JP2018530894A - 電池パック - Google Patents

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Abstract

第１電池セルと、第１冷却フィンと、ハウジングとを含んでいる電池パックが提供される。前記第１冷却フィンは、長方形のシートと、前記第１電池セルの第１および第２面に対して垂直に位置する少なくとも第１、第２および第３タブとを含む。前記第１冷却フィンの長方形のシートの第１面は、前記第１電池セルの第１面と接触する。前記第１電池セルおよび第１冷却フィンは、ハウジングの内部領域内に位置する。前記ハウジングは、第１電池セルの上部角および前記ハウジングの上部壁の間で内部領域内に第１流路を含んでいて、前記第１流路を通して流動する空気が第１冷却フィンの第１、第２および第３タブと接触して第１冷却フィンから熱エネルギーを伝導（ｃｏｎｄｕｃｔ）することによって、第１電池セルの温度水準を低下させる。

Description

本出願は、２０１５年１１月３０日付の米国特許出願１４／９５４，４５９号に基づく優先権の利益を主張し、当該米国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、電池パックに関する。
第１流路に位置し、第１流路を通して電池セルから流動する空気で熱エネルギーを伝導するための電池セルの第１および第２面に実質的に垂直に位置する少なくとも第１、第２および第３タブを有する冷却フィンを含む電池パックに対する要求がある。
したがって、本出願の発明者らは、電池セルに垂直に位置するタブを含む冷却フィンを含む電池パックに対する必要性を認識した。
本発明は、従来技術の問題点と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、深い研究と多様な実験を継続した末に、第１流路に位置し、電池パック内の電池セルそれぞれの第１および第２面に実質的に垂直に位置する少なくとも第１、第２および第３タブをそれぞれ有する冷却フィンを用いることによって、第１流路を通して電池セルから流動する空気で熱エネルギーを伝導する点を確認して、本発明を完成するに至った。
本発明は、電池パックを提供する。電池パックは、第１面（ｍａｊｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）および第２面を有し、実質的に長方形の本体（ｂｏｄｙ）を含む第１電池セルを含んでいる。前記電池パックは、実質的に長方形のシート（ｓｈｅｅｔ）と、少なくとも第１、第２および第３タブ（ｔａｂｓ）とを含む第１冷却フィンをさらに含んでいる。前記第１冷却フィンの実質的に長方形のシートは、第１面および第２面を含んでいる。前記第１冷却フィンの第１、第２および第３タブは、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートの上端（ｔｏｐ ｅｎｄ）と結合されており、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートから第１方向に延びている。前記第１冷却フィンの第１、第２および第３タブは、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートに実質的に垂直であり、第１電池セルの第１および第２面に実質的に垂直に位置する。前記第１冷却フィンの実質的に長方形のシートの第１面は、第１電池セルの実質的に長方形の本体の第１面と直接対向するように位置して接触している。前記電池パックは、内部領域（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｒｅｇｉｏｎ）を設定するハウジングをさらに含んでいる。第１電池セルと第１冷却フィンは、前記内部領域に位置する。前記ハウジングは、第１電池セルの上部角（ｔｏｐ ｅｄｇｅ）および前記ハウジングの上部壁（ｔｏｐ ｗａｌｌ）の間で内部領域内に第１流路（ｆｌｏｗ ｐａｔｈ）を含んでいて、前記第１流路を通して流動する空気が第１冷却フィンの第１、第２および第３タブと接触して第１冷却フィンから熱エネルギーを伝導（ｃｏｎｄｕｃｔ）することによって、第１電池セルの温度水準を低下させる。
本発明の一実施例による電池パックの模式図である。 図１の電池パックに用いられる第１、第２および第３電池セル、並びに第１および第２冷却フィンの模式図である。 図２の第１、第２および第３電池セル、並びに第１および第２冷却フィンの分解図である。 図１の線４−４に沿った図１の電池パックの断面図である。 図２に示された第１冷却フィンの模式図である。 図５の第１冷却フィンの側面図である。 図２に示された第２冷却フィンの模式図である。 図７の第２冷却フィンの側面図である。
図１〜図４を参照すれば、一実施例による電池パック１０が示されている。電池パック１０は、ハウジング２０と、電池セル３０、３２、３４と、冷却フィン４０、４２と、電気ファン５０とを含んでいる。電池パック１０の利点は、電池パック１０が電池セル３０、３２、３４から第１流路９４を通して流動する空気で熱エネルギーを伝導するために、第１流路に位置し、電池セル３０、３２、３４それぞれの第１および第２面に実質的に垂直に位置する少なくとも第１、第２および第３タブを用いることである。また、電池セル３０、３２、３４それぞれの第１および第２面は、第１流路９４に実質的に垂直に位置する。
図１および図４を参照すれば、ハウジング２０は、ハウジング２０によって設定された内部領域９２内に、電池セル３０、３２、３４、冷却フィン４０、４２、および電気ファン５０の収納を提供する。ハウジング２０は、下部壁８０、側壁８２、８４、８６、８８、および上部壁９０を含む。側壁８２、８４は、互いに実質的に平行に位置し、側壁８６、８８と垂直に位置して連結されている。下部壁８０は、側壁８２、８４、８６、８８それぞれの下端に連結されている。上部壁９０は、側壁８２、８４、８６、８８それぞれの上端に連結されている。側壁８８は、側壁８８を貫通して延びる貫通口９６を有する。また、側壁８６は、側壁８６を貫通して延びる貫通口９８を有する。ハウジング２０は、電池セル３０、３２、３４の上部角とハウジング２０の上部壁との間で内部領域９２内に第１流路９４を含む。なお、第１流路９４は、冷却フィン４０それぞれの対のタブの間の空間、および冷却フィン４２それぞれの対のタブの間の空間によって少なくとも部分的に設定されている。さらに、第１流路９４を通して流れる空気は冷却フィン４０、４２から熱エネルギーを伝導することによって、電池セル３０、３２、３４の温度水準を低下させるために、冷却フィン４０、４２のタブと接触する。
図１、３および４を参照すれば、電池セル３０は、実質的に長方形の本体１１０と、電極端子１１２、１１４とを含む。実質的に長方形の本体１１０は、第１面１１６および第２面１１８を含む。第２面１１８は、第１面１１６と平行な他面に位置する。実質的に長方形の本体１１０は、上部角１３０、下部角１３２、および側面角１３４、１３６をさらに含む。上部角１３０および下部角１３２は、実質的に互いに平行であり、 側面角１３４、１３６に対して垂直に延びる。また、側面角１３４、１３６は、実質的に互いに平行に延びる。電極端子１１２、１１４は、実質的に長方形の本体１１０の側面角１３４から第１流路９４と平行な方向の外側に延びる。一実施例において、電池セル３０は、リチウム−イオンパウチ型電池セルであり、実質的に長方形の本体１１０は、実質的に長方形のパウチ型本体である。
電池セル３２は、実質的に長方形の本体１５０と、電極端子１５２、１５４とを含む。実質的に長方形の本体１５０は、第１面１５６および第２面１５８を含む。第２面１５８は、第１面１５６と平行な他面に位置する。実質的に長方形の本体１５０は、上部角１６０、下部角１６２、および側面角１６４、１６６をさらに含む。上部角１６０および下部角１６２は、実質的に互いに平行に延びる。また、側面角１６４、１６６は、実質的に互いに平行であり、上部角１６０および下部角１６２に対して垂直に延びる。電極端子１５２、１５４は、実質的に長方形の本体１５０の側面角１６４から第１流路９４と平行な方向の外側に延びる。一実施例において、電池セル３２は、リチウム−イオンパウチ型電池セルであり、実質的に長方形の本体１５０は、実質的に長方形のパウチ型本体である。
電池セル３４は、実質的に長方形の本体１９０と、電極端子１９２、１９４とを含む。実質的に長方形の本体１９０は、第１面１９６および第２面１９８を含む。第２面１９８は、第１面１９６と平行な他面に位置する。実質的に長方形の本体は、上部角２００、下部角２０２、および側面角２０４、２０６をさらに含む。上部角２００および下部角２０２は、実質的に互いに平行に延びる。また、側面角２０４、２０６は、実質的に互いに平行であり、上部角２００および下部角２０２に対して垂直に延びる。電極端子１９２、１９４は、実質的に長方形の本体１９０の側面角２０４から第１流路９４と平行な方向の外側に延びる。一実施例において、電池セル３４は、リチウム−イオンパウチ型電池セルであり、実質的に長方形の本体１９０は、実質的に長方形のパウチ型本体である。
図４〜図６を参照すれば、冷却フィン４０は、実質的に長方形のシート２５０と、タブ２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４、２６６、２６８、２７０、２７２、２７４、２７６、２７８、２８０とを含む。実質的に長方形のシート２５０は、第１面３００および第１面と平行な他面に位置する第２面３０２を含む。また、実質的に長方形のシート２５０は、上端３０４、下端３０６、および側端３０８、３１０を含む。タブ２５２〜２８０は、実質的に長方形のシート２５０の上端３０４に連結されており、実質的に長方形のシート２５０から第１方向に延びる。なお、タブ２５２〜２８０は、実質的に長方形のシート２５０に実質的に垂直に位置する。さらに、タブ２５２〜２８０は、電池セル３０の第１および第２面１１６、１１８に対して実質的に垂直であり、電池セル３２の第１および第２面１５６、１５８に対して実質的に垂直であり、電池セル３４の第１および第２面１９６、１９８に対して実質的に垂直に位置する。実質的に長方形のシート２５０の第１面３００は、電池セル３０の実質的に長方形の本体１１０の第２面１１８と直接対向するように位置して接触している。実質的に長方形のシート２５０の第２面３０２は、電池セル３２の実質的に長方形の本体１５０の第１面１５６と直接対向するように位置して接触している。一例において、実質的に長方形のシート２５０およびタブ２５２〜２８０は、熱伝導性金属の単一シートによって共に一体に形成されており、タブ２５２〜２８０は、実質的に長方形のシート２５０に対して垂直方向に曲げられている。一例において、冷却フィン４０は、アルミニウムからなる。もちろん、他の実施例において、冷却フィン４０は、他の金属または熱伝導性プラスチックからなってもよい。電池パック１０の作動中に、実質的に長方形のシート２５０は、電池セル３０、３２からタブ２５２〜２８０に熱エネルギーを伝導し、タブ２５２〜２８０は、電池セル３０、３２を冷却するために、第１流路９４内でタブ２５２〜２８０と接触して通る空気で熱エネルギーを伝導する。
図４、７および８を参照すれば、冷却フィン４２は、実質的に長方形のシート３５０と、タブ３５２、３５４、３５６、３５８、３６０、３６２、３６４、３７０、３７２、３７４、３７６、３７８、３８０とを含む。実質的に長方形のシート３５０は、第１面４００および第１面と平行な他面に位置する第２面４０２を含む。また、実質的に長方形のシート３５０は、上端４０４、下端４０６、および側端４０８、４１０を含む。タブ３５２〜３８０は、実質的に長方形のシート２５０の上端４０４に連結されており、実質的に長方形のシート３５０から第１方向に延びる。なお、タブ３５２〜３８０は、実質的に長方形のシート３５０に実質的に垂直に位置する。さらに、タブ３５２〜３８０は、電池セル３０の第１および第２面１１６、１１８に対して実質的に垂直であり、電池セル３２の第１および第２面１５６、１５８に対して実質的に垂直であり、電池セル３４の第１および第２面１９６、１９８に対して実質的に垂直に位置する。実質的に長方形のシート３５０の第１面４００は、電池セル３２の実質的に長方形の本体１５０の第２面１５８と直接対向するように位置して接触している。実質的に長方形のシート３５０の第２面４０２は、電池セル３４の実質的に長方形の本体１９０の第１面１９６と直接対向するように位置して接触している。一例において、実質的に長方形のシート３５０およびタブ３５２〜３８０は、熱伝導性金属の単一シートによって共に一体に形成されており、タブ３５２〜３８０は、実質的に長方形のシート３５０に対して垂直方向に曲げられている。一例において、冷却フィン４２は、アルミニウムからなる。もちろん、他の実施例において、冷却フィン４２は、他の金属または熱伝導性プラスチックからなってもよい。電池パック１０の作動中に、実質的に長方形のシート３５０は、電池セル３２、３４からタブ３５２〜３８０に熱エネルギーを伝導し、タブ３５２〜３８０は、電池セル３２、３４を冷却するために、第１流路９４内でタブ３５２〜３８０と接触して通る空気で熱エネルギーを伝導する。
図２および４を参照すれば、冷却フィン４０、４２は、ハウジング２０の内部領域９２内で電池セル３２の実質的に長方形の本体１５０の第１面１５６および第２面１５８にそれぞれ対向して位置し、タブ３５２〜３８０は、それぞれのタブの間に間隔がある。例えば、図４を参照すれば、冷却フィン４０のタブ２６２と冷却フィン４２のタブ３６２とは間に間隔を含んでいる。
冷却フィン４０のタブ２５２〜２８０は、冷却フィン４２のタブ３５２〜３８０それぞれと実質的に同一平面上に位置することを注目する。
図４を参照すれば、電気ファン５０は、ハウジング２０の内部領域９２内に位置する。電気ファン５０は、空気が側壁８８にある 貫通口９６を通過した後、第１流路９４を通って側壁８６に流動し、空気は側壁８６の 貫通口９８ に存在する。
本発明による電池パックは、他の電池パックに比べて実質的な利点を提供する。具体的に、電池パックの利点は、電池パックが電池セルからの熱エネルギーを第１流路を通して流動する空気で伝導するために、第１流路に位置し、電池パック内の電池セルそれぞれの第１および第２面に実質的に垂直に位置する少なくとも第１、第２および第３タブをそれぞれ有する冷却フィンを用いるという点である。また、それぞれの電池セルの第１および第２面は、第１流路に対して実質的に垂直に位置する。
たとえ、本発明は単に限られた数の例示に関連してのみ具体的に記述されたが、本発明が上記に表現された例示にのみ限定されるものではないという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、交替、またはこれに表現されたものに限らず、本発明の意図と範疇に適合するように相応する組み合わせでいくらでも符合するように修正可能である。さらに、たとえ、本発明の多様な例示が表現されたが、本発明の態様は、単に表現された例示の一部だけを含み得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。
本発明による電池パックは、ハウジングの内部領域内で電池セル本体の第１面および第２面と直接対向するように位置して接触している冷却フィンを含み、前記冷却フィンは、前記第１面および第２面に実質的に垂直に位置するタブを含むが、電池セルの上部角およびハウジングの上部壁の間の第１流路を通して流動する空気が冷却フィンのタブと接触して熱エネルギーを伝導することによって、電池セルの温度を低下させる効果がある。
１０ 電池パック
２０ ハウジング
３０，３２，３４ 電池セル
４０，４２ 冷却フィン
５０ 電気ファン
８０ 下部壁
８２，８４，８６，８８ 側壁
９０ 上部壁
９２ 内部領域
９４ 第１流路
９６，９８ 貫通口
１１０ 本体
１１２，１１４ 電極端子
１１６ 第１面
１１８ 第２面
１３０ 上部角
１３２ 下部角
１３４，１３６ 側面角
１５０ 本体
１５２，１５４ 電極端子
１５６ 第１面
１５８ 第２面
１６０ 上部角
１６２ 下部角
１６４，１６６ 側面角
１９０ 本体
１９２，１９４ 電極端子
１９６ 第１面
１９８ 第２面
２００ 上部角
２０２ 下部角
２０４，２０６ 側面角
２５０ シート
２５２，２５４，２５６，２５８，２６０，２６２，２６４，２６６，２６８，２７０，２７２，２７４，２７６，２７８，２８０ タブ
３００ 第１面
３０２ 第２面
３０４ 上端
３０６ 下端
３０８，３１０ 側端
３５０ シート
３５２，３５４，３５６，３５８，３６０，３６２，３６４，３７０，３７２，３７４，３７６，３７８，３８０ タブ
４００ 第１面
４０２ 第２面
４０４ 上端
４０６ 下端
４０８，４１０ 側端

Claims (10)

  1. 第１面（ｍａｊｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）および第２面を有しており、実質的に長方形の本体（ｂｏｄｙ）を含む第１電池セルと、
    実質的に長方形のシート（ｓｈｅｅｔ）と、少なくとも第１、第２および第３タブ（ｔａｂｓ）とを含む第１冷却フィン（ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｉｎ）であって、前記第１冷却フィンの実質的に長方形のシートは、第１および第２面（ｓｉｄｅｓ）を含んでおり、前記第１冷却フィンの第１、第２および第３タブは、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートの上端（ｔｏｐ ｅｎｄ）に結合されており、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートから第１方向に延びており、前記第１冷却フィンの第１、第２および第３タブは、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートに実質的に垂直であり、第１電池セルの第１および第２面に実質的に垂直に位置し、前記第１冷却フィンの実質的に長方形のシートの第１面は、第１電池セルの実質的に長方形の本体の第１面と直接対向するように位置して接触している構造の第１冷却フィンと、
    内部領域（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｒｅｇｉｏｎ）を設定するハウジングであって、前記第１電池セルおよび第１冷却フィンは、前記内部領域内に位置し、前記ハウジングは、第１電池セルの上部角（ｔｏｐ ｅｄｇｅ）および前記ハウジングの上部壁（ｔｏｐ ｗａｌｌ）の間で内部領域内に第１流路（ｆｌｏｗ ｐａｔｈ）を含んでいて、前記第１流路を通して流動する空気が第１冷却フィンの第１、第２および第３タブと接触して第１冷却フィンから熱エネルギーを伝導（ｃｏｎｄｕｃｔ）することによって、第１電池セルの温度水準を低下させる構造のハウジングと、を含むことを特徴とする電池パック。
  2. 前記第１冷却フィンの第１、第２および第３タブそれぞれの垂直高さ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｈｅｉｇｈｔ）は、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートの垂直高さの３０％未満であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  3. 前記第１冷却フィンの第１、第２および第３タブは、互いに実質的に平行に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。
  4. 第１面および第２面を有する実質的に長方形の本体を含む第２電池セルをさらに含んでおり、
    前記第２電池セルの第１面は、第１冷却フィンの実質的に長方形のシートの第２面と直接対向するように位置して接触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。
  5. 実質的に長方形のシートと、少なくとも第１、第２および第３タブとを含む第２冷却フィンであって、前記第２冷却フィンの実質的に長方形のシートは、第１面および第２面を含んでおり、前記第２冷却フィンの第１、第２および第３タブは、第２冷却フィンの実質的に長方形のシートの上端に結合されており、第２冷却フィンの実質的に長方形のシートから第１方向に延びており、前記第２冷却フィンの第１、第２および第３タブは、第２冷却フィンの実質的に長方形のシートに実質的に垂直であり、第２電池セルの第１および第２面に実質的に垂直に位置し、前記第２冷却フィンの実質的に長方形のシートの第１面は、第２電池セルの実質的に長方形の本体の第２面と直接対向するように位置して接触している構造の第２冷却フィンと、
    第１面および第２面を有する実質的に長方形の本体を含んでいる第３電池セルと、をさらに含んでおり、
    前記第３電池セルの第１面は、第２冷却フィンの実質的に長方形のシートの第２面と直接対向するように位置して接触していることを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
  6. 前記第１冷却フィンの第１、第２および第３タブは、第２冷却フィンの第１、第２および第３タブそれぞれと実質的に平面上に延びていることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
  7. 前記第１冷却フィンの第１タブと第２冷却フィンの第１タブとは、互いに離隔して位置することによって、第１冷却フィンの第１タブと第２冷却フィンの第１タブとの間に間隔が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
  8. 前記第１電池セルは、パウチ型リチウムイオン電池セルであり、実質的に長方形の本体は、実質的に長方形のパウチ型本体であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  9. 前記第１電池セルは、実質的に長方形の本体から外側に延びた第１および第２電極端子をさらに含んでおり、前記第１および第２電極端子は、第１流路と平行な方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  10. 前記第１冷却フィンの実質的に長方形のシートの第１面は、第１電池セルの第１面の少なくとも９０％と接触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。
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