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特表2024-546341液浸冷却式バッテリーモジュール、並びに、それを含むバッテリーパック及び車両
(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】2024-12-19
(54)【発明の名称】液浸冷却式バッテリーモジュール、並びに、それを含むバッテリーパック及び車両
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20241212BHJP
H01M 50/249 20210101ALI20241212BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20241212BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20241212BHJP
H01M 10/6556 20140101ALI20241212BHJP
H01M 10/6567 20140101ALI20241212BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20241212BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20241212BHJP
H01M 50/291 20210101ALI20241212BHJP
H01M 50/588 20210101ALI20241212BHJP
H01M 50/593 20210101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
H01M50/204 101
H01M50/204 401H
H01M50/249
H01M10/613
H01M10/625
H01M10/6556
H01M10/6567
H01M50/211
H01M10/647
H01M50/291
H01M50/588
H01M50/593
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024539357
(86)(22)【出願日】2023-08-07
(85)【翻訳文提出日】2024-06-27
(86)【国際出願番号】 KR2023011619
(87)【国際公開番号】W WO2024106693
(87)【国際公開日】2024-05-23
(31)【優先権主張番号】10-2022-0151508
(32)【優先日】2022-11-14
(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】ジュン－フン・イ
(72)【発明者】
【氏名】ドゥ－スン・キム
(72)【発明者】
【氏名】テ－キ・ウム
(72)【発明者】
【氏名】ジェ－ウク・リュ
【テーマコード（参考）】
5H031
5H040
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H031AA09
5H031KK08
5H040AA18
5H040AA28
5H040AA32
5H040AS01
5H040AS04
5H040AT04
5H040AY04
5H040LL06
5H040NN03
5H043AA04
5H043CA08
5H043GA23
5H043GA26
5H043LA21
(57)【要約】
本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルを含むバッテリー組立体と、少なくとも一端に開口を有し、前記開口と連結された内部空間に前記バッテリー組立体及び冷却液を収容するモジュールケースと、前記開口に挿入されて前記開口を気密に覆うシーリングカバーと、前記シーリングカバーが挿入された前記開口に結合されて前記開口を覆うエンドカバーと、を含み、前記シーリングカバーは、前記開口を成す前記モジュールケースの開口縁と所定の間隔を置いて対面する壁体部を含み、前記エンドカバーの周縁部分の少なくとも一部分は、前記開口縁と前記壁体部との間に挿入されて結合されるように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のバッテリーセルを含むバッテリー組立体と、少なくとも一端に開口を有し、前記開口と連結された内部空間に前記バッテリー組立体及び冷却液を収容するモジュールケースと、
前記開口に挿入されて前記開口を気密に覆うシーリングカバーと、
前記シーリングカバーが挿入された前記開口に結合されて前記開口を覆うエンドカバーと、
を含み、
前記シーリングカバーは、前記開口を成す前記モジュールケースの開口縁と所定の間隔を置いて対面する壁体部を含み、
前記エンドカバーの周縁部分の少なくとも一部分は、前記開口縁と前記壁体部との間に挿入されて結合されるように構成される、液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項2】
前記シーリングカバーは、第１面から前記内部空間側に突出した固定部をさらに含み、前記固定部の周縁は、前記モジュールケースの内側面に付着されて固定されるように構成される、請求項１に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項3】
一面が前記固定部の周縁に付着され、他面が前記モジュールケースの内側面に付着されるシーリングテープをさらに含む、請求項２に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項4】
前記エンドカバーは、前記開口を覆う本体と、
前記本体で前記モジュールケースの内部空間側に延在して、前記開口縁の内側面と前記壁体部との間に挿入される内側周縁と、
前記本体から前記開口縁の外側面側に延在して、前記開口縁の外側面に付着される外側周縁と、
を含む、請求項１に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項5】
前記内側周縁と前記外側周縁とは、所定の間隔を置いて相互に離隔し、前記開口縁は、前記内側周縁と前記外側周縁との間に挿入されるように構成される、請求項４に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項6】
前記内側周縁と前記開口縁の内側面との間にはシーラントが介在され、前記外側周縁と前記開口縁の外側面との間には構造用接着剤が介在されている、請求項４に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項7】
前記内側周縁と前記壁体部との間にはシーラントが介在されている、請求項４に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項8】
前記バッテリー組立体は、複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体をそれぞれ備え、第１方向に並んで配置される複数のサブバッテリーモジュールと、
絶縁材料から構成され、複数の前記サブバッテリーモジュールのうち互いに隣接する第１サブバッテリーモジュールと第２サブバッテリーモジュールとの間に配置される絶縁ブロックと、
を含む、請求項１に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項9】
前記絶縁ブロックは、前記モジュールケースの内側面に密着する前記絶縁ブロックの周縁部分に設けられ、前記第１サブバッテリーモジュール側から前記第２サブバッテリーモジュール側へと前記冷却液を通過させる連通溝を備える、請求項８に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項10】
前記絶縁ブロックは、両端部がそれぞれ前記第１サブバッテリーモジュール及び前記第２サブバッテリーモジュールと結合されている、請求項８に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項11】
前記モジュールケースは、前記モジュールケースの内側面から突出して前記絶縁ブロックを支持することで、前記絶縁ブロックの移動を制限するストッパを含む、請求項１０に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項12】
前記冷却液は、絶縁油又は誘電性液体を含む、請求項１に記載の液浸冷却式バッテリーモジュール。
【請求項13】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の液浸冷却式バッテリーモジュールを含む、バッテリーパック。
【請求項14】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の液浸冷却式バッテリーモジュールを含む、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２２年１１月１４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１５１５０８号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【0002】
本発明は、液浸冷却（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｃｏｏｌｉｎｇ）式バッテリーモジュール、並びに、それを含むバッテリーパック及び車両に関し、より詳しくは、充放電可能なバッテリーセルを冷却液と直接接触させて冷却する液浸冷却式バッテリーモジュール、並びに、それを含むバッテリーパック及び車両に関する。
【背景技術】
【0003】
一般に、二次電池とは、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、ニッケルカドミウムバッテリー、ニッケル水素バッテリー、ニッケル亜鉛バッテリーなどのように繰り返して充放電可能なバッテリーを称する。最も基本的な二次電池に該当するバッテリーセルは、約２．５Ｖから４．２Ｖ程度の出力電圧を提供する。
【0004】
近年、このような二次電池が電気車両、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ；Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）などのように高い出力電圧と大量の充電容量を必要とする装置やシステムに適用されるにつれて、多数のバッテリーセルを制限された空間に稠密に配置し、直列、並列、又は直列と並列とを混合した方式で連結したバッテリーモジュールや、このようなバッテリーモジュールをさらに稠密に配置し、直列、並列、又は直列と並列とを混合した方式で連結したバッテリーパックが広く用いられている。このように制限された空間に多数のバッテリーセルが稠密に配置されているバッテリーモジュールやバッテリーパックが正常に動作するためには、バッテリーセルの温度が適切に維持されなければならない。
【0005】
しかしながら、特許文献１に開示されたように、従来の技術はバッテリーセルの下端エッジ部分のみに接触するヒートシンク３００を用いてバッテリーセルを冷却する。したがって、このような従来の技術は、バッテリーセルの冷却性能が劣り、バッテリーセルで発生する熱暴走（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｕｎａｗａｙ）を防止し難いという問題がある。また、このような従来の技術は、バッテリーセルの熱暴走時に発生する火災を制御できないため、熱暴走が発生したバッテリーセルの周辺の他のバッテリーセルや他のバッテリーモジュールの連鎖的な熱暴走を防止し難いという問題がある。
【0006】
また、特許文献２に開示されたように、絶縁油を用いてバッテリーモジュールに内蔵されたバッテリーセルを冷却する従来の技術は、バッテリーセル積層体１００を収容するフレーム２００の開口を単純な構造のエンドプレート３００でシーリングするため、絶縁油漏れの危険が常にあり、シーリング構造の耐久性及び安全性が低下する問題がある。また、このような従来の技術は、バッテリーモジュールのケース２００、３００をバッテリーセル積層体毎に提供し、それぞれのケース２００、３００毎に独立した配管５００、６００、７００を通して絶縁油を供給し排出するため、絶縁油の配管設置のために多くの空間を必要とし、その結果、当該バッテリーモジュールを含むバッテリーパックの製造コストが嵩むことは勿論、バッテリーパックの全体体積及び重量を増加させてエネルギー密度を低下させるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】韓国特許公開第１０－２０１９－００５３５７４号公報
【特許文献2】韓国特許公開第１０－２０２１－００４８８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が解決しようとする技術的課題は、バッテリーモジュールの冷却性能を改善することで、バッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの熱暴走又は連鎖的な熱暴走を防止する液浸冷却式バッテリーモジュール、並びに、それを含むバッテリーパック及び車両を提供する。
【0009】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、冷却油の漏出危険を最小化し、エネルギー密度を向上させることができる液浸冷却式バッテリーモジュール、並びに、それを含むバッテリーパック及び車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様による液浸冷却式バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルを含むバッテリー組立体と、少なくとも一端に開口を有し、前記開口と連結された内部空間に前記バッテリー組立体及び冷却液を収容するモジュールケースと、前記開口に挿入されて前記開口を気密に覆うシーリングカバーと、前記シーリングカバーが挿入された前記開口に結合されて前記開口を覆うエンドカバーと、を含み、前記シーリングカバーは、前記開口を成す前記モジュールケースの開口縁と所定の間隔を置いて対面する壁体部を含み、前記エンドカバーの周縁部分の少なくとも一部分は、前記開口縁と前記壁体部との間に挿入されて結合されるように構成される。
【0011】
一実施形態において、前記シーリングカバーは、第１面から前記内部空間側に突出した固定部をさらに含み、前記固定部の周縁は、前記モジュールケースの内側面に付着されて固定されるように構成され得る。
【0012】
一実施形態において、一面が前記固定部の周縁に付着され、他面が前記モジュールケースの内側面に付着されるシーリングテープをさらに含み得る。
【0013】
一実施形態において、前記エンドカバーは、前記開口を覆う本体と、前記本体で前記モジュールケースの内部空間側に延在して、前記開口縁の内側面と前記壁体部との間に挿入される内側周縁と、前記本体から前記開口縁の外側面側に延在して、前記開口縁の外側面に付着される外側周縁と、を含み得る。
【0014】
一実施形態において、前記内側周縁と前記外側周縁とは、所定の間隔を置いて相互に離隔し、前記開口縁は、前記内側周縁と前記外側周縁との間に挿入されるように構成され得る。
【0015】
一実施形態において、前記内側周縁と前記開口縁の内側面との間にはシーラントが介在され、前記外側周縁と前記開口縁の外側面との間には構造用接着剤が介在され得る。
【0016】
一実施形態において、前記内側周縁と前記壁体部との間にはシーラントが介在され得る。
【0017】
一実施形態において、前記バッテリー組立体は、複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体をそれぞれ備え、第１方向に並んで配置される複数のサブバッテリーモジュールと、絶縁材料から構成され、複数の前記サブバッテリーモジュールのうち互いに隣接する第１サブバッテリーモジュールと第２サブバッテリーモジュールとの間に配置される絶縁ブロックと、を含み得る。
【0018】
一実施形態において、前記絶縁ブロックは、前記モジュールケースの内側面に密着する前記絶縁ブロックの周縁部分に設けられ、前記第１サブバッテリーモジュール側から前記第２サブバッテリーモジュール側へと前記冷却液を通過させる連通溝を備え得る。
【0019】
一実施形態において、前記絶縁ブロックは、両端部がそれぞれ前記第１サブバッテリーモジュール及び前記第２サブバッテリーモジュールと結合され得る。
【0020】
一実施形態において、前記モジュールケースは、前記モジュールケースの内側面から突出して前記絶縁ブロックを支持することで、前記絶縁ブロックの移動を制限するストッパを含み得る。
【0021】
一実施形態において、前記冷却液は、絶縁油又は誘電性液体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ）を含み得る。
【0022】
本発明の他の一態様によるバッテリーパックは、上述した実施形態のうちのいずれか一つによる液浸冷却式バッテリーモジュールを含む。
【0023】
本発明のさらに他の一態様による車両は、上述した実施形態のうちのいずれか一つによる液浸冷却式バッテリーモジュールを含む。
【発明の効果】
【0024】
本発明の一態様によれば、バッテリーモジュールのモジュールケースの内部に収容されたバッテリーセルが、前記モジュールケースの内部に流れ込んだ冷却液との直接接触を通じて冷却されることで、サーマルパッド（ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｄ）とヒートシンクなどのようなバッテリーセル冷却手段を省略できるだけでなく、バッテリーセルの冷却性能を改善し、バッテリーセルの熱暴走を効果的に防止することができる。また、バッテリーセルの熱暴走によって火災が発生したとき、モジュールケースの内部に充填されている冷却液が消火剤としての機能を果たすことで、熱暴走が発生したバッテリーセルの周辺の他のバッテリーセルや他のバッテリーモジュールの連鎖的な熱暴走を防止することができる。
【0025】
また、モジュールケースの一端の開口を覆う第１エンドカバーの内側周縁が、前記開口に挿入された第１シーリングカバーの壁体部と前記開口の周縁との間に挿入されて結合され、前記開口の周縁が第１エンドカバーの内側周縁と外側周縁との間に挿入されて結合されて、蛇行形状のシーリング構造を形成することで、バッテリーモジュールの内部に流れ込んだ冷却液の漏出危険を最小化することができる。
【0026】
また、前記シーリング構造に適用されたシーリングテープ、液体シーラント及び構造用接着剤が、冷却液の漏出を三重で遮断することで、液浸冷却式バッテリーモジュールの耐久性及び安全性を向上させることができる。
【0027】
また、複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体をそれぞれ備える複数のサブバッテリーモジュールが、一つのモジュールケースに収容されて一つのバッテリーモジュールを構成することで、バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの個数を減少させることができる。その結果、複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックにおいて、バッテリーモジュール毎に設けられる入口（ｉｎｌｅｔ）と出口（ｏｕｔｌｅｔ）が占める空間、及び冷却液をそれぞれのバッテリーモジュールに供給し、それぞれのバッテリーモジュールから回収するために必要な配管の占有空間が減少して、バッテリーパックの製造コストを節減できるだけでなく、バッテリーパックの全体体積及び重量を減少させ、バッテリーパックのエネルギー密度を向上させることができる。
【0028】
また、複数の前記サブバッテリーモジュールのうち互いに隣接して配置される第１サブバッテリーモジュールと第２サブバッテリーモジュールとの間に配置される絶縁モジュールが、前記第１サブバッテリーモジュール及び第２サブバッテリーモジュールとそれぞれ結合して前記第１サブバッテリーモジュール及び第２サブバッテリーモジュールを支持することで、サブバッテリーモジュールの電気的安全性を保証しながらも、物理的な衝撃や振動などによるサブバッテリーモジュールの損傷を防止することができる。
【0029】
また、前記モジュールケースの内側面に密着する前記絶縁ブロックの周縁部分に冷却液を通過させる連通溝が設けられることで、冷却液の流れを円滑にし、その結果、バッテリーモジュールの冷却性能を一層向上させることができる。
【0030】
また、複数の前記サブバッテリーモジュールに対応する複数の回路基板のうちの一つの回路基板が、自らがセンシングした電気信号と残りの回路基板によってセンシングされた電気信号とを、一つの防水コネクタを通じて外部に伝達することで、バッテリーモジュールと外部電気装置との間の電気的接続を容易にし、複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックの配線構造を簡素化でき、バッテリーモジュールの状態をサブバッテリーモジュール毎にモニタリングすることができる。
【0031】
また、前記防水コネクタが、入口又は出口が設けられたシーリングカバーに結合され、入口又は出口と配管とを連結するために確保された空間に配置されることで、バッテリーパック内で前記防水コネクタの電気的接続作業を可能にするために別途の空間を確保する必要がなく、前記防水コネクタの電気的接続作業が容易になる。
【0032】
さらに、本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者であれば、本発明による多様な実施形態が上述していない多様な技術的課題を解決可能であることを以下の説明から容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールを示した斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールのモジュールケースに収容されるバッテリー組立体を示した分解斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールの第１シーリングカバーを示した斜視図である。
【図7】モジュールケースに結合された第１シーリングカバーを示した縦断面図である。
【図8】本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールの第１エンドカバーを示した斜視図である。
【図10】モジュールケースに結合された第１エンドカバーを示した縦断面図である。
【図12】本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示した図である。
【図13】本発明の一実施形態による車両を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、本発明の技術的課題に対応する解決方案を明確にするため、図面を参照して本発明による実施形態を詳しく説明する。但し、本発明の説明において、関連公知技術についての説明が却って本発明の要旨を不明瞭にし得る場合は、その説明を省略する。
【0035】
また、本明細書で使われる用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これらは設計者、製造者などの意図又は慣例などによって変わり得る。したがって、後述する用語の定義は、本明細書の全体にわたる内容に基づいて行われなければならない。
【0036】
参考までに、図面に示された本発明の構成要素は、技術的な理解を容易にするため、その一部分又は全体が縮小、拡大、省略又は簡素化され得る。
【0037】
図１は、本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュール１０を示した斜視図である。
【0038】
【0039】
図１及び図２に示されたように、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０は、モジュールケース１００の内部空間に収容されたバッテリーセルを冷却液と直接接触させて冷却するように構成される。そのため、バッテリーモジュール１０は、モジュールケース１００、バッテリー組立体２００、シーリングカバー１１０、１１０’、防水コネクタ１２０、及びエンドカバー１３０、１３０’を含み得る。
【0040】
前記モジュールケース１００は、少なくとも一端に開口を有し、前記開口と連結された内部空間にバッテリー組立体２００及び冷却液を収容するように構成され得る。例えば、モジュールケース１００は、第１方向（Ｙ軸方向）に延在した内部空間、及び第１方向の両端にそれぞれ開口を備える管型で構成され得る。
【0041】
このようなモジュールケース１００は、一定の強度を有する金属材料から構成され得る。また、モジュールケース１００は、冷却液の流出が発生しないように、押出成形や板金工程を通じて一体的に構成され得る。
【0042】
前記バッテリー組立体２００は、複数のバッテリーセルを含み、モジュールケース１００の内部空間に収容され得る。さらに後述するが、このようなバッテリー組立体２００は、複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体をそれぞれ備える複数のサブバッテリーモジュール、及び複数のサブバッテリーモジュールに対応する複数の回路基板を含み得る。この場合、複数の前記回路基板は、複数の前記サブバッテリーモジュールに関連する電気信号をセンシングするように構成され得る。
【0043】
前記シーリングカバー１１０、１１０’は、モジュールケース１００の内部空間に冷却液を流入させる入口１１２、及び前記内部空間に流れ込んだ冷却液をモジュールケース１００の外部へと排出させる出口１１２’のうちの少なくとも一つを備え、モジュールケース１００の開口に挿入されて当該開口を気密に覆うように構成され得る。
【0044】
このようなシーリングカバー１１０、１１０’は、入口１１２を備えてモジュールケース１００の一端の開口を覆う第１シーリングカバー１１０、及び出口１１２’を備えてモジュールケース１００の他端の開口を覆う第２シーリングカバー１１０’を含み得る。この場合、前記第１シーリングカバー１１０には、バッテリーモジュール１０の出力を提供する高電圧（ＨＶ；Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）端子１１４、１１４’、及び防水コネクタ１２０が配置され得る。
【0045】
前記防水コネクタ１２０は、第１シーリングカバー１１０に結合されて支持され、前記バッテリー組立体２００の回路基板と電気的に接続されて、それぞれの回路基板によってセンシングされた電気信号をモジュールケース１００の外部に伝達するように構成され得る。
【0046】
前記エンドカバー１３０、１３０’は、シーリングカバー１１０、１１０’が挿入されて結合されたモジュールケース１００の開口に結合されて、当該開口を覆うように構成され得る。このようなエンドカバー１３０、１３０’は、第１シーリングカバー１１０が挿入された一端の開口を覆う第１エンドカバー１３０、及び第２シーリングカバー１１０’が結合された他端の開口を覆う第２エンドカバー１３０’を含み得る。
【0047】
本発明に適用される冷却液は、耐電圧（ｗｉｔｈｓｔａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ）の高い絶縁油又は誘電性液体を含み得る。例えば、前記冷却液は、リン酸トリオクチル（ＴＯＰ）、リン酸トリブチル（ＴＯＢ）、リン酸トリフェニル、リン酸トリメチル、リン酸トリプロピルのうちの１種又は２種以上を含み得る。
【0048】
変形形態において、バッテリー組立体を収容する、変形されたモジュールケースは、その長手方向の一端のみに開口が設けられ、その長手方向の他端は閉鎖されるように構成され得る。また、変形されたモジュールケースの開口を覆ってシーリングする、変形されたシーリングカバーは、入口及び出口をともに備えるように構成されてもよい。このような変形形態によれば、図１及び図２に示された第２シーリングカバー１１０’及び第２エンドカバー１３０’に対応する構成を省略可能である。この場合、変形されたシーリングカバーの入口から流れ込んだ冷却液は、該変形されたモジュールケースの内部空間を循環しながらバッテリーセルを冷却させた後、変形されたシーリングカバーの出口を通って排出され得る。
【0049】
このように本発明の一実施形態によれば、バッテリーモジュール１０のモジュールケース１００に収容されたバッテリーセルが、モジュールケース１００の内部に流れ込んだ冷却液との直接接触を通じて冷却されることで、サーマルパッドとヒートシンクなどのようなバッテリーセル冷却手段を省略でき、バッテリーセルの冷却性能を改善し、バッテリーセルの熱暴走を効果的に防止することができる。また、バッテリーセルの熱暴走によって火災が発生したとき、モジュールケースの内部に充填されている冷却液が消火剤としての機能を果たすことで、熱暴走が発生したバッテリーセルの周辺の他のバッテリーセルや他のバッテリーモジュールの連鎖的な熱暴走を防止することができる。
【0050】
図３は、本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールのモジュールケースに収容されるバッテリー組立体２００を示した分解斜視図である。
【0051】
図３に示されたように、前記バッテリー組立体２００は、複数のサブバッテリーモジュール２１０、２２０、絶縁ブロック２３０、及び複数の回路基板２４０、２５０を含み得る。
【0052】
複数の前記サブバッテリーモジュール２１０、２２０はそれぞれ、複数のバッテリーセル２１２、２２２が積層されたバッテリーセル積層体を備え、モジュールケース１００の内部空間に収容されてモジュールケース１００の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って並んで配置され得る。
【0053】
例えば、前記バッテリー組立体２００は、第１サブバッテリーモジュール２１０、及び第２サブバッテリーモジュール２２０を含み得る。
【0054】
この場合、第１サブバッテリーモジュール２１０は、複数のバッテリーセル２１２がモジュールケース１００の幅方向（Ｘ軸方向）に積層された第１バッテリーセル積層体、第１バッテリーセル積層体の長手方向（Ｙ軸方向）の一端に配置される第１バスバーフレーム２１４、及び第１バッテリーセル積層体の長手方向の他端に配置される第２バスバーフレーム２１６を含み得る。
【0055】
また、第２サブバッテリーモジュール２２０は、複数のバッテリーセル２２２がモジュールケース１００の幅方向（Ｘ軸方向）に積層された第２バッテリーセル積層体、第２バッテリーセル積層体の長手方向（Ｙ軸方向）の一端に配置される第３バスバーフレーム２２４、及び第２バッテリーセル積層体の長手方向の他端に配置される第４バスバーフレーム２２６を含み得る。
【0056】
第１バスバーフレーム２１４、第２バスバーフレーム２１６、第３バスバーフレーム２２４、及び第４バスバーフレーム２２６はそれぞれ、バッテリーセルの電極リードを他のバッテリーセルの電極リードや別途の端子と電気的に接続するバスバー２１４ａを支持するように構成され得る。
【0057】
また、それぞれのサブバッテリーモジュール２１０、２２０のバッテリーセル積層体を構成するバッテリーセルは、パウチ型のケースの内部に電極組立体と電解質物質を収納したパウチ型バッテリーセルを含み得る。
【0058】
前記絶縁ブロック２３０は、絶縁材料から構成され、複数の前記サブバッテリーモジュールのうち互いに隣接して配置される第１サブバッテリーモジュール２１０と第２サブバッテリーモジュール２２０との間に配置され得る。また、前記絶縁ブロック２３０の一端部は第１サブバッテリーモジュール２１０と結合し、前記絶縁ブロック２３０の他端部は第２サブバッテリーモジュール２２０と結合し得る。
【0059】
このように絶縁ブロック２３０が互いに隣接するサブバッテリーモジュール２１０、２２０と結合してこれらサブバッテリーモジュール２１０、２２０を支持することで、サブバッテリーモジュール２１０、２２０の電気的安全性を保証しながらも、物理的な衝撃や振動などによるサブバッテリーモジュール２１０、２２０の損傷を防止することができる。
【0060】
複数の前記回路基板２４０、２５０は、複数の前記サブバッテリーモジュール２１０、２２０にそれぞれ対応する個数の回路基板を含み得る。例えば、複数の前記回路基板２４０、２５０は、第１サブバッテリーモジュール２１０に対応する第１回路基板２４０、及び第２サブバッテリーモジュール２２０に対応する第２回路基板２５０を含み得る。このような複数の回路基板２４０、２５０は、モジュールケース１００の内部空間に収容されて、複数の前記サブバッテリーモジュール２１０、２２０に関連する電気信号をセンシングするように構成され得る。
【0061】
そのため、複数の前記回路基板２４０、２５０は、それぞれ対応するサブバッテリーモジュールの上端に配置され得る。また、複数の前記回路基板２４０、２５０はそれぞれ、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）から構成され得る。
【0062】
この場合、前記第１回路基板２４０は、複数のサブバッテリーモジュール２１０、２２０のうち第１サブバッテリーモジュール２１０に関連する第１電気信号をセンシングするように構成され得る。前記第１電気信号は、第１サブバッテリーモジュール２１０に含まれたバッテリーセルの出力電圧、出力電流又は充電状態などを示す電気信号を含み得る。
【0063】
前記第２回路基板２５０は、複数のサブバッテリーモジュール２１０、２２０のうち第２サブバッテリーモジュール２２０に関連する第２電気信号をセンシングするように構成され得る。前記第２電気信号は、第２サブバッテリーモジュール２２０に含まれたバッテリーセルの出力電圧、出力電流又は充電状態などを示す電気信号を含み得る。
【0064】
また、前記第１回路基板２４０は、第２回路基板２５０から第２電気信号の伝達を受けて、自らがセンシングした第１電気信号と前記第２回路基板２５０から受け取った第２電気信号とを取り集めて、防水コネクタ１２０を通じて外部に伝達するように構成され得る。
【0065】
そのため、前記バッテリー組立体２００は、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ；Ｆｌａｔ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃａｂｌｅ）２６０をさらに含み得る。フレキシブルフラットケーブル２６０は、第１回路基板２４０と第２回路基板２５０とを電気的に接続して、第２回路基板２５０によってセンシングされた第２電気信号を第１回路基板２４０に伝達するように構成され得る。
【0066】
一般に、バッテリーモジュールの長さはバッテリーモジュールを構成するバッテリーセルの長さに対応する。しかし、本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュール１０は、その長手方向（Ｙ軸方向）に並んで配置される複数のサブバッテリーモジュール２１０、２２０を含むため、本発明と同一サイズのバッテリーセルを含む一般的なバッテリーモジュールよりも２倍以上の長さを有する。例えば、一般的なバッテリーモジュールが５００ｍｍ～６１０ｍｍ程度の長さで製作されるとすれば、本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュール１０は１０００ｍｍ以上の長さで製作され得る。
【0067】
【0068】
図４に示されたように、絶縁ブロック２３０は、互いに隣接して配置される第１サブバッテリーモジュール２１０と第２サブバッテリーモジュール２２０との間に配置され得る。このような絶縁ブロック２３０は、その両端部がそれぞれ前記第１サブバッテリーモジュール及び前記第２サブバッテリーモジュールと結合するように構成され得る。すなわち、絶縁ブロック２３０の一端部は第１サブバッテリーモジュール２１０と結合し、絶縁ブロック２３０の他端部は第２サブバッテリーモジュール２２０と結合し得る。
【0069】
一実施形態において、絶縁ブロック２３０はその周縁がモジュールケース１００の内側面に密着するように構成され得る。この場合、絶縁ブロック２３０は連通溝２３２を備え得る。
【0070】
前記連通溝２３２は、モジュールケース１００の内側面に密着する絶縁ブロック２３０の周縁部分に設けられ、モジュールケース１００の内部に流れ込んだ冷却液を第１サブバッテリーモジュール２１０側から第２サブバッテリーモジュール２２０側に通過させるように構成され得る。そのため、連通溝２３２は、第１サブバッテリーモジュール２１０側から第２サブバッテリーモジュール２２０側に延在した形態を有し得る。
【0071】
また、前記連通溝２３２は、第１サブバッテリーモジュール２１０側から第２サブバッテリーモジュール２２０側に向かって細くなるように構成され、連通溝２３２を通過する冷却液の流速を増加させることができる。その結果、モジュールケース１００に流れ込んだ冷却液が第１サブバッテリーモジュール２１０側から第２サブバッテリーモジュール２２０側に移動する間に冷却液の流速が落ちて冷却性能が低下する現象を防止することができる。
【0072】
一実施形態において、前記バッテリー組立体２００は、第１サブバッテリーモジュール２１０と第２サブバッテリーモジュール２２０とを電気的に接続する連結部材２１８をさらに含み得る。このような連結部材２１８は、金属のような導電性材料から構成され得る。
【0073】
この場合、絶縁ブロック２３０は、前記連結部材２１８の少なくとも一部分が挿入されて支持される支持溝２３４を備え得る。
【0074】
【0075】
図５に示されたように、絶縁ブロック２３０の一端部は第１サブバッテリーモジュールの第２バスバーフレーム２１６と結合し、絶縁ブロック２３０の他端部は第２サブバッテリーモジュールの第４バスバーフレーム２２６と結合し得る。
【0076】
前記第２バスバーフレーム２１６は、第１サブバッテリーモジュールのバッテリーセル２１２と電気的に連結されるバスバー又は端子を支持するように構成され得る。前記第４バスバーフレーム２２６は、第２サブバッテリーモジュールのバッテリーセル２２２と電気的に連結されるバスバー又は端子を支持するように構成され得る。
【0077】
前記連結部材２１８は、その一端部が前記第２バスバーフレーム２１６に配置されたバスバー又は端子と連結され、その他端部が絶縁ブロック２３０の支持溝２３４に沿って延在して前記第４バスバーフレーム２２６に配置されたバスバー又は端子と連結されるように構成され得る。
【0078】
一実施形態において、第２バスバーフレーム２１６は第１結合突起２１６ａを備え、絶縁ブロック２３０は前記第１結合突起２１６ａが挿入されて結合される第１結合溝２３６ａを備え得る。この場合、第１結合突起２１６ａは、絶縁ブロック２３０に向かう第１方向（例えば、Ｙ軸方向）に延在してから、前記第１方向と交差する第２方向（例えば、Ｚ軸方向）に折り曲げられた形態を有し得る。前記第１結合溝２３６ａは、このような第１結合突起２１６ａと型合わせする形態で構成され得る。
【0079】
また、第４バスバーフレーム２２６は第２結合突起２２６ａを備え、絶縁ブロック２３０は前記第２結合突起２２６ａが挿入されて結合される第１結合溝２３６ｂを備え得る。この場合、第２結合突起２２６ａは、絶縁ブロック２３０に向かう第３方向に延在してから、前記第３方向と交差する第４方向（例えば、Ｚ軸方向）に折り曲げられた形態を有し得る。前記第２結合溝２３６ｂは、前記第２結合突起２２６ａと型合わせする形態で構成され得る。
【0080】
また、一実施形態において、前記モジュールケース１００は、その内部空間を成す内側面から突出して絶縁ブロック２３０を支持することで、絶縁ブロック２３０の移動を制限するストッパ１０２を含み得る。この場合、ストッパ１０２は、絶縁ブロック２３０の両端に密着し、絶縁ブロック２３０が正位置から離脱して第１サブバッテリーモジュール２１０側や第２サブバッテリーモジュール２２０側に偏らないように、絶縁ブロック２３０の移動を制限することができる。
【0081】
このように絶縁ブロック２３０がサブバッテリーモジュールと結合されてサブバッテリーモジュールを支持し、ストッパ１０２が絶縁ブロック２３０の移動を制限することで、サブバッテリーモジュールの電気的安全性を保証しながらも、物理的な衝撃や振動などによるサブバッテリーモジュールの損傷を防止することができる。
【0082】
図６は、本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールの第１シーリングカバー１１０を示した斜視図である。
【0083】
図６に示されたように、第１シーリングカバー１１０は、モジュールケース１００の内部空間に冷却液を流入させる入口１１２を備え、モジュールケース１００の開口に挿入されて前記開口を気密に覆うように構成され得る。そのため、前記第１シーリングカバー１１０は、カバー部１１０ａ、固定部１１０ｂ、及び壁体部１１０ｃを含み得る。
【0084】
前記カバー部１１０ａは、その周縁がモジュールケース１００の開口と型合わせする形態を有して前記開口に挿入されるように構成され得る。
【0085】
前記固定部１１０ｂは、モジュールケース１００の内部空間に隣接した第１シーリングカバー１１０の第１面（例えば、前記カバー部１１０ａの第１面）から前記内部空間側に突出し、その周縁がモジュールケース１００の内側面に付着されて固定されるように構成され得る。そのため、モジュールケース１００の内側面と対面する前記固定部１１０ｂの周縁面には、両面接着が可能なシーリングテープが貼り付けられ得る。
【0086】
前記壁体部１１０ｃは、前記第１面の反対面に該当し、第１エンドカバー１３０と対面する第１シーリングカバー１１０の第２面（例えば、カバー部１１０ａの第２面）から突出し、前記開口を成す前記モジュールケース１００の開口縁と所定の間隔を置いて対面するように構成され得る。この場合、前記壁体部１１０ｃは、カバー部１１０ａの周りに沿って一周するルーフ（ｌｏｏｐ）形態で構成され得る。
【0087】
さらに後述するが、前記第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃは、前記カバー部１１０ａの周縁部分及びモジュールケース１００の開口縁とともに、第１挿入溝を形成し得る。このような第１挿入溝には、後述するエンドカバー１３０の内側周縁が挿入されて結合され得る。
【0088】
一方、前記第１シーリングカバー１１０の第２面には、バッテリーモジュール１０の出力を提供する高電圧（ＨＶ）端子１１４、１１４’、及び防水コネクタ１２０が配置され得る。この場合、防水コネクタ１２０は、ボルトのような締結部材１２０ａによって第１シーリングカバー１１０に固定され得る。
【0089】
図７は、モジュールケース１００に結合された第１シーリングカバー１１０を示した縦断面図である。
【0090】
図７に示されたように、第１シーリングカバー１１０は、モジュールケース１００の内部空間に冷却液を流入させる入口１１２を備え、モジュールケース１００の一端の開口に挿入されて前記開口を気密に覆い得る。
【0091】
そのため、前記第１シーリングカバー１１０のカバー部１１０ａは、その周縁がモジュールケース１００の開口と型合わせする形態を有するように構成され得る。
【0092】
前記第１シーリングカバー１１０の固定部１１０ｂは、前記カバー部１１０ａの第１面からモジュールケース１００の内部空間側に突出し、その周縁がモジュールケース１００の内側面に付着されて固定される。
【0093】
そのため、モジュールケース１００の内側面と対面する前記固定部１１０ｂの周縁面には、両面接着が可能なシーリングテープ１１８ａが貼り付けられ得る。この場合、シーリングテープ１１８ａは、防水性材料からなる基材層の両面にそれぞれ粘着層を備えた多層構造で構成され得る。
【0094】
例えば、シーリングテープ１１８ａの基材層は、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリエチレンテレフタレートのうちの１種又は２種以上で構成された１つ又は２つ以上の物質層を含み得る。また、シーリングテープ１１８ａの粘着層は、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、及びポリメタクリル酸ブチルのうちの１種又は２種以上で構成され得る。
【0095】
また、シーリングテープ１１８ａは、前記粘着層を覆う剥離紙をさらに含み得る。このような剥離紙は、シーリングテープ１１８ａの付着直前に作業者によって除去され得る。
【0096】
前記第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃは、モジュールケース１００の内部空間に隣接した第１面の反対面である前記第１シーリングカバー１１０の第２面から、モジュールケース１００の内部空間と遠くなる方向に突出して、前記開口を成すモジュールケース１００の開口縁と所定の間隔を置いて対面するように構成され得る。上述したように、前記壁体部１１０ｃは、カバー部１１０ａの周りに沿って一周するルーフ形態で構成され得る。
【0097】
このような第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃは、前記カバー部１１０ａの周縁部分及び前記開口の周縁を成すモジュールケース１００の内側面とともに、第１挿入溝Ｇ１を形成し得る。このような第１挿入溝Ｇ１の内側面にはシーリンググルー（ｓｅａｌｉｎｇ ｇｌｕｅ）のような液体シーラント１１８ｂが塗布され得る。
【0098】
また、前記モジュールケース１００の開口縁の外側面には、高いせん断強度を有する構造用接着剤（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｄｈｅｓｉｖｅ）１０４が塗布され得る。このような構造用接着剤１０４は、ポリマーアロイ接着剤やポリイミド接着剤を含み得る。さらに後述するが、前記構造用接着剤１０４が塗布された開口の周縁の外側面には、後述する第１エンドカバー１３０の外側周縁が付着されて固定され得る。
【0099】
一方、前記第１シーリングカバー１１０は、防水コネクタ１２０の少なくとも一部分が挿入される貫通孔１１６を備え得る。
【0100】
また、防水コネクタ１２０は、コネクタ本体１２２、接触ピン１２４、及び連結ピン１２６を含み得る。
【0101】
前記コネクタ本体１２２は、モジュールケース１００の内部空間に隣接した第１シーリングカバー１１０の第１面及び前記第１面の反対側である第１シーリングカバー１１０の第２面のうちの第２面に結合され、第２面に形成された前記貫通孔１１６の開口を覆うように構成され得る。このような防水コネクタ１２０のコネクタ本体１２２は、絶縁性を有する高分子合成樹脂から構成され得、ボルトのような締結部材によって第１シーリングカバー１１０に固定され得る。
【0102】
一実施形態において、前記防水コネクタ１２０は、コネクタ本体１２２と第１シーリングカバー１１０の第２面との間に介在されて前記貫通孔１１６の開口の周縁をシーリングするシーリング部材１２４ａをさらに含み得る。この場合、シーリング部材１２４ａはシーラント又はガスケットを含むか、若しくは、両方とも含み得る。
【0103】
前記接触ピン１２４は、コネクタ本体１２２によって支持され、モジュールケース１００の内部空間から遠くなる方向に延在するように構成され得る。このような接触ピン１２４は、前記防水コネクタ１２０に連結される対応コネクタ（図示せず）の対応接触ピンと接触して電気的に連結され得る。そのため、接触ピン１２４は、導電性を有する金属材料から構成され得る。前記防水コネクタ１２０は、このような接触ピン１２４を１つ又は２つ以上含み得る。
【0104】
前記連結ピン１２６は、接触ピン１２４と電気的に接続され、前記貫通孔１１６を通ってコネクタ本体１２２からモジュールケース１００の内部空間側に延在して、モジュールケース１００に収容された複数の回路基板２４０、２５０のうち第１回路基板２４０と電気的に連結されるように構成され得る。そのため、連結ピン１２６は、導電性を有する金属材料から構成され得る。前記防水コネクタ１２０は、このような連結ピン１２６を１つ又は２つ以上含み得る。
【0105】
一実施形態において、前記接触ピン１２４と前記連結ピン１２６とは、一体的に構成され得る。また、一実施形態において、前記コネクタ本体１２２は、インサート成形工程を通じて前記接触ピン１２４及び前記連結ピン１２６と一体的に構成され得る。
【0106】
一方、前記バッテリーモジュール１０は、前記防水コネクタ１２０と第１回路基板２４０との間の電気的接続のため、連結回路基板１２８及びケーブル１２８ａをさらに含み得る。
【0107】
この場合、前記連結回路基板１２８は、モジュールケース１００の内部空間に隣接した前記第１シーリングカバー１１０の第１面に結合され、第１面に形成された前記貫通孔１１６の他端の開口を覆い、前記連結ピン１２６と電気的に連結されるように構成され得る。そのため、前記連結回路基板１２８は、連結ピン１２６が挿入されるビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）を備え得る。このような連結回路基板１２８のビアホールに挿入された連結ピン１２６は、半田付け工程を通じて前記連結回路基板１２８にさらに固定され得る。
【0108】
前記ケーブル１２８ａは、一端が連結回路基板１２８と電気的に接続され、他端が第１回路基板２４０と電気的に連結されるように構成され得る。このようなケーブル１２８ａは、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）を含み得る。このようにケーブル１２８ａと連結された第１回路基板２４０は、バッテリーセル２１２の電極リードと連結されたバスバー２１４ａと電気的に連結され得る。この場合、バスバー２１４ａは、第１バスバーフレーム２１４に結合されて固定され得る。
【0109】
参考までに、図１及び図２を参照して上述したように、モジュールケース１００の他端の開口を覆う第２シーリングカバー１１０’は、モジュールケース１００の内部空間に流れ込んだ冷却液を排出させる出口１１２’を備え、前記他端の開口に挿入されて前記他端の開口を気密に覆い得る。そのため、前記第２シーリングカバー１１０’は、前記第１シーリングカバー１１０のカバー部１１０ａ、固定部１１０ｂ及び壁体部１１０ｃにそれぞれ対応する構成を含み得る。但し、前記第２シーリングカバー１１０’には、ＨＶ端子１１４、１１４’や防水コネクタ１２０に対応する構成が配置されない。
【0110】
図８は、本発明の一実施形態による液浸冷却式バッテリーモジュールの第１エンドカバー１３０を示した斜視図である。
【0111】
図８に示されたように、前記第１エンドカバー１３０は、第１シーリングカバー１１０が挿入されたモジュールケース１００の開口に結合されて、当該開口を覆うように構成され得る。このような第１エンドカバー１３０は、第１シーリングカバー１１０の入口１１２が通過する入口孔１３２、及び防水コネクタ１２０の少なくとも一部分が挿入されて外部に露出するコネクタ孔１３８を備え得る。
【0112】
また、前記第１エンドカバー１３０は、第１シーリングカバー１１０に配置されたＨＶ端子１１４、１１４’が通過する端子孔１３４、１３４’、及び端子孔１３４、１３４’を通過して外部に延在したＨＶ端子１１４、１１４’の端部を支持する支持部１３６、１３６’をさらに備え得る。
【0113】
【0114】
図９に示されたように、前記第１エンドカバー１３０は、第１シーリングカバー１１０が挿入されたモジュールケース１００の開口を覆うキャップ構造であり得る。また、第１エンドカバー１３０の周縁部分の少なくとも一部分は、モジュールケース１００の開口縁と第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃとの間に挿入されて結合されるように構成され得る。この場合、前記第１エンドカバー１３０は、前記開口を覆う本体、及びこのような本体に延在した内側周縁１３０ａと外側周縁１３０ｂを含み得る。
【0115】
前記内側周縁１３０ａは、第１エンドカバー１３０の本体からモジュールケース１００の内部空間側に延在して、モジュールケース１００の開口縁と第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃとの間に挿入され得る。すなわち、内側周縁１３０ａは、モジュールケース１００の開口縁と、第１シーリングカバー１１０の周縁部分及び壁体部１１０ｃとによって形成された第１挿入溝Ｇ１に挿入されるように構成され得る。
【0116】
前記外側周縁１３０ｂは、モジュールケース１００の外側面側に延在して、構造用接着剤１０４が塗布された外側面部分に貼り付けられ得る。
【0117】
また、前記内側周縁１３０ａと前記外側周縁１３０ｂとは、所定の間隔を置いて離隔して、モジュールケース１００の開口縁が挿入される第２挿入溝Ｇ２を形成し得る。
【0118】
図１０は、モジュールケース１００に結合された第１エンドカバー１３０を示した縦断面図である。
【0119】
図１０に示されたように、第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａは、第１エンドカバー１３０の本体からモジュールケース１００の内部空間側に延在して、モジュールケース１００の開口縁と第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃとの間に挿入され得る。すなわち、内側周縁１３０ａは、モジュールケース１００の開口縁と、第１シーリングカバー１１０の周縁部分及び壁体部１１０ｃとによって形成された第１挿入溝Ｇ１に挿入されるように構成され得る。
【0120】
また、第１エンドカバー１３０の外側周縁１３０ｂは、モジュールケース１００の外側面側に延在して、構造用接着剤が塗布された外側面部分に貼り付けられ得る。
【0121】
また、モジュールケース１００の開口縁は、第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａと外側周縁１３０ｂとの間に挿入されて結合され得る。すなわち、モジュールケース１００の開口縁は、内側周縁１３０ａと外側周縁１３０ｂとの間に形成された第２挿入溝Ｇ２に挿入されて結合され得る。
【0122】
一方、防水コネクタ１２０の終端部は、第１エンドカバー１３０のコネクタ孔１３８に挿入されて支持され得る。
【0123】
【0124】
図１１に示されたように、第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａは、モジュールケース１００の内部空間側に延在して、モジュールケース１００の開口縁１００ａと第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃとの間に形成された第１挿入孔Ｇ１に挿入されて結合され得る。この場合、前記第１挿入孔Ｇ１には液体シーラント１１８ｂが充填され得る。その結果、第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａと第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃとの間には、液体シーラント１１８ｂが介在され得る。また、第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａとモジュールケース１００の開口縁１００ａとの間にも液体シーラント１１８ｂが介在され得る。
【0125】
第１エンドカバー１３０の外側周縁１３０ｂは、開口縁１００ａの外側面側に延在して、構造用接着剤１０４が塗布された開口縁１００ａの外側面に貼り付けられ得る。
【0126】
一方、モジュールケース１００の開口縁１００ａは、第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａと外側周縁１３０ｂとの間に形成された第２挿入溝に挿入されて結合され得る。その結果、前記内側周縁１３０ａと開口縁１００ａの内側面との間には液体シーラント１１８ｂが介在される一方、前記外側周縁１３０ｂと開口縁１００ａの外側面との間には構造用接着剤１０４が介在され得る。
【0127】
このように第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａが第１シーリングカバー１１０の壁体部１１０ｃとモジュールケース１００の開口縁１００ａとの間に挿入されて結合され、モジュールケース１００の開口縁１００ａが第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａと外側周縁１３０ｂとの間に挿入されて結合されることで、蛇行形状のシーリング構造を形成し、その結果、バッテリーモジュール１０の内部に流れ込んだ冷却液の漏出危険を最小化することができる。
【0128】
また、バッテリーモジュール１０のシーリング構造に適用されるシーリングテープ１１８ａ、液体シーラント１１８ｂ及び構造用接着剤１０４が、冷却液の漏出を三重で遮断することで、液浸冷却式バッテリーモジュール１０の耐久性及び安全性を向上させることができる。
【0129】
参考までに、図１及び図２を参照して上述したように、第２シーリングカバー１１０’とともにモジュールケース１００の他端の開口を覆う第２エンドカバー１３０’は、第２シーリングカバー１１０’の出口１１２’が通過する出口孔を備え、前記第２シーリングカバー１１０’が挿入された前記他端の開口を覆い得る。そのため、第２エンドカバー１３０’は、前記第１エンドカバー１３０の内側周縁１３０ａ及び外側周縁１３０ｂに対応する構成を含み得る。一方、前記第２エンドカバー１３０’は、前記第１エンドカバー１３０の端子孔１３４、１３４’やコネクタ孔１３８に対応する構成を含まない。
【0130】
図１２には本発明の一実施形態によるバッテリーパック２０が示されている。
【0131】
図１２に示されたように、本発明の一実施形態によるバッテリーパック２０は、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュール１０、及び前記バッテリーモジュール１０を１つ又は２つ以上収容するパックケース２２、２４を含み得る。前記パックケース２２、２４は、複数のバッテリーモジュールを収容して載置する複数の載置空間を備え得る。
【0132】
また、前記バッテリーパック２０は、前記バッテリーモジュール１０に冷却液を供給する供給管２６、及び前記バッテリーモジュール１０から排出される冷却液を回収する回収管２８をさらに含み得る。図１２に示されていないが、前記バッテリーパック２０は、冷却液を貯蔵する冷却液タンク、冷却液タンクに貯蔵された冷却液を供給管２６と回収管２８を通して循環させるポンプ、及び回収管２８を通って回収された冷却液の熱を除去するチラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）などをさらに含み得る。
【0133】
また、前記バッテリーパック２０は、パックケース２２、２４に収容されたバッテリーモジュール１０の充放電動作を制御するか、又は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などをモニタリングする各種の電装部品（図示せず）をさらに含み得る。このような電装部品はバッテリーモジュール１０とともにパックケース２２、２４に収容され得る。
【0134】
図１３には本発明の一実施形態による車両２が示されている。
【0135】
図１３に示されたように、本発明の一実施形態による車両２は、上述した多様な実施形態のうちのいずれか一つによるバッテリーモジュール１０を１つ又は２つ以上含むか、若しくは、前記バッテリーモジュール１０を含む少なくとも一つのバッテリーパック２０を含み得る。
【0136】
このように車両２に適用されたバッテリーモジュール１０又はバッテリーパック２０は、車両２の多様な動作に必要な電気エネルギーを提供することができる。
【0137】
参考までに、本発明の一実施形態によるバッテリーモジュールは、車両の他にも、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ；Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）や多様な電気装置に適用され得る。
【0138】
上述したように、本発明の一実施形態によれば、バッテリーモジュールのモジュールケースの内部に収容されたバッテリーセルが、前記モジュールケースの内部に流れ込んだ冷却液との直接接触を通じて冷却されることで、サーマルパッドとヒートシンクなどのようなバッテリーセル冷却手段を省略できるだけでなく、バッテリーセルの冷却性能を改善し、バッテリーセルの熱暴走を効果的に防止することができる。また、バッテリーセルの熱暴走によって火災が発生したとき、モジュールケースの内部に充填されている冷却液が消火剤としての機能を果たすことで、熱暴走が発生したバッテリーセルの周辺の他のバッテリーセルや他のバッテリーモジュールの連鎖的な熱暴走を防止することができる。
【0139】
また、モジュールケースの一端の開口を覆う第１エンドカバーの内側周縁が、前記開口に挿入された第１シーリングカバーの壁体部と前記開口の周縁との間に挿入されて結合され、前記開口の周縁が第１エンドカバーの内側周縁と外側周縁との間に挿入されて結合されて、蛇行形状のシーリング構造を形成することで、バッテリーモジュールの内部に流れ込んだ冷却液の漏出危険を最小化することができる。
【0140】
また、前記シーリング構造に適用されたシーリングテープ、液体シーラント及び構造用接着剤が、冷却液の漏出を三重で遮断することで、液浸冷却式バッテリーモジュールの耐久性及び安全性を向上させることができる。
【0141】
また、複数のバッテリーセルが積層されたバッテリーセル積層体をそれぞれ備える複数のサブバッテリーモジュールが、一つのモジュールケースに収容されて一つのバッテリーモジュールを構成することで、バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの個数を減少させることができる。その結果、複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックにおいて、バッテリーモジュール毎に設けられる入口と出口が占める空間、及び冷却液をそれぞれのバッテリーモジュールに供給し、それぞれのバッテリーモジュールから回収するために必要な配管の占有空間が減少して、バッテリーパックの製造コストを節減できるだけでなく、バッテリーパックの全体体積及び重量を減少させ、バッテリーパックのエネルギー密度を向上させることができる。
【0142】
また、複数の前記サブバッテリーモジュールのうち互いに隣接して配置される第１サブバッテリーモジュールと第２サブバッテリーモジュールとの間に配置される絶縁モジュールが、前記第１サブバッテリーモジュール及び第２サブバッテリーモジュールとそれぞれ結合して前記第１サブバッテリーモジュール及び第２サブバッテリーモジュールを支持することで、サブバッテリーモジュールの電気的安全性を保証しながらも、物理的な衝撃や振動などによるサブバッテリーモジュールの損傷を防止することができる。
【0143】
また、前記モジュールケースの内側面に密着する前記絶縁ブロックの周縁部分に冷却液を通過させる連通溝が設けられることで、冷却液の流れを円滑にし、その結果、バッテリーモジュールの冷却性能を一層向上させることができる。
【0144】
また、複数の前記サブバッテリーモジュールに対応する複数の回路基板のうちの一つの回路基板が、自らがセンシングした電気信号と残りの回路基板によってセンシングされた電気信号とを、一つの防水コネクタを通じて外部に伝達することで、バッテリーモジュールと外部電気装置との間の電気的接続を容易にし、複数のバッテリーモジュールを含むバッテリーパックの配線構造を簡素化でき、バッテリーモジュールの状態をサブバッテリーモジュール毎にモニタリングすることができる。
【0145】
また、前記防水コネクタが、入口又は出口が設けられたシーリングカバーに結合され、入口又は出口と配管とを連結するために確保された空間に配置されることで、バッテリーパック内で前記防水コネクタの電気的接続作業を可能にするために別途の空間を確保する必要がなく、前記防水コネクタの電気的接続作業が容易になる。
【0146】
さらに、本発明による実施形態は、当技術分野はもちろん、関連技術分野において、本明細書に記載された内容以外の他の多様な技術的課題を解決できることは言うまでもない。
【0147】
以上のように、本発明を具体的な実施形態を参考して説明したが、当業者であれば本発明の技術的範囲で多様な変形形態が具現可能であることを明確に理解できるであろう。したがって、上述した実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。すなわち、本発明の真正な技術的思想の範囲は特許請求の範囲に示されており、それと均等範囲内のあらゆる相違点は本発明に含まれると解釈されるべきであろう。
【符号の説明】
【0148】
１０ 液浸冷却式バッテリーモジュール
２０ バッテリーパック
２２ パックケース
２４ パックケース
２６ 供給管
２８ 回収管
１００ モジュールケース
１０２ ストッパ
１０４ 構造用接着剤（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｄｈｅｓｉｖｅ）
１１０ 第１シーリングカバー
１１０’ 第２シーリングカバー
１１２ 入口
１１２’ 出口
１１４ 高電圧（ＨＶ；Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）端子
１１４’ 高電圧（ＨＶ；Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）端子
１１６ 貫通孔
１２０ 防水コネクタ
１２２ コネクタ本体
１２４ 接触ピン
１２６ 連結ピン
１２８ 連結回路基板
１３０ 第１エンドカバー
１３０’ 第２エンドカバー
１３２ 入口孔
１３４ 端子孔
１３４’ 端子孔
１３６ 支持部
１３６’ 支持部
１３８ コネクタ孔
２００ バッテリー組立体
２１０ 第１サブバッテリーモジュール
２１２ バッテリーセル
２１４ 第１バスバーフレーム
２１６ 第２バスバーフレーム
２１８ 連結部材
２２０ 第２サブバッテリーモジュール
２２２ バッテリーセル
２２４ 第３バスバーフレーム
２２６ 第４バスバーフレーム
２３０ 絶縁ブロック
２３２ 連通溝
２３４ 支持溝
２４０ 第１回路基板
２５０ 第２回路基板
２６０ フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ；Ｆｌａｔ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃａｂｌｅ）
２０ バッテリーパック
２２ パックケース
２４ パックケース
２６ 供給管
２８ 回収管
１００ モジュールケース
１０２ ストッパ
１０４ 構造用接着剤（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｄｈｅｓｉｖｅ）
１１０ 第１シーリングカバー
１１０’ 第２シーリングカバー
１１２ 入口
１１２’ 出口
１１４ 高電圧（ＨＶ；Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）端子
１１４’ 高電圧（ＨＶ；Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ）端子
１１６ 貫通孔
１２０ 防水コネクタ
１２２ コネクタ本体
１２４ 接触ピン
１２６ 連結ピン
１２８ 連結回路基板
１３０ 第１エンドカバー
１３０’ 第２エンドカバー
１３２ 入口孔
１３４ 端子孔
１３４’ 端子孔
１３６ 支持部
１３６’ 支持部
１３８ コネクタ孔
２００ バッテリー組立体
２１０ 第１サブバッテリーモジュール
２１２ バッテリーセル
２１４ 第１バスバーフレーム
２１６ 第２バスバーフレーム
２１８ 連結部材
２２０ 第２サブバッテリーモジュール
２２２ バッテリーセル
２２４ 第３バスバーフレーム
２２６ 第４バスバーフレーム
２３０ 絶縁ブロック
２３２ 連通溝
２３４ 支持溝
２４０ 第１回路基板
２５０ 第２回路基板
２６０ フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ；Ｆｌａｔ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃａｂｌｅ）
【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】
【国際調査報告】