JP2010529636A - 冷却剤フラックスの分配一様性を改良した中型又は大型のバッテリーパックケース - Google Patents

冷却剤フラックスの分配一様性を改良した中型又は大型のバッテリーパックケース Download PDF

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Abstract

充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられている中型又は大型のバッテリーパックケースであって、該バッテリーパックケースが、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が該バッテリーモジュールの片側から反対側に、該バッテリーセルの積重方向に対して直角の方向に流れることができるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を備えており、該バッテリーパックケースが、該バッテリーパックケースの、外部の力に対する構造的安定性を改良するために凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えており、該ビーズが、外側に突き出た構造に構築され、該冷却剤を、該冷却剤入口から、該冷却剤入口と該バッテリーモジュールとの間に限定された流動空間(「入口ダクト」)における流体の進行方向で、該バッテリーモジュール中に一様に導入することができる、中型又は大型のバッテリーパックケースを開示する。

Description

発明の分野
本発明は、中型又は大型のバッテリーパックケースに関し、より詳しくは、充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられている中型又は大型のバッテリーパックケースであって、該バッテリーパックケースが、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が該バッテリーモジュールの一の側から反対側（他の側）に、該バッテリーセルの積重方向に対して直角の方向に流動できるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を備えており、該バッテリーパックケースが、該バッテリーパックケースの、外部の力に対する構造的安定性を改良するために凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えており、該ビーズが、外側に突き出た構造に構築され、該冷却剤を、該冷却剤入口から、該冷却剤入口と該バッテリーモジュールとの間で画定された流動空間(「入口ダクト」)における流体の進行方向で、該バッテリーモジュール中に一様に導入することができる、中型又は大型のバッテリーパックケースに関する。
発明の背景
最近、充電及び放電可能な二次バッテリーが、ワイヤレス可動装置用のエネルギー供給源として広く使用されている。また、二次バッテリーは、化石燃料を使用する既存のガソリン及びディーゼル車により引き起こされる大気汚染のような問題を解決するために開発された電気自動車(EV)及びハイブリッド電気自動車(HEV)用の動力源としても非常に大きな関心を集めている。
小型の可動装置は、各装置に一個または数個のバッテリーセルを使用している。他方、中型又は大型の装置、例えば車両、には、高出力及び大容量が必要なので、複数のバッテリーセルを互いに電気的に接続した、中型又は大型のバッテリーモジュールを使用する。
中型又は大型のバッテリーパックは、可能であれば、小型で軽量に製造するのが好ましい。この理由から、高集積度に積み重ねることができ、重量対容量比が小さいプリズム形バッテリーまたは小袋形バッテリーが、中型又は大型のバッテリーパックのバッテリーセルとして通常使用される。特に、シース部材としてアルミニウムラミネートシートを使用する小袋形バッテリーに現在多くの関心が集まっているが、これは、小袋形バッテリーの重量が小さく、小袋形バッテリーの製造コストが低く、小袋形バッテリーの形状を容易に変えられるためである。
予め決められた機構または装置に必要な出力及び容量を与えるための中型又は大型のバッテリーモジュールには、その中型又は大型のバッテリーモジュールが、複数のバッテリーセルが互いに電気的に直列接続され、それらのバッテリーセルが外部の力に対して安定している構造に構築されていることが必要である。
また、中型又は大型のバッテリーモジュールを構成するバッテリーセルは、充電及び放電可能な二次バッテリーである。従って、バッテリーセルの充電及び放電の際に、高出力、大容量二次バッテリーから大量の熱が発生する。単位電池の充電及び放電の際に単位電池から発生する熱が効果的に除去されない場合、それぞれの単位電池中に熱が蓄積し、従って、単位電池の劣化が促進される。状況により、単位電池は、発火または爆発することがある。この理由から、高出力、大容量バッテリーである車両用のバッテリーパックには、冷却装置が必要である。
バッテリーパック冷却装置の一例を図１に示す。
図１に関して、バッテリーパック冷却装置は、複数のバッテリーセル21が互いに電気的に接続される構造に構築されたバッテリーモジュール20、及びバッテリーモジュール20が取り付けられているバッテリーパックケース10を包含する。バッテリーパックケース10には、冷却剤がバッテリーセル21の積重方向に対して直角の方向で、バッテリーモジュール20の片側から反対側に流動できるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口が形成されている。バッテリーパックケース10には、内側に向けて突き出たビーズ11も形成されており、それらのビーズは凹凸構造に配置され、入口ダクト12から内側に向けて突き出ているので、バッテリーパックケース10は、外部の力、例えば捻れまたは振動、に対して優れた耐久性もしくは構造的安定性を示す。内側に向けて突き出ているビーズ11の外側形状は、バッテリーパックケース10の外観を示す部分的透視図である図2に明確に示す。
図2に示すように、内側に向けて突き出たビーズ11は、長さ(Ｌ)と幅(Ｗ)の比が大きい凹凸構造に構築されている。内側に向けて突き出たビーズ11は、互いに平行に配置されている。
図1に戻って、バッテリーモジュール20のそれぞれのバッテリーセル21同士の間に小さなが限定されており、その流路22を通して冷却剤が流れることができる。従って、冷却剤入口2を通して導入された冷却剤は、その流路22を通って流れる。この時、バッテリーセル21から発生した熱が冷却剤により除去される。その後、冷却剤は冷却剤出口4を通して排出される。
しかし、冷却剤入口2を通して導入された冷却剤の流れは、冷却剤入口2に隣接してバッテリーパックケース10に形成された、内側に向けて突き出たビーズ11により強く妨害され、その結果、バッテリーセル21に一様な冷却剤フラックスを達成するのが困難になる。具体的には、上側ダクト12の幅が、内側に向けて突き出たビーズ11が配置されている位置で一時的に小さくなる。その結果、内側に向けて突き出たビーズ11の下に配置された、バッテリーセル21同士の間に限定された流路を通って流れる冷却剤のフラックスが著しく減少し、従って、冷却剤は内側に向けて突き出たビーズ11の前に追いやられる。
図3は、図1に示す構造で製造された中型又は大型のバッテリーパックの、バッテリーセル間の冷却剤フラックスの測定結果を示すグラフである。このグラフから、バッテリーパックケース10の内側に向けて突き出たビーズ11が配置されている位置b1、b2、b3、b4、及びb5で、バッテリーセル同士の間の冷却剤のマス流量Ｘが、冷却剤入口からの距離が増加するにつれて、大きく減少することが分かる。
結果的に、冷却剤はそれぞれのバッテリーセル21に一様に供給されず、従って、バッテリーセル21同士の間の温度差が大きく増加する。そのような大きな温度差は、バッテリーパックの全体的な性能を大きく低下させる主要な原因の一つである。
冷却剤の不均質分配により引き起こされる問題を解決するための技術として、冷却剤通路中に設置された複数の調整板により冷却剤の流動方向を変化させる技術が、日本国特許出願公開第2005-116342号明細書に開示されている。しかし、この技術には、調整板を設置する工程が従来の製造方法に追加され、従って、製造コストが増加するという問題がある。さらに、開示されている技術には、バッテリーパック中の冷却剤の流れが調整板により妨害されるので、冷却剤入口を通して導入された冷却剤が冷却剤出口を通して排出されるまでの平均滞留時間が増加するために、冷却効果が低下するという、別の問題がある
そのため、上記の問題を根本的に解決するための技術が強く求められている。
従って、本発明は、上記の問題及び他の未解決の技術的問題を解決するためになされたものである。
中型又は大型のバッテリーパックケースに関する様々な広範囲で集中的な研究及び実験の結果、本発明者らは、バッテリーパックケースに形成されるビーズを、外側に向けて突き出た構造に構築した場合に、外部の力に対する構造的安定性の低下を最少に抑えながら、冷却剤フラックスの分配一様性が改良され、その結果、バッテリーセル間に蓄積される熱が効果的に除去され、従って、バッテリーセルの性能及び耐用寿命が大きく改良されることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成された。
本発明の一態様により、上記の、及び他の目的は、充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられている中型又は大型のバッテリーパックケースであって、該バッテリーパックケースが、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が該バッテリーモジュールの片側から反対側に、該バッテリーセルの積重方向に対して直角の方向に流動できるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を備えており、該バッテリーパックケースが、該バッテリーパックケースの、外部の力に対する構造的安定性を改良するために凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えており、該ビーズが、外側に突き出た構造に構築され、該冷却剤を、該冷却剤入口から、該冷却剤入口と該バッテリーモジュールとの間に限定された流動空間(「入口ダクト」)における流体の進行方向で、該バッテリーモジュール中に一様に導入することができる、中型又は大型のバッテリーパックケースを提供することにより、達成される。
外側に向けて突き出た構造の凹凸形状ビーズが入口ダクトの外側に形成されると、冷却剤は、外側に向けて突き出たビーズで渦を巻いて流れるので、ダクト中の冷却剤の流れは、部分的に攪乱されることがある。しかし、渦による冷却剤の部分的攪乱は、図1に示すような内側に向けて突き出たビーズにより引き起こされる冷却剤の分配不均一性よりも遙かに小さく、むしろ、冷却剤入口に隣接するバッテリーセルにおける冷却剤の濃縮が抑制されることが確認された。
従って、本発明の中型又は大型のバッテリーパックケースは、ビーズの外側に向けて突き出た構造により、バッテリーパックケースの機械的強度を効果的に維持しながら、冷却剤を、冷却剤入口を通して、冷却剤の進行方向で、バッテリーモジュールの中に一様に導入し、それによって、バッテリーセルの充電及び放電の際に発生する熱を、冷却剤の一様な流れにより効果的に除去することができ、従って、冷却効率及びバッテリーの性能を改良する。
本発明の中型又は大型のバッテリーパックケース中に取り付けられるバッテリーモジュールは、一般的に複数のバッテリーセルを高集積度に積み重ねる方法により、製造する。この時、隣接するバッテリーセル同士は、バッテリーセルの充電及び放電の際に発生する熱を効果的に除去できるように、予め決められた間隔で配置される。例えば、追加の部材を使用せずに、バッテリーセル同士が互いに予め決められた間隔で配置されるように、バッテリーセルを順次積み重ねることができる。一方、バッテリーセルの機械的強度が低い場合、一個または数個のバッテリーセルをカートリッジ中に取り付け、複数のカートリッジを積み重ね、バッテリーモジュールを構築する。これによって、冷却剤通路がそれぞれのバッテリーセル同士の間に限定されるので、積み重ねられたバッテリーセル間に蓄積する熱が効果的に除去される。
ビーズは、ビーズが外部の力、例えば捻れまたは振動、に対して優れた耐久性もしくは構造的安定性を示すように、バッテリーパックケースに形成する。好ましい実施態様では、ビーズは、長さと幅の比が大きい凹凸構造に構築し、ビーズを互いに平行に配置する。
好ましくは、ビーズが冷却剤の流れを大きく妨害せずに、耐久性及び構造的安定性を確保するように、ビーズの外側高さは2〜5 mmであるか、または冷却剤入口の垂直断面高さの10〜30％に等しい。より好ましくは、ビーズの外側高さは3〜4 mmであるか、または冷却剤入口の垂直断面高さの15〜25％に等しい。ビーズの外側高さが小さすぎる場合、外部の力、例えば捻れまたは振動、に対する耐久性及び構造的安定性が大きく低下する。反対に、ビーズの外側高さが大きすぎる場合、ビーズは冷却剤の流れを妨害するために、バッテリーパックの冷却効率が低下する。
本発明者らが行った実験により、入口ダクトを、入口ダクトの垂直高さが出口ダクトの垂直高さの55〜80％である構造に構築した場合、バッテリーセル間に限定された流路を通って流れる冷却剤フラックスがより一様に配分されることが分かった。すなわち、入口ダクト及び出口ダクトが同じ幅を有する場合、入口ダクト中の冷却剤の流速は、入口ダクトの高さが低下するにつれて増加し、それによって、冷却剤入口に近いバッテリーセル間に冷却剤が集中することが阻止される。
冷却剤の流れを妨害しないビーズ構造に関連する好ましい実施態様では、バッテリーパックケースは、バッテリーセルの積重方向におけるバッテリーパックケースの長さが、バッテリーセルの横方向におけるバッテリーパックケースの長さより大きく、ビーズがバッテリーセルの横方向に対して平行に配置され、ビーズが、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する予め決められた区域には形成されない構造に構築される。
上記のビーズ構造は、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する区域にはビーズが実質的に形成されない構造である。冷却剤の流れに対するビーズの影響は、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する区域で最も大きい。従って、入口ダクトの、冷却剤入口から予め決められた間隔を置いた区域から形成する場合、冷却剤の流れに対するビーズの影響は最少に抑えられる。
ビーズが形成されていない区域は、入口ダクトの全長の10〜30％に等しい長さを有するのが好ましい。ビーズが形成されていない区域の長さが短すぎる場合、冷却剤の流れに対するビーズの影響が増加するので、所望の効果を達成することが困難になる。反対に、ビーズが形成されていない区域の長さが長すぎる場合、バッテリーパックケース全体の耐久性及び構造的安定性が低下する。
別の好ましい実施態様では、バッテリーパックケースは、バッテリーセルの積重方向におけるバッテリーパックケースの長さが、バッテリーセルの横方向におけるバッテリーパックケースの長さよりも長く、ビーズがバッテリーセルの横方向に対して平行に配置されるようにビーズがバッテリーパックケースに形成され、入口ダクトの、冷却剤入口に隣接する予め決められた区域におけるビーズの外側高さが冷却剤入口に向かって次第に減少する構造に構築される。
この構造は、冷却剤入口側におけるビーズの外側高さが相対的に減少し、ビーズが冷却剤入口から遠ざかるにつれてビーズの外側高さが次第に増加するか、またはビーズの外側高さが予め決められた値に次第に増加し、次いでビーズの本来の外側高さが次の特定のビーズから維持され、バッテリーパックケースの構造的安定性の低下を最少に抑え、同時に、バッテリーセル間における冷却剤フラックスの分配一様性を高める構造を包含する。この場合、外側高さが変化するビーズの数は、ビーズの高さ調節によりバッテリーパックケースの構造的強度が低下する程度に応じて決定することができる。
好ましくは、ビーズの外側高さが次第に低下する区域の長さは、入口ダクトの全長の15〜50％に等しい。ビーズの外側高さが次第に低下する区域の長さが短すぎる場合、ビーズの高さは狭い空間で比較的大きな幅で増加するので、所望の効果を達成することが困難である。反対に、ビーズの外側高さが次第に低下する区域の長さが長すぎる場合、ビーズの外側高さが次第に低下する区域の耐久性及び構造的安定性が広域にわたって低下する。
好ましくは、バッテリーパックケースは、冷却剤入口を通して導入された冷却剤を急速に、且つ円滑に冷却剤出口に移動させ、冷却剤がバッテリーモジュールを通って流れた後にバッテリーパックから外に排出されるように、冷却剤出口に吸引ファンを取り付ける構造に構築される。
中型又は大型のバッテリーパックの特徴は、例えば車両のように、バッテリーパックが外部衝撃に頻繁にさらされることなので、ビーズが入口ダクト上に形成された状態で、ビーズの冷却剤フラックスに対する影響を最少に抑え、バッテリーパックの特定の構造的強度を確保するために、下記の構造を別の実施態様として考えることができる。
具体的には、本発明は、充電及び放電可能な複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが中に取り付けられている中型又は大型のバッテリーパックケースであって、該バッテリーパックケースが、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が該バッテリーモジュールの片側から反対側に、該バッテリーセルの積重方向に対して直角の方向に流動できるように配置された冷却剤入口及び冷却剤出口を備えており、該バッテリーパックケースが、該バッテリーパックケースの、外部の力に対する構造的安定性を改良するために凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えており、該ビーズの内部が充填部材で満たされているか、または板形状の部材がビーズの下側末端に取り付けられており、冷却剤の流れが入口ダクト中のビーズにより攪乱されないようになっている、中型又は大型のバッテリーパックケースを提供する。
これによって、ビーズ区域は、その底部で、充填部材または板形状部材により平になっており、従って、冷却剤の流れはビーズにより影響されない。
本発明の別の態様では、上記の構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを提供する。
本明細書で使用する用語「バッテリーモジュール」は、2個以上の充電及び放電可能なバッテリーセルが互いに機械的に、及び同時に、電気的に接続され、高出力、大容量電気を供給する構造に構築されたバッテリー装置の構造を包括的に意味する。従って、バッテリーモジュール自体が単一の装置または大型装置の一部を構成することができる。例えば、複数の小型バッテリーモジュールを互いに接続し、大型バッテリーモジュールを構成する。
従って、バッテリーモジュールは、複数の充電及び放電可能な板形状バッテリーセルを包含することができる。本明細書では、用語「板形状」は、長さ対幅の比が比較的大きい長方形平行六面体の形状を意味する。
バッテリーセルは、二次バッテリー、例えばニッケル金属水素化物二次バッテリーまたはリチウム二次バッテリー、でよい。特に、リチウム二次バッテリーは、エネルギー密度及び放電電圧が高いので、リチウム二次バッテリーを使用するのが好ましい。その形状に基づき、バッテリーモジュールを構成する充電及び放電可能な単位電池として、プリズム形バッテリーまたは小袋形バッテリーを使用するのが好ましい。より好ましくは、小袋形バッテリーは、低製造コスト及び軽量で製造されるので、バッテリーモジュールの単位電池として小袋形バッテリーを使用する。
本発明の中型又は大型のバッテリーパックは、高出力及び大容量を与えるために組み合わされる複数のバッテリーセルを充電及び放電する際に、それらのバッテリーセルから発生する高温の熱により安全性が大きく低下することがある、電気自動車またはハイブリッド電気自動車用の電源として使用するのが好ましい。
本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。
図1は、ビーズを有する従来のバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。 図2は、図1に示す中型又は大型のバッテリーパックのバッテリーパックケースの外観を例示する透視図である。 図3は、図1に示す構造に製造された中型又は大型のバッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。 図4は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。 図5は、図4に示す構造に製造された中型又は大型のバッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。 図6は、本発明の別の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。 図7は、本発明の別の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。 図8は、本発明の別の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。 図9は、本発明の変形によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールを取り付ける構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。 図10は、本発明の変形によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールを取り付ける構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。
図4は、本発明の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
図4に関して、中型又は大型のバッテリーパックは、複数の板形状バッテリーセル21'が互いに電気的及び機械的に接続される構造に構築されたバッテリーモジュール20'、及びバッテリーモジュール20'が取り付けられているバッテリーパックケース10'を包含する。
バッテリーパックケース10'は、バッテリーパックケース10'の、バッテリーセル21'の積重方向における長さが、バッテリーパックケース10'の、バッテリーセル21'の横方向bにおける長さより大きい構造に構築されている。また、バッテリーパックケース10'は、冷却剤がバッテリーモジュール20'の片側から反対側に、バッテリーセル21'の積重方向に対して直角の方向に流れることができるように配置された冷却剤入口2'及び冷却剤出口4'を有する。
バッテリーモジュール20'の各バッテリーセル21'間に小さな流路22'が限定されており、それらの流路22'を通して冷却剤が流れることができる。従って、冷却剤入口2'を通して導入された冷却剤は、これらの流路22'を通って流れる。この時、バッテリーセル21'から発生した熱が冷却剤により除去される。その後、冷却剤は、冷却剤出口4'を通して排出される。
この実施態様におけるバッテリーパックケース10'は、バッテリーパックケース10'の外側で、入口ダクト12'が配置されている位置に外側に向けて突き出たビーズ11'が形成されてるという点で、図1に示すバッテリーパックケース10とは異なっている。外側に向けて突き出たビーズ11'が入口ダクト12'に位置するので、図1の内側に向けて突き出たビーズ11と比較して、冷却剤フラックスの分配一様性がさらに改良される。
これに関して、図5は、図4に示す構造に製造された中型又は大型のバッテリーパックにおけるバッテリーセル間の、冷却剤フラックス分配の測定結果を示すグラフである。具体的には、図1の中型又は大型のバッテリーパックにおける冷却剤フラックス分配の測定結果X及び図4の中型又は大型のバッテリーパックにおける冷却剤フラックス分配の測定結果Yの両方を図5に示す。
Yの冷却剤フラックス差yをXの冷却剤フラックスxと比較すると、冷却剤入口に隣接するバッテリーセルにおける冷却剤の流れは外側に向けて突き出たビーズにより妨害されず、Yの冷却剤フラックス差yは、Xの冷却剤フラックス差xより小さく、従って、冷却剤フラックスの分配一様性が改良されている。
図6〜8は、本発明の別の好ましい実施態様によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられている構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
図6に関して、入口ダクト12'は、出口ダクト14'の垂直高さbの約65％に等しい垂直高さaを有し、それによって、バッテリーセル21'同士の間に限定された流路22'を通って流れる冷却剤フラックスの配分が非常に均一になる。
次に図7に関して、外側に向けて突き出たビーズ11'は、冷却剤入口に隣接する、入口ダクトの長さDの約25％以内の予め決められた区域sには形成されない。従って、バッテリーセル同士の間に限定された、区域sに対応する流路を通って流れる冷却剤フラックスの配分は、外側に向けて突き出た11'により影響されない。
最後に図8に関して、バッテリーパックケース10'は、バッテリーパックケース10'の、バッテリーセルの積重方向における長さが、バッテリーパックケース10'の、バッテリーセルの横方向bにおける長さより大きい構造に構築されており、外側に向けて突き出たビーズ11'は、外側に向けて突き出たビーズ11'がバッテリーセルの横方向bに対して平行に配置されるようにバッテリーパックケース10'に形成され、入口ダクト12'の、冷却剤入口2'に隣接する予め決められた区域におけるビーズ11'の外側に向けて突き出た高さが、冷却剤入口2'に向かって次第に減少する(h１＜h２＜h３)。このビーズ構造は、冷却剤フラックスの分配一様性をさらに改良する。
図9及び10は、本発明の変形によるバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールを取り付ける構造に構築された中型又は大型のバッテリーパックを典型的に例示する断面図である。
これらの図に関して、外側に向けて突き出たビーズ11'の内部は、図9に示すように、充填部材で充填されており、板形状部材18は、図10に示すように、外側に向けて突き出たビーズ11'の下側末端に取り付けられている。従って、冷却剤の流れは、外側に向けて突き出たビーズ11'により影響されない。
本発明の好ましい実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加、及び置き換えが可能である。
上記の説明から明らかなように、本発明の中型又は大型のバッテリーパックケースは、外部の力に対するその構造的安定性を確保しながら、冷却剤フラックスの分配一様性を改良することができる。従って、本発明の中型又は大型のバッテリーパックケースには、バッテリーセル間に蓄積する熱を効果的に除去し、従って、バッテリーセルの性能及び寿命を大きく改良する効果がある。

Claims (15)

  1. 中型又は大型のバッテリーパックケースであって、
    充電及び放電可能とされ、複数の積み重ねたバッテリーセルを有してなるバッテリーモジュールが取り付けられてなり、
    前記バッテリーパックケースが、冷却剤入口及び冷却剤出口を備えてなり、
    前記冷却剤入口及び前記冷却剤出口が配置され、前記バッテリーモジュールの一の側から反対側に、前記バッテリーセルの積重方向に対して直角の方向に、前記バッテリーセルを冷却するための冷却剤が流動できるようされてなり、
    前記バッテリーパックケースが、凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えてなり、外部の力に対して、前記バッテリーパックケースの構造的安定性を改良するものであり、
    前記ビーズが、外側に向けて突き出た構造に構築され、前記冷却剤入口と前記バッテリーモジュールとの間で画定される流動空間(「入口ダクト」)における流体の進行方向で、前記冷却剤入口から、前記バッテリーモジュール中に一様に前記冷却剤を導入しうるものである、中型又は大型のバッテリーパックケース。
  2. 前記ビーズが、長さと幅の比が大きい凹凸構造に構築され、前記ビーズが互いに平行に配置されてなる、請求項１に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  3. 前記ビーズの外側高さが2〜5 mmであるか、または前記冷却剤入口の垂直断面高さの10〜30％に等しいものである、請求項１に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  4. 前記ビーズの外側高さが3〜4 mmであるか、または前記冷却剤入口の垂直断面高さの15〜25％に等しいものである、請求項１に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  5. 前記入口ダクトの垂直高さが、前記出口ダクトの垂直高さの55〜80％である、請求項１に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  6. 前記バッテリーパックケースが、前記バッテリーセルの積重方向における前記バッテリーパックケースの長さが、前記バッテリーセルの横方向における前記バッテリーパックケースの長さより大きいものであり、
    前記ビーズが、前記バッテリーセルの横方向に対して平行に配置され、前記ビーズが、前記冷却剤入口に隣接する予め決められた前記入口ダクトの区域には形成されていない、構造に構築されてなる、請求項１に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  7. 前記ビーズが形成されていない前記区域が、前記入口ダクトの長さの10〜30％に等しい長さを有する、請求項６に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  8. 前記バッテリーパックケースが、前記バッテリーセルの積重方向における前記バッテリーパックケースの長さが、前記バッテリーセルの横方向における前記バッテリーパックケースの長さよりも大きいものであり、
    前記ビーズが前記バッテリーセルの横方向に対して平行に配置されるように、前記ビーズが前記バッテリーパックケースに形成され、前記冷却剤入口に隣接する予め決められた前記入口ダクトの区域における前記ビーズの外側高さが、前記冷却剤入口に向かって次第に減少する、構造に構築されてなる、請求項１に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  9. 前記ビーズの外側高さが次第に低下する前記区域が、前記入口ダクトの長さの15〜50％に等しい長さを有する、請求項８に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  10. 前記バッテリーパックケースが、前記冷却剤入口を通して導入された前記冷却剤を、前記冷却剤が前記バッテリーモジュールを通って流れた後に、前記冷却剤出口に強制的に移動させるために、吸引ファンが前記冷却剤出口に取り付けられる構造に構築される、請求項１に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース。
  11. 中型又は大型のバッテリーパックケースであって、
    充電及び放電可能であり、複数の積み重ねたバッテリーセルを有するバッテリーモジュールが取り付けられてなり、
    前記バッテリーパックケースが、冷却剤入口及び冷却剤出口を備えてなり、
    前記冷却剤入口及び前記冷却剤出口が配置され、前記バッテリーモジュールの一の側から反対側に、前記バッテリーセルの積重方向に対して直角の方向に、バッテリーセルを冷却するための冷却剤が流動できるようにされてなり、
    前記バッテリーパックケースが、凹凸形状に形成されたビーズをさらに備えてなり、外部の力に対して、前記バッテリーパックケースの構造的安定性を改良するものであり、
    前記ビーズの内部が充填部材で満たされているか、または板形状の部材が前記ビーズの下側末端に取り付けられ、前記冷却剤の流れが前記入口ダクト中の前記ビーズにより攪乱されないようされてなる、中型又は大型のバッテリーパックケース。
  12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の中型又は大型のバッテリーパックケース中にバッテリーモジュールが取り付けられてなる、構造に構築されてなる、中型又は大型のバッテリーパック。
  13. 前記バッテリーモジュールが、充電及び放電可能であり、複数の板形状バッテリーセルを包含してなる、請求項１２に記載の中型又は大型のバッテリーパック。
  14. 前記バッテリーセルがリチウム二次バッテリーである、請求項１３に記載の中型又は大型のバッテリーパック。
  15. 前記バッテリーパックが、電気自動車またはハイブリッド電気自動車用の電源として使用される、請求項１３に記載の中型又は大型のバッテリーパック。
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