▶ 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】2023-12-28
(54)【発明の名称】電池モジュールおよびそれを含む電池パック
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20231221BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20231221BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/6567 20140101ALI20231221BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20231221BHJP
H01M 50/242 20210101ALI20231221BHJP
H01M 50/262 20210101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 401H
H01M50/211
H01M10/613
H01M10/647
H01M10/625
H01M10/6567
H01M10/6556
H01M50/242
H01M50/262 S
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023536544
(86)(22)【出願日】2022-07-06
(85)【翻訳文提出日】2023-06-15
(86)【国際出願番号】 KR2022009720
(87)【国際公開番号】W WO2023282604
(87)【国際公開日】2023-01-12
(31)【優先権主張番号】10-2021-0088441
(32)【優先日】2021-07-06
(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】ミン・ソプ・キム
(72)【発明者】
【氏名】ジュンヨブ・ソン
【テーマコード（参考）】
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H031AA09
5H031KK08
5H040AA14
5H040AA28
5H040AS07
5H040AT04
5H040AY04
5H040AY10
5H040NN03
(57)【要約】
本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の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；前記電池セル積層体の一側と他側をそれぞれカバーする第１エンドプレートと第２エンドプレート；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；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前記冷媒を排出する冷媒排出ポートを含む。前記第１エンドプレートは、前記第１エンドプレートの一面に形成された第１取付部を含む。前記モジュールフレームは、前記第１エンドプレートを通過するように前記モジュールフレームの前記底部から突出した第１モジュールフレーム突出部および第２モジュールフレーム突出部を含む。前記冷媒注入ポートは前記第１モジュールフレーム突出部上に位置し、前記冷媒排出ポートは前記第２モジュールフレーム突出部上に位置する。前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートは前記第１エンドプレートの幅方向に沿って離隔して位置し、前記第１取付部は前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートとの間に位置する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の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；
前記電池セル積層体の一側と他側をそれぞれカバーする第１エンドプレートと第２エンドプレート；
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；
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前記冷媒を排出する冷媒排出ポート；
を含む電池モジュールであって、
前記第１エンドプレートは、前記第１エンドプレートの一面に形成された第１取付部を含み、
前記モジュールフレームは、前記第１エンドプレートを通過するように前記モジュールフレームの前記底部から突出した第１モジュールフレーム突出部および第２モジュールフレーム突出部を含み、
前記冷媒注入ポートは前記第１モジュールフレーム突出部上に位置し、前記冷媒排出ポートは前記第２モジュールフレーム突出部上に位置し、
前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートとは前記第１エンドプレートの幅方向に沿って離隔して位置し、前記第１取付部は前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートとの間に位置する、電池モジュール。
【請求項2】
前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートとは、前記第１エンドプレートの前記幅方向の両端部に対応するように位置する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記第１取付部に前記電池モジュールの高さ方向に沿って開口された取付孔が形成された、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項4】
前記第１エンドプレートの中心部と前記冷媒注入ポートとの間に前記第１取付部のうちの一つが位置し、前記第１エンドプレートの中心部と前記冷媒排出ポートとの間に前記第１取付部のうちの他の一つが位置する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項5】
前記第１エンドプレートの中心部に第１ガイド部が形成され、前記第１ガイド部に前記電池モジュールの高さ方向に沿って開口されたガイド孔が形成された、請求項４に記載の電池モジュール。
【請求項6】
前記第２エンドプレートの中心部と前記第２エンドプレートの幅方向の一端部との間および前記第２エンドプレートの中心部と前記第２エンドプレートの幅方向の他端部との間のうち少なくとも１ヶ所に第２ガイド部が形成される、請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項7】
前記第２エンドプレートの中心部と前記第２エンドプレートの幅方向の一端部との間および前記第２エンドプレートの中心部と前記第２エンドプレートの幅方向の他端部との間それぞれに第２取付部が形成された、請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項8】
前記第２取付部のうちのいずれか一つと前記第２エンドプレートの幅方向の前記一端部との間に第２ガイド部が形成される、請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項9】
前記モジュールフレームの底部と前記ヒートシンクとが前記冷媒の流路を形成し、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１に記載の電池モジュール。
【請求項10】
前記ヒートシンクは、前記モジュールフレームの底部と接合される下部プレートおよび前記下部プレートから下側に陥没形成された陥没部を含む、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項11】
請求項１に記載の電池モジュール；および前記電池モジュールを収納するパックフレーム；
を含む電池パックであって、
前記第１取付部が前記パックフレームに締結される、電池パック。
【請求項12】
前記第１エンドプレートの中心部に第１ガイド部が形成され、前記第１ガイド部に前記電池モジュールの高さ方向に沿って開口されたガイド孔が形成された、請求項１１に記載の電池パック。
【請求項13】
前記パックフレームは、前記電池モジュールが配置されるパック底部および前記パック底部から上向きに突出したガイドピンを含み、前記電池モジュールが前記パック底部上に配置されるとき、前記ガイドピンが前記ガイド孔を通過する、請求項１２に記載の電池パック。
【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２０２１年７月６日付韓国特許出願第１０－２０２１－００８８４４１号に基づく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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本出願は２０２１年７月６日付韓国特許出願第１０－２０２１－００８８４４１号に基づく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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【0002】
本発明は電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関し、より具体的には冷却一体型の大容量電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。
【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化するにつれ、前記のようなモバイル機器と関連する分野の技術に対する開発が活発に進められている。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用いられるため、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。
【0004】
現在、商用化されている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、この中で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、自己放電率が非常に低くてエネルギ密度が高い長所から脚光を浴びている。
【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および電極組立体を電解液と共に密封収納する電池ケースを備える。
【0006】
一般にリチウム二次電池は外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内蔵されている缶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蔵されているパウチ型二次電池に分類することができる。
【0007】
小型機器に用いら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用いら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）が用いられる。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ＢＤＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）、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取り付けられて電池パックを形成することができる。
【0008】
電池モジュールおよびそれを含む電池パックは多様な機能を満たさなければならない。第一に、多様な環境、振動、衝撃などに対する構造的な耐久性を満たさなければならない。第二に、電池パック内部の電池セルは電気エネルギを作り出して熱を発散するが、これを冷却するための冷却システムが必須である。これらは限定された空間内で複雑な構造をなしており、これは組み立て工程での非効率を引き起こし得る。
【0009】
したがって、冷却構造が単純化され、構造的な耐久性が確保され、内部部品および電池モジュールが単純でかつ集約的に配置されて容量、空間活用性および組立性が増大した電池モジュールとそれを含む電池パックを開発することが必要な実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明が解決しようとする課題は、単純化された冷却構造とともに振動、衝撃などに対する耐久性が向上した電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。
【0011】
しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の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；前記電池セル積層体の一側と他側をそれぞれカバーする第１エンドプレートと第２エンドプレート；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；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前記冷媒を排出する冷媒排出ポートを含む。前記第１エンドプレートは、前記第１エンドプレートの一面に形成された第１取付部を含む。前記モジュールフレームは、前記第１エンドプレートを通過するように前記モジュールフレームの前記底部から突出した第１モジュールフレーム突出部および第２モジュールフレーム突出部を含む。前記冷媒注入ポートは前記第１モジュールフレーム突出部上に位置し、前記冷媒排出ポートは前記第２モジュールフレーム突出部上に位置する。前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートは前記第１エンドプレートの幅方向に沿って離隔して位置し、前記第１取付部は前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートとの間に位置する。
【0013】
前記冷媒注入ポートと前記冷媒排出ポートは、前記第１エンドプレートの前記幅方向の両端部に対応するように位置し得る。
【0014】
前記第１取付部に高さ方向に沿って開口された取付孔が形成され得る。
【0015】
前記第１エンドプレートの中心部と前記冷媒注入ポートとの間に前記第１取付部のうちの一つが位置し得、前記第１エンドプレートの中心部と前記冷媒排出ポートとの間に前記第１取付部のうちの他の一つが位置し得る。
【0016】
前記第１エンドプレートの中心部に第１ガイド部が形成され得、前記第１ガイド部に高さ方向に沿って開口されたガイド孔が形成され得る。
【0017】
前記第２エンドプレートの中心部と前記第２エンドプレートの幅方向の両端部との間のうち少なくとも１ヶ所に第２ガイド部が形成され得る。
【0018】
前記第２エンドプレートの中心部と前記第２エンドプレートの幅方向の一端部との間および前記第２エンドプレートの中心部と前記第２エンドプレートの幅方向の他端部との間それぞれに第２取付部が形成され得る。
【0019】
前記第２取付部のうちのいずれか一つと前記第２エンドプレートの幅方向の前記一端部との間に第２ガイド部が形成され得る。
【0020】
前記モジュールフレームの底部と前記ヒートシンクが前記冷媒の流路を形成し得、前記モジュールフレームの底部が前記冷媒と接触し得る。
【0021】
前記ヒートシンクは、前記モジュールフレームの底部と接合される下部プレートおよび前記下部プレートから下側に陥没形成された陥没部を含み得る。
【0022】
本発明の一実施形態による電池パックは、前記電池モジュールおよび前記電池モジュールを収納するパックフレームを含み、前記第１取付部が前記パックフレームに締結される。
【0023】
前記第１エンドプレートの中心部に第１ガイド部が形成され得、前記第１ガイド部に高さ方向に沿って開口されたガイド孔が形成され得る。
【0024】
前記パックフレームは、前記電池モジュールが配置されるパック底部および前記パック底部から上向きに突出したガイドピンを含み得、前記電池モジュールが前記パック底部上に配置されるとき、前記ガイドピンが前記ガイド孔を通過し得る。
【発明の効果】
【0025】
本発明の実施形態によれば、含まれた電池セルの個数が増加した冷却一体型の大容量電池モジュールにより容量増大とともに電池パックを構成する内部部品および構造の単純化が可能である。特に冷却構造とその他部品を電池モジュールと共に集約的に配置して容量および空間活用性を高めることができる。また、冷却構造のポートとモジュール固定のための取付部の位置調整により振動、衝撃などに対する耐久性を高めることができる。
【0026】
また、ガイドピン構造により前記大容量電池モジュールをパックフレームに収納することにおいて、製造工程性を向上させることができる。
【0027】
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特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】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9】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10】本発明の一実施形態による電池モジュール、パック冷媒管アセンブリ、パック冷媒管ハウジングの一部を示す斜視図である。
【図11】本発明の一実施形態による冷媒注入ポートと連結ポートを示す部分図である。
【図12】本発明の一実施形態による電池パックを示す斜視図である。
【図15】本発明の一実施形態による電池モジュールの配置形態を上から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、添付する図面を参照して本発明の様々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できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限られない。
【0030】
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、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じ参照符号を付ける。
【0031】
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限られない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして図面では、説明の便宜上、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
【0032】
また、層、膜、領域、板など部分が他部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他部分の「すぐ上に」ある場合だけでなくその中間にまた他部分がある場合も含む。逆にある部分が他部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。
【0033】
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
【0034】
また、明細書全体で、「平面上」というとき、これは対象部分を上から見たときを意味し、「断面上」というとき、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見たときを意味する。
【0035】
【0036】
図１ないし図３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、複数の電池セル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；電池セル積層体１２０の一側と他側をそれぞれカバーする第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０；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；ヒートシンク３００に冷媒を供給する冷媒注入ポート５００ａ；およびヒートシンク３００から前記冷媒を排出する冷媒排出ポート５００ｂを含む。
【0037】
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融着して形成することができる。このような電池セル１１０は長方形シート構造で形成することができる。具体的には、本実施形態による電池セル１１０は、二つの電極リード１１１，１１２が互いに対向して電池本体１１３の一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂからそれぞれ突出している構造を有する。電池セル１１０は、電池ケース１１４に電極組立体（図示せず）を収納した状態で電池ケース１１４の一端部１１４ａと他の一端部１１４ｂとこれらを連結する一側部１１４ｃを接着することにより製造することができる。換言すれば、本発明の一実施形態による電池セル１１０は総３ケ所のシーリング部を有し、シーリング部は融着などの方法によりシーリングされる構造であり、残りの他の一側部は連結部１１５からなる。
【0038】
ただし、上で説明した電池セル１１０は例示的構造であり、２個の電極リードが同じ方向に突出した単方向電池セルも可能であるのはもちろんである。
【0039】
このような電池セル１１０は複数で構成することができ、複数の電池セル１１０は相互電気的に接続され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２に示すようにｘ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層されることができる。電池ケース１１４は一般に樹脂層／金属箔膜層／樹脂層のラミネート構造からなっている。例えば、電池ケース表面がＯ（ｏｒｉｅｎｔｅｄ）－ナイロン層からなっている場合は、中大型電池モジュールを形成するために多数の電池セルを積層するとき、外部衝撃により容易に滑る傾向がある。したがって、これを防止し、電池セルの安定した積層構造を維持するために、電池ケースの表面に両面テープなどの粘着式接着剤または接着時の化学反応によって結合される化学接着剤などの接着部材を付着して電池セル積層体１２０を形成することができる。
【0040】
図３に示す電池セル１１０が積層される場合、電池セル１１０のいずれか一つの電極リード１１１は第１エンドプレート４１０に向かって突出し、電池セル１１０の他の一つの電極リード１１２は第２エンドプレート４２０に向かって突出し得る。電池セル１１０の連結部１１５はモジュールフレーム２００の底部２１０ａ方向へ向かう。
【0041】
本発明の一実施形態による電池セル積層体１２０は、電池セル１１０の個数が従来より多くなる大面積モジュールであり得る。一例として、電池モジュール１００当たり３２個～４８個の電池セル１１０が含まれ得る。このような大面積モジュールの場合、第１および第２エンドプレート４１０，４２０それぞれの幅方向の長さが長くなる。ここで、第１および第２エンドプレート４１０，４２０それぞれの幅方向とは、電池セル１１０が積層される方向、すなわちｘ軸と平行な方向を指す。
【0042】
電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００は、Ｕ字型フレーム２１０および上部カバー２２０を含み得る。
【0043】
Ｕ字型フレーム２１０は底部２１０ａおよび底部２１０ａの両端部で上向きに延びた２個の側面部２１０ｂを含み得る。底部２１０ａは電池セル積層体１２０の下面をカバーし得、側面部２１０ｂは電池セル積層体１２０の両側面をカバーし得る。
【0044】
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）を囲む一つの板状構造で形成される。上部カバー２２０とＵ字型フレーム２１０は互いに対応するエッジ部位が接触した状態で、溶接などにより結合されることによって、電池セル積層体１２０を上下左右でカバーする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により電池セル積層体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。
【0045】
なお、具体的に示していないが、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。すなわち、Ｕ字型フレーム２１０と上部カバー２２０が相互結合される構造でなく、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。
【0046】
第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０はモジュールフレーム２００の開放された両側（ｙ軸方向と－ｙ軸方向）にそれぞれ位置して電池セル積層体１２０の一側と他側をカバーするように形成されることができる。前記一側と前記他側は互いに反対になる方向であり得る。特に、電池セル積層体１２０の前記一側と前記他側は、電池セル１１０の電極リード１１１，１１２がそれぞれ突出する方向であり得る。すなわち、第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０は電極リード１１１，１１２が突出する方向の電池セル積層体１２０の前記一側と前記他側にそれぞれ位置し得る。
【0047】
第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０がモジュールフレーム２００の開放された両側に位置し、モジュールフレーム２００と溶接などの方法で接合され得る。このような第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０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ために所定の強度を有する金属素材を含むことができる。
【0048】
一方、具体的に示していないが、電池セル積層体１２０と第１エンドプレート４１０との間および電池セル積層体１２０と第２エンドプレート４２０との間のそれぞれにはバスバーフレームおよび絶縁カバーが位置し得る。バスバーフレームにはバスバーが取り付けられ、電池セル１１０の電極リード１１１，１１２が連結され得る。絶縁カバーはこのようなバスバーや電極リード１１１，１１２が第１エンドプレート４１０や第２エンドプレート４２０と接触することを遮断することができる。
【0049】
【0050】
図４は図１の電池モジュールの第１エンドプレート部分を拡大して示す分解斜視図である。図５は、図１の電池モジュールに対して、ヒートシンクが見えるように角度を異にして示す斜視図である。図６は図２の電池モジュールに含まれたヒートシンクを示す斜視図である。図７は図６の切断線Ａ－Ａ’に沿って切断した断面を示す断面図である。
【0051】
図４ないし図７を図２とともに参照すると、本実施形態によるヒートシンク３００は、上述したように、モジュールフレーム２００の底部２１０ａの下に位置する。モジュールフレーム２００の底部２１０ａとヒートシンク３００との間で冷媒が流れ得る。すなわち、モジュールフレーム２００の底部２１０ａとヒートシンク３００が冷媒の流路を形成することができ、モジュールフレーム２００の底部２１０ａが冷媒と直接接触することができる。
【0052】
具体的には、本実施形態によるヒートシンク３００は、ヒートシンク３００の基本枠を形成してモジュールフレーム２００の底部２１０ａと接合される下部プレート３１０および下部プレート３１０から下側に陥没形成された陥没部３４０を含み得る。
【0053】
陥没部３４０は冷媒が流動する経路となる。下部プレート３１０はモジュールフレーム２００の底部２１０ａと溶接の方法により接合し得る。
【0054】
一方、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から第１エンドプレート４１０を通過するように突出した第１モジュールフレーム突出部２１１および第２モジュールフレーム突出部２１２を含む。
【0055】
この時、ヒートシンク３００はヒートシンク３００の一辺から第１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第１ヒートシンク突出部３００Ｐ１およびヒートシンク３００の一辺から第２モジュールフレーム突出部２１２が位置した部分に突出した第２ヒートシンク突出部３００Ｐ２を含み得る。陥没部３４０は第１ヒートシンク突出部３００Ｐ１から第２ヒートシンク突出部３００Ｐ２まで連結されるが、第１ヒートシンク突出部３００Ｐ１と第２ヒートシンク突出部３００Ｐ２はそれぞれ冷媒が流入する領域と冷媒が排出される領域であり得る。第１ヒートシンク突出部３００Ｐ１と第１モジュールフレーム突出部２１１が溶接により接合され、第２ヒートシンク突出部３００Ｐ２と第２モジュールフレーム突出部２１２が溶接により接合され得る。
【0056】
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が位置し得る。図７には上部が開放された形態の陥没部３４０が示されている。ヒートシンク３００の下部プレート３１０が底部２１０ａと接し、かつ陥没部３４０と底部２１０ａとの間の空間が冷媒が流動する領域、すなわち冷媒の流路となる。そのため、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。
【0057】
ヒートシンク３００の陥没部３４０の製造方法に特に制限はないが、板状のヒートシンク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字型の陥没部３４０を形成することができる。
【0058】
一方、本実施形態による電池モジュール１００は、冷却ポート５００を含むが、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およびヒートシンク３００から冷媒を排出する冷媒排出ポート５００ｂを含む。具体的には、冷媒注入ポート５００ａは第１モジュールフレーム突出部２１１上に位置し、冷媒排出ポート５００ｂは第２モジュールフレーム突出部２１２上に位置する。
【0059】
冷媒注入ポート５００ａを介して供給された冷媒は、第１モジュールフレーム突出部２１１と第１ヒートシンク突出部３００Ｐ１との間を経て陥没部３４０と底部２１０ａとの間の空間に初めて流入する。その後、冷媒は陥没部３４０に沿って循環し、第２モジュールフレーム突出部２１２と第２ヒートシンク突出部３００Ｐ２との間を経て冷媒排出ポート５００ｂを介して排出される。このような方式で電池モジュール１００に対する冷媒循環構造がからなる。
【0060】
一方、図示していないが、図２のモジュールフレーム２００の底部２１０ａと電池セル積層体１２０との間に熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を含む熱伝導性樹脂層が位置し得る。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ることができる。
【0061】
前記熱伝導性樹脂は熱伝導性接着物質を含み得、具体的にはシリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材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を固定する役割をすることができる。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。
【0062】
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、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することによって冷却一体型構造を実現することができる。直接冷却により冷却効率が上昇し、ヒートシンク３００がモジュールフレーム２００の底部２１０ａと一体化した構造により電池モジュール１００および電池モジュール１００が取り付けられた電池パック１０００上の空間活用度を高めることができる。
【0063】
具体的には、電池セル１１０で発生した熱が電池セル積層体１２０と底部２１０ａと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の外部に伝達されることができる。従来の不必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、各層の間のエアギャップを減らし得るため、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、底部２１０ａが直接冷媒と接触するので、冷媒によるより直接的な冷却が可能な長所がある。
【0064】
また、不必要な冷却構造を除去することにより電池モジュール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。さらに、電池モジュール１００がコンパクトに配置できるので、電池モジュール１００を多数含む電池パック１０００の容量や出力を増大させることができる。
【0065】
一方、上述したように、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部分と溶接により接合されることができる。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の冷却一体型構造により、上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の荷重を支持して電池モジュール１００の剛性を補強する効果を有することができる。のみならず、下部プレート３１０とモジュールフレーム２００の底部２１０ａは溶接結合などにより密封されることによって、冷媒が漏洩することがなく流動することができる。
【0066】
本実施形態による電池モジュール１００は、容量増大などのために、従来より多い３２個～４８個の電池セル１１０を含む。ただし、電池セル１１０の個数が多くなり、電池モジュール１００の第１および第２エンドプレート４１０，４２０の幅方向長さが長くなるので、各電池セル１１０に対する冷却効率が落ちる。そこで、本実施形態による電池モジュール１００は、ヒートシンク３００の構造により冷却一体型構造を実現することによって、電池セル１１０の個数を増やしながらも冷却効率を上げることができる。すなわち、冷却一体型の大容量電池モジュール１００を形成することができる。
【0067】
効果的な冷却のために、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は少なくとも一度曲がって一側から他側につながる。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り、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ることができる。
【0068】
一方、前記冷媒は冷却のための媒介物であって、特に制限はないが、冷却水であり得る。
【0069】
一方、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が形成されることができる。本実施形態による電池セル積層体１２０ととも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電池モジュール１００の場合、冷媒流路の幅がさらに広く形成されることができ、温度偏差がより激しい。上述したように、大面積電池モジュールでは、既存の一つの電池モジュール内に概ね１２個～２４個の電池セルが積層されることに比べて、概ね３２個～４８個の電池セル１１０が一つの電池モジュール１００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生じ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。
【0070】
以下では、第１エンドプレートに形成された第１取付部について詳しく説明する。
【0071】
図２、図４および図５を再び参照すると、本実施形態による第１エンドプレート４１０は、第１エンドプレート４１０の一面に形成された第１取付部４１０Ｍを含む。この時、冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂは第１エンドプレート４１０の幅方向に沿って離隔して位置し、第１取付部４１０Ｍは冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂとの間に位置する。第１エンドプレート４１０の幅方向は先立って説明したように、電池セル１１０が積層される方向、すなわち図２でｘ軸と平行な方向を意味する。
【0072】
第１取付部４１０Ｍは、第１エンドプレート４１０の一面と垂直な方向に突出した形態であり得る。また、第１取付部４１０Ｍには高さ方向に沿って開口された第１取付孔４１０ＭＨが形成される。ここで、高さ方向とは、図２でｚ軸と平行な方向を意味する。電池モジュール１００がパックフレームに取り付けられるとき、ボルトが第１取付部４１０Ｍの第１取付孔４１０ＭＨを通過して前記パックフレームに組み立てられる。このような方式で、電池モジュール１００がパックフレームに固定および取り付けられる。詳しい内容は図１３および図１４とともに後述する。
【0073】
本実施形態による電池モジュール１００において、冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂを幅方向に沿って離隔するように配置し、その間に電池モジュール１００の固定のための第１取付部４１０Ｍを配置する。第１取付部４１０Ｍを第１エンドプレート４１０の中央領域の近くに配置して振動や衝撃に対する電池モジュール１００の耐久性を高めようとした。同時に冷却ポート５００を第１エンドプレート４１０の両端部に近い領域に配置して空間の効率性を向上させようとした。
【0074】
本発明の比較例として、取付部をエンドプレートの幅方向の両端部にそれぞれ配置し、取付部の間に冷却ポートを配置することができる。この場合、第１エンドプレート４１０の中央領域での耐久性が弱くなり、振動や衝撃時の電池モジュール１００に破損が発生し得る。特に、幅方向に沿って積層される電池セル１１０の個数が多くなる大面積電池モジュール１００の場合、第１および第２エンドプレート４１０，４２０の幅方向の長さが増えることであるため、取付部を両端部に配置すると、第１および第２エンドプレート４１０，４２０の中央領域が構造的に弱くなり、また、重量によるたるみ現象が発生し得る。そこで、本実施形態による電池モジュール１００は、冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂを幅方向に沿って離隔するように配置し、その間に第１取付部４１０Ｍを配置することによって、電池モジュール１００の耐久性を高めて同時に空間活用性を確保しようとした。これは、電池セルの個数が従来に比べて多く増える大面積電池モジュール１００でより効果的である。
【0075】
より具体的には、冷媒注入ポート５００ａと冷媒排出ポート５００ｂは、第１エンドプレート４１０の前記幅方向の両端部に対応するように位置し得る。また、第１エンドプレート４１０の中心部と冷媒注入ポート５００ａとの間に第１取付部４１０Ｍのうちのいずれか一つが位置し得、第１エンドプレート４１０の中心部と冷媒排出ポート５００ｂとの間に第１取付部４１０Ｍのうちの他の一つが位置し得る。この時、本明細書で、第１エンドプレート４１０の中心部は、第１エンドプレート４１０の前記幅方向を基準としてその中央地点を示す。例示的な構造として、前記幅方向に対して、第１エンドプレート４１０の１／４に該当する地点に第１取付部４１０Ｍのうちのいずれか一つが位置し、第１エンドプレート４１０の３／４に該当する地点に第１取付部４１０Ｍのうちの他の一つが位置し得る。
【0076】
一方、第１取付部４１０Ｍが後述するボルトによりパックフレームに固定されるが、冷媒注入ポート５００ａが位置した第１モジュールフレーム突出部２１１と冷媒排出ポート５００ｂが位置した第２モジュールフレーム突出部２１２は第１エンドプレート４１０を通過するように突出する。この時、第１取付部４１０Ｍの第１取付孔４１０ＭＨを通過するボルトによる高さ方向への締結力が第１モジュールフレーム突出部２１１と第２モジュールフレーム突出部２１２を下部方向に加圧し得る。これにより、第１モジュールフレーム突出部２１１と第１ヒートシンク突出部３００Ｐ１が互いに強く密着し、第２モジュールフレーム突出部２１２と第２ヒートシンク突出部３００Ｐ２が互いに強く密着することができる。前記のような加圧構造により冷媒が流れる領域に対する密封性を高めて冷媒漏洩の可能性を減らすことができる。まとめると、本実施形態による電池モジュールは、取付の固定と冷媒漏洩防止のための加圧シーリングが同時に可能である長所を有する。
【0077】
以下では、図８などを参照して、本発明の一実施形態によるガイド部などについて詳しく説明する。
【0078】
【0079】
図２、図４を先に参照すると、第１エンドプレート４１０の中心部に第１ガイド部４１０Ｇが形成されることができ、このような第１ガイド部４１０Ｇに高さ方向に沿って開口された第１ガイド孔４１０ＧＨが形成されることができる。高さ方向とは、第１取付孔４１０ＭＨと同様に、図２でｚ軸と平行な方向を意味する。
【0080】
次の図８を参照すると、第２エンドプレート４２０に第２取付部４２０Ｍが形成される。具体的には、第２エンドプレート４２０の中心部と第２エンドプレート４２０の幅方向の一端部との間および第２エンドプレート４２０の中心部と第２エンドプレート４２０の幅方向の他端部との間それぞれに第２取付部４２０Ｍが形成される。すなわち、第１取付部４１０Ｍの位置とそれぞれ対応するように第２取付部４２０Ｍが第２エンドプレート４２０の一面に形成されることができる。この時、本明細書で、第２エンドプレート４２０の中心部は、第２エンドプレート４２０の幅方向を基準としてその中央地点を示す。
【0081】
また、第１取付部４１０Ｍと同様に、第２取付部４２０Ｍには高さ方向に沿って開口された第２取付孔４２０ＭＨが形成される。すなわち、本実施形態による電池モジュール１００は、第１エンドプレート４１０に形成された第１取付部４１０Ｍと第２エンドプレート４２０に形成された第２取付部４２０Ｍによって後述するパックフレームに固定されることができる。これは図１３および図１４で再び詳しく説明する。
【0082】
一方、第２エンドプレート４２０に第２ガイド部４２０Ｇが形成され、このような第２ガイド部４２０Ｇに高さ方向に沿って開口された第２ガイド孔４２０ＧＨが形成される。第１ガイド部４１０Ｇと第２ガイド部４２０Ｇの機能については図１３および１４で詳しく説明する。
【0083】
【0084】
図９は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１０は本発明の一実施形態による電池モジュール、パック冷媒管アセンブリ、パック冷媒管ハウジングの一部を示す斜視図である。図１１は本発明の一実施形態による冷媒注入ポートと連結ポートを示す部分図である。
【0085】
図９ないし図１１を図２とともに参照すると、本発明の一実施形態による電池パック１０００は、電池モジュール１００および電池モジュール１００を収納するパックフレーム１１００を含む。電池モジュール１００は一つまたは複数でパックフレーム１１００に収納され得る。一方、具体的に示していないが、電池パック１０００はパックフレーム１１００を覆うパックカバーをさらに含み得、電池モジュール１００はパックフレーム１１００とパックカバーとの間の空間に配置されることができる。
【0086】
一方、本実施形態による電池パック１０００は、電池モジュール１００の冷却ポート５００と連結されるパック冷媒管アセンブリ６００およびパック冷媒管アセンブリ６００を収納するパック冷媒管ハウジング７００を含むことができる。電池モジュール１００が複数で構成される場合、互いに対向する第１電池モジュール１００ａおよび第２電池モジュール１００ｂが配置され得る。パック冷媒管アセンブリ６００および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との間に位置し得る。また、互いに対向する第３電池モジュール１００ｃおよび第４電池モジュール１００ｄがさらに配置されることができる。
【0087】
すなわち、本実施形態による電池パック１０００は、第１ないし第４電池モジュール１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄを含むことができる。第１および第２電池モジュール１００ａ，１００ｂは電池セル１１０が積層される方向と垂直な方向に沿って配置され、第３および第４電池モジュール１００ｃ，１００ｄも、電池セル１１０が積層される方向と垂直な方向に沿って配置され得る。第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂはそれぞれの第１エンドプレート４１０どうしが互いに対向するように配置され得る。第３電池モジュール１００ｃと第４電池モジュール１００ｄもそれぞれの第１エンドプレート４１０どうしが対向するように配置され得る。
【0088】
第１ないし第４電池モジュール１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは格子形状に配列される。パック冷媒管アセンブリ６００および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との間、第３電池モジュール１００ｃと第４電池モジュール１００ｄとの間および第２電池モジュール１００ｂと第４電池モジュール１００ｄとの間に沿って連結され、Ｔ字型構造を形成することができる。
【0089】
第１電池モジュール１００ａと第２電池モジュール１００ｂとの間の空間には、第１および第２電池モジュール１００ａ，１００ｂそれぞれに形成された冷却ポート５００がすべて配置され得る。換言すれば、第１電池モジュール１００ａの第１および第２モジュールフレーム突出部２１１，２１２は第２電池モジュール１００ｂが位置する方向に突出し、第２電池モジュール１００ｂの第１および第２モジュールフレーム突出部２１１，２１２は第１電池モジュール１００ａが位置する方向に突出し得る。このような第１および第２モジュールフレーム突出部２１１，２１２の上面部に冷却ポート５００がそれぞれ位置し得る。
【0090】
この時、第１電池モジュール１００ａの冷媒注入ポート５００ａと第２電池モジュール１００ｂの冷媒排出ポート５００ｂが互いに対向して配置され、第１電池モジュール１００ａの冷媒排出ポート５００ｂと第２電池モジュール１００ｂの冷媒注入ポート５００ａが互いに対向して配置され得る。これと同様に、第３電池モジュール１００ｃの冷媒注入ポート５００ａと第４電池モジュール１００ｄの冷媒排出ポート５００ｂが互いに対向して配置され、第３電池モジュール１００ｃの冷媒排出ポート５００ｂと第４電池モジュール１００ｄの冷媒注入ポート５００ａが互いに対向して配置され得る。
【0091】
パック冷媒管アセンブリ６００は、パック冷媒管６１０およびパック冷媒管６１０と電池モジュール１００の冷却ポート５００を連結する連結ポート６２０を含み得る。一例として、図１１に示すように、連結ポート６２０が冷媒注入ポート５００ａと連結されることができる。具体的には、冷媒注入ポート５００ａが連結ポート６２０の下側に挿入結合し、連結ポート６２０の下端は第１モジュールフレーム突出部２１１の上面部と接し得る。すなわち、冷媒注入ポート５００ａが連結ポート６２０の内部に挿入される形態で、冷媒注入ポート５００ａと連結ポート６２０が結合されることができる。
【0092】
また、冷媒注入ポート５００ａと連結ポート６２０との間にシーリング部材６３０が位置し得る。このようなシーリング部材６３０は環形状であり得、冷媒注入ポート５００ａと連結ポート６２０との間に挟まれ得る。シーリング部材６３０が冷媒注入ポート５００ａに挟まれた状態で、冷媒注入ポート５００ａとともに連結ポート６２０の内部に挿入され得る。シーリング部材６３０は、冷媒注入ポート５００ａと連結ポート６２０との間の隙間で冷媒が漏洩することを防止することができる。
【0093】
具体的に示していないが、冷媒排出ポート５００ｂも、前記冷媒注入ポート５００ａのように、シーリング部材６３０を間に置いて他の連結ポート６２０と連結されることができる。
【0094】
上記の内容をまとめると、本実施形態による電池パック１０００において、いずれか一つのパック冷媒管６１０と連結ポート６２０を介して電池モジュール１００の冷媒注入ポート５００ａに冷媒が注入され、注入された冷媒はヒートシンク３００の内部を循環する。その後、冷媒は電池モジュール１００の冷媒排出ポート５００ｂと他の連結ポート６２０を介して他のパック冷媒管６１０に排出される。このような方式により、電池パック１０００の冷媒循環構造が形成されることができる。
【0095】
上述したように、パック冷媒管ハウジング７００はパック冷媒管アセンブリ６００を収容することができる。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るが、組み立て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し得る。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浸透して火災や爆発の原因となる。本実施形態によれば、パック冷媒管ハウジング７００はパック冷媒管アセンブリ６００の底面および側面をカバーする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６００から漏出した冷媒がパック冷媒管ハウジング７００の内部に留まるようにして、電池パック１０００内の他の部品に漏出した冷媒が浸透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が漏出した冷媒を最大に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の容積を最大に確保することが好ましい。
【0096】
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が覆い得る。これによりパック冷媒管アセンブリ６００から漏出し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出する現象を防止することができる。
【0097】
パック冷媒管ハウジング７００とハウジングカバー７００Ｃとの間には、第１ガスケット７００Ｇ１が位置し得る。第１ガスケット７００Ｇ１はパック冷媒管ハウジング７００とハウジングカバー７００Ｃとの間を密封する。第１ガスケット７００Ｇ１はパック冷媒管ハウジング７００の上端エッジに沿って形成される。ハウジングカバー７００Ｃはパック冷媒管ハウジング７００の上端エッジに沿って形成された第１ガスケット７００Ｇ１と密着して、パック冷媒管ハウジング７００の上側部に冷媒が漏出する現象を遮断することができる。
【0098】
また、本実施形態によるパック冷媒管ハウジング７００の底面には開口部７１０Ｐが形成される。このような開口部７１０Ｐが形成された部分に第２ガスケット７００Ｇ２が結合され得る。
【0099】
第２ガスケット７００Ｇ２は第１および第２モジュールフレーム突出部２１１，２１２とパック冷媒管ハウジング７００との間に位置し、第１および第２モジュールフレーム突出部２１１，２１２とパック冷媒管ハウジング７００との間を密封し得る。この時、冷媒注入ポート５００ａや冷媒排出ポート５００ｂは、第２ガスケット７００Ｇ２および開口部７１０Ｐを上側に貫通してパック冷媒管ハウジング７００の内部に突出し、先立って説明した方式で連結ポート６２０と連結され得る。
【0100】
【0101】
【0102】
【0103】
具体的には、パックフレーム１１００は、電池モジュール１００が配置されるパック底部１１１０を含み得、ボルト１１１２が第１取付部４１０Ｍの第１取付孔４１０ＭＨを通過してパック底部１１１０に設けられた締結部１１１３に組み立てられる。一例として、ボルト１１１２は外周面にねじ山が形成された部材であって、締結部１１１３に形成されたナット孔に組み立てられる。このような方式で、電池モジュール１００の第１エンドプレート４１０がパック底部１１１０に固定され得る。
【0104】
一方、上述したように、第１エンドプレート４１０の中心部に第１ガイド部４１０Ｇが形成され、第１ガイド部４１０Ｇに高さ方向に沿って開口された第１ガイド孔４１０ＧＨが形成されることができる。また、パックフレーム１１００は、パック底部１１１０から上向きに突出したガイドピン１１１１を含むことができる。第１取付部４１０Ｍによる固定に先立ち、電池モジュール１００がパック底部１１１０上に配置されるとき、ガイドピン１１１１が第１ガイド部４１０Ｇの第１ガイド孔４１０ＧＨを通過するように電池モジュール１００が移動する。これにより体積や重量が増加した電池モジュール１００をより正確でかつ安定的にパック底部１１１０の目標にしたところに位置させることができ、第１取付孔４１０ＭＨと締結部１１１３を互いに対応させることにも容易である。すなわち、本実施形態による第１ガイド部４１０Ｇは電池モジュール１００のパックフレーム１１００に対する組立性向上のためのガイド部材として機能する。
【0105】
【0106】
第１取付部４１０Ｍと同様に、ボルト１１１２が第２取付部４２０Ｍの第２取付孔４２０ＭＨを通過してパック底部１１１０に設けられた締結部１１１３に組み立てられる。一例として、ボルト１１１２は外周面にねじ山が形成された部材であって、締結部１１１３に形成されたナット孔に組み立てられる。このような方式で、電池モジュール１００の第２エンドプレート４２０がパック底部１１１０に固定され得る。
【0107】
一方、上述したように、第２エンドプレート４２０に第２ガイド部４２０Ｇが形成され、第２ガイド部４２０Ｇに高さ方向に沿って開口された第２ガイド孔４２０ＧＨが形成されることができる。第２取付部４２０Ｍによる固定に先立ち、電池モジュール１００がパック底部１１１０上に配置されるとき、ガイドピン１１１１が第２ガイド部４２０Ｇの第２ガイド孔４２０ＧＨを通過するように電池モジュール１００が移動する。これにより体積や重量が増加した電池モジュール１００をより正確でかつ安定的にパック底部１１１０の目標にしたところに位置させることができ、第２取付孔４２０ＭＨと締結部１１１３を互いに対応させることも容易である。すなわち、本実施形態による第２ガイド部４２０Ｇは、第１ガイド部４１０Ｇと同様に、電池モジュール１００のパックフレーム１１００に対する組立性向上のためのガイド部材として機能する。
【0108】
図１５は本発明の一実施形態による電池モジュールの配置形態を上から見た平面図である。
【0109】
【0110】
一方、第２エンドプレート４２０の中心部と第２エンドプレート４２０の幅方向の両端部との間のうち少なくとも１ヶ所に第２ガイド部４２０Ｇが形成されることができる。図８および図１５には、第２エンドプレート４２０の中心部と第２エンドプレート４２０の幅方向の一端部との間一ケ所に第２ガイド部４２０Ｇが形成されていることが示されている。より具体的には、第２ガイド部４２０Ｇは第２取付部４２０Ｍのうちのいずれか一つと第２エンドプレート４２０の幅方向の一端部との間に位置し得る。
【0111】
第１エンドプレート４１０の中心部に形成された第１ガイド部４１０Ｇとは異なり、第２ガイド部４２０Ｇは、第２エンドプレート４２０の中心部でない、幅方向の一端部に近く位置し得る。図１５のように、電池モジュール１００を上から見たとき、第１ガイド部４１０Ｇと第２ガイド部４２０Ｇが互いに非対称的に配置することができる。このように、第１ガイド部４１０Ｇと第２ガイド部４２０Ｇを非対称的に位置するように形成することによって、電池モジュール１００がパックフレーム１１００に取り付ける際の誤組み立てを防止することができる。これは第１エンドプレート４１０と第２エンドプレート４２０の位置が互いに入れ替わって組み立てられないようにする設計である。本実施形態による第１ガイド部４１０Ｇと第２ガイド部４２０Ｇは、電池モジュール１００のパックフレーム１１００に対する組立性向上の機能だけでなく、電池モジュール１００の誤組み立て現象を防止する機能をすることもできる。
【0112】
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たが、このような用語は説明の便宜のためのものであり、対象になる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得る。
【0113】
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取り付けられて電池パックを形成することができる。
【0114】
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することができる。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）に適用されるが、これに制限されず、二次電池を使用できる多様なデバイスに適用することが可能である。
【0115】
以上、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るものではなく、次の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様々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】
【0116】
１００ 電池モジュール（大容量電池モジュール、大面積電池モジュール）
１１０ 電池セル
２００ モジュールフレーム
３００ ヒートシンク
４１０ 第１エンドプレート
４１０Ｍ 第１取付部
５００ａ 冷媒注入ポート
５００ｂ 冷媒排出ポート
１１０ 電池セル
２００ モジュールフレーム
３００ ヒートシンク
４１０ 第１エンドプレート
４１０Ｍ 第１取付部
５００ａ 冷媒注入ポート
５００ｂ 冷媒排出ポート
【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】
【国際調査報告】