JP2017515275A - 電池パック及びそれを組み立てる方法 - Google Patents

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Abstract

内部領域（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｒｅｇｉｏｎ）を設定する電池パックハウジングであって、内部領域と連通する外側開口（ｏｕｔｌｅｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ）及び内側開口（ｉｎｌｅｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を含む電池パックハウジング；電池パックハウジングの内部領域に配置されており、第１電池セル、熱交換器（ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）、及び第１エンドプレート及び第２エンドプレートを含む電池モジュール；電池パックハウジングの外側開口と電池モジュールとの間で前記電池パックハウジングの内部領域に配置されている熱伝導性ハウジング；及び電池パックハウジングの内部領域に配置されている電気ファン；を含む電池パックを提供する。

Description

本発明は、電池パック及びそれを組み立てる方法に関する。
電池パックは、積層された多数の電池セルで構成されている電池モジュールを含む。このような電池モジュールは、多数の電池セルを電気的に接続しなければならず、電池セルの電圧を検出して、電池セルを効果的に管理するための冷却部材、センシング部材などが必要である。
また、電池パックは、電池モジュールを外力から保護し、電池パックと共に、別途の部材を収容するハウジングを含む。
しかし、従来は、ハウジングの内部で、電池セルを電気的に接続し、これらの電圧をセンシングするために、多数の接続部材と複雑な配線構造が必要であるだけでなく、電池モジュールの効果的な冷却のために、複雑な構造の冷却装置が配置されるため、電池パックの全体サイズが増加するだけでなく、その構造が複雑であるため、製造工程が難しいという欠点があった。
したがって、本出願の発明者らは、構造が簡便であると共に、向上した電池パック及びそれを組み立てる方法の必要性を認識した。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本出願の発明者らは、鋭意研究と様々な実験を重ねた結果、後述するような特定の構造の電池パック及び組立方法を開発するに至った。このような電池パックの構造及び組立方法は、電池パックをコンパクトに構成できることを確認し、本発明を完成するに至った。
本発明の一実施例に係る電池パックが提供される。電池パックは、内部領域（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｒｅｇｉｏｎ）を設定する電池パックハウジングを含む。電池パックハウジングは、前記内部領域と連通する外側開口（ｏｕｔｌｅｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ）及び内側開口（ｉｎｌｅｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を含む。前記電池パックはまた、前記内側開口に隣接する電池パックハウジングの内部領域に配置される電池モジュールをさらに含む。前記電池モジュールは、第１電池セル、熱交換器（ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）、及び第１エンドプレート及び第２エンドプレートを含む。
前記第１電池セル及び熱交換器が、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間で互いに対向して配置されている。前記熱交換器は、それを通して第１流路部（ｆｌｏｗ ｐａｔｈ ｐｏｒｔｉｏｎ）を設定する。前記第１電池セルは第１端部及び第２端部を含む。前記第１エンドプレートは、電池モジュールの縦軸（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｘｉｓ）に対して前記内側開口の方向に実質的に平行に延びている。前記第１エンドプレートは第１端部及び第２端部を含む。前記第１エンドプレートの第１端部は、第１電池セルの第１端部を通って縦に延びている。前記第１エンドプレートの第２端部が、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びている。前記第２エンドプレートは、電池モジュールの縦軸に対して実質的に平行に延びている。前記第２エンドプレートは第１端部及び第２端部を含む。前記第２エンドプレートの第１端部は、第１電池セルの第１端部を通って前記内側開口側に縦に延びている。前記第２エンドプレートの第２端部は、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びている。
前記電池パックはまた、電池パックハウジングの外側開口と電池モジュールとの間で前記電池パックハウジングの内部領域に配置されている熱伝導性ハウジングをさらに含む。前記熱伝導性ハウジングは、電池パックハウジングと熱伝導性ハウジングとの間で第２流路部を設定する。前記第２流路部は第１流路部と流動的に連通している。前記電池パックはまた、電池パックハウジングの内部領域に配置されている電気ファン（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆａｎ）をさらに含む。前記電気ファンは、空気が内側開口、第１流路部及び第２流路部を通して流動し、電気ファンの一部と電池パックハウジングの外側開口を通してさらに流動するように構成されている。
本発明の一実施例に係る電池パックの組立方法が提供される。前記方法は、電池パックハウジング、電池モジュール、熱伝導性ハウジング及び電気ファンを提供する過程を含む。電池パックハウジングは内部領域を設定する。電池パックハウジングはまた、前記内部領域と連通する外側開口及び内側開口をさらに含む。電池モジュールは、第１電池セル、熱交換器、及び第１エンドプレート及び第２エンドプレートを含む。前記第１電池セル及び熱交換器は、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間で互いに対向して配置されている。前記熱交換器は、それを通して第１流路部を設定する。前記第１電池セルは第１端部及び第２端部を含む。前記第１エンドプレートは、電池モジュールの縦軸に対して実質的に平行に延びている。前記第１エンドプレートは第１端部及び第２端部を含む。前記第１エンドプレートの第１端部は、第１電池セルの第１端部を通って縦に延びている。前記第１エンドプレートの第２端部は、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びている。前記第２エンドプレートは、電池モジュールの縦軸に対して実質的に平行に延びている。前記第２エンドプレートは第１端部及び第２端部を含む。前記第２エンドプレートの第１端部は、第１電池セルの第１端部を通って縦に延びている。前記第２エンドプレートの第２端部は、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びている。
前記方法は、前記内側開口と隣接する電池パックハウジングの内部領域に電池モジュールを配置する過程をさらに含む。前記方法はまた、熱伝導性ハウジングと電池パックハウジングとの間で前記第１流路部と連通する第２流路部を設定する熱伝導性ハウジングを、電池パックハウジングの外側開口と電池モジュールとの間の電池パックハウジングの内部領域に配置する過程をさらに含む。前記熱伝導性ハウジングは、電池パックハウジングと熱伝導性ハウジングとの間で第２流路部を設定する。前記第２流路部は第１流路部と流動的に連通している。前記方法はまた、電気ファンを電池パックハウジングの内部領域に配置する過程をさらに含む。前記電気ファンは、空気が内側開口、第１流路部及び第２流路部を通して流動し、電気ファンの一部と電池パックハウジングの外側開口を通してさらに流動するように構成されている。
本発明の一実施例に係る電池パックの模式図である。 図１の電池パックの他の模式図である。 図１に示された電池パックの上部を部分的に透明に示した模式図である。 図１に示された電池パックの下部を部分的に透明に示した模式図である。 図１の電池パックに使用される電池パックハウジングの基底部の模式図である。 図１の電池パックの垂直断面図である。 図１の電池パックに使用される電池モジュールの模式図である。 図７の電池モジュールの他の模式図である。 図７の電池モジュールにおいて線９−９を基準として垂直断面を示した模式図である。 図７の電池モジュールにおいて線１０−１０を基準として垂直断面を示した模式図である。 図７の電池モジュールの一部の分解組立図である。 第１、第２及び第３熱交換器の端部を示している図７の電池モジュールにおける第１側の模式図である。 第１、第２及び第３熱交換器の端部を示している図７の電池モジュールにおける第２側の模式図である。 図７の電池モジュールに使用されるフレーム部材の模式図である。 図１４に示されたフレーム部材の他の模式図である。 図１５のフレーム部材の更に他の模式図である。 熱交換器の端部を示している図１５におけるフレーム部材の側面模式図である。 図１５のフレーム部材の第１側の模式図である。 図１５のフレーム部材の第２側の模式図である。 図１５のフレーム部材において、熱交換器に使用される第１熱伝導プレートの第１側の模式図である。 図２０の第１熱伝導プレートの第２側の模式図である。 図１５のフレーム部材において、熱交換器に使用される第２熱伝導プレートの第１側の模式図である。 図１の電池パックに使用される熱伝導性ハウジングの模式図である。 図２３の熱伝導性ハウジングの他の模式図である。 図２３の熱伝導性ハウジングの下部面の模式図である。 図２３の熱伝導性ハウジングの更に他の模式図である。 本発明の一実施例に係る電池モジュールの組立方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施例に係る電池パックの組立方法を示したフローチャートである。
以上、本発明の実施例に係る図面を参照して説明したが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
図１乃至図６を参照すると、本発明の一実施例に係る電池パック１０が提供される。電池パック１０は、電池パックハウジング３０、電池モジュール３４、熱伝導性ハウジング３８、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）４２及び電気ファン４６を含む。
電池パック１０の利点は、電池パック１０が、空気が電池セルに接触している熱交換部材に向かうように内部電池セルを通って延びているエンドプレート２３０，２３２を用いた電池モジュールを含むということである。したがって、電池パック１０は、空気が電池セルに接触している熱交換器に向かうように別途の空気マニホールドを備える必要がない。
図１、図２及び図５を参照すると、電池パック１０の残りの部材をその内部に収容するための電池パックハウジング３０が提供される。電池パックハウジング３０は、内部領域７４を設定する基底部７０及び上部カバー７２を含む。内部領域７４は内側空間７６及び内側空間７８を含む。
図５を参照すると、基底部７０は、下端壁９０及び側壁９２，９４，９６，９８を含む。側壁９２，９４，９６，９８は、下端壁９０と連結されており、下端壁９０に対して実質的に垂直に上向きに延びている。側壁９２，９４は、互いに対して実質的に平行に延びている。また、側壁９６，９８は、互いに対して実質的に平行に延びており、側壁９２，９４に対して垂直である。側壁９２は、それを通して延びている内側開口１１２を含み、側壁９４は、それを通して延びている外側開口１１４を含む。一具体例において、基底部７０はアルミニウムで構成されてもよい。他の具体例において、前記基底部７０はプラスチックで構成されてもよい。
上部カバー７２は、内部領域７４を密封するように、側壁９２，９４，９６，９８に除去可能な形態で締結されている。一具体例において、上部カバー７２は、アルミニウムまたは鋼鉄（ｓｔｅｅｌ）で構成されてもよい。他の具体例において、前記上部カバー７０はプラスチックで構成されてもよい。
図５乃至図１１を参照すると、電池モジュール３４は、内側開口１１２と隣接する電池パックハウジング３０の内部領域７４の内側空間７６に配置されている。電池モジュールは、フレーム部材１２０，１２４，１２８、絶縁膜１４０、電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０，１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００、電池セル相互接続アセンブリ２２０，２２２、及びエンドプレート２３０，２３２を含む。
図７、図９及び図１０を参照すると、電池セル１５０〜２００をこれらの間に収容するようにフレーム部材１２０，１２４，１２８が提供される。フレーム部材１２４は、フレーム部材１２０とフレーム部材１２８との間でこれらと締結される。フレーム部材１２０，１２４，１２８のそれぞれの構造は互いに同一である。したがって、以下では、フレーム部材１２０のみを参照して、詳述する。
図１４乃至図２１を参照すると、フレーム部材１２０は、実質的に長方形のリング状のプラスチック外周フレーム２６０、中心プラスチック壁２６２，２６３及び熱交換器２６４を含む。熱交換器２６４は、互いに結合されており、それを通して延びた流路部を設定する第１及び第２熱伝導プレート３６０，３６２を含む。図１７を参照すると、流路部５４０は、第１熱伝導プレート３６０と第２熱伝導プレート３６２を通して延びている流路サブポーション（ｆｌｏｗ ｐａｔｈ ｓｕｂｐｏｒｔｉｏｎｓ）５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０を含む。
図１４乃至図１６を参照すると、実質的に長方形のリング状のプラスチック外周フレーム２６０は、第１及び第２熱伝導プレート３６０，３６２の外周面部位に沿って結合されている。第１プラスチックフレーム３６０は第１、第２、第３及び第４側壁２８０，２８２，２８４，２８６を含む。第１及び第２側壁２８０，２８２は、互いに対して実質的に平行に延びている。第３及び第４側壁２８４，２８６は、第１側壁２８０と第２側壁２８２との間に結合されており、第１及び第２側壁２８０，２８２に対して垂直に、互いに対して実質的に平行に延びている。
中心プラスチック壁２６２は、第３側壁２８４と第４側壁２８６との間で、第１及び第２側壁２８０，２８２に対して実質的に平行に延びている。中心プラスチック壁２６２は、熱交換器２６４の熱伝導プレート３６０の第１側３８０（図２０参照）の一部に配置されている。
中心プラスチック壁２６３は、第３側壁２８４と第４側壁２８６との間で、第１及び第２側壁２８０，２８２に対して実質的に平行に延びている。中心プラスチック壁２６３は、熱交換器２６４の熱伝導プレート３６２の第１側４８０（図２２参照）の一部に配置されている。
第１、第３、第４側壁２８０，２８４，２８６及び中心プラスチック壁２６２は、これらの内に、電池セルが収納され得る部位を設定する。第２、第３、第４側壁２８２，２８４，２８６は、これらの内に、他の電池セルが収納され得る部位を設定する。
第１側壁は、それを通して延びている開口３００，３０２，３０４を含む。開口３００は、流路サブポーション５５０，５５２と流動的に連通している。また、開口３０２は、流路サブポーション５５４，５５６と流動的に連通している。また、開口３０４は、流路サブポーション５５８，５６０と流動的に連通している。
図１７を参照すると、第２側壁は、それを通して延びている開口３１０，３１２，３１４を含む。開口３１０は、流路サブポーション５５０，５５２と流動的に連通している。また、開口３１２は、流路サブポーション５５４，５５６と流動的に連通している。また、開口３１４は、流路サブポーション５５８，５６０と流動的に連通している。
図１４及び図１５を参照すると、第３側壁２８４は、それに延びているグルーブ３２０，３２２，３２４，３２６を含む。第４側壁２８６は、それに延びているグルーブ３３０，３３２，３３４，３３６を含む。グルーブ３２０，３３０は、それを通して電池セルの第１、第２電極端子が収容されるように構成されている。また、グルーブ３２２，３３２は、それを通して他の電池セルの第１、第２電極端子が収容されるように構成されている。それだけでなく、グルーブ３２６，３３６は、それを通して更に他の電池セルの第１、第２電極端子が収容されるように構成されている。
図２０乃至図２２を参照すると、熱交換器２６４は、互いに結合されており、第１熱伝導プレート３６０と第２熱伝導プレート３６２を通して完全に延びた流路部５４０を設定する第１熱伝導プレート３６０及び第２熱伝導プレート３６２を含む。
第１熱伝導プレート３６０は、第１側３８０及び第２側３８２を有するシート部３７０（ｓｈｅｅｔ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含む。シート部３７０は延伸湾入部３９０，３９２，３９４，３９６，３９８，４００，４０２，４０４，４０６，４０８（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含む。一具体例において、シート部３７０はアルミニウムで構成されてもよく、実質的に長方形からなることができる。
第２熱伝導プレート３６２は、第１側４８０及び第２側４８２を有するシート部４７０（ｓｈｅｅｔ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含む。シート部４７０は延伸湾入部４９０，４９２，４９４，４９６，４９８，５００，５０２，５０４，５０６，５０８（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含む。一具体例において、シート部４７０はアルミニウムで構成されてもよく、実質的に長方形からなることができる。
第１熱伝導プレート３６０は、延伸湾入部３９０，３９２，３９４，３９６，３９８，４００，４０２，４０４，４０６，４０８が延伸湾入部４９０，４９２，４９４，４９６，４９８，５００，５０２，５０４，５０６，５０８にそれぞれ密着し、結合され、湾入端部４１０，４１２が湾入端部５１０，５１２に密着し、結合されるように、第２熱伝導プレート３６２と結合されている。第１熱伝導プレート３６０及び第２熱伝導プレート３６２は、プレート３６０，３６２の縦の長さを通して完全に延びている流路サブポーション５５０，５５２，５５４，５５６，５５８，５６０を有する流路部５４０を設定する。
図７を参照すると、フレーム部材１２４は、上述したフレーム部材１２０と同一の構造からなっている。フレーム部材１２４は、実質的に長方形のリング状のプラスチック外周フレーム５７０、第１及び第２中心プラスチック壁（図示せず）、及び熱交換器５７２を含む。
フレーム部材１２８は、上述したフレーム部材１２０と同一の構造からなっている。フレーム部材１２８は、実質的に長方形のリング状のプラスチック外周フレーム５８０、第１及び第２中心プラスチック壁（図示せず）、及び熱交換器５８２を含む。
図６、図９及び図１０を参照すると、フレーム部材１２０及びエンドプレート２３２は、電池セル１５０，１８０をこれらの間に収容するように構成されている。また、フレーム部材１２０の熱交換部材２６４は、電池セル１５０，１５４に密着した状態で、これらの間に配置されている。それだけでなく、熱交換部材２６４は、電池セル１８０，１８４に密着した状態で、これらの間に配置されている。
フレーム部材１２０，１２４は、電池セル１５４，１５８をこれらの間に収容するように構成されている。フレーム部材１２０，１２４はまた、電池セル１８４，１８８をこれらの間に収容するようにさらに構成されている。フレーム部材１２４の熱交換部材５７２は、電池セル１５８，１６２に密着した状態で、これらの間に配置されている。熱交換部材５７２はまた、電池セル１８８，１９２に密着した状態で、これらの間に配置されている。
フレーム部材１２４，１２８は、電池セル１６２，１６６をこれらの間に収容するように構成されている。フレーム部材１２４，１２８はまた、電池セル１９２，１９６をこれらの間に収容するようにさらに構成されている。フレーム部材１２８の熱交換部材５８２は、電池セル１６６，１７０に密着した状態で、これらの間に配置されている。熱交換部材５８２はまた、電池セル１９６，２００に密着した状態で、これらの間に配置されている。
フレーム部材１２８及び絶縁膜１４０（図９参照）は、電池セル１７０，２００をこれらの間に収容するように構成されている。フレーム部材１２８は、電池セル１７０，２００に対向して配置されている。エンドプレート２３０は、絶縁膜１４０がフレーム部材１２８と電池セル１７０，２００との間に配置されるように、フレーム部材１２８に結合されている。
電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０，１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００は、それぞれ作動電圧を発電するように構成されている。一具体例において、電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０，１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００は、実質的に長方形のボディー部及び一対の電極端子を有するパウチタイプのリチウムイオン電池セルであってもよい。一具体例において、電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０，１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００は、電池セルインターコネクト（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）及び電圧センシングアセンブリ２２０，２２２上の電池セル相互接続部材を用いて互いに電気的に直列接続されてもよい。また、一具体例において、電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０，１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００の電極端子は、超音波溶接装置を用いて、対応する相互接続部材に超音波溶接することによって、電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０，１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００の電極端子は対応する相互接続部材に結合されている。
電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０，１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００の構造は互いに同一である。
図９を参照すると、電池セル１５０は、ハウジング６４０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子６４２，６４４と共に、長方形のハウジング６４０を含む。電極端子６４２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子６４４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１５４は、ハウジング６５０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子６５２，６５４と共に、長方形のハウジング６５０を含む。電極端子６５２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子６５４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１５８は、ハウジング６６０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子６６２，６６４と共に、長方形のハウジング６６０を含む。電極端子６６２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子６６４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１６２は、ハウジング６７０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子６７２，６７４と共に、長方形のハウジング６７０を含む。電極端子６７２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子６７４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１６６は、ハウジング６８０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子６８２，６８４と共に、長方形のハウジング６８０を含む。電極端子６８２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子６８４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１７０は、ハウジング６９０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子６９２，６９４と共に、長方形のハウジング６９０を含む。電極端子６９２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子６９４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１５０，１５４，１５８，１６２，１６６，１７０の直列結合は、延長相互接続部材を用いて電池セル１８０，１８４，１８８，１９２，１９６，２００の直列結合に電気的に直列接続されている。
図１０を参照すると、電池セル１８０は、ハウジング７００の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子７０２，７０４と共に、長方形のハウジング７００を含む。電極端子７０２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子７０４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１８４は、ハウジング７１０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子７１２，７１４と共に、長方形のハウジング７１０を含む。電極端子７１２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子７１４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１８８は、ハウジング７２０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子７２２，７２４と共に、長方形のハウジング７２０を含む。電極端子７２２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子７２４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１９２は、ハウジング７３０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子７３２，７３４と共に、長方形のハウジング７３０を含む。電極端子７３２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子７３４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル１９６は、ハウジング７４０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子７４２，７４４と共に、長方形のハウジング７４０を含む。電極端子７４２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子７４４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
電池セル２００は、ハウジング７５０の第１端部及び第２端部からそれぞれ延びている電極端子７５２，７５４と共に、長方形のハウジング７５０を含む。電極端子７５２は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２０と電気的及び物理的に結合されている。電極端子７５４は、電池セルインターコネクト及び電圧センシングアセンブリ２２２と電気的及び物理的に結合されている。
図６を参照すると、フレーム部材１２０，１２４，１２８の流路部５４０，５７４，５８４のそれぞれを介して冷却空気を誘導するためのエンドプレート２３０，２３２が提供される。エンドプレート２３０，２３２は、これらの間に配置されているフレーム部材１２０〜１２８及び電池セル１５０〜２００を含む。
エンドプレート２３０は、電池モジュール３４の縦軸７６８に対して実質的に平行に延びている。エンドプレート２３０は、第１端部７７０及び第２端部７７２を含む。第１端部７７０は、電池セル１５０〜１７０のそれぞれの第１端部を通って内側開口１１２側に縦に延びている。第２端部７７２は、電池セル１８０〜２００のそれぞれの第２端部を通って縦に延びている。
エンドプレート２３２は、電池モジュール３４の縦軸７６８に対して実質的に平行に延びている。エンドプレート２３２は、第１端部７８０及び第２端部７８２を含む。第１端部７８０は、電池セル１５０〜１７０のそれぞれの第１端部を通って内側開口１１２側に縦に延びている。第２端部７８２は、電池セル１８０〜２００のそれぞれの第２端部を通って縦に延びている。
図５、図６及び図２３乃至図２６を参照すると、電池モジュール３４の電池セルに電気的に接続されているＤＣ／ＤＣ電圧変換器４２をその内部に収容するための熱伝導性ハウジング３８が提供される。熱伝導性ハウジング３８は、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器４２からの熱を熱伝導性ハウジングを通る空気に伝達させる。熱伝導性ハウジング３８は、電池パックハウジング３０の外側開口１１４と電池モジュール３４との間で、電池パックハウジング３０の内部領域７４の内側空間７８に配置されている。熱伝導性ハウジング３８は、電池パックハウジング３０と熱伝導性ハウジング３８との間に流路部８０４を設定する。流路部８０４は、電池モジュール３４の流路部５４０，５７４，５８４及び外側開口１１４に流動的に連通している。
熱伝導性ハウジング３８は、ハウジング部８００及びフレーム部材８０２を含む。ハウジング部８００は、下端壁８１０（ｂｏｔｔｏｍ ｗａｌｌ）、及び下端壁から第１方向である外側に延びている多数の冷却フィン８２０，８２２，８２４，８２６，８４０，８４２，８４４，８４６，８４８（ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｉｎｓ）を含む。冷却フィン８２０〜８４８は、流路部８０４が冷却フィン８２０〜８４８の間で設定されるように互いに離隔している。冷却フィン８２０〜８４８は、下端壁９０（図５参照）上に配置されている。一具体例において、熱伝導性ハウジング３８はアルミニウムからなることができる。他の例として、熱伝導性ハウジング３８は、例えば、鋼鉄又は合金のような他の素材からなることができることは勿論である。
図６及び図２３を参照すると、フレーム部材８０２は、熱伝導性ハウジングの外部に締結されており、電池パックハウジング３０の外側開口１１４と電気ファン４６側に空気が向かう排出部８７０を含む。
図５及び図６を参照すると、電気ファン４６は、電池パックハウジング３０の外側開口１１４に隣接する電池パックハウジング３０の内部領域７４に配置されている。電気ファン４６は、空気が、内側開口１１２、電池モジュールの流路部５４０，５７４，５８４及び流路部８０４を通して流動し、電気ファン４６の一部と電池パックハウジング３０の外側開口１１４を通してさらに流動するように構成されている。一具体例において、電気ファン４６は、内側開口１１２と隣接して配置されてもよい。
図６、図１４、図１６、図１７、及び図２７を参照すると、本発明の一実施例に係る電池モジュール３４の一部を組み立てる方法のフローチャートが提供される。
過程９００において、使用者は電池セル１５４，１８４を準備する。過程９００の後、過程９０２の方法に進む。
過程９０２において、使用者は、熱交換器２６４及び実質的に長方形のリング状のプラスチック外周フレーム２６０を含むフレーム部材１２０を準備する。熱交換器２６４は、互いに結合されており、それを通して延びている流路部５４０（図１７参照）を設定する第１及び第２熱伝導プレート３６０，３６２を含む。流路部５４０は、少なくとも、第１熱伝導プレート３６０と第２熱伝導プレート３６２を通して延びている流路サブポーション５５４，５５８を含む。外周フレーム２６０は、第１及び第２熱伝導プレート３６０，３６２の外周に沿って結合されている。
外周フレーム２６０は、第１、第２、第３及び第４側壁２８０，２８２，２８４，２８６を含む。第１及び第２側壁２８０，２８２は、互いに対して実質的に平行に延びている。第３及び第４側壁２８４，２８６は、第１側壁２８０と第２側壁２８２との間に結合されており、第１及び第２側壁２８０，２８２に対して垂直に、互いに対して実質的に平行に延びている。
第２側壁２８２は、それを通して延びて下部流路部５５４，５５８とそれぞれ連通している開口３１２，３１４（図１７参照）を含む。第１側壁２８０は、それを通して延びて下部流路部５５４，５５８とそれぞれ連通している開口３０２，３０４（図１４参照）を含む。
過程９０２の後、過程９０４の方法に進む。
過程９０４において、使用者は、熱交換器２６４の第１熱伝導プレート３６０の第１側上で、これに対向して電池セル１５４を配置する。過程９０４の後、過程９０６の方法に進む。
過程９０６において、使用者は、熱交換器２６４の第１熱伝導プレート３６０の第１側上で、これに対向して電池セル１８４を配置する。また、電池セル１８４は、電池セル１５４に隣接して配置される。過程９０６の後、過程９０８の方法に進む。
過程９０８において、使用者は、電池セル１５８，１８８及び熱交換器５７２を含むフレーム部材１２４を準備する。過程９０８の後、過程９１０の方法に進む。
過程９１０において、使用者は、電池セル１５８を電池セル１５４上で、これに対向して配置させる。過程９１０の後、過程９１２の方法に進む。
過程９１２において、使用者は、電池セル１８８を電池セル１８４上で、これに対向して配置させる。過程９１２の後、過程９１４の方法に進む。
過程９１４において、使用者は、電池セル１５８，１８８上に熱交換器５７２を配置させる。
図２、図６、及び図２８を参照すると、本発明の一実施例に係る電池パック１０を組み立てる方法のフローチャートが提供される。
過程９３０において、使用者は、電池パックハウジング３０、電池モジュール３４、熱伝導性ハウジング３８、及び電気ファン４６を準備する。電池パックハウジング３０は内部領域７４を設定する。電池パックハウジング３０はまた、内部領域７４と連通する内側開口１１２及び外側開口１１４を含む。電池モジュール３４は、電池セル１５４、熱交換器２６４及びエンドプレート２３０，２３２を含む。電池セル１５４及び熱交換器２６４は、エンドプレート２３０とエンドプレート２３２との間で互いに対向して配置されている。熱交換器２６４は、それを通して流路部５４０を設定する。電池セル１５４は第１端部及び第２端部を含む。エンドプレート２３０は、電池モジュール３４の縦軸７６８に対して実質的に平行に延びている。エンドプレート２３０は第１端部７７０及び第２端部７７２を含む。エンドプレート２３０の第１端部７７０が、第１電池セル１５４の第１端部を通って縦に延びている。エンドプレート２３０の第２端部７７２が、電池セル１５４の第２端部を通って縦に延びている。エンドプレート２３２は、電池モジュール３４の縦軸７６８に対して実質的に平行に延びている。エンドプレート２３２は第１端部７８０及び第２端部７８２を含む。第１端部７８０は、電池セル１５４の第１端部を通って縦に延びている。第２端部７８２は、電池セル１５４の第２端部を通って縦に延びている。過程９３０の後、過程９３２の方法に進む。
過程９３２において、使用者は、電池モジュール３４を、内側開口１１２と隣接する電池パックハウジング３０の内部領域７４に配置する。過程９３２の後、過程９３４の方法に進む。
過程９３４において、使用者は、電池パックハウジング３０の内部領域７４において、電池パックハウジング３０の外側開口１１４と電池モジュール３４との間に熱伝導性ハウジング３８を配置する。熱伝導性ハウジング３８は、電池パックハウジング３０と熱伝導性ハウジング３８との間に流路部８０４を設定する。流路部８０４は、流路部５４０と流動的に連通している。過程９３４の後、過程９３６の方法に進む。
過程９３６において、使用者は、電池パックハウジング３０の外側開口１１４に隣接する電池パックハウジング３０の内部領域７４に電気ファン４６を配置する。電気ファン４６は、空気が内側開口１１２と流路部５４０，８０４を通して流動し、電気ファン４６の一部と電池パックハウジング３０の外側開口１１４を通してさらに流動するように、構成されている。
電池パック及びそれを組み立てる方法は、他の電池パック及び方法以上の相当な利点を提供する。特に、前記電池パック及び方法は、電池モジュールを冷却させるために、電池セルに対向して配置されている熱交換器に空気が向かうように、電池セルの端部を通って延びているエンドプレートを有する電池モジュールを活用する。
たとえ、本発明は、単に制限された数の例示にのみ関連して具体的に記述されたが、本発明が、上記に表現された例示のみに限定されるものではない点を認識しなければならない。より正確には、本発明は、変形、変更、置換、またはここに表現されたものだけでなく、本発明の意図と範疇に適するように、相応する組み合わせにいくらでも修正可能である。さらに、たとえ、本発明の様々な例示が表現されたが、本発明の様態は、単に表現された例示の一部のみを含むことができるという点を認識しなければならない。したがって、本発明は、上記の表現によって限定されるものではない。
以上で説明したように、本発明に係る電池パック及びそれを組み立てる方法は、電池パックが、空気が電池セルに接触している熱交換部材に向かうように、内部電池セルを通って延びているエンドプレートを含む電池モジュールを含むところ、電池パックは、冷却のための空気が電池セルに接触している熱交換器に向かうように、別途の空気マニホールドを備えてこれを誘導する必要がないので、コンパクトな電池パックの構成が可能である。
１０ 電池パック
３０ 電池パックハウジング
３４ 電池モジュール
３８ 熱伝導性ハウジング
４２ 電圧変換器
４６ 電気ファン
２３０，２３２ エンドプレート

Claims (11)

  1. 内部領域（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｒｅｇｉｏｎ）を設定する電池パックハウジングであって、前記内部領域と連通する外側開口（ｏｕｔｌｅｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ）及び内側開口（ｉｎｌｅｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を含む電池パックハウジングと、
    前記内側開口に隣接する電池パックハウジングの内部領域に配置されており、第１電池セル、熱交換器（ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）、及び第１エンドプレート及び第２エンドプレートを含む電池モジュールであって、前記第１電池セル及び熱交換器が、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間で互いに対向して配置されており、前記熱交換器は、それを通して第１流路部（ｆｌｏｗ ｐａｔｈ ｐｏｒｔｉｏｎ）を設定し、第１電池セルは第１端部及び第２端部を含んでいる、電池モジュールと、
    電池パックハウジングの外側開口と電池モジュールとの間で前記電池パックハウジングの内部領域に配置されている熱伝導性ハウジングであって、電池パックハウジングと熱伝導性ハウジングとの間で第２流路部を設定し、前記第２流路部が第１流路部と連通する熱伝導性ハウジングと、
    電池パックハウジングの内部領域に配置されている電気ファン（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆａｎ）であって、空気が内側開口、第１流路部及び第２流路部を通して流動し、電気ファンの一部と電池パックハウジングの外側開口を通してさらに流動するように構成されている電気ファンと、
    を含んでおり、
    前記第１エンドプレートは、電池モジュールの縦軸（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｘｉｓ）に対して実質的に平行に延びており、第１端部及び第２端部を含み、前記第１エンドプレートの第１端部が、第１電池セルの第１端部を通って前記内側開口側に縦に延びており、前記第１エンドプレートの第２端部が、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びており、
    前記第２エンドプレートは、電池モジュールの縦軸に対して実質的に平行に延びており、第１端部及び第２端部を含み、前記第２エンドプレートの第１端部が、第１電池セルの第１端部を通って前記内側開口側に縦に延びており、前記第２エンドプレートの第２端部が、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びていることを特徴とする、電池パック。
  2. 前記電池パックハウジングは、基底部（ｂａｓｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）及び上部カバーを含み、上部カバーが基底部に連結されるとき、基底部及び上部カバーは内部領域を設定し、前記熱伝導性ハウジングは、下端壁（ｂｏｔｔｏｍ ｗａｌｌ）及び多数の冷却フィン（ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｉｎｓ）を含んでおり、前記多数の冷却フィンは、下端壁から外側に延びており、第２流路部が少なくとも部分的に多数の冷却フィンの間で設定されるように互いに離隔していることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
  3. 前記熱伝導性ハウジングは、電池モジュールの第１電池セルに電気的に接続されているＤＣ／ＤＣ電圧変換器（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を収容していることを特徴とする、請求項２に記載の電池パック。
  4. 前記電池パックハウジングの基底部は、下端壁、基底部の下端壁上に位置した電池モジュール、及び基底部の下端壁上に位置した熱伝導性ハウジングの多数の冷却フィンを含んでいることを特徴とする、請求項３に記載の電池パック。
  5. 前記熱伝導性ハウジングはアルミニウムからなることを特徴とする、請求項２に記載の電池パック。
  6. 前記第１電池セルは、熱交換器の第１側（ｓｉｄｅ）に対向して位置し、前記電池モジュールは、熱交換器の第１側に対向して位置する第２電池セルをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
  7. 前記熱交換器は、それを通して延びている第１流路部を設定し、互いに結合されている第１熱伝導プレート及び第２熱伝導プレートを含んでおり、前記第１流路部は、少なくとも、第１熱伝導プレートと第２熱伝導プレートを通して延びている第１流路サブポーション（ｆｌｏｗ ｐａｔｈ ｓｕｂｐｏｒｔｉｏｎ）及び第２流路サブポーションを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
  8. 前記第１電池セルは、熱交換器の第１熱伝導プレートの第１側に対向して位置し、前記電池パックは、熱交換器の第１熱伝導プレートの第１側に対向して位置する第２電池セルをさらに含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の電池パック。
  9. 前記第１熱伝導プレート及び第２熱伝導プレートはアルミニウムからなることを特徴とする、請求項７に記載の電池パック。
  10. 前記電気ファンは、電池パックハウジングの外側開口に隣接して位置することを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
  11. 電池パックを組み立てる方法であって、
    内部領域を設定し、前記内部領域と連通する外側開口及び内側開口を含む電池パックハウジングと、第１電池セル、熱交換器、及び第１エンドプレート及び第２エンドプレートを含む電池モジュールであって、前記第１電池セル及び熱交換器が、第１エンドプレートと第２エンドプレートとの間で互いに対向して配置されており、前記熱交換器は、それを通して第１流路部を設定し、第１電池セルは第１端部及び第２端部を含んでいる、電池モジュールと、熱伝導性ハウジングと、電気ファンと、
    を提供する過程と、
    前記内側開口と隣接する電池パックハウジングの内部領域に電池モジュールを配置する過程と、
    熱伝導性ハウジングと電池パックハウジングとの間で前記第１流路部と連通する第２流路部を設定する熱伝導性ハウジングを、電池パックハウジングの外側開口と電池モジュールとの間の電池パックハウジングの内部領域に配置する過程と、
    空気が内側開口、第１流路部及び第２流路部を通して流動し、電気ファンの一部と電池パックハウジングの外側開口を通してさらに流動するように構成されている電気ファンを、電池パックハウジングの内部領域に配置する過程と、
    を含み、
    前記第１エンドプレートは、電池モジュールの縦軸に対して実質的に平行に延びており、第１端部及び第２端部を含み、前記第１エンドプレートの第１端部が、第１電池セルの第１端部を通って縦に延びており、前記第１エンドプレートの第２端部が、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びており、
    前記第２エンドプレートは、電池モジュールの縦軸に対して実質的に平行に延びており、第１端部及び第２端部を含み、前記第２エンドプレートの第１端部が、第１電池セルの第１端部を通って縦に延びており、前記第２エンドプレートの第２端部が、第１電池セルの第２端部を通って縦に延びていることを特徴とする、方法。
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