JP2010199070A - バッテリーパック - Google Patents

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Abstract

【課題】別途の部品を備えたり厚さを増加させたりすることなく強度を向上させて、スウェリング現象を防止することができる冷却流路が形成されたバッテリーパックを提供する。
【解決手段】少なくとも一つの結合溝、少なくとも一つの結合溝周辺の周辺領域、及び周辺領域内で少なくとも一つの方向に延びる複数の冷却流路を有するバッテリーハウジングと、少なくとも一つの結合溝に結合されたバッテリーセルと、を含むことを特徴とするバッテリーパックが提供される。これにより、別途の部品を備えたり厚さを増加させたりすることなく強度を向上させて、スウェリング現象を防止し、冷却効率を向上させて劣化現象を最小化することができる。
【選択図】図１ｄ

Description

本発明はバッテリーパックに関する。
一般的に、エンジンとモーターの相互動作によって走行可能なハイブリッド自動車または電気自動車には、電源装置としてバッテリーパックが搭載される。バッテリーパックは、複数の充電可能なバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを収容するバッテリーハウジングとからなる。ここで、前記バッテリーセルは、複数個が水平方向にスタックされ、また互いに直列に連結される。
また、前記バッテリーセルは、ケース、正極板、分離膜及び負極板を有する電極組立体、前記正極板に連結された正極端子、前記負極板に連結された負極端子、前記ケースに結合されて電解液とともに前記電極組立体を収容し、前記正極端子及び負極端子を固定する蓋板からなる。ここで、前記蓋板には、充電または放電時多量のガスが発生すると、自ら破裂してガスを外部に放出する安全ベントがさらに形成されることができる。
このようなバッテリーパックは、充電または放電時に相対的に大きい電流が入力または出力されるので、各バッテリーセルで多量の熱が発生する。よって、各バッテリーセルは、内部の体積が膨脹してスウェリングされやすい。このようにバッテリーセルがスウェリングされると、電極組立体を成す正極板と負極板の間の距離が大きくなり、抵抗が増加することで、結局バッテリーパックの電気的性能が低下する。即ち、バッテリーパックが劣化する。
従って、従来のバッテリーパックには、前記スウェリング現象を抑制するために、前記バッテリーセルの周辺に複数の構造物が結合された。それによって、従来のバッテリーパックは部品数及び工程数が多くて、コストが高いという問題があった。
また、従来のバッテリーパックは、充電または放電時に領域別に温度が互いに異なる。例えば、バッテリーパックは、中央の温度が最も高く、両側縁部の温度が最も低い。即ち、バッテリーセルが水平方向に密着してスタックされるため、中央のバッテリーセルの温度が相対的に最も高く、両側縁部のバッテリーセルの温度が相対的に最も低い。このように各バッテリーセルの温度が異なると、バッテリーセル別に充電容量及び放電容量に差が発生し、よってバッテリーパックの電気的性能が低下するという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、別途の部品を備えたり厚さを増加させたりすることなく強度を向上させて、スウェリング現象を防止することができる冷却流路を形成することが可能な、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供することにある。
また、本発明の目的とするところは、冷却効率を向上させて劣化現象を最小化することができる冷却流路が形成された、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供することにある。
また、本発明の目的とするところは、領域別に冷却効率を調節して全てのバッテリーセルの温度が均一になるようにして、バッテリー性能を最適化することができる冷却流路が形成された、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも一つの結合溝、前記少なくとも一つの結合溝周辺の周辺領域、及び前記周辺領域内で少なくとも一つの方向に延びる複数の冷却流路を有するバッテリーハウジングと、前記少なくとも一つの結合溝に結合されたバッテリーセルと、を含むことを特徴とするバッテリーパックが提供される。
前記バッテリーハウジングは上面と下面を有し、前記少なくとも一つの方向は前記上面及び前記下面の法線方向であってもよい
前記バッテリーハウジングは上面と下面を有し、前記複数の冷却流路は前記上面から前記下面まで延びていてもよい。
前記バッテリーハウジング上に熱スクリーン部材がさらに位置し、前記熱スクリーン部材は、前記複数の冷却流路のうち第１配列部を覆う平らな表面と、前記少なくとも一つの結合溝を露出させる第１開口と、前記複数の冷却流路のうち第２配列部を露出させる複数の第２開口と、からなっていてもよい。
前記複数の第２開口は、前記第１開口の周りに形成されていてもよい。
前記少なくとも一つの結合溝は複数の結合溝からなっていてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電極組立体、前記電極組立体に電気的に連結された集電板、及び前記電極組立体上に設けられた蓋板からなるバッテリー組立体と、前記バッテリー組立体及び電解液を収容する少なくとも一つの結合溝を有し、前記少なくとも一つの結合溝周辺に形成された周辺領域及び前記周辺領域内で少なくとも一つの方向に延びた複数の冷却流路を有するバッテリーハウジングと、を含むことを特徴とするバッテリーパックが提供される。
前記蓋板の領域は、前記少なくとも一つの結合溝の開口が有する領域より大きくてもよい。
前記蓋板は、前記バッテリーハウジングに溶接されていてもよい。
前記バッテリーハウジング上に熱スクリーン部材がさらに位置し、前記熱スクリーン部材は、前記複数の冷却流路のうち第１配列部を覆う平らな表面と、前記蓋板を露出させる第１開口と、前記複数の冷却流路のうち第２配列部を露出させる複数の第２開口と、からなっていてもよい。
前記蓋板は、前記熱スクリーン部材と同じ高さに形成されていてもよい。
前記結合溝部分の前記バッテリーハウジングの内壁には、絶縁層が形成されていてもよい。
前記複数の冷却流路は第１ピッチでグループ化され、前記複数の冷却流路によるグループは、前記第１ピッチより大きい第２ピッチだけ離隔して形成されていてもよい。
各前記複数の冷却流路は、円形、四角形、五角形または六角形の形状を有していてもよい。
前記バッテリーハウジングは、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス鋼、セラミックまたはポリマーで形成されていてもよい。
前記バッテリーハウジングがセラミックで形成された場合、該セラミックは、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはジルコニア（ＺｒＯ２）で形成されていてもよい。
前記バッテリーハウジングがポリマーで形成された場合、該ポリマーは、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＢＴ（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）またはＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）で形成されていてもよい。
前記複数の冷却流路は、互いに均一に離隔して形成されていてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電極組立体、前記電極組立体に電気的に連結された集電板、及び前記電極組立体上に設けられた蓋板からなる複数のバッテリー組立体と、前記それぞれのバッテリー組立体と電解液を収容する複数の結合溝を有するバッテリーハウジングと、を含むことを特徴とするバッテリーパックが提供される。
前記バッテリーハウジングは、周辺領域と、前記周辺領域内で少なくとも一方向に延びる複数の冷却流路とを含んでいてもよい。
上記バッテリーパックは、熱スクリーン部材をさらに含み、前記周辺領域は第１周辺領域と第２周辺領域を含み、前記熱スクリーン部材は、前記第２周辺領域よりも前記第１周辺領域において多くの冷却流路を露出させるようにしてもよい。
前記結合溝部分の前記バッテリーハウジングの内壁には、絶縁層が形成されていてもよい。
以上説明したように本発明によれば、バッテリーハウジングに複数の冷却流路が形成されることで、別途の部品を準備したりバッテリーハウジングの厚さを増加させたりすることなく、バッテリーハウジングの強度を向上させることができる。従って、バッテリーパックの充放電時に内部圧力の上昇によるスウェリング現象を防止することができる。
また、本発明に係るバッテリーパックは、バッテリーハウジングに複数の冷却流路が形成されることで、別途の冷却部材がなくてもバッテリーパックの冷却効率が向上する。従って、バッテリーパックの充放電時に発生する熱が迅速に外部に放出されて、バッテリーパックの劣化現象を最小化することができる。
また、本発明に係るバッテリーパックは、バッテリーハウジングに形成された複数の冷却流路を選択的に開閉することができる熱スクリーン部材が備えられることで、バッテリーパックの領域別に冷却効率を調節することができる。従って、全てのバッテリーセルの温度が均一にすることで、バッテリー性能を最適化することができる。
本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す底面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す結合斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す一部分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックを示す結合斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックを示す一部分解斜視図である。 本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図である。 本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す結合斜視図である。 本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す一部分解斜視図である。 本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図である。 本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す結合斜視図である。 本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す一部分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された様々な形状の冷却流路を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された様々な形状の冷却流路を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された様々な形状の冷却流路を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された様々な形状の冷却流路を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された様々な形状の冷却流路を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された冷却流路及び絶縁層を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された冷却流路及び絶縁層を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された冷却流路及び絶縁層を示す断面図である。 本発明のまた他の実施例に係るバッテリーパックを示す平面図である。 本発明のまた他の実施例に係るバッテリーパックを示す平面図である。 本発明のまた他の実施例に係るバッテリーパックを示す平面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１ａ〜図１ｄは本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図、底面図、結合斜視図及び一部分解斜視図である。
図１ａ〜図１ｄに示すように、本発明に係るバッテリーパック１００は、バッテリーハウジング１１０及びバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０を含む。
前記バッテリーハウジング１１０は、平らな上面と、この上面の反対面であって平らな下面と、前記上面と前記下面の間に形成された四つの側面とを含む。また、前記バッテリーハウジング１１０は、前記上面に一定深さに形成された複数の結合溝１１１を含む。ここで、前記結合溝１１１の外周縁上面を周辺領域と定義することができるが、このような周辺領域には、複数の冷却流路１１２が形成されている。前記結合溝１１１は、水平方向に一定間隔を置いて複数個配列されることができる。勿論、前記結合溝１１１は、バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０が結合されて安定的に固定されるように、十分な深さを有する。さらに、前記結合溝１１１は矩形、正方形または円形の平面形状を有することができるが、このような形状に前記結合溝１１１の平面形状を限定するのではない。また、前記冷却流路１１２は、前記結合溝１１１の外周縁である周辺領域で同じピッチまたは互いに異なるピッチを有し、複数個配列されることができる。また、前記結合溝１１１は、前記バッテリーハウジング１１０の全体高さより小さな深さを有して形成される一方、前記冷却流路１１２は、前記バッテリーハウジング１１０を垂直方向に完全に貫通して形成されることができる。即ち、前記冷却流路１１２は前記バッテリーハウジング１１０の上面と下面を貫通する。言い換えれば、前記冷却流路１１２は、前記バッテリーハウジング１１０の上面と下面の間に延びている。また言い換えれば、前記冷却流路１１２は、前記バッテリーハウジング１１０の上面と下面の法線方向に形成されている。それによって、冷却気体または冷却流体は前記冷却流路１１２を介して上部から下部に、または下部から上部に自由に流れることができる。従って、バッテリーパック１００の冷却性能が著しく向上する。
一方、前記バッテリーハウジング１１０は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミック、ポリマー及びその等価物のうち選択された何れか一つで形成されることができるが、これらの材質にバッテリーハウジング１１０の材質を限定するのではない。また、前記セラミックは、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはジルコニア（ＺｒＯ２）であってもよいが、これらの材質にセラミックの材質を限定するものではない。さらに、前記ポリマーは、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＢＴ（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）またはＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）であってもよいが、これらの材質にポリマーの材質を限定するものではない。さらに、前記結合溝１１１及び冷却流路１１２は、通常の引抜、圧出、レーザエッチングまたは化学的エッチングで形成することができるが、このような形成方法に本発明を限定するものではない。
前記バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０は、ケース１２１、電極組立体１２２、蓋板１２３、正極端子１２６及び負極端子１２７を含む。
前記ケース１２１は、前記バッテリーハウジング１１０の結合溝１１１に結合される。このようなケース１２１は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、セラミック、ポリマー及びその等価物のうち選択された何れか一つで形成されることができるが、これらの材質にケース１２１の材質を限定するのではない。また、前記ケース１２１は、矩形、正方形または円形の平面形状を有することができるが、これらの形状に前記ケース１２１の平面形状を限定するのではない。
前記電極組立体１２２は、前記ケース１２１に電解液とともに収容される。前記電極組立体１２２は、正極板、分離膜及び負極板からなることができる。また、前記正極板、分離膜及び負極板は巻回軸を中心に略楕円形状に複数回巻回された形状を有することができる。
前記蓋板１２３は、前記電極組立体１２２を覆うように前記ケース１２１に結合されている。一例として、前記蓋板１２３は前記ケース１２１にレーザー溶接、抵抗溶接または超音波溶接によって結合されることができる。なお、これらの結合方法にケース１２１と蓋板１２３の結合方法を限定するものではない。勿論、前記蓋板１２３も前記ケース１２１と同じ材質で形成されることができるし、異なる材質で形成されることもできる。また、前記蓋板１２３には、ケース１２１の内部圧力が許容値以上である場合自ら破裂して内部ガスを外部に放出する安全ベント１２４が形成されていてもよい。このような安全ベント１２４は、前記蓋板１２３の厚さに比べて相対的に薄く形成されていてもよい。また、前記蓋板１２３には、注液孔を介して電解液を注液した後に注液孔を塞ぐプラグ１２５がさらに結合されていてもよい。
前記正極端子１２６及び前記負極端子１２７は前記蓋板１２３に結合されて、上部方向に所定の長さだけ突出している。前記正極端子１２６及び前記負極端子１２７は、後でバスバーが結合されて固定できるように、表面にねじ山が形成されていてもよい。さらに、前記正極端子１２６は、電極組立体１２２の正極板に集電板を介して電気的に接続され、前記負極端子１２７は電極組立体１２２の負極板に集電板１２９を介して電気的に接続されていてもよい。さらに、前記正極端子１２６はアルミニウム（Ａｌ）で形成され、前記負極端子１２７は銅（Ｃｕ）で形成されることができるが、本発明においては、正極端子１２６及び負極端子１２７の材質はこのような材質に限定されるものではない。
一方、前記ケース１２１と蓋板１２３を含むバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０の高さは、前記バッテリーハウジング１１０に形成された結合溝１１１の深さと同一であってもよい。よって、前記バッテリーセル（バッテリー組立体１２０）が前記バッテリーハウジング１１０の結合溝１１１に結合される場合、前記蓋板１２３の表面と前記バッテリーハウジング１１０の上部表面が同じ平面を成すことができる。言い換えれば、前記蓋板１２３の上面と前記バッテリーハウジング１１０の上面が同じ高さを有することができる。勿論、バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０の高さが結合溝１１１の深さより小さいか大きくてもよい。
このように、本実施形態に係るバッテリーパック１００は、バッテリーハウジング１１０に複数の冷却流路１１２が形成されることで、冷却効率が著しく向上する。従って、バッテリーパック１００の劣化現象が最小化される。また、本実施形態に係るバッテリーパック１００は、複数の冷却流路１１２によって、別途の部品を備えたり厚さを増加させたりすることなく、バッテリーハウジング１１０の強度が向上し重さは減少する。即ち、前記複数の冷却流路１１２が蜂の巣と類似の構造を有するので、バッテリーハウジング１１０の強度が向上し、重さは減少する。従って、本実施形態に係るバッテリーパック１００は、各バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０のスウェリング現象が適切に防止される。
図２ａ〜図２ｃは本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図、結合斜視図及び一部分解斜視図である。
図２ａ〜図２ｃに示すように、本発明の他の実施形態に係るバッテリーパック２００は、バッテリーハウジング１１０、バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０及び熱スクリーン部材２３０を含む。ここで、前記バッテリーハウジング１１０及びバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０については既に説明したので、ここでは前記熱スクリーン部材２３０を中心に説明する。
前記熱スクリーン部材２３０は、略薄板状に形成されており、前記バッテリーハウジング１１０に形成された冷却流路１１２を選択的に開放または閉鎖する。一例として、バッテリーパック２００は、充電または放電時に中央領域に対応するバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０の温度が最も高く、両側の縁領域に対応するバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０の温度が相対的に最も低い。従って、前記熱スクリーン部材２３０は、中央領域の冷却流路１１２が相対的に最も多く開放されるようにし、両側の縁領域に向かって冷却流路１１２が相対的に次第に小さく開放されるようにする。
このために、前記熱スクリーン部材２３０は、前記バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０と対応する位置に第１開口２３１が形成され、前記第１開口２３１の外側で特定の冷却流路１１２を開放するように第２開口２３２が形成されている。より具体的に、前記第２開口２３２は、前記バッテリーハウジング１１０の中央領域の冷却流路１１２と対応する位置で相対的に最も大きく形成され、前記バッテリーハウジング１１０の両側縁領域に向かって相対的に次第に小さく形成されている。
言い換えれば、前記熱スクリーン部材２３０は、複数の冷却流路１１２のうち一定領域の第１配列部を覆う領域（または表面）と、前記結合溝、即ち、バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０を露出させる第１開口２３１と、前記複数の冷却流路１１２のうち一定領域の第２配列部を露出させる第２開口２３２とからなることができる。ここで、前記第２開口２３２の大きさは、バッテリーハウジング１１０の中央領域から縁領域に向かって相対的に次第に小さくなる。勿論、前記第２開口２３２が前記第１開口２３１の周りに形成されることは言うまでもない。
このような熱スクリーン部材２３０は、金属、セラミック、ポリマー及びその等価物のうち選択されたいずれか一つで形成されることができるが、これらの材質に熱スクリーン部材２３０の材質を限定するものではない。さらに、前記熱スクリーン部材２３０は、接着方式または溶接方式によって前記バッテリーハウジング１１０に結合されることができるが、これらの方式に前記熱スクリーン部材２３０とバッテリーハウジング１１０の間の結合方式を限定するのではない。
このように、本発明の他の実施形態に係るバッテリーパック２００は、熱スクリーン部材２３０の第２開口２３２の大きさ及び配列状態を適切にデザインすることで、充放電時に水平方向にスタックされた全てのバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０の温度を殆ど均一にすることができる。従って、各バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０の充電容量及び放電容量が全て均一になるので、バッテリーパック２００の電気的性能がより向上する。
図３ａ〜図３ｃは本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図、結合斜視図及び一部分解斜視図である。
図３ａ〜図３ｃに示すように、本発明の他の実施形態に係るバッテリーパック３００は、バッテリーハウジング１１０及びバッテリーセル（バッテリー組立体）３２０を含む。ここで、前記バッテリーハウジング１１０については既に説明したので、ここでは前記バッテリーセル（バッテリー組立体）３２０を中心に説明する。
前記バッテリーセル（バッテリー組立体）３２０は、電極組立体３２２、蓋板３２３、正極端子３２６及び負極端子３２７を含む。
前記電極組立体３２２は、前記バッテリーハウジング１１０の結合溝１１１に電解液とともに直接収容される。前記電極組立体３２２は、正極板、分離膜及び負極板からなることができる。また、前記正極板、分離膜及び負極板は、巻回軸を中心に複数回巻回された形状を有する。
前記蓋板３２３は、前記電極組立体３２２を覆うように前記バッテリーハウジング１１０に直接結合されている。一例として、前記蓋板３２３は、前記バッテリーハウジング１１０に抵抗溶接、レーザー溶接または超音波溶接によって結合されることができる。なお、これらの結合方法にバッテリーハウジング１１０と蓋板３２３の結合方法を限定するものではない。勿論、前記蓋板３２３は、前記バッテリーハウジング１１０と同じ材質で形成されることができるし、異なる材質で形成されることもできる。また、前記蓋板３２３には、結合溝１１１の内部圧力が許容値以上である場合、自ら破裂して内部ガスを外部に放出する安全ベント３２４が形成されていてもよい。このような安全ベント３２４は、前記蓋板３２３の厚さに比べて相対的に薄く形成されていてもよい。また、前記蓋板３２３には、注液孔を介して電解液が注入された後に注液孔を塞ぐプラグ３２５がさらに結合されていてもよい。
前記正極端子３２６及び前記負極端子３２７は、前記蓋板３２３に結合され、上部方向に一定長だけ突出している。さらに、前記正極端子３２６は電極組立体３２２の正極板に集電板３２８を介して電気的に接続されることができ、前記負極端子３２７は電極組立体３２２の負極板に集電板３２９を介して電気的に接続されている。
一方、前記蓋板３２３は前記バッテリーハウジング１１０に直接結合（溶接または接着）されるので、前記バッテリーハウジング１１０が有する結合溝１１１の広さより大きい広さを有することができる。よって、前記蓋板３２３は、前記バッテリーハウジング１１０の上面から一定の厚さ突出した形態を有する。勿論、前記結合溝１１１及び前記蓋板３２３のデザインを少し変更することで、前記蓋板３２３と前記バッテリーハウジング１１０の表面が同一平面を成すようにしてもよい。
このように、本実施形態にかかるバッテリーパック３００は各バッテリーセル（バッテリー組立体）３２０にケースが使用されていない。従って、本実施形態にかかるバッテリーパック３００は前記ケースに該当する分のコストを節減することができる。勿論、本実施形態にかかるバッテリーパック３００は、上述したように複数の冷却流路１１２を有するバッテリーハウジング１１０を用いることで、バッテリーハウジング１１０の冷却性能及び強度を向上させてバッテリーセル（バッテリー組立体）３２０のスウェリング現象を抑制するだけでなく、劣化現象も防止することができる。
図４ａ〜図４ｃは本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図、結合斜視図及び一部分解斜視図である。
図４ａ〜図４ｃに示すように、本実施形態に係るバッテリーパック４００は、バッテリーハウジング１１０、バッテリーセル（バッテリー組立体）３２０及び熱スクリーン部材４３０を含む。ここで、前記バッテリーハウジング１１０及びバッテリーセル（バッテリー組立体）３２０は既に説明してある。さらに、前記熱スクリーン部材４３０も上述したバッテリーパック２００の熱スクリーン部材２３０と殆ど同一である。
前記熱スクリーン部材４３０は、前記バッテリーセル（バッテリー組立体）３２０と対応する位置に第１開口４３１が形成され、前記第１開口４３１の外側で特定冷却流路１１２を開放するように第２開口４３２が形成されている。即ち、前記第２開口４３２は、前記バッテリーハウジング１１０の中央領域の冷却流路１１２と対応する位置では相対的に最も大きく形成され、前記バッテリーハウジング１１０の両側縁領域に向かって相対的に次第に小さく形成されている。
言い換えれば、前記熱スクリーン部材４３０は、複数の冷却流路１１２のうち一定領域の第１配列部を覆う領域（または表面）と、前記結合溝、即ち、バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０を露出させる第１開口４３１と、前記複数の冷却流路１１２のうち一定領域の第２配列部を露出させる第２開口４３２とからなることができる。ここで、前記第２開口４３２の大きさは、バッテリーハウジング１１０の中央領域から縁領域に向かって相対的に次第に小さくなる。勿論、前記第２開口４３２は前記第１開口４３１の周りに形成される。
一方、前記バッテリーセル（バッテリー組立体）３２０の蓋板３２３は、バッテリーハウジング１１０の表面から突出した形態を有するので、前記蓋板３２３の厚さと前記熱スクリーン部材４３０の厚さが殆ど同じであれば、前記蓋板３２３と前記熱スクリーン部材４３０は殆ど同じ平面を成す。即ち、前記蓋板３２３は、前記熱スクリーン部材４３０と同じ高さを有することができる。
それによって、本実施形態に係るバッテリーパック４００は、水平方向にスタックされた全てのバッテリーセル（バッテリー組立体）３２０の充放電時に温度を殆ど均一に維持することができる。従って、各バッテリーセル（バッテリー組立体）３２０の充電容量及び放電容量が全て均一になることで、バッテリーパック４００の電気的性能が向上する。
図５ａ〜図５ｅは本発明の上記各実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された様々な形状の冷却流路を示す平面図である。
図５ａに示すように、本発明の上記各実施形態に係る冷却流路１１２ａは、略円形の平面形状を有することができる。また、図５ｂに示すように、冷却流路１１２ｂは、略四角形の平面形状を有することができる。また、図５ｃに示すように、冷却流路１１２ｃは、略菱形の平面形状を有することができる。また、図５ｄに示すように、冷却流路１１２ｄは、略五角形の平面形状を有することができる。また、図５ｅに示すように、冷却流路１１２ｅは、略六角形の平面形状を有することができる。その他にも冷却流路は様々な形状を有することができ、図５ａ〜図５ｅに示された形状に本発明を限定するのではない。
図６ａ、図６ｂ及び図６ｃは本発明の上記各実施形態に係るバッテリーハウジングに形成された冷却流路及び絶縁層を示す断面図である。
図６ａに示すように、バッテリーハウジング６１０ａには一定深さの結合溝６１１ａが形成されており、前記結合溝６１１ａの外周縁である周辺領域には複数の冷却流路６１２ａが貫通形成されている。即ち、前記冷却流路６１２ａは上端と下端が両方とも開放されている。
また、前記バッテリーハウジング６１０ａには、結合溝６１１ａの表面を含めてその外周縁の表面に、一定厚さの絶縁層６１６ａが形成されていてもよい。このような絶縁層６１６ａには、電気伝導度が十分小さく、かつ化学的耐性が強いものを用いるのが好ましい。このような絶縁層６１６ａによって、前記バッテリーハウジング６１０ａの結合溝６１１ａには電解液が直接収容されることができる。また、前記バッテリーハウジング６１０ａの結合溝６１１ａに複数のバッテリーセル（バッテリー組立体）が直接結合されても、相互間に不必要な電気的短絡現象が発生しない。
一例として、前記絶縁層６１６ａは、前記バッテリーハウジング６１０ａがアルミニウムからなる場合、陽極酸化層（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ ｌａｙｅｒ）であることができる。このような陽極酸化層は、周知のようにアルミニウム材料を電解液内で正極となるようにすることで、正極で発生する酸素によってアルミニウムの表面に形成された酸化アルミニウム被膜である。このような酸化アルミニウム被膜は、電気伝導度が非常に小さく、かつ化学的耐性が非常に強い。その他にも、前記絶縁層６１６ａは、通常のＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）またはＥＰＤＭ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｄｉｅｎｅ Ｍ−ｃｌａｓｓ）をコーティングして得ることができるが、本発明はこれらの材質に前記絶縁層６１６ａの材質を限定するのではない。
図６ｂに示すように、バッテリーハウジング６１０ｂには、複数の冷却流路６１２ｂが貫通形成されることができる。即ち、複数の冷却流路６１２ｂは、上端と下端が両方とも開放された形状を有することができる。従って、冷却媒体は前記冷却流路６１２ｂに沿って上部から下部にまたは下部から上部に移動することができる。
図６ｃに示すように、バッテリーハウジング６１０ｃは、複数の冷却流路６１２ｃを一端が閉鎖された形状に形成することができる。一例として、複数の冷却流路６１２ｃは、上端が全て閉鎖され、下端が全て開放された形状を有することができる。さらに、一対の冷却流路６１２ｃが上部領域で互いに連結された形状を有することで、全体的に略「∩」字形状を有することができる。従って、冷却媒体は前記「∩」字形状の冷却流路６１２ｃに沿って移動しながら、バッテリーハウジング６１０ｃを冷却する。その他にも本発明に係る冷却流路６１２ｃは、垂直方向でなく水平方向に形成されることもできる。さらに、前記冷却流路６１２ｃは垂直方向と水平方向にそれぞれ形成されることもできるが、本発明では、これらの形成方向や形状に前記冷却流路６１２ｃの形成方向及び形状を限定するのではない。図６ａ〜図６ｃにおいて、矢印は冷却媒体の流れの一例を示す。
図７は本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図であり、図８は本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図である。ここで、図７に図示されたバッテリーパック５００は、図１ａ〜図１ｄに図示されたバッテリーパック１００と類似しており、図８に図示されたバッテリーパック６００は、図３ａ〜図３ｃに図示されたバッテリーパック３００と類似している。従って、ここでは異なる部分を中心に説明する。
図７及び図８に示すように、バッテリーハウジング５１０、６１０に形成された冷却流路５１２、６１２は、複数の同じ第１ピッチを有し配列された一つの群またはグループ５１３、６１３を成すことができる。図面では略４個の冷却流路５１２、６１２が一つの群またはグループ５１３、６１３を成すと示されているが、このような個数に本発明を限定するものではない。また、前記群またはグループ５１３、６１３は、前記第１ピッチより大きい第２ピッチを有し複数個配列されることができる。従って、前記群またはグループ５１３、６１３と群または他のグループ５１３、６１３の間には、相対的に幅の広い領域５１４、６１４が形成される。このようにして、バッテリーハウジング１１０は、冷却流路５１２、６１２からなる群またはグループ５１４、６１４と他の群またはグループ５１４、６１４の間に、剛性をもっと増加させる幅の広い領域５１４、６１４（補強領域）が形成された形態を有する。
従って、本実施形態に係るバッテリーパック５００、６００は、別途の部品を追加すること無く、バッテリーハウジング５１０、６１０の厚さを増加させないながらも、バッテリーハウジング５１０、６１０の強度をさらに向上させることができる。従って、バッテリーパック５００、６００の充放電時に内部圧力の上昇によるスウェリングをもっと効率的に防止することができる。
図９は本発明のまた他の実施形態に係るバッテリーパックを示す平面図である。
図９に示すように、本実施形態に係るバッテリーパック７００は、バッテリーハウジング１１０及びバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０（または３２０）を含む。前記バッテリーセル（バッテリー組立体）１２０（または３２０）は、上述したものと殆ど同一である。以下では、前記バッテリーハウジング１１０を中心に説明する。
冷却流路１１２の数は、バッテリーハウジング１１０の中央領域と縁領域で互いに異なる。例えば、冷却流路１１２の数はバッテリーハウジング１１０の中央領域で相対的に多い。また、冷却流路１１２の数はバッテリーハウジング１１０の縁領域で相対的に少ない。また他の例として、冷却流路１１２のピッチはバッテリーハウジング１１２の中央領域で相対的に小さい。また、冷却流路１１２のピッチはバッテリーハウジング１１０の縁領域で相対的に大きい。
本実施形態に係るバッテリーパック７００では、バッテリーハウジング１１０の水平方向にスタックされた全てのバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０（または３２０）の温度は、充電または放電中殆ど同一である。結果的に、本実施形態ではバッテリーセル（バッテリー組立体）１２０（または３２０）の充電及び放電容量は一定に維持され、バッテリーパック７００の電気的性能が向上する。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１００ バッテリーパック
１１０ バッテリーハウジング
１１１ 結合溝
１１２ 冷却流路
１２０ バッテリーセル
１２１ ケース
１２２ 電極組立体
１２３ 蓋板
１２４ 安全ベント
１２５ プラグ
１２６ 正極端子
１２７ 負極端子
２３０ 熱スクリーン部材
２３１ 第１開口
２３２ 第２開口

Claims (22)

  1. 少なくとも一つの結合溝、前記少なくとも一つの結合溝周辺の周辺領域、及び前記周辺領域内で少なくとも一つの方向に延びる複数の冷却流路を有するバッテリーハウジングと、
    前記少なくとも一つの結合溝に結合されたバッテリーセルと、
    を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  2. 前記バッテリーハウジングは上面と下面を有し、
    前記少なくとも一つの方向は前記上面及び前記下面の法線方向であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記バッテリーハウジングは上面と下面を有し、
    前記複数の冷却流路は前記上面から前記下面まで延びることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  4. 前記バッテリーハウジング上に熱スクリーン部材がさらに位置し、
    前記熱スクリーン部材は、
    前記複数の冷却流路のうち第１配列部を覆う平らな表面と、
    前記少なくとも一つの結合溝を露出させる第１開口と、
    前記複数の冷却流路のうち第２配列部を露出させる複数の第２開口と、
    からなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  5. 前記複数の第２開口は、前記第１開口の周りに形成されたことを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。
  6. 前記少なくとも一つの結合溝は複数の結合溝からなることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
  7. 電極組立体、前記電極組立体に電気的に連結された集電板、及び前記電極組立体上に設けられた蓋板からなるバッテリー組立体と、
    前記バッテリー組立体及び電解液を収容する少なくとも一つの結合溝を有し、前記少なくとも一つの結合溝周辺に形成された周辺領域及び前記周辺領域内で少なくとも一つの方向に延びた複数の冷却流路を有するバッテリーハウジングと、
    を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  8. 前記蓋板の領域は、前記少なくとも一つの結合溝の開口が有する領域より大きいことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  9. 前記蓋板は、前記バッテリーハウジングに溶接されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  10. 前記バッテリーハウジング上に熱スクリーン部材がさらに位置し、
    前記熱スクリーン部材は、
    前記複数の冷却流路のうち第１配列部を覆う平らな表面と、
    前記蓋板を露出させる第１開口と、
    前記複数の冷却流路のうち第２配列部を露出させる複数の第２開口と、
    からなることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  11. 前記蓋板は、前記熱スクリーン部材と同じ高さに形成されたことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
  12. 前記結合溝部分の前記バッテリーハウジングの内壁には、絶縁層が形成されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  13. 前記複数の冷却流路は第１ピッチでグループ化され、
    前記複数の冷却流路によるグループは、前記第１ピッチより大きい第２ピッチだけ離隔して形成されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  14. 各前記複数の冷却流路は、円形、四角形、五角形または六角形の形状を有することを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  15. 前記バッテリーハウジングは、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス鋼、セラミックまたはポリマーで形成されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  16. 前記バッテリーハウジングがセラミックで形成された場合、該セラミックは、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはジルコニア（ＺｒＯ２）で形成されたことを特徴とする請求項１５に記載のバッテリーパック。
  17. 前記バッテリーハウジングがポリマーで形成された場合、該ポリマーは、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＢＴ（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）またはＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ）で形成されたことを特徴とする請求項１５に記載のバッテリーパック。
  18. 前記複数の冷却流路は、互いに均一に離隔して形成されたことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
  19. 電極組立体、前記電極組立体に電気的に連結された集電板、及び前記電極組立体上に設けられた蓋板からなる複数のバッテリー組立体と、
    前記それぞれのバッテリー組立体と電解液を収容する複数の結合溝を有するバッテリーハウジングと、
    を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  20. 前記バッテリーハウジングは、周辺領域と、前記周辺領域内で少なくとも一方向に延びる複数の冷却流路とを含むことを特徴とする請求項１９に記載のバッテリーパック。
  21. 熱スクリーン部材をさらに含み、
    前記周辺領域は第１周辺領域と第２周辺領域を含み、
    前記熱スクリーン部材は、前記第２周辺領域よりも前記第１周辺領域において多くの冷却流路を露出させることを特徴とする請求項２０に記載のバッテリーパック。
  22. 前記結合溝部分の前記バッテリーハウジングの内壁には、絶縁層が形成されたことを特徴とする請求項１９に記載のバッテリーパック。
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