▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-28
(54)【発明の名称】電池パックおよびこれを含むデバイス
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20221221BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20221221BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 401H
H01M10/613
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022523496
(86)(22)【出願日】2021-04-22
(85)【翻訳文提出日】2022-04-20
(86)【国際出願番号】 KR2021005078
(87)【国際公開番号】W WO2021215837
(87)【国際公開日】2021-10-28
(31)【優先権主張番号】10-2020-0048649
(32)【優先日】2020-04-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2020-0052252
(32)【優先日】2020-04-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2021-0051619
(32)【優先日】2021-04-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100188558
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】ヨンホ・チュン
(72)【発明者】
【氏名】ドンヒュン・キム
(72)【発明者】
【氏名】ビュン・ド・ジャン
(72)【発明者】
【氏名】ヒョンスク・イ
【テーマコード（参考）】
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H031KK08
5H040AA28
5H040AS07
5H040AT04
5H040AY10
(57)【要約】
本発明の一実施形態による電池パックは、電池セルを含む複数の電池モジュール、前記電池モジュールを収納するパックフレーム、前記電池モジュールと連結されたパック冷媒管アセンブリー、および前記パック冷媒管アセンブリーを収納するパック冷媒管ハウジングを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池セルを含む複数の電池モジュール、前記電池モジュールを収納するパックフレーム、、
前記電池モジュールと連結されたパック冷媒管アセンブリー、、および
前記パック冷媒管アセンブリーを収納するパック冷媒管ハウジングを含む電池パック。
【請求項2】
前記パック冷媒管ハウジングの上部を覆うハウジングカバー、および前記パック冷媒管ハウジングと前記ハウジングカバーの間を密封する第１ガスケットをさらに含む、請求項１に記載の電池パック。
【請求項3】
前記パック冷媒管ハウジングの底面には開口部が形成され、前記開口部が形成された部分に第２ガスケットが結合される、請求項１に記載の電池パック。
【請求項4】
前記電池モジュールは、前記電池セルが積層された電池セル積層体、
前記電池セル積層体を収納するモジュールフレーム、
前記モジュールフレームの底部の下に位置するヒートシンク、および
前記ヒートシンクに冷媒を供給したり前記ヒートシンクから冷媒を排出する冷却ポートを含み、
前記モジュールフレームは、前記モジュールフレームの底部から突出したモジュールフレーム突出部を含み、
前記第２ガスケットは、前記モジュールフレーム突出部と前記パック冷媒管ハウジングの間に位置する、請求項３に記載の電池パック。
【請求項5】
前記モジュールフレームの底部は前記ヒートシンクの上部プレートを構成し、前記モジュールフレームの底部が前記冷媒と接触する、請求項４に記載の電池パック。
【請求項6】
前記冷却ポートは、前記モジュールフレームの突出部の上面部で、前記第２ガスケットおよび前記開口部を貫通して、前記パック冷媒管ハウジングの内部に突出する、請求項４に記載の電池パック。
【請求項7】
前記パック冷媒管アセンブリーは、パック冷媒管、および前記パック冷媒管と前記冷却ポートを連結する連結ポートを含み、前記連結ポートは前記開口部および前記第２ガスケットを貫通して前記冷却ポートと結合する、請求項４から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項8】
前記冷却ポートは前記連結ポートの下側に挿入結合し、前記連結ポートの下端は前記モジュールフレーム突出部の上面部と接する、請求項７に記載の電池パック。
【請求項9】
前記冷却ポートと前記連結ポートの間にシーリング部材が位置する、請求項７に記載の電池パック。
【請求項10】
前記パック冷媒管ハウジングの底面には結合ホールが形成され、前記結合ホールには結合部材が挿入されて、前記パック冷媒管ハウジングと前記パックフレームを結合する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項11】
前記パック冷媒管ハウジングの底面に形成され、開閉が可能な構造のドレインバルブをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項12】
前記パック冷媒管ハウジングに第１排出口が形成され、前記パックフレームに第２排出口が形成され、
前記ドレインバルブは、前記第１排出口と前記第２排出口を連結する、請求項１１に記載の電池パック。
【請求項13】
前記ドレインバルブは、前記第１排出口と前記第２排出口を連結する連結管が形成されたスペーサ、および前記連結管に挿入されるドレインプラグを含む、請求項１２に記載の電池パック。
【請求項14】
前記連結管は、前記第１排出口の方向の第１連結管と、前記第２排出口の方向の第２連結管を含み、前記第１連結管が前記第２連結管より内径が小さく、
前記ドレインプラグは、前記第１連結管の内径と対応する直径を有する挿入部、および前記第２連結管の内径と対応する直径を有する固定部を含む、請求項１３に記載の電池パック。
【請求項15】
前記ドレインバルブは、前記スペーサと前記ドレインプラグの間に位置したシーリング環をさらに含む、請求項１３に記載の電池パック。
【請求項16】
前記パック冷媒管ハウジングに収容された漏出感知センサーをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項17】
前記電池モジュールは格子状に配置され、前記パック冷媒管アセンブリーおよび前記パック冷媒管ハウジングは前記電池モジュールの間に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項18】
前記パック冷媒管アセンブリーは、パック冷媒管を含み、前記パック冷媒管は、メインパック冷媒管、および前記メインパック冷媒管と前記電池モジュールの間を連結するサブパック冷媒管を含み、
前記サブパック冷媒管は前記メインパック冷媒管の一端から前記メインパック冷媒管の長さ方向と垂直な両方向にそれぞれ延長され、
前記パック冷媒管ハウジングは、前記メインパック冷媒管および前記サブパック冷媒管が延長された部分に沿ってつながる、請求項１７に記載の電池パック。
【請求項19】
前記電池モジュールは、ヒートシンク、前記ヒートシンクに冷媒を供給する冷媒注入ポート、および前記ヒートシンクから冷媒を排出する冷媒排出ポートを含み、互いに隣接した電池モジュールのうちのいずれか一つの電池モジュールに形成された前記冷媒注入ポートと他の一つの電池モジュールに形成された前記冷媒排出ポートとが互いに向き合う、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項20】
前記電池モジュールは、前記電池セルが積層される方向に二列に配置され、前記電池セルが積層される方向と垂直な方向に互いに向き合う第１電池モジュールと第２電池モジュールを含み、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールの間に前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートが配置される、請求項１９に記載の電池パック。
【請求項21】
請求項１に記載の電池パックを含むデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願との相互引用
本出願は、２０２０年４月２２日付韓国特許出願第１０－２０２０－００４８６４９号、２０２０年４月２９日付韓国特許出願第１０－２０２０－００５２２５２号および２０２１年４月２１日付韓国特許出願第１０－２０２１－００５１６１９号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
本出願は、２０２０年４月２２日付韓国特許出願第１０－２０２０－００４８６４９号、２０２０年４月２９日付韓国特許出願第１０－２０２０－００５２２５２号および２０２１年４月２１日付韓国特許出願第１０－２０２１－００５１６１９号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
【0002】
本発明は、電池パックおよびこれを含むデバイスに関し、より具体的に冷却性能が向上した電池パックおよびこれを含むデバイスに関する。
【背景技術】
【0003】
現代社会では、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常的になることに伴い、このようなモバイル機器と関連した分野の技術に対する開発が活発になってきている。また、充放電が可能な二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などの動力源として利用されているところ、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。
【0004】
現在商用化された二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあるが、このうちリチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという長所のため、脚光を浴びている。
【0005】
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレータを間に置いて配置された電極組立体と、電極組立体を電解液と共に密封収納する電池ケースとを備える。
【0006】
一般的にリチウム二次電池は、外装材の形状により、電極組立体が金属カンに内装されているカン型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに内装されているパウチ型二次電池とに分類され得る。
【0007】
小型機器に利用される二次電池の場合、２～３個の電池セルが配置されるが、自動車などのような中大型デバイスに利用される二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）が利用される。このような電池モジュールは、多数の電池セルが互いに直列または並列に連結されて電池セル積層体を形成することによって容量および出力が向上する。また、一つ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。
【0008】
二次電池は、適正温度より高くなる場合、二次電池の性能が低下することがあり、激しい場合は爆発や発火の危険もある。特に、多数の二次電池、つまり、電池セルを備えた電池モジュールや電池パックは、狭い空間で多数の電池セルから出る熱が合算されて温度がより速くかつ激しく上がることがある。言い換えると、多数の電池セルが積層された電池モジュールとこのような電池モジュールが装着された電池パックの場合、高い出力を得ることができるが、充電および放電時に電池セルで発生する熱を除去することが容易でない。電池セルの放熱が良好になされない場合、電池セルの劣化が速くなって寿命が短くなり、爆発や発火の可能性が大きくなる。
【0009】
さらに、車両用バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの場合、直射光線によく露出され、夏季や砂漠地域のような高温条件に置かれることがある。
【0010】
したがって、電池モジュールや電池パックを構成する場合、安定的かつ効果的な冷却性能を確保することは非常に重要であると言える。
【0011】
【0012】
【0013】
前述したとおり、複数の電池セル１１を含むため、電池モジュール１０は充放電過程で多量の熱を発生させる。冷却手段として、電池モジュール１０は電池セル積層体２０とモジュールフレーム３０の底部３１との間に位置した熱伝導性樹脂層４０を含むことができる。また、電池モジュール１０がパックフレームに装着されて電池パックを形成する時、電池モジュール１０の下に熱伝達部材５０およびヒートシンク６０が順に位置することができる。熱伝達部材５０は放熱パッドであり得、ヒートシンク６０は内部に冷媒流路が形成され得る。
【0014】
電池セル１１から発生した熱が、熱伝導性樹脂層４０、モジュールフレーム３０の底部３１、熱伝達部材５０およびヒートシンク６０を順に経て電池モジュール１０の外部に伝達される。
【0015】
しかし、従来の電池モジュール１０の場合、前記のように熱伝達経路が複雑であり、電池セル１１から発生した熱が効果的に伝達され難い。モジュールフレーム３０自体が熱伝達特性を低下させることがあり、モジュールフレーム３０、熱伝達部材５０およびヒートシンク６０それぞれの間に形成され得るエアーギャップ（Ａｉｒ ｇａｐ）などの微細な空気層も熱伝導特性を低下させる要因になり得る。
【0016】
一方、ヒートシンク６０内部に冷媒の流路が形成されるが、このような冷媒は通常冷却水であり、電池パック内部にこのような冷却水を流して温度を低める流体間接冷却構造が適用され得る。
【0017】
しかし、組立不良や運行中の事故などの原因により冷却水が漏洩する状況が発生することがあり、このように漏洩した冷却水は電池パック内部に侵入して火災や爆発の原因になることがある。
【0018】
電池パックに対しては小型化や容量増大のような他の要求も続いているため、冷却性能は高め、冷却水漏洩による被害を最小化しながらも、このような多様な要求事項を共に満足できる電池パックを開発することが実質的に必要であると言える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
本発明が解決しようとする課題は、冷却性能が向上した電池パックおよびこれを含むデバイスを提供することにある。
【0020】
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、本発明に含まれている技術的な思想の範囲で多様に拡張され得る。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明の一実施形態による電池パックは、電池セルを含む複数の電池モジュール、前記電池モジュールを収納するパックフレーム、前記電池モジュールと連結されたパック冷媒管アセンブリー、および前記パック冷媒管アセンブリーを収納するパック冷媒管ハウジングを含む。
【0022】
前記電池パックは、前記パック冷媒管ハウジングの上部を覆うハウジングカバー、および前記パック冷媒管ハウジングと前記ハウジングカバーの間を密封する第１ガスケットをさらに含むことができる。
【0023】
前記パック冷媒管ハウジングの底面には開口部が形成され、前記開口部が形成された部分に第２ガスケットが結合され得る。
【0024】
前記電池モジュールは、前記電池セルが積層された電池セル積層体、前記電池セル積層体を収納するモジュールフレーム、前記モジュールフレームの底部の下に位置するヒートシンク、および前記ヒートシンクに冷媒を供給したり前記ヒートシンクから冷媒を排出する冷却ポートを含むことができる。前記モジュールフレームは、前記モジュールフレームの底部から突出したモジュールフレーム突出部を含むことができ、前記第２ガスケットは、前記モジュールフレーム突出部と前記パック冷媒管ハウジングの間に位置することができる。
【0025】
前記モジュールフレームの底部は前記ヒートシンクの上部プレートを構成し、前記モジュールフレームの底部が前記冷媒と接触することができる。
【0026】
前記冷却ポートは、前記モジュールフレームの突出部の上面部で、前記第２ガスケットおよび前記開口部を貫通して、前記パック冷媒管ハウジングの内部に突出することができる。
【0027】
前記パック冷媒管アセンブリーは、パック冷媒管、および前記パック冷媒管と前記冷却ポートを連結する連結ポートを含むことができる。前記連結ポートは前記開口部および前記第２ガスケットを貫通して前記冷却ポートと結合することができる。
【0028】
前記冷却ポートは前記連結ポートの下側に挿入結合することができ、前記連結ポートの下端は前記モジュールフレーム突出部の上面部と接することができる。
【0029】
前記冷却ポートと前記連結ポートの間にシーリング部材が位置することができる。
【0030】
前記パック冷媒管ハウジングの底面には結合ホールが形成され得、前記結合ホールには結合部材が挿入されて、前記パック冷媒管ハウジングと前記パックフレームを結合することができる。
【0031】
前記電池パックは、前記パック冷媒管ハウジングの底面に形成され、開閉が可能な構造のドレインバルブをさらに含むことができる。
【0032】
前記パック冷媒管ハウジングに第１排出口が形成され得、前記パックフレームに第２排出口が形成され得、前記ドレインバルブは、前記第１排出口と前記第２排出口を連結することができる。
【0033】
前記ドレインバルブは、前記第１排出口と前記第２排出口を連結する連結管が形成されたスペーサ、および前記連結管に挿入されるドレインプラグを含むことができる。
【0034】
前記連結管は、前記第１排出口方向の第１連結管と、前記第２排出口方向の第２連結管を含むことができる。前記第１連結管が前記第２連結管より内径が小さくてもよい。前記ドレインプラグは、前記第１連結管の内径と対応する直径を有する挿入部、および前記第２連結管の内径と対応する直径を有する固定部を含むことができる。
【0035】
前記ドレインバルブは、前記スペーサと前記ドレインプラグの間に位置したシーリング環をさらに含むことができる。
【0036】
前記電池パックは、前記パック冷媒管ハウジングに収容された漏出感知センサーをさらに含むことができる。
【0037】
前記電池モジュールは格子状に配置され、前記パック冷媒管アセンブリーおよび前記パック冷媒管ハウジングは前記電池モジュールの間に配置され得る。
【0038】
前記パック冷媒管アセンブリーは、パック冷媒管を含むことができ、前記パック冷媒管は、メインパック冷媒管、および前記メインパック冷媒管と前記電池モジュールの間を連結するサブパック冷媒管を含むことができる。前記サブパック冷媒管は前記メインパック冷媒管の一端から前記メインパック冷媒管の長さ方向と垂直な両方向にそれぞれ延長され得る。前記パック冷媒管ハウジングは、前記メインパック冷媒管および前記サブパック冷媒管が延長された部分に沿ってつながり得る。
【0039】
前記電池モジュールは、ヒートシンク、前記ヒートシンクに冷媒を供給する冷媒注入ポート、および前記ヒートシンクから冷媒を排出する冷媒排出ポートを含むことができる。互いに隣接した電池モジュールのうちのいずれか一つの電池モジュールに形成された前記冷媒注入ポートと他の一つの電池モジュールに形成された前記冷媒排出ポートとが互いに向き合うことができる。
【0040】
前記電池モジュールは、前記電池セルが積層される方向に二列に配置され、前記電池セルが積層される方向と垂直な方向に互いに向き合う第１電池モジュールと第２電池モジュールを含むことができる。前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールの間に前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートが配置され得る。
【発明の効果】
【0041】
本発明の実施形態によると、モジュールフレームとヒートシンクの一体化した電池モジュール構造を通じて冷却性能が向上することができる。この時、電池パック内の電池モジュールに冷却ポートがそれぞれ形成されて各電池モジュール内の均一な冷却性能が発揮され得る。
【0042】
また、冷却ポートに冷媒を伝達するパック冷媒管をハウジングに収納して、冷媒の漏洩が電池パックの火災や爆発につながることを防止することができる。
【0043】
また、電池モジュール内の電池セルの単位数を最大化して電池パック内の電池モジュールの数量を最小化し、これによって、冷却ポートの数量を減少させて電池パック内の冷媒漏洩の危険を減少させることができる。
【0044】
本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は請求の範囲の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】従来の電池モジュールの斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態による電池パックを示す分解斜視図である。
【図8】本発明の一実施形態による電池モジュール、パック冷媒管、パック冷媒管ハウジングおよび第２ガスケットのそれぞれの一部を示す斜視図である。
【図9】本実施形態による連結ポートと冷却ポートを示す部分図面である。
【図10】本発明の一実施形態によるパック冷媒管ハウジングの底面が見えるように電池パックを上から下へ眺めた平面図である。
【図12】本発明の他の一実施形態による電池パックを示す斜視図である。
【図17】本発明の一実施形態による電池パックを示す平面図である。
【図18】本発明の一実施形態による電池パックを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0046】
以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0047】
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。
【0048】
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したため、本発明が必ず図示されたところに限定されるのではない。図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
【0049】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時には中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上または下に位置することであり、必ず重力反対方向に向かって「上」に位置することを意味するのではない。
【0050】
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0051】
また、明細書全体において、「平面状」という時、これは対象部分を上方から見た時を意味し、「断面状」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た時を意味する。
【0052】
【0053】
図３は本発明の一実施形態による電池モジュールを示す斜視図である。図４は図３の電池モジュールの分解斜視図である。図５は図３の電池モジュールをｚ軸方向に沿って電池モジュールの下から上へ眺めた斜視図である。
【0054】
図３乃至図５を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００は、電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０、電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００、およびモジュールフレーム２００の底部２１０ａの下に位置するヒートシンク３００を含むことができる。モジュールフレーム２００の底部２１０ａはヒートシンク３００の上部プレートを構成し、ヒートシンク３００の陥没部３４０とモジュールフレーム２００の底部２１０ａが冷媒流路を形成する。
【0055】
まず、電池セル１１０は、パウチ型電池セルであり得る。このようなパウチ型電池セルは、樹脂層と金属層を含むラミネートシートのパウチケースに電極組立体を収納した後、前記パウチケースの外周部を熱融着して形成され得る。この時、電池セル１１０は長方形のシート型構造で形成され得る。
【0056】
このような電池セル１１０は、複数個で構成され得、複数の電池セル１１０は、互いに電気的に連結され得るように積層されて電池セル積層体１２０を形成する。特に、図４に示されているようにｘ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層され得る。
【0057】
電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００は、上部カバー２２０およびＵ字型フレーム２１０を含むことができる。
【0058】
Ｕ字型フレーム２１０は、底部２１０ａ、および底部２１０ａの両端部から上向きに延長された二つの側面部２１０ｂを含むことができる。底部２１０ａは電池セル積層体１２０の下面を覆うことができ、側面部２１０ｂは電池セル積層体１２０の両側面を覆うことができる。
【0059】
上部カバー２２０は、Ｕ字型フレーム２１０により囲まれる前記下面および前記両側面を除いた残りの上面（ｚ軸方向）を囲む一つの板状型構造で形成され得る。上部カバー２２０とＵ字型フレーム２１０は、互いに対応する縁部位が接触された状態で、溶接などにより結合することによって、電池セル積層体１２０を上下左右に覆う構造を形成することができる。上部カバー２２０とＵ字型フレーム２１０を通じて電池セル積層体１２０を物理的に保護することができる。このために上部カバー２２０とＵ字型フレーム２１０は所定の強度を有する金属材質を含むことができる。
【0060】
一方、具体的に図示されていないが、変形例によるモジュールフレーム２００は、上面、下面および両側面が一体化した金属板材形態のモノフレームであり得る。つまり、Ｕ字型フレーム２１０と上部カバー２２０が互いに結合される構造ではなく、押出成形により製造されて上面、下面および両側面が一体化した構造であり得る。
【0061】
エンドプレート４００は、モジュールフレーム２００の開放された互いに対応する両側（ｙ軸方向）に位置して電池セル積層体１２０を覆うように形成され得る。このようなエンドプレート４００は、外部の衝撃から電池セル積層体１２０およびその他電装品を物理的に保護することができる。
【0062】
一方、具体的に図示されていないが、電池セル積層体１２０とエンドプレート４００の間にはバスバーが装着されるバスバーフレーム、および電気的絶縁のための絶縁カバーなどが位置することができる。
【0063】
本実施形態によるモジュールフレーム２００は、モジュールフレーム２００の底部２１０ａからエンドプレート４００を通過するように突出したモジュールフレーム突出部２１１を含むことができる。この時、モジュールフレーム突出部２１１の上面部と連結される冷却ポート５００により冷媒がヒートシンク３００に供給されたり排出され得る。つまり、本実施形態による電池モジュールは、ヒートシンク３００に冷媒を供給したりヒートシンク３００から冷媒を排出する冷却ポート５００を含むことができる。
【0064】
具体的に、本実施形態による冷却ポート５００は、ヒートシンク３００に冷媒を供給する冷媒注入ポート５００ａと、ヒートシンク３００から冷媒を排出する冷媒排出ポート５００ｂを含み、冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂは後述するパック冷媒供給管およびパック冷媒排出管とそれぞれ連結され得る。モジュールフレーム突出部２１１は、モジュールフレーム２００一側で互いに離隔して位置する第１モジュールフレーム突出部と第２モジュールフレーム突出部を含むことができ、冷媒注入ポート５００ａは前記第１モジュールフレーム突出部の上に配置され、冷媒排出ポート５００ｂは前記第２モジュールフレーム突出部の上に配置され得る。
【0065】
以下、本実施形態によるヒートシンクについて具体的に説明する。
【0066】
図４および図５を再び参照すると、モジュールフレーム２００の底部２１０ａは、ヒートシンク３００の上部プレートを構成し、ヒートシンク３００の陥没部３４０とモジュールフレーム２００の底部２１０ａが冷媒の流路を形成することができる。
【0067】
具体的に、ヒートシンク３００は、モジュールフレーム２００の下部に形成され得る。このようなヒートシンク３００は、ヒートシンク３００の骨格を形成し、モジュールフレーム２００の底部２１０ａに溶接などにより直接接合される下部プレート３１０、および冷媒が流動する経路である陥没部３４０を含むことができる。また、ヒートシンク３００はヒートシンク３００の一辺からモジュールフレーム突出部２１１が位置した部分に突出したヒートシンク突出部３００Ｐを含むことができる。つまり、陥没部３４０が二つのヒートシンク突出部３００Ｐまでつながり得るが、二つのヒートシンク突出部３００Ｐはそれぞれ冷媒が流入される部分と冷媒が排出する部分であり得る。このためにヒートシンク突出部３００Ｐは、冷却ポート５００が形成されたモジュールフレーム突出部２１１と対応するように位置することができる。
【0068】
ヒートシンク突出部３００Ｐとモジュールフレーム突出部２１１は互いに溶接などの方法により直接接合され得る。
【0069】
ヒートシンク３００の陥没部３４０は、下部プレート３１０が下側に陥没形成された部分に該当する。陥没部３４０は、冷媒流路が伸びる方向を基準として垂直にｘｚ平面やｙｚ平面で切断した断面がＵ字型である管であり得、前記Ｕ字型である管の開放された上側に底部２１０ａが位置することができる。ヒートシンク３００の下部プレート３１０が底部２１０ａと接しながら、陥没部３４０と底部２１０ａの間の空間が冷媒が流動する領域、つまり、冷媒の流路となる。これによって、モジュールフレーム２００の底部２１０ａが前記冷媒と直接接触することができる。
【0070】
ヒートシンク３００の陥没部３４０の製造方法に特別な制限はないが、板状型のヒートシンク３００に対して陥没形成された構造を設けることによって、上側が開放されたＵ字型陥没部３４０を形成することができる。
【0071】
このような陥没部３４０は、前述したとおり、ヒートシンク突出部３００Ｐのうちの一つから他の一つにつながり得る。冷媒注入ポート５００ａを通じて供給された冷媒は、前記第１モジュールフレーム突出部とヒートシンク突出部３００Ｐの間を経て陥没部３４０と底部２１０ａの間の空間に最初流入される。その後、冷媒は陥没部３４０に沿って移動し、前記第２モジュールフレーム突出部とヒートシンク突出部３００Ｐの間を経て冷媒排出ポート５００ｂを通じて排出される。
【0072】
一方、図示していないが、図４のモジュールフレーム２００の底部２１０ａと電池セル積層体１２０の間に熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を含む熱伝導性樹脂層が位置することができる。前記熱伝導性樹脂層は、熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を底部２１０ａに塗布し、塗布された熱伝導性樹脂が硬化して形成され得る。
【0073】
前記熱伝導性樹脂は、熱伝導性接着物質を含むことができ、具体的にシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材のうちの少なくとも一つを含むことができる。前記熱伝導性樹脂は、塗布時には液状であるが、塗布後に硬化して電池セル積層体１２０を構成する一つ以上の電池セル１１０を固定する役割を果たすことができる。また、熱伝導特性に優れて電池セル１１０で発生した熱を迅速に電池モジュールの下側に伝達することができる。
【0074】
反面、本実施形態による電池モジュール１００は、モジュールフレーム２００とヒートシンク３００の冷却一体型構造を実現して、冷却性能をより向上させることができる。モジュールフレーム２００の底部２１０ａがヒートシンク３００の上部プレートに対応する役割を果たすことによって冷却一体型構造を実現することができる。直接冷却による冷却効率が上昇し、ヒートシンク３００がモジュールフレーム２００の底部２１０ａと一体化した構造を通じて電池モジュール１００、および電池モジュール１００が装着された電池パック上の空間活用率をより向上させることができる。
【0075】
具体的に、電池セル１１０で発生した熱が電池セル積層体１２０と底部２１０ａの間に位置する熱伝導性樹脂層（図示せず）、モジュールフレーム２００の底部２１０ａ、冷媒を経て電池モジュール１００の外部に伝達され得る。従来の不要な冷却構造を除去することによって、熱伝達経路が単純化され、各層の間のエアーギャップを減らすことができるため、冷却効率や性能が増大することができる。特に、底部２１０ａがヒートシンク３００の上部プレートで構成されて、底部２１０ａが直ちに冷媒と接触するため、冷媒を通じたより直接的な冷却が可能であるという長所がある。従来は図２に示したように底部３１と冷媒の間に熱伝達部材５０およびヒートシンク６０の上部構成が位置して冷却効率が落ちたものとは比較され得る。
【0076】
また、不要な冷却構造の除去を通じて電池モジュール１００の高さが減少して、原価節減が可能であり、空間活用度を高めることができる。なお、電池モジュール１００がコンパクトに配置され得るため、電池モジュール１００を多数含む電池パックの容量や出力を増大させることができる。
【0077】
一方、モジュールフレーム２００の底部２１０ａは、ヒートシンク３００のうち、陥没部３４０が形成されていない下部プレート３１０部分と溶接を通じて接合され得る。本実施形態は、モジュールフレーム２００の底部２１０ａとヒートシンク３００の冷却一体型構造を通じて、前述した冷却性能の向上だけでなく、モジュールフレーム２００に収容された電池セル積層体１２０の荷重を支持し、電池モジュール１００の剛性を補強する効果を有することができる。それだけでなく、下部プレート３１０とモジュールフレーム２００の底部２１０ａは、溶接接合などを通じて密封されることによって、下部プレート３１０内側に形成された陥没部３４０で冷媒が漏洩なしに流動することができる。
【0078】
効果的な冷却のために、図５に示されているように、モジュールフレーム２００の底部２１０ａに対応する全領域にわたって陥没部３４０が形成されることが好ましい。このために、陥没部３４０は、少なくとも一回曲がって一側から他側につながり得る。特に、モジュールフレーム２００の底部２１０ａに対応する全領域にわたって陥没部３４０が形成されるために、陥没部３４０は数回曲がることが好ましい。モジュールフレーム２００の底部２１０ａに対応する全領域にわたって形成された冷媒流路の開始点から終了点まで冷媒が移動することによって、電池セル積層体１２０の全領域に対する効率的な冷却が行われ得る。
【0079】
一方、前記冷媒は、冷却のための媒介物として、特別な制限はないが、冷却水であり得る。
【0080】
【0081】
【0082】
図６および図７を参照すると、本発明の一実施形態による電池パック１０００は、電池セルを含む複数の電池モジュール１００、電池モジュール１００を収納するパックフレーム１１００、電池モジュール１００と連結されたパック冷媒管アセンブリー６００、およびパック冷媒管アセンブリー６００を収納するパック冷媒管ハウジング７００を含む。
【0083】
図４を図６および図７と共に参照すると、本実施形態において、電池パック１０００に含まれている電池モジュール１００は、電池セル１１０が積層される方向に二列に配置され、電池セル１１０が積層される方向と垂直な方向に互いに向き合う第１電池モジュールと第２電池モジュールを含む。前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールは、図６で左右に互いに離隔している電池モジュール１００であり得る。前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールの間にパック冷媒管アセンブリー６００が配置され得る。
【0084】
本実施形態において、パック冷媒管アセンブリー６００は、互いに隣接した電池モジュール１００の間に配置される。パック冷媒管アセンブリー６００が配置された互いに隣接した電池モジュール１００の間の空間には、図６に示されているように互いに隣接した電池モジュール１００のそれぞれに形成された冷却ポート５００が全て配置され得る。この時、互いに隣接した電池モジュール１００のうち、いずれか一つの電池モジュールに形成された冷媒注入ポート５００ａと他の一つの電池モジュール１００に形成された冷媒排出ポート５００ｂとが互いに向き合って配置され得る。
【0085】
パック冷媒管アセンブリー６００は、パック冷媒管６１０、およびパック冷媒管６１０と冷却ポート５００を連結する連結ポート６２０を含むことができる。
【0086】
パック冷媒管６１０は、インレット７２０ａおよびアウトレット７３０ａと連結されたメインパック冷媒管６１１、およびメインパック冷媒管６１１と電池モジュール１００の間を連結するサブパック冷媒管６１２を含むことができる。特に、サブパック冷媒管６１２は連結ポート６２０を通じて電池モジュール１００と連結され得る。また、サブパック冷媒管６１２は互いに交差して伸び得る。交差したサブパック冷媒管６１２のうちの一つはサブパック冷媒供給管６１２ａであり、他の一つはサブパック冷媒排出管６１２ｂであり得る。
【0087】
本実施形態によるパック冷媒管６１０が前記のような配置構造を有することによって、電池パック１０００内で電池モジュール１００と冷却一体型構造を実現することができる。これによって、空間活用率を高めると同時に冷却効率も向上させることができる。このようなパック冷媒管６１０の配置構造を有することができるように、交差したサブパック冷媒供給管６１２ａの高さとサブパック冷媒排出管６１２ｂの高さとは互いに異なり得る。サブパック冷媒供給管６１２ａの高さとサブパック冷媒排出管６１２ｂの高さとが互いに異なる部分は一部であり得る。
【0088】
一方、メインパック冷媒管６１１は、メインパック冷媒供給管６１１ａとメインパック冷媒排出管６１１ｂを含むことができる。メインパック冷媒供給管６１１ａはサブパック冷媒供給管６１２ａと連結され、メインパック冷媒排出管６１１ｂはサブパック冷媒排出管６１２ｂと連結され得る。
【0089】
図８は本発明の一実施形態による電池モジュール１００、パック冷媒管６１０、パック冷媒管ハウジング７００および第２ガスケット９２０のそれぞれの一部を示す斜視図である。
【0090】
図６乃至図８を参照すると、連結ポート６２０は、冷却ポート５００とパック冷媒管６１０を連結する。前述したとおり、冷却ポート５００は、冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂを含むことができ、パック冷媒管６１０は、サブパック冷媒供給管６１２ａとサブパック冷媒排出管６１２ｂを含むことができる。
【0091】
この時、連結ポート６２０は、冷媒注入ポート５００ａとサブパック冷媒供給管６１２ａの間および冷媒排出ポート５００ｂとサブパック冷媒排出管６１２ｂの間をそれぞれ連結することができる。連結ポート６２０は、複数の電池モジュール１００に冷媒を供給する各冷媒注入ポート５００ａおよび複数の電池モジュール１００から冷媒を排出する各冷媒排出ポート５００ｂのそれぞれに連結されている。
【0092】
パック冷媒管ハウジング７００は、パック冷媒管アセンブリー６００を収容する。複数の電池モジュール１００は格子状に配置され、パック冷媒管アセンブリー６００およびパック冷媒管ハウジング７００は電池モジュール１００の間に配置され得る。この時、サブパック冷媒管６１２はメインパック冷媒管６１１の一端からメインパック冷媒管６１１の長さ方向と垂直な両方向にそれぞれ延長され、パック冷媒管ハウジング７００はメインパック冷媒管６１１およびサブパック冷媒管６１２が延長された部分に沿ってつながり得る。
【0093】
一方、前述したとおり、メインパック冷媒管６１１はインレット７２０ａおよびアウトレット７３０ａと連結され得る。パック冷媒管ハウジング７００は、インレット７２０ａおよびアウトレット７３０ａと対応する所にそれぞれ形成されたインレット連結部７２０およびアウトレット連結部７３０を含むことができる。インレット連結部７２０およびアウトレット連結部７３０は、インレット７２０ａおよびアウトレット７３０ａが挿入され得るように貫通した部分を含むことができる。
【0094】
電池パック１０００は、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用され得るが、組立不良や運行中の事故などの原因により冷却水などの冷媒が漏洩する状況が発生することがある。このように漏洩した冷媒は電池パック１０００を構成する多数の部品内部に侵入して火災や爆発の原因になることがある。本実施形態によると、パック冷媒管ハウジング７００はパック冷媒管アセンブリー６００の底面および側面を覆うように形成されることによって、パック冷媒管アセンブリー６００から漏れ出た冷媒がパック冷媒管ハウジング７００内部に留まるようにし、電池パック１０００内の他の部品に漏れ出た冷媒が侵入する現象を防止することができる。この時、パック冷媒管ハウジング７００が漏れ出た冷媒を最大限多く収容できるように複数の電池モジュール１００の間の空間を活用してパック冷媒管ハウジング７００の容積を最大限確保することが好ましい。
【0095】
パック冷媒管ハウジング７００の開放された上部はハウジングカバー７００Ｃが覆うことができる。これによって、パック冷媒管アセンブリー６００から漏れ出た冷媒がパック冷媒管ハウジング７００の上側開放空間に漏れ出る現象を防止することができる。
【0096】
パック冷媒管ハウジング７００とハウジングカバー７００Ｃの間には、第１ガスケット９１０が位置することができる。第１ガスケット９１０はパック冷媒管ハウジング７００とハウジングカバー７００Ｃの間を密封する。第１ガスケット９１０はパック冷媒管ハウジング７００の上端縁部に沿って形成され得る。ハウジングカバー７００Ｃはパック冷媒管ハウジング７００の上端縁部に沿って形成された第１ガスケット９１０と結合して、パック冷媒管ハウジング７００の上側部に冷媒が漏れ出る現象を遮断することができる。
【0097】
【0098】
図９は本実施形態による連結ポートと冷却ポートを示す部分図面である。図１０は本発明の一実施形態によるパック冷媒管ハウジングの底面が見えるように電池パックを上から下へ眺めた平面図である。図１１は図６の切断線Ｂ－Ｂ’に沿って切断した部分を示す断面図である。特に、説明の便宜のために、図９ではパック冷媒管ハウジングと第２ガスケットの図示を省略し、図１０ではハウジングカバーとパック冷媒管アセンブリーの図示を省略した。
【0099】
【0100】
具体的に、第２ガスケット９２０はモジュールフレーム突出部２１１とパック冷媒管ハウジング７００の間に位置して、モジュールフレーム突出部２１１とパック冷媒管ハウジング７００の間を密封することができる。この時、冷却ポート５００はモジュールフレーム突出部２１１の上面部で第２ガスケット９２０および開口部７１０Ｐを上側で貫通してパック冷媒管ハウジング７００の内部に突出することができる。連結ポート６２０は開口部７１０Ｐおよび第２ガスケット９２０を下側で貫通して冷却ポート５００と結合することができる。図８に示されているように、第２ガスケット９２０は、冷却ポート５００や連結ポート６２０が貫通することができるように貫通した部分を含むことができる。
【0101】
一方、冷却ポート５００は連結ポート６２０間の結合において、図９に示されているように、冷却ポート５００は連結ポート６２０の下側に挿入結合し、連結ポート６２０の下端はモジュールフレーム突出部２１１の上面部と接することができる。つまり、冷却ポート５００が連結ポート６２０の内部に挿入される形態で、冷却ポート５００と連結ポート６２０が結合され得る。前述したように、図９では説明の便宜のためにパック冷媒管ハウジング７００と第２ガスケット９２０の図示を省略しており、実際には図８でのようにモジュールフレーム突出部２１１の上に第２ガスケット９２０とパック冷媒管ハウジング７００が位置することができる。
【0102】
一方、冷却ポート５００と連結ポート６２０の間にシーリング部材６３０が位置することができる。このようなシーリング部材６３０は環形態であり得、冷却ポート５００と連結ポート６２０の間に挿嵌され得る。シーリング部材６３０が冷却ポート５００に挿嵌されたまま、冷却ポート５００と共に連結ポート６２０内部に挿入され得る。シーリング部材６３０は、冷却ポート５００と連結ポート６２０の間の隙間を通じて冷媒が漏洩することを防止することができる。
【0103】
このようにパック冷媒管ハウジング７００の内部に位置したパック冷媒管アセンブリー６００と複数の電池モジュール１００に冷媒を供給および排出する冷却ポート５００が互いに連結されて冷媒を循環させなければならないため、パック冷媒管アセンブリー６００と冷却ポート５００の連結のために開口部７１０Ｐが必要である。また、本実施形態でのように第２ガスケット９２０が開口部７１０Ｐの外郭に形成されてパック冷媒管ハウジング７００の底面と冷却ポート５００が形成されたモジュールフレーム突出部２１１との間を密封することによって、パック冷媒管ハウジング７００内部に集まった冷媒が開口部７１０Ｐを通じて漏れ出ることを防止することができる。つまり、パック冷媒管ハウジング７００の下部に冷媒が漏れ出る現象を遮断することができる。
【0104】
一方、図１０および図１１を参照すると、パック冷媒管ハウジング７００の底面には結合ホール７１０ＣＨが形成され得る。結合ホール７１０ＣＨには図１１に示されているように結合部材７４０が挿入され得る。結合部材７４０は結合ホール７１０ＣＨに挿入されてパック冷媒管ハウジング７００とパックフレーム１１００を結合することができる。結合部材７４０と結合ホール７１０ＣＨを通じてパック冷媒管ハウジング７００をパックフレーム１１００に固定させて安定した冷却構造を形成することができる。
【0105】
図１１を再び参照すると、本実施形態によるパック冷媒管アセンブリー６００の外郭には、パック冷媒管ハウジング７００、ハウジングカバー７００Ｃ、第１ガスケット９１０および第２ガスケット９２０を通じた冷媒水密構造が形成されている。したがって、パック冷媒管アセンブリー６００を通じて、漏れ出た冷媒が電池パック内部部品に侵入できないようにする構造的装置が設けられると同時に、漏れ出てパック冷媒管ハウジング７００に集まった冷媒をドレインバルブなどを利用して外部に排出するなどの方法で漏出冷媒をより効率的に管理することができる。
【0106】
以下、本発明の他の一実施形態によるドレインバルブが設けられたパック冷媒管ハウジングについて詳細に説明する。
【0107】
図１２は本発明の他の一実施形態による電池パックを示す斜視図である。図１３は図１２の電池パックに含まれている電池モジュールとパック冷媒管アセンブリーの連結関係を示す部分斜視図である。図１３で説明の便宜のためにパック冷媒管ハウジングの図示は省略した。図１４は図１２の電池パックに含まれているパック冷媒管アセンブリーとパック冷媒管ハウジングを示す分解斜視図である。
【0108】
図４、図１２、図１３および図１４を参照すると、本発明の他の一実施形態による電池パック１０００は、電池セルを含む複数の電池モジュール１００、電池モジュール１００を収納するパックフレーム１１００、電池モジュール１００と連結されたパック冷媒管アセンブリー６００、およびパック冷媒管アセンブリー６００を収納するパック冷媒管ハウジング７００を含む。
【0109】
本実施形態によるパック冷媒管アセンブリー６００は、パック冷媒管６１０、およびパック冷媒管６１０と冷却ポート５００を連結する連結ポート６２０を含むことができる。パック冷媒管６１０は、パック冷媒供給管６１０ａとパック冷媒排出管６１０ｂを含むことができる。ここで、パック冷媒供給管６１０ａは前述したメインパック冷媒供給管とサブパック冷媒供給管を包括するものであり、パック冷媒排出管６１０ｂは前述したメインパック冷媒排出管とサブパック冷媒排出管を包括するものである。
【0110】
前述したとおり、電池モジュールは冷却ポート５００を含み、冷却ポート５００は互いに離隔して位置する冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂを含むことができる。冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂがそれぞれパック冷媒供給管６１０ａとパック冷媒排出管６１０ｂに連結され得る。
【0111】
パック冷媒供給管６１０ａを通じて電池モジュール１００のヒートシンク３００に冷媒を供給し、パック冷媒排出管６１０ｂを通じて電池モジュール１００のヒートシンク３００から冷媒を排出させることができる。
【0112】
この時、パック冷媒供給管６１０ａが多数の電池モジュール１００と連結されて冷媒を供給し、パック冷媒排出管６１０ｂが多数の電池モジュール１００と連結されて冷媒を排出させることができる。詳細な内容は以下で再び後述する。
【0113】
【0114】
図１４および図１５を参照すると、前述したとおり、本実施形態による電池パック１０００はパック冷媒管アセンブリー６００を収納するパック冷媒管ハウジング７００を含み、パック冷媒管ハウジング７００はパック冷媒管アセンブリー６００のパック冷媒管６１０に沿ってつながる。
【0115】
パック冷媒管ハウジング７００は、上側が開放されたまま、パック冷媒供給管６１０ａとパック冷媒排出管６１０ｂを含むパック冷媒管６１０を収容することができ、パック冷媒管ハウジング７００の開放された上側をハウジングカバー７００Ｃが覆うことができる。
【0116】
電池パック１０００は、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用され得るが、組立不良や運行中の事故などの原因で冷却水などの冷媒が漏洩する状況が発生することがある。このように漏洩した冷媒は電池パック１０００を構成する複数の部品内部に侵入して火災や爆発の原因になることがある。そこで、本実施形態による電池パック１０００は、パック冷媒管アセンブリー６００を収納するパック冷媒管ハウジング７００を備えることによって、漏洩した冷媒がパック冷媒管ハウジング７００の底面に集まり、電池パック１０００内の他の部品に侵入できないようにした。この時、パック冷媒管ハウジング７００が冷媒を効果的に集めることができるようにパック冷媒管ハウジング７００がその底面に垂直な方向への深さが深く形成されることが好ましい。
【0117】
一方、パック冷媒供給管６１０ａとパック冷媒排出管６１０ｂでの連結ポート６２０は、パック冷媒管ハウジング７００の開口部を貫通してそれぞれ冷媒注入ポート５００ａおよび冷媒排出ポート５００ｂと連結され得る。つまり、パック冷媒管ハウジング７００の底面には、連結ポート６２０が冷媒注入ポート５００ａや冷媒排出ポート５００ｂと連結されるように、多数の開口部が形成され得る。また、前記開口部を通じた漏洩を防止するために前記開口部と対応する第２ガスケット９２０が設けられることが好ましい。このような開口部７１０Ｐ（図８または図１０参照）と第２ガスケット９２０は前記で図８乃至図１０などを参照して詳細に説明したため、それ以上の説明は省略する。
【0118】
【0119】
図１４、図１５および図１６の（ａ）と（ｂ）を参照すると、本実施形態による電池パック１０００は、開閉が可能な構造のドレインバルブ（Ｄｒａｉｎ ｖａｌｖｅ）８００を含むことができ、このようなドレインバルブ８００はパック冷媒管ハウジング７００の底面に形成され得る。
【0120】
パック冷媒管ハウジング７００に第１排出口７００Ｈが形成され得、複数の電池モジュール１００を収納するパックフレーム１１００に第２排出口１１００Ｈが形成され得、ドレインバルブ８００が第１排出口７００Ｈと第２排出口１１００Ｈを連結することができる。
【0121】
一方、ドレインバルブ８００は、第１排出口７００Ｈと第２排出口１１００Ｈを連結する連結管８１１が形成されたスペーサ８１０、および連結管８１１に挿入されるドレインプラグ８２０を含むことができる。スペーサ８１０とドレインプラグ８２０の構成を通じてドレインバルブ８００は開閉が可能な構造を形成することができる。
【0122】
具体的に、スペーサ８１０の連結管８１１は、第１排出口７００Ｈ方向の第１連結管８１１ａと、第２排出口１１００Ｈ方向の第２連結管８１１ｂを含むことができ、第１連結管８１１ａが第２連結管８１１ｂより内径が小さくてもよい。ドレインプラグ８２０は第１連結管８１１ａの内径と対応する直径を有する挿入部８２１、および第２連結管８１１ｂの内径と対応する直径を有する固定部８２２を含むことができる。
【0123】
ドレインプラグ８２０の挿入部８２１がスペーサ８１０の第１連結管８１１ａに挿入されて、ドレインバルブ８００が閉鎖され得、パック冷媒管６１０から漏洩した冷媒がパック冷媒管ハウジング７００の底面に集まることができる。また、固定部８２２が第１連結管８１１ａに挿入されずにかかることによって、ドレインプラグ８２０がパック冷媒管ハウジング７００内に入ることを防止することができる。
【0124】
ドレインバルブ８００は、スペーサ８１０とドレインプラグ８２０の間に位置したシーリング環８３０をさらに含むことができる。具体的に、シーリング環８３０が挿入部８２１に挿嵌された後、第１連結管８１１ａと第２連結管８１１ｂが形成する段差と固定部８２２の間に位置することができる。シーリング環８３０を設けることによって、挿入部８２１が第１連結管８１１ａに挿入された状態で、その間の隙間を通じて冷媒が漏洩することを防止することができる。
【0125】
一方、図１４を参照すると、本実施形態による電池パック１０００は、パック冷媒管ハウジング７００に収容された漏出感知センサー９００をさらに含むことができる。特に、漏出感知センサー９００は、パック冷媒管ハウジング７００の底面につながり、パック冷媒管ハウジング７００の底面に集まった冷媒を感知することができる。パック冷媒管アセンブリー６００から冷媒の漏洩が発生すると、漏洩した冷媒はパック冷媒管ハウジング７００の底面に集まる。漏出感知センサー９００が前記漏洩した冷媒を感知し、信号を送ることができる。このような信号によって、ドレインプラグ８２０をスペーサ８１０から取り出して、冷媒を第１排出口７００Ｈおよび第２排出口１１００Ｈを通じてパックフレーム１１００の外部に排出させることができる。つまり、本実施形態によると、パック冷媒管ハウジング７００を通じてパック冷媒管アセンブリー６００から漏洩した冷媒が電池パック１０００内の他の部品に侵入できないようにしながら、ドレインバルブ８００と漏出感知センサー９００を通じて漏洩した冷媒を状況によって電池パック１０００の外部に排出させることができる。前記過程によって冷媒の漏洩が電池パック１０００の火災や爆発につながることを防止することができる。
【0126】
【0127】
まず、図４、図１３および図１７を参照すると、本実施形態による電池パック１０００に含まれている複数の電池モジュール１００は、電池セル１１０が積層される方向に二列に配置され、電池セル１１０が積層される方向と垂直な方向に互いに向き合う第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂを含むことができる。第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂは図１７に示されているように、左右に互いに離隔している電池モジュールであり得る。第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂの間に冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂが配置され得る。これによって、パック冷媒管アセンブリー６００のパック冷媒管６１０も第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂの間に配置され得る。また、互いに向き合う電池モジュール１００のうち第１電池モジュール１００ａに形成された冷媒注入ポート５００ａと第２電池モジュール１００ｂに形成された冷媒排出ポート５００ｂが、互いに向き合って配置され得る。図１３にも互いに向き合う電池モジュール１００において、冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂが互いに向き合うように配置された様子が示されている。
【0128】
パック冷媒供給管６１０ａとパック冷媒排出管６１０ｂは互いに交差して伸びることができる。このような配置構造を有することによって、複数の電池モジュール１００との冷却構造の一体型構造を実現して空間活用率を高め、同時に冷却効率も向上させることができる。言い換えると、第１電池モジュール１００ａに形成された冷媒注入ポート５００ａと第２電池モジュール１００ｂに形成された冷媒排出ポート５００ｂとを互いに向き合うように配置した後、パック冷媒供給管６１０ａとパック冷媒排出管６１０ｂが互いに交差しながら、パック冷媒供給管６１０ａは冷媒注入ポート５００ａと連結され、パック冷媒排出管６１０ｂは冷媒排出ポート５００ｂと連結される。一つのパック冷媒供給管６１０ａと一つのパック冷媒排出管６１０ｂがそれぞれ多数の電池モジュール１００と連結され得るように構成した。これによって、不要な空間浪費なしに多数の電池モジュール１００とパック冷媒管６１０を効率的に配置することができる。
【0129】
このようなパック冷媒管６１０の配置構造を有することができるように、パック冷媒供給管６１０ａの高さとパック冷媒排出管６１０ｂの高さとは互いに異なり得る。パック冷媒供給管６１０ａの高さとパック冷媒排出管６１０ｂの高さとが互いに異なる部分は一部であり得る。
【0130】
図５で説明した電池モジュール１００に含まれているモジュールフレーム突出部２１１は、エンドプレート４００を通過するように延長形成され、モジュールフレーム突出部２１１は、パック冷媒管６１０が配置された互いに隣接した電池モジュール１００の間の空間に位置することができる。図４で説明したヒートシンク３００は、ヒートシンク３００の一辺からモジュールフレーム突出部２１１が位置した部分に突出したヒートシンク突出部３００Ｐを含み、ヒートシンク突出部３００Ｐとモジュールフレーム突出部２１１は互いに接合され得る。この時、ヒートシンク突出部３００Ｐとモジュールフレーム突出部２１１は溶接などの方法により直接接合され得る。
【0131】
次に、図４、図１３および図１８を参照すると、本実施形態による複数の電池モジュール１００は、電池セル１１０が積層される方向に二列に配置され、電池セル１１０が積層される方向と垂直な方向に互いに向き合う第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂを含むことができる。第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂの間に冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂが配置され得る。
【0132】
この時、パック冷媒管６１０は、第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂの間に位置しながら一方向に沿ってつながり得、冷媒の供給を受け、また排出するために、その一部が前記一方向と垂直な方向に沿って隣接した電池モジュールの間につながり得る。つまり、図７で説明したように、パック冷媒管６１０はメインパック冷媒管６１１およびメインパック冷媒管６１１の長さ方向と垂直な両方向にそれぞれ延長されたサブパック冷媒管６１２を含むことができる。
【0133】
これによって、パック冷媒管ハウジング７００は、第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂの間で一方向に沿ってつながる第１部分７００ａ、および前記一方向と垂直な方向に沿って隣接した電池モジュールの間につながる第２部分７００ｂを含むことができる。つまり、図１８でのように上から眺めた時、第１部分７００ａと第２部分７００ｂを含むパック冷媒管ハウジング７００はＴ字形構造を形成することができる。第１部分７００ａにはサブパック冷媒管６１２（図７参照）が収納され、第２部分７００ｂにはメインパック冷媒管６１１（図７参照）が収納される。
【0134】
一方、図４を再び参照すると、本実施形態によるヒートシンク３００の陥没部３４０には突出パターン３４０Ｄが形成され得る。本実施形態による電池セル積層体１２０のように積層される電池セルの個数が従来に比べて多く増える大面積の電池モジュールの場合、冷媒流路の幅がより広く形成され得るため、温度偏差がより激しくなることがある。大面積の電池モジュールでは、既存に一つの電池モジュール内にほぼ１２個乃至２４個の電池セルが積層された場合に比べてほぼ３２個乃至４８個の電池セルが一つの電池モジュール内に積層されている場合を含むことができる。このような場合、本実施形態による突出パターン３４０Ｄは、冷却流路の幅を実質的に縮小させる効果を発生させて圧力降下を最小化し、同時に冷媒流路幅間の温度偏差を減らすことができる。したがって、均一な冷却効果を実現することができる。
【0135】
本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されているが、このような用語は説明の便宜のためのものに過ぎず、対象となる事物の位置や観測者の位置などにより変わり得る。
【0136】
前述した本実施形態による一つまたはそれ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に装着されて電池パックを形成することができる。
【0137】
前記電池モジュールや電池パックは、多様なデバイスに適用され得る。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段やＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用され得るが、これに制限されず、二次電池を使用することができる多様なデバイスに適用可能である。
【0138】
以上で本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【0139】
２００：モジュールフレーム
２１１：モジュールフレーム突出部
３００：ヒートシンク
５００：冷却ポート
６００：パック冷媒管アセンブリー
６１０：パック冷媒管
６２０：連結ポート
７００：パック冷媒管ハウジング
８００：ドレインバルブ
９００：漏出感知センサー
１０００：電池パック
１１００：パックフレーム
２１１：モジュールフレーム突出部
３００：ヒートシンク
５００：冷却ポート
６００：パック冷媒管アセンブリー
６１０：パック冷媒管
６２０：連結ポート
７００：パック冷媒管ハウジング
８００：ドレインバルブ
９００：漏出感知センサー
１０００：電池パック
１１００：パックフレーム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16(a)】
【図16(b)】
【図17】
【図18】
【国際調査報告】