JP2014197452A - 電池モジュール - Google Patents

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善樹 大澤
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Abstract

【課題】電池モジュールのサイズや重量の増加を抑制しながら、複数の電池へ電気接続すると共に、電池を効率良く冷却できる。また、電池から火炎が噴出するような事態が発生した場合でも電池モジュールから火炎の噴出を防止し安全性を高める。【解決手段】ガスを排出する開放部を有する複数の素電池100と、複数の素電池100を収納する複数の電池収納部222を有する伝熱部材220と、前記複数の素電池100の両極側にそれぞれ配置した前記素電池へ通電の為の正極用接続体230、負極用接続体240を有し、前記伝熱部材220は、前記複数の電池収納部222の間に前記電池収納部と略並行な貫通孔221を備え、前記正極用接続体230、負極用接続体240には、前記伝熱部材220の貫通孔221に連通するように貫通孔233、243を設けた電池モジュール。【選択図】図2

Description

本発明は、サイズや重量の増加を抑制しながら、複数の電池へ通電すると共に、電池を効率良く冷却でき、また、電池から火炎が噴出するような事態が発生した場合でも電池モジュールから火炎の噴出を防止し安全性を高めることができる電池モジュールに関する。
近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池への需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は、軽量でありながら、起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有している。そのため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。
一方、化石燃料の使用量の低減やCO2の排出量を削減するために、自動車などのモータ駆動用の電源として、リチウムイオン二次電池の電池パックへの期待が大きくなっている。この電池パックは、所望の電圧や容量を得るために、1つ以上の電池からなる電池モジュールを複数個搭載して構成されている。
上記電池モジュールの開発において、自動車など限られた空間に、所定の電力を蓄電する電池モジュールを収納するため、電池モジュールの小型化が大きな課題となっている。
そこで、複数の電池からなる電池モジュールにおいて、単電池の収納容器内の熱伝導特性を良好にして、容器内部の温度分布を均一化することができる構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、加熱装置により加熱された空気が通気溝を通って単電池に触れるので、その昇降温を迅速に行なうことができる効果があることも開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平2−256174号公報
しかしながら、特許文献1に示す電池モジュールは、電池の両極へ通電を行う接続体(バスバー)の記載がないので、どのような構成で電池へ通電を行うのか不明である。また、特許文献1に示す電池モジュールは、加熱及び冷却用空気と、電池が異常に発熱し安全弁が作動した場合に噴出するガスとを分離して異なる方向に流す構成がないので、噴出したガスが周りの空気と混合され燃焼し電池モジュールから火炎の噴出する恐れがある。
また、特許文献1に示す電池モジュールは、1個の電池が異常に発熱し安全弁が作動した場合、噴出するガスへの引火による周囲電池への影響を抑制できず、連鎖的に各電池が発熱するという課題がある。すなわち、複数の電池を搭載する電池モジュールにおいては、異常を生じた電池の影響を、いかに周囲の電池への拡大を抑制して最小限に留めるかが課題となっている。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、小型、薄型化を実現するとともに、電池へ通電を行う接続体(バスバー)を備えながら、電池を効率良く冷却すると共に、電池から火炎が噴出するような事態が発生した場合でも、電池モジュールから火炎の噴出を防止し、安全性を高めた電池モジュールを提供することを目的とする。
上述したような課題を解決するために、本発明の電池モジュールは、電池内部で発生したガスを排出する開放部を有する複数の素電池と、複数の素電池を収納する複数の電池収納部を有する伝熱部材と、複数の素電池の第一極及び第二極にそれぞれ配置した素電池を電気的接続する第一極及び第二極用接続体を備え、伝熱部材は、複数の電池収納部の間に電池収納部と略並行な第1の貫通孔を設け、第一極及び第二極用接続体には、伝熱部材の貫通孔に連通する第2及び第3の貫通孔を設けた構成である。
この構成により、電池へ通電を行う接続体(バスバー)を備えながら、電池を効率良く冷却すると共に、電池からガスなどとともに火炎が噴出するような事態が発生したとしても、冷却用空気と噴出するガスを分離して異なる方向へ流すことで、噴出したガスが周りの空気と混合され燃焼することがなく、異常を生じた電池の影響を周囲の電池への拡大を抑制して最小限に留めることができ、電池モジュールの小型化を妨げることがない。
本発明の電池モジュールによれば、電池モジュールのサイズや重量の増加を抑制しながら、電池へ通電を行う接続体(バスバー)を備えながら、電池を効率良く冷却すると共に、電池から火炎が噴出するような事態が発生した場合でも、電池モジュールから火炎の噴出を防止し、安全性を高めた電池モジュールを提供することができる。
本発明の実施の形態1における電池モジュールに使用する素電池の断面図 本発明の実施の形態1における電池モジュールを構成する部品の分解斜視図 本発明の実施の形態1における電池モジュールの構成を示す斜視図 (a)本発明の実施の形態1における伝熱部材の斜視図、(b)伝熱部材に収納された素電池の斜視図 (a)本発明の実施の形態1における伝熱部材に収納された素電池の上面図、(b)電池モジュールに蓋体を付ける前の上面図 本発明の実施の形態1における電池モジュールの断面図 本発明の実施の形態1における電池モジュールの冷却メカニズムの概要図 (a)本発明の他の形態における伝熱部材の斜視図、(b)伝熱部材に収納された素電池の斜視図 本発明の実施の形態1における電池モジュールを多数直列に接続した斜視図 本発明の実施の形態1における蓋体を付ける前の電池モジュールの構成を示す斜視図 本発明の実施の形態1における蓋体を付ける前の電池モジュールの断面図 本発明の実施の形態1における蓋体を付ける前の電池モジュールの冷却メカニズムの概要図 本発明の実施の形態1における蓋体を付ける前の電池モジュールを多数直列に接続した斜視図 本発明の実施の形態2における電池モジュールの構成を示す斜視図 本発明の実施の形態2における電池モジュールの冷却メカニズムの概要図 本発明の実施の形態2における電池モジュールを多数直列に接続した斜視図
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における電池モジュールに使用する素電池の断面図である。なお、本発明における電池モジュールは、複数の素電池100が配列され、複数の素電池と筐体などを含めた集合体として構成される。
本発明における電池モジュールを構成する素電池100は、例えば、図1に示すような、円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。このリチウムイオン二次電池は、ノート型パソコン等の携帯用電子機器の電源として使用される汎用電池であってもよい。この場合、高性能の汎用電池を、電池モジュールの素電池として使用することができるため、電池モジュールの高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。また、素電池100は、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図1を参照しながら、素電池100の具体的な構成を説明する。
図1に示すように、正極1と負極2とがセパレータ3を介して捲回された電極群4が、非水電解液とともに、電池ケース7に収容されている。電極群4の上下には、絶縁板9、10が配され、正極1は、正極リード5を介してフィルタ12に接合され、負極2は、負極リード6を介して負極端子を兼ねる電池ケース7の底部に接合されている。
フィルタ12は、インナーキャップ13に接続され、インナーキャップ13の突起部は、金属製の弁体14に接合されている。さらに、弁体14は、正極端子を兼ねる端子板8に接続されている。そして、端子板8、弁体14、インナーキャップ13、及びフィルタ12が一体となって、ガスケット11を介して、電池ケース7の開口部が封口されている。
素電池100に内部短絡等が発生して、素電池100内の圧力が上昇すると、弁体14が端子板8に向かって膨れ、インナーキャップ13と弁体14との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに素電池100内の圧力が上昇すると、弁体14が破断する。これによって、素電池100内に発生したガスは、フィルタ12の貫通孔12a、インナーキャップ13の貫通孔13a、弁体14の裂け目、そして、端子板8の開放部8aを介して、外部へ排出される。
なお、素電池100内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図1に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。
次に、本発明の実施の形態1における電池モジュールについて、図2及び図3を用いて詳細に説明する。図2は本発明の実施の形態1における電池モジュールを構成する部品の分解斜視図で、図3は本発明の実施の形態1における電池モジュールの構成を示す斜視図である。
図2に示すように、本実施の形態1の電池モジュール200は、複数(図2では20個)の素電池100と、伝熱部材220と、正極側ホルダー250と、負極側ホルダー260と、正極用接続体230と、負極用接続体240と、蓋体270と、複数(図2では4個)のネジ280とで構成されている。
複数の素電池100を、伝熱部材220の電池収納部に端子板8の開放部8a、つまり、正極が同じ方向(図2では上方)を向くように収納する。そして、素電池100の負極側には負極側ホルダー260を挟んで負極用接続体240を複数の素電池100の負極に溶接する。また、素電池100の正極側には正極側ホルダー250を挟んで正極用接続体230を複数の素電池100の正極に溶接し、蓋体270により電池収納部から出ている素電池100の開放部8aや正極用接続体230を覆い、正極用接続体230と蓋体270との間に空間(排気室271)を形成する。
最後に、電池モジュール200の上及び下方向からネジ280を正極側ホルダー250にネジ固定を行い、全ての構成部品が結合した電池モジュール200となる。電池モジュール200は図3に示すように、複数の素電池100は覆われているので、外部からは素電池100は見えない。また、正極用接続体230の端部の正極出力端子232(図では影になり見えない)と、負極用接続体240の端部の負極出力端子242が電池モジュール200から電流を取出すために、電池モジュール200の負極側外部に飛び出た構造となっている。
次に、本発明の実施の形態1における電池モジュールの素電池の周囲の構造について、図4〜図6を用いて詳細に説明する。図4(a)は本発明の実施の形態1における伝熱部材の斜視図で、図4(b)は伝熱部材に収納された素電池の斜視図である。また、図5(a)は本発明の実施の形態1における伝熱部材に収納された素電池の上面図で、図5(b)は電池モジュールに蓋体を付ける前の上面図である。また、図6は本発明の実施の形態1における電池モジュールの断面図である。
図4のように、伝熱部材220は素電池100を収納する電池収納部222と貫通孔221が上下方向に貫通している。電池収納部222は、円柱形状の素電池100を収納するために素電池100の外径より0.2mm程度大きな内径の丸孔で、六方最密格子状に並べられている。そして、貫通孔221は、最も隣接した3つの電池収納部222の重心に配置されている。例えば、素電池100に「18650」のサイズの電池を用いた場合、電池収納部222の高さは、55mmで、電池収納部222は内径φ18.4mmの丸孔とし、貫通孔221は内径φ3mmの丸孔とする。
また、伝熱部材220は、素電池100のいずれかが異常に発熱したときに、速やかに異常発熱を電池モジュールの外部へ放熱すべく、熱伝導率が200W/(m・K)以上の金属またはセラミック材料で形成されている。例えば、本実施の形態1では、熱伝導率が236W/(m・K)のアルミニウムを用いている。
図5(a)に示すように、伝熱部材220に素電池100を収納したとき、素電池100の周りを60°間隔で貫通孔221を配置した構造となる。特に、伝熱部材220の中央付近で周りを6個の他の素電池100で囲まれた素電池100は、6個の貫通孔221を周り配置した構造となっている。
更に、図5(b)、図6のように、複数の素電池100を収納した伝熱部材220に対して、正極側に正極側ホルダー250と正極用接続体230を、負極側に負極側ホルダー260と負極用接続体240を組合せる。蓋体270、正極側ホルダー250、正極用接続体230、負極側ホルダー260、負極用接続体240は、伝熱部材220と組合せたとき、貫通孔221と同じ位置に、少し大きい貫通孔272、254、233、262、243を各々有しているので、電池モジュール200は蓋体270から負極用接続体240まで組合せで連通した貫通孔を有することとなる。
蓋体270の貫通孔272は、正極用接続体230まで延びているため、蓋体270から負極用接続体240まで組合せで連通した貫通孔を形成すると共に、素電池100の開放部8aの周囲に、蓋体270と正極用接続体230の貫通孔233以外の部分で形成される排気室271を形成する。
また、正極用接続体230は、蓋体270の貫通孔272により押圧されており、更に、正極用接続体230の蓋体270側の表面には樹脂製の表面シートまたは表面コートを設けているので、隙間なく当接することができる。また、表面シートまたは表面コートは、正極用接続体230と蓋体270との絶縁の役割も果たしている。
更に、正極側ホルダー250、負極側ホルダー260は、伝熱部材220と組合せたとき、電池収納部222と同じ位置に、同じ大きさ、かつ、同じ寸法の貫通孔を有している。そして、正極用接続体230、負極用接続体240は、電池収納部222と同じ位置に、正極用接続端子231、負極用接続端子241を配置し、素電池100と電気的に接続される。正極用接続体230の正極用接続端子231の周りには、素電池100の開放部8aからの異常ガスや異常火炎を放出する半月孔234を配置させている。
本実施の形態では、素電池100が正極側のみに異常ガスや異常火炎を放出する開放部8aを有しているので、負極用接続体240には半月孔は必要ないが、正極用接続体230と負極用接続体240を同じ部品で使用することも可能である。そして、正極用接続体230と蓋体270によって、囲まれた排気室271を形成し、開放部8aから放出された異常ガスを開放端273から放出することを可能にする。更に、開放端273に排気用ダクトを接続してもよい。
このとき、図6のように、蓋体270から負極用接続体240まで組合せで貫通した貫通孔と排気室271は区分されているので、素電池100の開放部8aから排出される異常ガスと貫通した貫通孔を流通する冷却用の空気とが混ざり合うことはない。
次に、本発明の実施の形態1における電池モジュールの冷却メカニズムについて、図7を用いて詳細に説明する。図7は本発明の実施の形態1における電池モジュールの冷却メカニズムの概要図である。
図7に示すように、冷却用空気が、負極用接続体240の貫通孔243から取り込まれ、伝熱部材220の貫通孔221を通り、正極用接続体230の貫通孔233を通り、蓋体270の貫通孔272から排出される。冷却用空気が貫通孔221を通る時に、伝熱部材220と熱交換されて、伝熱部材220を冷却し、熱伝導により素電池100を冷却する。冷却用空気の流れる方向は実線の矢印で示している。
例えば、素電池100が異常状態になって発火したとき、素電池100の正極側の端子板8にある開放部8aから700〜1000℃の高温ガスが排出される。開放部8aから排出された高温ガスは正極用接続体230の半月孔234を通って、正極用接続体230と蓋体270で囲まれた排気室271に放出される。排気室271の体積では、放出された高温ガスの全ては入りきらないため、排気室271に放出された高温ガスは、開放端273から押し出される。放出されたガスは、冷却用の空気と分離して異なる方向へ流すことで、噴出したガスが周りの空気と混合され燃焼が継続することがなく、高温ガスが開放端273を通じて排出される間は、排気室271は大気圧より高圧になり外部から空気が流入してこないので、高温ガスに酸素が継続的に供給されず、新たな燃焼による熱量の発生はない。ガスの流れる方向は破線の矢印で示している。
また、異常ガスが発生したことで加熱された蓋体270に対して、負極用接続体240の貫通孔243から流通してきた冷却用の空気が、蓋体270の貫通孔272を通過するとき蓋体270の貫通孔272の側面で蓋体270と熱交換されて蓋体270を冷却する。
異常を生じた素電池100Aの熱は、伝熱部材220と周囲の素電池100B、100Cなどで熱を拡散され、異常を生じた素電池100Aの温度は下がってくる。このように影響を周囲の電池への拡大を抑制して最小限に留めることができ、電池モジュールの小型化を妨げることがない。
なお、本実施例において、伝熱部材が金属などの直方体に丸孔の電池収納部と貫通孔を有する構造としたが、伝熱部材を筒状部材の接続による構造としても良い。図8(a)は本発明の他の形態における伝熱部材の斜視図、図8(b)は伝熱部材に収納された素電池の斜視図である。例えば、図8(a)のように、板厚0.4mm、内径φ18.4mm、高さ55mmの筒状部材を六方最密格子で20個配置する。こうすることで、伝熱部材225は、筒状部材226の内部に電池収納部227を、最も隣接した3つの筒状部材226の重心に貫通孔228を有することができる。
次に、電池モジュールを直列に接続する場合について説明する。
図9は本発明の実施の形態1における電池モジュールを多数直列に接続した斜視図である。図2で示す通り、電池モジュール200は、正極用接続体230と負極用接続体240とにより素電池100の20個が並列接続されている。また、図6に示す通り、正極出力端子232と負極出力端子242が電池モジュール200の負極側の外側に飛び出している。直列に接続する場合、電池モジュール200の正極出力端子232と、次の電池モジュール200の負極出力端子242を溶接により接続することで電気的な接続を行う。この図9では、電池モジュールが3個直列に接続されており、各々の蓋体270を接続しているが、3個の電池モジュール200に対して、3個分の蓋体270を一体で成形することも可能である。
なお、本実施例において、蓋体270がある構造としたが、エネルギー密度を低くすることで発熱する異常が起こり難い素電池100を用いて、蓋体270を有しない電池モジュール200を構成することもできる。
以下、図10〜図13を参照しながら説明する。ここで、図10は、本発明の実施の形態1における蓋体を付ける前の電池モジュール200の斜視図、図11は、図10に示した電池モジュールの断面図。図12は、図10に示した電池モジュールの冷却メカニズムの概要図、図13は、図10に示した電池モジュールを多数直列に接続した斜視図である。なお、本実施形態における電池モジュール200は、図2〜図9に示した電池モジュール200と、蓋体270を付けないだけなので、以下では、図12を用いて冷却メカニズムの違いについて説明し、他の構成については説明を省略する。
図12において、冷却用の空気は、負極用接続体240の貫通孔243から取り込まれ、伝熱部材220の貫通孔221を通り、正極用接続体230の貫通孔233を通り排出される。冷却用空気が貫通孔221を通る時に、伝熱部材220と熱交換されて、伝熱部材220を冷却し、熱伝導により素電池100を冷却する。冷却用空気の流れる方向は実線の矢印で示している。
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2における電池モジュール200の構成について、図14〜図16を参照しながら説明する。ここで、図14は、本発明の実施の形態2における電池モジュール200の斜視図、図15は、図14に示した電池モジュールの冷却メカニズムの概要図、図16は、図14に示した電池モジュールを多数直列に接続した斜視図である。なお、本実施形態における電池モジュール200は、図2〜図9に示した電池モジュール200と、蓋体270の形が異なるだけなので、以下では、図14と図15を用いて冷却メカニズムの違いについて説明し、他の構成については説明を省略する。
図14における蓋体270の貫通孔274は、図1における素電池100の端子板8に対向しており、素電池100の開放部8aを介して外部へ排出された異常ガスが、この貫通孔274を通って上方へ電池モジュール200外に排気される。図15において、ガスの流れる方向は破線の矢印で示している。このとき、複数の電池モジュール200の蓋体270を覆うような、異常ガス用排気ダクトを設けてもよい。
また、冷却用の空気は、負極用接続体240の貫通孔243から取り込まれ、伝熱部材220の貫通孔221を通り、正極用接続体230の貫通孔233を通り、蓋体270の冷却室275を経由して開放端273から排出される。冷却用空気が貫通孔221を通る時に、伝熱部材220と熱交換されて、伝熱部材220を冷却し、熱伝導により素電池100を冷却する。冷却用空気の流れる方向は実線の矢印で示している。
このとき、図15のように、貫通孔274と冷却室275は区分されているので、素電池100の開放部8aから排出される異常ガスと貫通した貫通孔を流通する冷却用の空気とが混ざり合うことはない。
本発明は、小型化および軽量化とともに安全性が要求される、電池などを収納した電池モジュール、電池モジュールを備えた自動車用電池パックおよび家庭用蓄電池ユニットとして有用である。
100 素電池
200 電池モジュール
220 伝熱部材
221 貫通孔
222 電池収納部
225 伝熱部材
226 筒状部材
227 電池収納部
228 貫通孔
230 正極用接続体
231 正極用接続端子
232 正極出力端子
233 貫通孔
234 半月孔
240 負極用接続体
241 負極用接続端子
242 負極出力端子
243 貫通孔
250 正極側ホルダー
251 ネジ孔
252 ネジ孔
253 丸孔
254 貫通孔
260 負極側ホルダー
261 丸孔
262 貫通孔
270 蓋体
271 排気室
272 貫通孔
273 開放端
274 貫通孔
275 冷却室
280 ネジ

Claims (8)

  1. 電池内部で発生したガスを排出する開放部を有する複数の素電池と、
    前記複数の素電池を収納する複数の電池収納部を有する伝熱部材と、
    前記複数の素電池の第一極及び第二極にそれぞれ配置した前記素電池を電気的接続する第一極及び第二極用接続体を備え、
    前記伝熱部材は、前記複数の電池収納部の間に前記電池収納部と略並行な第1の貫通孔を設け、前記第一極及び第二極用接続体には、前記伝熱部材の貫通孔に連通する第2及び第3の貫通孔を設けた電池モジュール。
  2. 前記素電池の第一極に設けられた開放部を覆い、前記伝熱部材との間に排気室を形成する蓋体を備え、
    前記蓋体に前記第1の貫通孔、第2の貫通孔、第3の貫通孔に連通し、前記排気室と区分けされた第4の貫通孔を設け、
    前記排気室には前記第4の貫通孔と異なる方向へ開放する開放端を設けた請求項1に記載の電池モジュール。
  3. 前記第一極用接続体と前記第2の貫通孔を覆い、前記伝熱部材との間に冷却室を形成する蓋体を備え、
    前記蓋体に前記素電池の開放部と連通し、前記冷却室と区分けされた排気用貫通孔を設け、
    前記冷却室には前記排気用貫通孔と異なる方向へ開放する開放端を設けた請求項1に記載の電池モジュール。
  4. 前記電池収納部は円筒形状で、前記伝熱部材に六方最密格子で配置され、前記貫通孔を最も隣接した3つの電池収納部の重心に配置する請求項2または3に記載の電池モジュール。
  5. 前記伝熱部材は、筒状部材の接続により構成された請求項2または3に記載の電池モジュール。
  6. 前記伝熱部材は、熱伝導率が200W/(m・K)以上の金属またはセラミック材料である請求項2または3に記載の電池モジュール。
  7. 前記伝熱部材は、アルミニウムである請求項6に記載の電池モジュール。
  8. 前記蓋体の開放端にダクトを接続した請求項2または3に記載の電池モジュール。
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Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017081838A1 (ja) * 2015-11-12 2017-05-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池パック
WO2018179734A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 三洋電機株式会社 電池パック
US20190097203A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US10333122B2 (en) 2015-07-30 2019-06-25 Gs Yuasa International Ltd. Energy storage apparatus
KR20190089121A (ko) * 2018-01-19 2019-07-30 한온시스템 주식회사 일체형 공기 통풍구들을 가진 배터리 냉각판
JP2020507903A (ja) * 2017-02-28 2020-03-12 株式会社村田製作所 電池パック、電動工具および電子機器
CN110998913A (zh) * 2017-10-16 2020-04-10 株式会社Lg化学 电池模块和具有电池模块的电池组
JP2020166992A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 三洋電機株式会社 電池パック
JP2020166991A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 三洋電機株式会社 電池パック
US11189876B2 (en) 2017-09-20 2021-11-30 Lg Chem, Ltd. Battery module having guide coupling structure and battery pack comprising same
WO2022060002A1 (ko) * 2020-09-21 2022-03-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 이를 포함하는 자동차
US11362390B2 (en) 2018-10-08 2022-06-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
WO2022149708A1 (ko) * 2021-01-08 2022-07-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
EP3918651A4 (en) * 2019-01-29 2022-11-02 Narrabundah Technology Holdings Pty Ltd BATTERY PACK
US11616266B2 (en) 2019-11-29 2023-03-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack including exhaust pipe
US11652256B2 (en) 2019-11-29 2023-05-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US11721864B2 (en) 2019-11-29 2023-08-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack with separated cooling channels and discharge path
US11742537B2 (en) 2018-10-17 2023-08-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US11742534B2 (en) 2018-10-08 2023-08-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US11749848B2 (en) 2018-10-08 2023-09-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack including a cover and a sealing member
JP7340935B2 (ja) 2018-02-12 2023-09-08 エアバス ディフェンス アンド スペース ゲーエムベーハー 車両内でバッテリを構造的に一体化するためのバッテリ構成
US11837738B2 (en) 2019-11-29 2023-12-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT512756B1 (de) * 2012-03-16 2017-07-15 Nordfels Gmbh Batteriepack zur elektrischen Energieversorgung mit mehreren Rundzellen
JP6184987B2 (ja) * 2013-01-29 2017-08-23 三洋電機株式会社 電池モジュール
US20170263901A1 (en) * 2014-07-22 2017-09-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery module
JP6350592B2 (ja) * 2016-05-24 2018-07-04 トヨタ自動車株式会社 車載用電池モジュール
US9882253B1 (en) * 2016-09-07 2018-01-30 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Cooled busbars and plate
US10164225B2 (en) * 2016-09-07 2018-12-25 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system housing with busbar grid fixation
US9912023B1 (en) * 2016-09-07 2018-03-06 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system housing with integrated cooling pipe
US10700335B2 (en) * 2016-09-07 2020-06-30 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system housing with internal busbar
US10347888B2 (en) * 2016-09-07 2019-07-09 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system housing with underside armor
KR102638534B1 (ko) * 2016-10-05 2024-02-21 볼투 모터 인코퍼레이티드 전기 자동차
US10541403B2 (en) * 2016-10-14 2020-01-21 Tiveni Mergeco, Inc. Cylindrical battery cell configured with insulation component, and battery module containing the same
JP6883774B2 (ja) * 2016-12-27 2021-06-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池モジュール
CN110676421B (zh) * 2018-07-02 2022-04-15 重庆金康新能源汽车有限公司 电池模组及电动汽车
KR20210073887A (ko) * 2019-12-11 2021-06-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3457461B2 (ja) * 1996-03-29 2003-10-20 日機装株式会社 非水電解質二次電池及び組電池
JP2005285455A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP2007027011A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
JP5466906B2 (ja) * 2009-09-18 2014-04-09 パナソニック株式会社 電池モジュール
JP5507173B2 (ja) * 2009-09-25 2014-05-28 パナソニック株式会社 電池モジュールとそれを用いた電池パック
CN102362388B (zh) * 2009-11-25 2013-09-25 松下电器产业株式会社 电池模块
EP2530778A1 (en) * 2010-01-29 2012-12-05 Panasonic Corporation Cell module

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10333122B2 (en) 2015-07-30 2019-06-25 Gs Yuasa International Ltd. Energy storage apparatus
US10608302B2 (en) 2015-11-12 2020-03-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery pack
JPWO2017081838A1 (ja) * 2015-11-12 2018-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池パック
US20190109356A1 (en) * 2015-11-12 2019-04-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Battery pack
CN107925140A (zh) * 2015-11-12 2018-04-17 松下知识产权经营株式会社 电池组
WO2017081838A1 (ja) * 2015-11-12 2017-05-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 電池パック
CN107925140B (zh) * 2015-11-12 2021-05-11 松下知识产权经营株式会社 电池组
JP2020507903A (ja) * 2017-02-28 2020-03-12 株式会社村田製作所 電池パック、電動工具および電子機器
WO2018179734A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 三洋電機株式会社 電池パック
US11189876B2 (en) 2017-09-20 2021-11-30 Lg Chem, Ltd. Battery module having guide coupling structure and battery pack comprising same
US20190097203A1 (en) * 2017-09-22 2019-03-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US10978689B2 (en) * 2017-09-22 2021-04-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
CN110998913A (zh) * 2017-10-16 2020-04-10 株式会社Lg化学 电池模块和具有电池模块的电池组
KR20190089121A (ko) * 2018-01-19 2019-07-30 한온시스템 주식회사 일체형 공기 통풍구들을 가진 배터리 냉각판
KR102218473B1 (ko) * 2018-01-19 2021-02-23 한온시스템 주식회사 일체형 공기 통풍구들을 가진 배터리 냉각판
JP7340935B2 (ja) 2018-02-12 2023-09-08 エアバス ディフェンス アンド スペース ゲーエムベーハー 車両内でバッテリを構造的に一体化するためのバッテリ構成
US11742534B2 (en) 2018-10-08 2023-08-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US11362390B2 (en) 2018-10-08 2022-06-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US11749848B2 (en) 2018-10-08 2023-09-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack including a cover and a sealing member
US11742537B2 (en) 2018-10-17 2023-08-29 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
EP3918651A4 (en) * 2019-01-29 2022-11-02 Narrabundah Technology Holdings Pty Ltd BATTERY PACK
JP7301271B2 (ja) 2019-03-28 2023-07-03 パナソニックエナジー株式会社 電池パック
JP2020166992A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 三洋電機株式会社 電池パック
JP2020166991A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 三洋電機株式会社 電池パック
JP7346057B2 (ja) 2019-03-28 2023-09-19 パナソニックエナジー株式会社 電池パック
US11652256B2 (en) 2019-11-29 2023-05-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US11721864B2 (en) 2019-11-29 2023-08-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack with separated cooling channels and discharge path
US11616266B2 (en) 2019-11-29 2023-03-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack including exhaust pipe
US11837738B2 (en) 2019-11-29 2023-12-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
WO2022060002A1 (ko) * 2020-09-21 2022-03-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 이를 포함하는 자동차
WO2022149708A1 (ko) * 2021-01-08 2022-07-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차

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