JP2022549674A - バッテリーパック、それを含む電子デバイス、及び自動車 - Google Patents
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Abstract
本発明は、部品数を減らして組立工程を簡素化することで、製造コストを低減させ、安全性を高めたバッテリーパックを開示する。上記の目的を達成するため、本発明によるバッテリーパックは、複数のバッテリーモジュールと、複数のバッテリーモジュールが上部に載置されるように水平方向に延びた載置プレートを備えたトレイと、を含み、載置プレートは、一側に位置して外部から冷媒が供給されるように構成された供給パイプ、及び載置プレートの他側に位置して外部に冷媒を排出するように構成された排出パイプを備え、載置プレートは、それぞれが一側から他側まで延び、供給パイプまたは排出パイプと連通される複数の冷媒流路を備える。
Description
本発明は、バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック、電子デバイス、及び自動車に関し、より詳しくは、部品数を減らして組立工程を簡素化することで、製造コストを低減させ、安全性を高めたバッテリーパックに関する。
本出願は、２０２０年４月２９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００５２８３１号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化されるにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このようなリチウム二次電池は、主に、リチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質として使用する。また、このようなリチウム二次電池は、正極活物質が塗布された正極板と負極活物質が塗布された負極板とがセパレーターを間に置いて配置された電極組立体と、このような電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、例えば電池ケースを備える。
そして、リチウム二次電池は、外装材の形状に応じて、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分類され得る。
特に、近年、電気自動車などに適用される大容量のバッテリーパックの需要が増加している。このような大容量のバッテリーパックでは、二次電池の充放電が大量で行われるため、熱蓄積が起き易い。そこで、バッテリーパックの使用寿命を延ばすためには、効果的な冷却が必要となる。これにより、大容量のバッテリーパックは、パック単位の冷却能力が大きい冷却部材を別途に備えることが一般的である。
しかし、このようなパック単位の冷却能力が大きい冷却部材は、別途製作された後、バッテリーパックの内部に結合する過程で、材料代と組立てコストが上昇し、また、冷却部材の体積が大きいため、バッテリーパックのエネルギー密度を低下させる原因になる。
さらに、自動車に搭載されるバッテリーパックは、自動車の衝突などの大きい衝撃に備える必要がある。したがって、バッテリーパックは、外部衝撃による内部構成の損傷や、二次電池の火災や爆発の問題を解決する必要がある。特に、冷却部材が損傷されると、冷却部材内部の冷媒が漏れてバッテリーモジュールの短絡を引き起こす問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するために創案されたものであって、部品数を減らして組立工程を簡素化することで、製造コストを低減させ、安全性を高めたバッテリーパックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーパックは、
複数のバッテリーモジュールと、
複数のバッテリーモジュールが上部に載置されるように水平方向に延びた載置プレートを備えたトレイと、を含む。
複数のバッテリーモジュールと、
複数のバッテリーモジュールが上部に載置されるように水平方向に延びた載置プレートを備えたトレイと、を含む。
また、載置プレートは、一側に位置して外部から冷媒が供給されるように構成された供給パイプ、及び載置プレートの他側に位置して外部に冷媒を排出するように構成された排出パイプを備え、
載置プレートは、それぞれが一側から他側まで延び、供給パイプまたは排出パイプと連通される複数の冷媒流路を備える。
載置プレートは、それぞれが一側から他側まで延び、供給パイプまたは排出パイプと連通される複数の冷媒流路を備える。
また、バッテリーモジュールは、
バッテリーモジュールの内部に冷媒が流れ込むように構成された注入口と、
バッテリーモジュールの外部へと冷媒が排出されるように構成された排出口と、を備え得る。
バッテリーモジュールの内部に冷媒が流れ込むように構成された注入口と、
バッテリーモジュールの外部へと冷媒が排出されるように構成された排出口と、を備え得る。
さらに、載置プレートは、
冷媒流路からバッテリーモジュールに冷媒が注入されるように注入口と連結された注入ポートと、
バッテリーモジュールから冷媒流路へと冷媒が排出されるように排出口と連結された排出ポートと、を備え得る。
冷媒流路からバッテリーモジュールに冷媒が注入されるように注入口と連結された注入ポートと、
バッテリーモジュールから冷媒流路へと冷媒が排出されるように排出口と連結された排出ポートと、を備え得る。
そして、注入ポート及び排出ポートは、
載置プレートの上面よりも上方に突出した柱部と、
柱部の一部分に固定されたリングガスケットと、
柱部と所定の距離だけ離隔して位置し、バッテリーモジュールの注入口または排出口の周辺部に密着するように構成された支持ガスケットと、を備え得る。
載置プレートの上面よりも上方に突出した柱部と、
柱部の一部分に固定されたリングガスケットと、
柱部と所定の距離だけ離隔して位置し、バッテリーモジュールの注入口または排出口の周辺部に密着するように構成された支持ガスケットと、を備え得る。
また、トレイは、
載置プレートの前端部に結合されて上下に直立したプレート状の前方フレームと、
載置プレートの後端部に結合されて上下に直立したプレート状の後方フレームと、
一方向に延在され、延在された両端部が前方フレーム及び後方フレームのそれぞれと結合された一対のサイドカバーと、
水平方向に延びたプレート状であって、載置プレートの下部と結合されるように構成されたベースプレートと、をさらに含み得る。
載置プレートの前端部に結合されて上下に直立したプレート状の前方フレームと、
載置プレートの後端部に結合されて上下に直立したプレート状の後方フレームと、
一方向に延在され、延在された両端部が前方フレーム及び後方フレームのそれぞれと結合された一対のサイドカバーと、
水平方向に延びたプレート状であって、載置プレートの下部と結合されるように構成されたベースプレートと、をさらに含み得る。
さらに、載置プレートは、
複数のバッテリーモジュールが上部に載置されるように水平方向に延びたプレート状の載置部と、
載置部の下面から下方に突出し、載置部の一側から他側まで延在され、下端がベースプレートと結合されるように構成された結合部と、
冷媒流路とベースプレートとが結合された接合部と、を備え得る。
複数のバッテリーモジュールが上部に載置されるように水平方向に延びたプレート状の載置部と、
載置部の下面から下方に突出し、載置部の一側から他側まで延在され、下端がベースプレートと結合されるように構成された結合部と、
冷媒流路とベースプレートとが結合された接合部と、を備え得る。
そして、サイドカバーは、
供給パイプまたは排出パイプが収容されるように、外壁が供給パイプまたは排出パイプの少なくとも一部分を囲むように構成されたパイプ収容部を備え得る。
供給パイプまたは排出パイプが収容されるように、外壁が供給パイプまたは排出パイプの少なくとも一部分を囲むように構成されたパイプ収容部を備え得る。
また、トレイは、供給パイプまたは排出パイプから冷媒が漏れた場合、漏れた冷媒が流れ込むように構成された臨時貯蔵部を備え得る。
さらに、臨時貯蔵部は、載置プレートとベースプレートとの間の空いた空間であり得る。
そして、上記の目的を達成するため、本発明の他の一態様による電子デバイスは、上述したバッテリーパックを少なくとも一つ含む。
また、上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の一態様による自動車は、上述したバッテリーパックを少なくとも一つ含む。
本発明の一態様によれば、載置プレートが、一側に位置して外部から冷媒が供給されるように構成された供給パイプ、載置プレートの他側に位置して外部に冷媒を排出するように構成された排出パイプ、及びそれぞれが一側から他側まで延び、供給パイプまたは排出パイプと連通される複数の冷媒流路を備えることで、従来技術のバッテリーパックと異なって、別途の冷却部材を備えず、複数のバッテリーモジュールが搭載されるトレイの載置プレートに供給パイプ、排出パイプ、及び冷媒流路をすべて備えているため、載置プレートの一部構造に冷却部材を一体で製作することによって冷却部材を別途に製作する必要がなく、さらに、別途の冷却部材を載置プレートに結合するかまたは組み立てる必要がない。これにより、バッテリーパックの製造コストを低減させ、搭載された複数のバッテリーモジュールと冷媒流路との熱伝導の経路を減縮できて、冷却効率を高めることができる。
また、本発明の一態様によれば、サイドカバーが、供給パイプまたは排出パイプが収容されるように、外壁が供給パイプまたは排出パイプの少なくとも一部分を囲むように構成されたパイプ収容部を備えることで、サイドカバーが供給パイプまたは排出パイプの周囲を囲んで保護することができ、外部衝撃による供給パイプまたは排出パイプの損傷を防止することができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した斜視図であり、図２は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した分解斜視図である。図２において、Ｙ軸は前後方向を示し、Ｘ軸は左右方向を示し、Ｚ軸は上下方向を示す。
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００は、複数のバッテリーモジュール２００、及びトレイ３２０を含む。
具体的には、バッテリーモジュール２００は、複数の二次電池を備え得る。二次電池は、電極組立体（図示せず）、電解液（図示せず）、及びこれらを内部に収容したパウチを備えたパウチ型二次電池であり得る。しかし、本発明によるバッテリーパック３００には、上述したパウチ型二次電池のみに限定されず、本願の出願時点で公知の多様な二次電池が採用され得る。
バッテリーパック３００は、複数の二次電池を互いに電気的に接続するように構成された少なくとも一つのバスバー（図示せず）を備え得る。具体的には、バスバーは、伝導性金属を含み得、例えば、銅、アルミニウム、ニッケルなどを含み得る。
さらに、バッテリーパック３００は、複数のバッテリーモジュール２００を互いに電気的に接続するワイヤ状のバスバー（図示せず）を備え得る。
図３は本発明の一実施形態によるバッテリーパックの載置プレートを概略的に示した斜視図であり、図４は図３の載置プレートの一部を概略的に示した部分側面図である。
図１～図４を参照すると、トレイ３２０は、載置プレート３２３を備え得る。載置プレート３２３は、複数のバッテリーモジュール２００が上部に載置されるように構成され得る。載置プレート３２３は、水平方向に延びたプレート状であり得る。ここで、水平方向とは、バッテリーパック３００を地面に置いたとき、地面との水平方向を意味する。
また、載置プレート３２３は、供給パイプ３５１及び排出パイプ３５３を備え得る。供給パイプ３５１は、載置プレート３２３の一側に位置し得る。排出パイプ３５３は、載置プレート３２３の他側に位置し得る。供給パイプ３５１は、外部から冷媒が供給されるように構成され得る。排出パイプ３５３は外部に冷媒を排出するように構成され得る。
例えば、図１に示されたように、供給パイプ３５１の前端部の入口Ｐ３に外部機器から冷媒が注入され得る。供給パイプ３５１は、後述する載置プレート３２３の冷媒流路３２３ａ１に冷媒を供給するように構成され得る。また、載置プレート３２３の冷媒流路３２３ａ２から排出パイプ３５３へと温度が上昇した冷媒が移動し、排出パイプ３５３の前端部の送出部Ｐ４を通って外部機器に温度が上昇した冷媒が移動し得る。
さらに、載置プレート３２３は、複数の冷媒流路３２３ａを備え得る。複数の冷媒流路３２３ａはそれぞれ、一側（右側、＋Ｘ軸方向）から他側（左側、－Ｘ軸方向）まで延在され得る。複数の冷媒流路３２３ａは、それぞれが供給パイプ３５１または排出パイプ３５３と連通されるように接続され得る。例えば、図４に示されたように、供給パイプ３５１の一部分が延びて載置プレート３２３の冷媒流路３２３ａ１と連結された連結部３５１ａが備えられ得る。図４に全体の様子は示されていないが、排出パイプ３５３も冷媒流路３２３ａ２と連結された連結部３５３ａを備え得る。
そして、冷媒流路３２３ａは、載置プレート３２３の一側から他側まで長く延在され得る。例えば、図３に示されたように、冷媒流路３２３ａは、載置プレート３２３の右側端から左側端まで延びた形態を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、載置プレート３２３が、一側に位置して外部から冷媒が供給されるように構成された供給パイプ３５１、載置プレート３２３の他側に位置して外部に冷媒を排出するように構成された排出パイプ３５３、及びそれぞれが一側から他側まで延び、供給パイプ３５１または排出パイプ３５３と連通される複数の冷媒流路３２３ａを備えることで、従来技術のバッテリーパック３００と異なって、別途の冷却部材を備えず、複数のバッテリーモジュール２００が搭載されるトレイ３２０の載置プレート３２３に供給パイプ３５１、排出パイプ３５３、及び冷媒流路３２３ａをすべて備えているため、載置プレートの一部構造に冷却部材を一体で製作することによって冷却部材を別途に製作する必要がなく、さらに、別途の冷却部材を載置プレートに結合するかまたは組み立てる必要がない。これにより、バッテリーパックの製造コストを低減させ、搭載された複数のバッテリーモジュール２００と冷媒流路３２３ａとの熱伝導の経路を減縮できて、冷却効率を高めることができる。
さらに、載置プレート３２３の複数の冷媒流路３２３ａのうち、一部（冷媒流路３２３ａ１）は供給パイプ３５１と連通され、残り（冷媒流路３２３ａ２）は排出パイプ３５３と連通されることで、冷却構造を単純化することができる。これにより、バッテリーパック３００の製造が容易であるという利点がある。
図５及び図６は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのバッテリーモジュールを概略的に示した底面図である。
図２及び図４～図６を参照すると、バッテリーモジュール２００Ａは、注入口Ｐ１及び排出口Ｐ２を備え得る。注入口Ｐ１は、バッテリーモジュール２００Ａの内部に冷媒が流れ込むように構成され得る。例えば、注入口Ｐ１は、載置プレート３２３の供給パイプ３５１と連結された冷媒流路３２３ａ１と連通され得る。排出口Ｐ２は、バッテリーモジュール２００Ａの外部へと冷媒が排出されるように構成され得る。排出口Ｐ２は、載置プレート３２３の排出パイプ３５３と連結された冷媒流路３２３ａ２と連通され得る。
例えば、図２に示されたように、６個のバッテリーモジュール２００が２行３列に配置される場合、第１行（左側）に配置されたバッテリーモジュール２００Ａは、図５に示されたように、バッテリーモジュール２００の下面の左側に注入口Ｐ１と排出口Ｐ２が備えられ得る。また、第２行（右側）に配置されたバッテリーモジュール２００Ｂは、図６に示されたように、バッテリーモジュール２００の下面の右側に注入口Ｐ１と排出口Ｐ２が備えられ得る。
また、バッテリーモジュール２００は、注入口Ｐ１から注入された冷媒を活用して、内部の複数の二次電池を冷却させるように構成された別途の冷却部材（図示せず）を備え得る。例えば、冷却部材は、ヒートシンクであり得る。冷却部材に注入された冷媒が昇温された後、冷却部材は、排出口Ｐ２を通って昇温された冷媒を外部に排出し得る。
図７は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの載置プレートの一部を概略的に示した部分斜視図である。
図２及び図５～図７を参照すると、載置プレート３２３は、注入ポート３２３ｂ及び排出ポート３２３ｃが備えられ得る。注入ポート３２３ｂは、冷媒流路３２３ａからバッテリーモジュール２００に冷媒が注入されるように注入口Ｐ１と連結され得る。排出ポート３２３ｃは、バッテリーモジュール２００から冷媒流路３２３ａへと冷媒が排出されるように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、バッテリーモジュール２００に注入口Ｐ１と排出口Ｐ２が備えられ、載置プレート３２３には注入ポート３２３ｂと排出ポート３２３ｃが備えられることで、載置プレート３２３の冷媒流路３２３ａに流れ込んだ冷媒を円滑にバッテリーモジュール２００の内部に移動させることができる。
具体的には、注入ポート３２３ｂは、柱部３２３ｂ２、リングガスケット３２３ｂ３、及び支持ガスケット３２３ｂ４を備え得る。柱部３２３ｂ２は、載置プレート３２３の上面よりも上方（図２のＺ軸方向）に突出した形態を有し得る。柱部３２３ｂ２は、中空の円形管形態であり得る。
また、リングガスケット３２３ｂ３は、柱部３２３ｂ２の一部分に固定され得る。例えば、柱部３２３ｂ２には、周縁部が内側に凹んだ固定溝（図示せず）が形成され得る。固定溝には、リングガスケット３２３ｂ３の一部分が挿入されるように構成され得る。
さらに、支持ガスケット３２３ｂ４は、柱部３２３ｂ２と所定の距離だけ離隔して位置し得る。支持ガスケット３２３ｂ４はリング状であり得る。支持ガスケット３２３ｂ４は、バッテリーモジュール２００の注入口Ｐ１の周辺部に密着するように構成され得る。支持ガスケット３２３ｂ４は、バッテリーモジュール２００の下面を上方に支持するように構成され得る。
具体的には、排出ポート３２３ｃは、柱部３２３ｃ２、リングガスケット３２３ｃ３、及び支持ガスケット３２３ｃ４を備え得る。柱部３２３ｃ２は、載置プレート３２３の上面よりも上方に突出した形態を有し得る。柱部３２３ｃ２は、中空の円形管形態であり得る。
また、リングガスケット３２３ｃ３は、柱部３２３ｃ２の一部分に固定され得る。例えば、柱部３２３ｃ２には、周縁部が内側に凹んだ固定溝が形成され得る。固定溝には、リングガスケット３２３ｃ３の一部分が挿入されるように構成され得る。
さらに、支持ガスケット３２３ｃ４は、柱部３２３ｃ２と所定の距離だけ離隔して位置し得る。支持ガスケット３２３ｃ４はリング状であり得る。支持ガスケット３２３ｃ４は、バッテリーモジュール２００の排出口Ｐ２の周辺部に密着するように構成され得る。支持ガスケット３２３ｃ４は、バッテリーモジュール２００の下面を上方に支持するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、注入ポート３２３ｂ及び排出ポート３２３ｃがそれぞれ柱部３２３ｂ２、３２３ｃ２、リングガスケット３２３ｂ３、３２３ｃ３、及び支持ガスケット３２３ｂ４、３２３ｃ４を備えることで、二つのガスケットを用いて２段階のシーリングを行うことができる。これにより、本発明は、冷媒流路３２３ａからバッテリーモジュール２００の内部に冷媒が注入される過程、または、バッテリーモジュール２００から冷媒流路３２３ａへと冷媒が排出される過程で、冷媒の漏出を防止することができる。
さらに、本発明は、柱部３２３ｂ２がバッテリーモジュール２００の注入口Ｐ１または排出口Ｐ２に挿入されることで、バッテリーモジュール２００の配列位置をガイドする役割を果たすことができ、組立てが容易であって、製造時間を短縮させることができる。
図８は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのバッテリーモジュールを概略的に示した部分側面図である。
図１及び図２とともに図８をさらに参照すると、トレイ３２０は、前方フレーム３２５、後方フレーム３２６、一対のサイドカバー３３０、及びベースプレート３２４をさらに備え得る。具体的には、前方フレーム３２５は、載置プレート３２３の前端部に結合され得る。前方フレーム３２５は、上下に直立したプレート状であり得る。前方フレーム３２５は、トレイ３２０の前方壁の役割を果たすことができる。後方フレーム３２６は、載置プレート３２３の後端部に結合され得る。後方フレーム３２６は、上下に直立したプレート状であり得る。後方フレーム３２６は、トレイ３２０の後方壁の役割を果たすことができる。
また、サイドカバー３３０は、一方向に長く延びた形態を有し得る。サイドカバー３３０は、押出成形によって形成され得る。サイドカバー３３０の前端部は、前方フレーム３２５と結合され得る。サイドカバー３３０の後端部は、後方フレーム３２６と結合され得る。
さらに、サイドカバー３３０は、トレイ３２０の載置プレート３２３の一側及び他側にそれぞれ位置し得る。例えば、図２及び図８に示されたように、二つのサイドカバー３３０は、載置プレート３２３の左側端及び右側端にそれぞれ位置した本体部３３３を備え得る。これにより、本体部３３３は、バッテリーパック３００の左側壁及び右側壁の役割を果たすことができる。本体部３３３は、前後方に延びた形態を有し得る。例えば、本体部３３３は、前後方に押出成形されてプレート状で形成され得る。本体部３３３は、上下に直立した形態を有し得る。本体部３３３は中空のプレート状であり得る。
さらに、ベースプレート３２４は、水平方向に延びたプレート状であり得る。ベースプレート３２４は、載置プレート３２３と対応する大きさを有し得る。ベースプレート３２４は、載置プレート３２３の下部と結合するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、トレイ３２０が前方フレーム３２５、後方フレーム３２６、一対のサイドカバー３３０、及びベースプレート３２４を備えることで、前方フレーム３２５、後方フレーム３２６、一対のサイドカバー３３０、載置プレート３２３、及びベースプレート３２４のそれぞれの構成同士の結合構造によって前後左右側からの外部衝撃から内部構成を効果的に保護することができる。結果的に、本発明のバッテリーパック３００の安全性を高めることができる。
図３及び図４を参照すると、載置プレート３２３は載置部３２３ｄ及び結合部３２３ｅを備え得る。載置部３２３ｄは、複数のバッテリーモジュール２００が上部に載置されるように水平方向に延びたプレート状であり得る。
また、結合部３２３ｅは、載置部３２３ｄの下面から下方（図２の－Ｚ軸方向）に突出した形状を有し得る。結合部３２３ｅは、下部延長部及び水平延長部を備え得る。下部延長部及び水平延長部は、載置部３２３ｄの下面に沿って一側から他側まで長く延びた形態を有し得る。例えば、図３に示されたように、結合部３２３ｅは、載置プレート３２３の右側端から左側端まで延びた形態を有し得る。
さらに、結合部３２３ｅの水平延長部の下面は、ベースプレート３２４の上面と結合され得る。ここで、結合方法は、摩擦撹拌溶接を用い得る。ここで、摩擦撹拌溶接とは、ネジ山状の突起を有する非消耗性工具を高速で回転させながら被接合材に挿入し、工具と被接合材との摩擦によって発生した摩擦熱によって工具周辺の材料を軟化させ、工具の撹拌による材料の塑性流動で接合面両側の材料を強制的に混合する原理で被接合材を溶接する方法である。
このような摩擦撹拌溶接を使用する場合、従来の溶融接合に比べて機械的特性が向上し、接合性に優れ、接合用工具と試片との摩擦熱を用いて従来の溶融溶接に比べて低い入熱で溶接が行われるため、残留応力が小さく、変形が少ない。
したがって、本発明のこのような構成によれば、載置プレート３２３が載置部３２３ｄの下面から下方に突出し、載置部３２３ｄの一側から他側まで延在され、下端がベースプレート３２４と結合されるように構成された結合部３２３ｅを備えることで、載置プレート３２３とベースプレート３２４との間の接合力を効果的に向上させることができる。
そして、載置プレート３２３は、冷媒流路３２３ａの下面がベースプレート３２４の上面と結合された接合部３２３ｆを備え得る。このとき、同様に摩擦撹拌溶接を用い得る。一方、従来は、別途の冷媒流路３２３ａを備える冷却部材が載置プレート３２３に安定的に結合された状態ではないため、載置プレート３２３とベースプレート３２４とを結合する過程で冷却部材が干渉を起こして冷却部材が損傷され易かった。そこで、冷却部材の大きさを縮小して、ベースプレート３２４との干渉が生じないようにしたが、冷却部材の縮小によってバッテリーパック３００の冷却効率が低下する問題があった。
一方、本発明では、載置プレート３２３自体に冷媒流路３２３ａを形成し、冷媒流路３２３ａをベースプレート３２４の上面と直接結合することで、載置プレート３２３とベースプレート３２４との結合面積を効果的に増大することができる。さらに、冷媒流路３２３ａの大きさを載置プレート３２３とベースプレート３２４との間の空間に最大限に増やすことができ、冷媒流路３２３ａの縮小による冷却能力の低下を解決することができる。
一方、図２及び図８をさらに参照すると、サイドカバー３３０は、供給パイプ３５１が収容されるように、供給パイプ３５１の少なくとも一部分を囲むように構成されたパイプ収容部３３９を備え得る。または、サイドカバー３３０は、排出パイプ３５３が収容されるように、排出パイプ３５３の少なくとも一部分を囲むように構成されたパイプ収容部３３９を備え得る。
図２及び図８をさらに参照すると、パイプ収容部３３９は、外壁が冷却パイプ３５０の少なくとも一部分を囲むように形成された空間であり得る。例えば、図８に示されたように、パイプ収容部３３９は、外壁が本体部３３３の内面から内側（右側）に延びた部分３３９ａと、延びた部分３３９ａの端部から下方に折り曲げられた部分３３９ｂを備え得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、サイドカバー３３０が、供給パイプ３５１または排出パイプ３５３が収容されるように、外壁が供給パイプ３５１または排出パイプ３５３の少なくとも一部分を囲むように構成されたパイプ収容部３３９を備えることで、サイドカバー３３０が供給パイプ３５１または排出パイプ３５３の周囲を囲んで保護することができ、外部衝撃による供給パイプ３５１または排出パイプ３５３の損傷を防止することができる。
一方、図８をさらに参照すると、トレイ３２０には臨時貯蔵部３２７が備えられ得る。具体的には、臨時貯蔵部３２７は、冷却パイプ３５０から冷媒が漏れた場合、漏れた冷媒が流れ込むように構成され得る。例えば、図８に示されたように、臨時貯蔵部３２７は、載置プレート３２３とベースプレート３２４との間の空間に形成され得る。
そして、載置プレート３２３の端部３２３ａは、サイドカバー３３０の本体部３３３と離隔するように構成され得る。冷却パイプ３５０から冷媒が漏れた場合、漏れた冷媒がこのような載置プレート３２３の端部とサイドカバー３３０との間の隙間を通して臨時貯蔵部３２７の内部に流れ得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、トレイ３２０が、冷却パイプ３５０から冷媒が漏れた場合、漏れた冷媒が流れ込むように構成された臨時貯蔵部３２７を備えることで、漏れた冷媒がバッテリーモジュール２００の内部に流れることを防止し、冷媒によるバッテリーモジュール２００の漏電、短絡などを防止することができる。
一方、図２及び図８をさらに参照すると、サイドカバー３３０は、マウンティング部３３７をさらに備え得る。マウンティング部３３７は、外部機器と結合されるように本体部３３３の外側に備えられ得る。マウンティング部３３７には、外部機器との結合のため、締結構造が形成され得る。例えば、マウンティング部３３７は、自動車の車体内の構成とボルティング結合され得る。マウンティング部３３７には、ボルトの挿入のためのボルト孔Ｈ２が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、サイドカバー３３０に外部機器との結合のための締結構造が形成され、本体部３３３の外側に備えられたマウンティング部３３７をさらに備えることで、バッテリーパック３００を外部機器に安定的に固定させることができる。
さらに、マウンティング部３３７は、外部衝撃から内部に位置した複数のバッテリーモジュール２００を保護するように構成され得る。そのため、マウンティング部３３７は、本体部３３３の外側に突出した形態を有し得る。マウンティング部３３７は、中空の形態を有し得る。すなわち、マウンティング部３３７は、バッテリーパック３００の左右側から衝撃が加えられる場合、それを吸収するか又は防御できるように、外側に突出した形態を有し得る。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００は、バッテリーモジュール２００の充放電を制御するための各種の装置（図示せず）、例えばＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリー管理システム）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含み得る。
一方、本発明の一実施形態による電子デバイス（図示せず）は、上述したバッテリーパック３００を少なくとも一つ含む。電子デバイスは、バッテリーパック３００を収納するための収納空間が備えられたデバイスハウジング（図示せず）、及びユーザがバッテリーパック３００の充電状態を確認できる表示部をさらに含み得る。
また、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に含まれ得る。すなわち、本発明の一実施形態による自動車は、車体内に上述した本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００が搭載され得る。このとき、サイドカバー３３０は、自動車の車体と結合されるように構成され得る。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
３００：バッテリーパック
２００：バッテリーモジュール
Ｐ１、Ｐ２：注入口、排出口
１００：二次電池
２１０：モジュールハウジング
３２０：トレイ
３２５、３２６：前方フレーム、後方フレーム
３２３、３２４：載置プレート、ベースプレート
３２３ａ、３２３ａ１、３２３ａ２：冷媒流路
３２３ｂ１、３２３ｃ１：注入ポート、排出ポート
３２３ｂ２、３２３ｂ３、３２３ｂ４：柱部、リングガスケット、支持ガスケット
３２３ｃ２、３２３ｃ３、３２３ｃ４：柱部、リングガスケット、支持ガスケット
３２３ｄ、３２３ｅ、３２３ｆ：載置部、結合部、接合部
３２７：臨時貯蔵部
３３０、３３０ａ、３３０ｂ：サイドカバー
３３３、３３７、３３９：本体部、マウンティング部、パイプ収容部
３５１、３５３：供給パイプ、排出パイプ
２００：バッテリーモジュール
Ｐ１、Ｐ２：注入口、排出口
１００：二次電池
２１０：モジュールハウジング
３２０：トレイ
３２５、３２６：前方フレーム、後方フレーム
３２３、３２４：載置プレート、ベースプレート
３２３ａ、３２３ａ１、３２３ａ２：冷媒流路
３２３ｂ１、３２３ｃ１：注入ポート、排出ポート
３２３ｂ２、３２３ｂ３、３２３ｂ４：柱部、リングガスケット、支持ガスケット
３２３ｃ２、３２３ｃ３、３２３ｃ４：柱部、リングガスケット、支持ガスケット
３２３ｄ、３２３ｅ、３２３ｆ：載置部、結合部、接合部
３２７：臨時貯蔵部
３３０、３３０ａ、３３０ｂ：サイドカバー
３３３、３３７、３３９：本体部、マウンティング部、パイプ収容部
３５１、３５３：供給パイプ、排出パイプ
Claims (10)
- 複数のバッテリーモジュールと、
前記複数のバッテリーモジュールが上部に載置されるように水平方向に延びた載置プレートを備えるトレイと、
を含み、
前記載置プレートは、前記載置プレートの一側に位置して外部から冷媒が供給されるように構成された供給パイプ、及び前記載置プレートの他側に位置して外部に冷媒を排出するように構成された排出パイプを備え、
前記載置プレートは、それぞれが一側から他側まで延び、前記供給パイプまたは前記排出パイプと連通される複数の冷媒流路を備える、バッテリーパック。 - 前記バッテリーモジュールは、
前記バッテリーモジュールの内部に冷媒が流れ込むように構成された注入口と、
前記バッテリーモジュールの外部へと冷媒が排出されるように構成された排出口と、
を備え、
前記載置プレートは、
前記冷媒流路から前記バッテリーモジュールに冷媒が注入されるように前記注入口と連結された注入ポートと、
前記バッテリーモジュールから前記冷媒流路へと冷媒が排出されるように前記排出口と連結された排出ポートと、
を備える、請求項１に記載のバッテリーパック。 - 前記注入ポート及び前記排出ポートは、
前記載置プレートの上面よりも上方に突出した柱部と、
前記柱部の一部分に固定されたリングガスケットと、
前記柱部と所定の距離だけ離隔して位置し、前記バッテリーモジュールの前記注入口または前記排出口の周辺部に密着するように構成された支持ガスケットと、
を備える、請求項２に記載のバッテリーパック。 - 前記トレイは、
前記載置プレートの前端部に結合されて上下に直立したプレート状の前方フレームと、
前記載置プレートの後端部に結合されて上下に直立したプレート状の後方フレームと、
一方向に延在され、延在された両端部が前記前方フレーム及び前記後方フレームのそれぞれと結合された一対のサイドカバーと、
水平方向に延びたプレート状であって、前記載置プレートの下部と結合されるように構成されたベースプレートと、
をさらに含む、請求項１に記載のバッテリーパック。 - 前記載置プレートは、
前記複数のバッテリーモジュールが上部に載置されるように水平方向に延びたプレート状の載置部と、
前記載置部の下面から下方に突出し、前記載置部の一側から他側まで延在され、下端が前記ベースプレートと結合されるように構成された結合部と、
前記冷媒流路と前記ベースプレートとが結合された接合部と、
を備える、請求項４に記載のバッテリーパック。 - 前記サイドカバーは、
前記供給パイプまたは前記排出パイプが収容されるように、外壁が前記供給パイプまたは前記排出パイプの少なくとも一部分を囲むように構成されたパイプ収容部を備える、請求項５に記載のバッテリーパック。 - 前記トレイは、前記供給パイプまたは前記排出パイプから冷媒が漏れた場合、漏れた前記冷媒が流れ込むように構成された臨時貯蔵部を備える、請求項５に記載のバッテリーパック。
- 前記臨時貯蔵部は、前記載置プレートと前記ベースプレートとの間の空いた空間である、請求項７に記載のバッテリーパック。
- 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ含む、電子デバイス。
- 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ含む、自動車。
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