JP2023510899A - バッテリーパック、それを含む自動車 - Google Patents
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Abstract
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に冷却液を供給する冷却パイプと、冷却パイプから漏れた冷却液が流れ込む冷却液収容部を備え、複数のバッテリーモジュールが載置されるトレイと、を含む。
Description
本発明は、バッテリーパック、それを含む自動車に関し、より詳しくは、冷却液が流れる冷却ラインで漏液が発生したとき、冷却液によるバッテリーモジュール間の短絡などの事故を防止するように、漏れた冷却液を貯蔵することができる空間を備えるバッテリーパック、及びこのようなバッテリーパックを含む自動車に関する。
本出願は、２０２０年８月１４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１０２６４７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を介在し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。このような大容量バッテリーパックは、多数のバッテリーモジュールを備えているため、多数のバッテリーモジュールのうち一部で火災や熱暴走が発生する場合、隣接した他のバッテリーモジュールに火災や熱暴走が伝播するおそれがある。これにより、バッテリーパックの安定性が大きく脅かされる。
さらに、自動車に搭載されるバッテリーパックは、自動車の衝突による大きい衝撃に備える必要がある。そのため、外部衝撃によるバッテリーパックの内部構成の損傷、または、二次電池に火災や爆発が発生する問題を解決する必要がある。特に、冷却部材に損傷が発生する場合、冷却部材の内部の冷却液が漏れてバッテリーモジュール間の短絡を起こす問題につながる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、冷却液流路上で漏液が発生してパックハウジングの内部に冷却液が溜まって短絡が発生することを防止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。
上述した課題を解決するため、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に冷却液を供給する冷却パイプと、冷却パイプから漏れた冷却液が流れ込む冷却液収容部を備え、複数のバッテリーモジュールが載置されるトレイと、を含む。
バッテリーパックは、トレイの幅方向の両側部を覆う一対のサイドカバーをさらに含み得る。
一対のサイドカバーは、トレイの長手方向に沿って延び、トレイの幅方向の一側及び他側にそれぞれ位置する本体部を含み得る。
一対のサイドカバーのうち少なくともいずれか一つは、本体部の内壁面から内側に延びた形態を有し、冷却パイプが内部に収容されるように冷却パイプを囲むパイプ収容部をさらに含み得る。
冷却液収容部は、冷却液流入部を備え、冷却液流入部は、パイプ収容部内に形成され得る。
トレイは、バッテリーモジュールと直接接触し、幅方向の端部が本体部と所定距離だけ離隔して位置して、漏れた冷却液が冷却液収容部側へと流れ込む冷却液流入部を形成する載置プレートと、載置プレートの下方に離隔して位置して、冷却液流入部を通って流れ込んだ冷却液を収容可能な冷却液収容部を形成するベースプレートと、を含み得る。
パイプ収容部は、載置プレート及び本体部と結合され得る。
複数のバッテリーモジュールのそれぞれは、少なくとも一側に形成される固定部を備え得る。
複数のバッテリーモジュールのそれぞれは、固定部を介して一対のサイドカバーのうち少なくともいずれか一つに固定され得る。
また、上述した課題を解決するため、本発明の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、冷却液流路上で漏液が発生してパックハウジングの内部に冷却液が溜まって短絡が発生することを防止することができる。
本発明の他の効果及び長所は、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、本発明の効果及び長所は、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。
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って、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、本明細書及び特許請求の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～図３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、冷却パイプ３５０、及びトレイ３２０を含む。バッテリーパック３００は、上述した構成要素の他にも、上部カバー３１０及び／または一対のサイドカバー３３０、３３０ａ、３３０ｂをさらに含み得る。上部カバー３１０及び／または一対のサイドカバー３３０、３３０ａ、３３０ｂは、トレイ３２０と結合されて、バッテリーモジュール２００を収容する一つのパックハウジングを形成し得る。
具体的には、バッテリーモジュール２００は、複数の二次電池１００を備え得る。二次電池１００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するパウチケース１１６を含むパウチ型二次電池であり得る。例えば、図３に示されたように、Ｆ方向（図１参照）から眺めたとき、一つのバッテリーモジュール２００の内部には、２１個のパウチ型二次電池１００がバッテリーパック３００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って積層された状態でモジュールハウジング２１０内に収容され得る。ただし、このような二次電池１００の個数は例示的なものであり、所望の容量及び電圧などに合わせて適用される二次電池１００の個数は変わり得る。
また、図３に示されたように、正極リード１１２と負極リード１１１とは、バッテリーパック３００の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って互いに反対方向に引き出され得る。すなわち、正極リード１１２は、二次電池１００の中心を基準にして一端部に備えられ得る。また、負極リード１１１は、二次電池１００の中心を基準にして他端部に備えられ得る。
二次電池１００は、本体が水平面（Ｘ－Ｙ平面）に対して垂直に立てられた形態で備えられ得る。二次電池１００は、本体がバッテリーパック３００の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って長く延びた形態であり得る。また、複数の二次電池１００は、火災や熱暴走などの異常挙動が発生したとき、バッテリーパック３００の幅方向に沿って一側方及び／または他側方にガスを排出するように構成され得る。例えば、二次電池１００がパウチ型バッテリーセルである場合、パウチケース１１６の長手方向の一側または他側のシーリング部の一部分Ｂ１は、シーリング力を弱く形成し得る。または、パウチの長手方向の一側または他側のシーリング部の一部分は、シーリング面積の幅を他の部分よりも狭く形成し得る。
したがって、複数の二次電池１００は、異常挙動が発生したとき、長手方向の一側方及び／または他側方にガスを排出でき、これによりバッテリーモジュール２００におけるガスの排出方向を意図した方向（後述する排出ポートに向かう方向）に誘導することができる。これによって、バッテリーモジュール２００の内部でガスが停滞せず円滑に外部に排出されることで、バッテリーモジュール２００の内部で２次爆発が発生するか又は火災の規模がさらに大きくなることを効果的に防止することができる。
しかし、本発明によるバッテリーパック３００には、上述したパウチ型バッテリーセル１００のみが適用されるわけではなく、本発明の出願時点で公知の多様な形態のバッテリーセルが採用され得る。
バッテリーパック３００は、複数の二次電池１００を電気的に相互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タイプのバスバー（図示せず）を備えてもよい。
一方、複数のバッテリーモジュール２００はそれぞれ、排出ポート２１５を備え得る。排出ポート２１５には、バッテリーモジュール２００の内部で発生したガスを外部に排出するように開口が備えられ得る。排出ポート２１５は、バッテリーモジュール２００の一側のみに形成されることが望ましい。排出ポート２１５は、バッテリーモジュール２００の長手方向（Ｙ軸方向）の両端部のうち、バッテリーパック３００の外郭に向く方向のみに形成されることが望ましい。これは、互いに対面する一対のバッテリーモジュール２００が互いに向いている方向にガスを排出することで温度上昇が加速化する現象を防止するためである。
すなわち、本発明によるバッテリーパック３００は、トレイ３２０上にバッテリーパック３００の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って一対のバッテリーモジュール２００が互いに対面するように配置され、バッテリーパック３００の長手方向（Ｘ軸方向）に沿っては少なくとも二つ以上のバッテリーモジュール２００が連続的に配置された形態を有する。このようなバッテリーパック３００において、対向するバッテリーモジュール２００が高温のガスを互いに向かって排出する構造を有すると、これはバッテリーパック３００内部の温度を上昇させる要因になる。したがって、高温のガスを排出する際には、バッテリーパック３００の外側に向かって排出するように排出ポート２１５の位置を制限する。
一方、排出ポート２１５は、サイドカバー３３０に向かって突出した管状であり得る。排出ポート２１５は、管状の端部がサイドカバー３３０の内部と連通するように、入口Ｅ１と連結され得る。
トレイ３２０上には、複数のバッテリーモジュール２００が載置される。トレイ３２０は、水平方向（Ｘ－Ｙ平面と平行な方向）に延びた載置プレート３２３を備え得る。また、トレイ３２０は、載置プレート３２３の下部と結合されるベースプレート３２４を備え得る。トレイ３２０は、上下方向（Ｚ軸方向）に立てられたプレート状の前方フレーム３２５及び後方フレーム３２６を備え得る。前方フレーム３２５は、載置プレート３２３の長手方向（Ｘ軸方向）の一端部に結合され得る。後方フレーム３２６は、載置プレート３２３の長手方向（Ｘ軸方向）の他端部に結合され得る。
トレイ３２０は、ガスを外部に排出する排出口Ｅ２を備え得る。例えば、図２に示されたように、排出口Ｅ２は、前方フレーム３２５の長手方向（Ｙ軸方向）の両端部にそれぞれ形成され得る。排出口Ｅ２は、バッテリーパック３００の内部と外部とが連通するように開口した形態であり得る。
上部カバー３１０は、トレイ３２０の上部に結合され得る。上部カバー３１０は、トレイ３２０に搭載された複数のバッテリーモジュール２００を全部覆う大きさを有する。
図２とともに図４を参照すると、サイドカバー３３０は、一方向（Ｙ軸方向）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の長手方向（Ｘ軸方向）の一端部は前方フレーム３２５と結合され得る。サイドカバー３３０の長手方向の他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の幅方向（Ｙ軸方向）の一端部及び他端部にそれぞれ位置し得る。例えば、図２及び図４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の幅方向の一端部及び他端部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、前後方向（Ｘ軸方向）に延びた形態を有し得る。例えば、本体部３３３は、押出成形によって前後方向に延びたプレート形状を有し得る。本体部３３３は、上下方向（Ｚ軸方向）に沿って立てられた形態を有し得る。本体部３３３は、内部が空いている中空構造を有し得る。
また、サイドカバー３３０は、一部分が開口して形成された入口Ｅ１を備え得る。例えば、入口Ｅ１は、後述するガス排出部３３５の一部分が開口して形成され得る。入口Ｅ１を通じてサイドカバー３３０の外部と内部とが連通する。複数の入口Ｅ１はそれぞれ排出ポート２１５と連結され得る。すなわち、入口Ｅ１が排出ポート２１５の開口と対面することで、ガス排出部３３５の内部に形成されたガス流路と排出ポート２１５とが互いに連通する。
さらに、ガス排出部３３５は、入口Ｅ１から流れ込んだガスを排出口Ｅ２まで移送するように一方向に延びた形態を有し得る。ガス排出部３３５は、本体部３３３の一側に形成され得る。ガス排出部３３５は、本体部３３３の一側からバッテリーモジュール２００に向かう方向に延びた形態を有し得る。ガス排出部３３５は、押出工法によって前後方向に延びて内部が空いている管状を有し得る。例えば、図２に示されたように、二つのサイドカバー３３０はそれぞれガス排出部３３５を備え、ガス排出部３３５は前後方向に延びた形態を有し得る。ガス排出部３３５の前端部、すなわち長手方向（Ｘ軸方向）の一端部は前方フレーム３２５に備えられた排出口Ｅ２と連結され得る。
そして、ガス排出部３３５は、後述するパイプ収容部３３９の上部に位置し得る。このようにガス排出部３３５がバッテリーパック３００の内部の上下方向（Ｚ軸方向）の空いた空間を活用して設けられることで、バッテリーパック３００のエネルギー密度を高めることができる。ただし、本発明のバッテリーパック３００において、サイドカバー３３０は、ガス排出部３３５を備えず、パイプ収容部３３９のみを備えてもよい。
上述したようにサイドカバー３３０は、一方向に長く延びてトレイ３２０の一側及び他側にそれぞれ位置した本体部３３３、一部分が開口して形成されてそれぞれが排出ポート２１５と連結された複数の入口Ｅ１、及び入口Ｅ１から流れ込んだガスを排出口Ｅ２まで移送するように構成されたガス排出部３３５を含み得る。したがって、本発明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のうちいずれか一つで火災または熱暴走などの異常挙動によって発生した高温のガスが、隣接したバッテリーモジュール２００を昇温させず、ガス排出部３３５を通って外部に排出されるため、バッテリーパック３００の使用上の安全性を高めることができる。
上述したように、本発明は、バッテリーモジュール２００で発生した高温のガスを、他のバッテリーモジュール２００が位置した方向の反対側に位置するサイドカバー３３０に移送できるため、高温のガスの影響を最小化することができる。これにより、一つのバッテリーモジュール２００に火災や熱暴走が発生する場合、隣接した他のバッテリーモジュール２００に連鎖的に熱暴走や火災が伝播することを効果的に防止することができる。
さらに、サイドカバー３３０は、トレイ３２０の幅方向の一側または他側に位置することで、前後方向と左右方向の衝撃から複数のバッテリーモジュール２００を保護することができる。これにより、バッテリーパック３００の安定性を高めることができる。
図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックのガス排出部を概略的に示した一部断面図である。
図２及び図４とともに図５を参照すると、本発明に適用されるガス排出部３３５Ａは、トレイ３２０の排出口Ｅ２から遠い位置から近い位置に向かうほど内部の管の断面積が広くなるように構成され得る。すなわち、ガス排出部３３５Ａは、トレイ３２０の排出口Ｅ２から遠くに位置した内部の管の内径Ｄ１が排出口Ｅ２に近い内径Ｄ２よりも小さくなり得る。
これにより、ガス排出部３３５Ａの内部圧力は、排出口Ｅ２から遠く位置した部分と比べて排出口Ｅ２に近い部分が小さくなる。これにより、ガス排出部３３５Ａに流れ込んだガスを、比較的に低い圧力が形成されるガス排出部３３５Ａの排出口Ｅ２が位置した方向へと移動されるように誘導することができる。
本発明のこのような構成によれば、ガス排出が円滑に行われてバッテリーパック３００の使用上の安全性を高めることができる。
一方、図２とともに図４をさらに参照すると、サイドカバー３３０の本体部３３３には、外壁で囲まれた内部空間が形成され得る。内部空間には、一側内面から他側内面まで延びた補強リブＲ１が備えられ得る。例えば、図４に示されたように、サイドカバー３３０の本体部３３３の内部には、外壁で囲まれた内部空間が形成され得る。内部空間には少なくとも一つの補強リブＲ１が一側内面から他側内面まで延びた形態で備えられ得る。
補強リブＲ１は、本体部３３３の長手方向（Ｘ軸方向）の一端部から他端部まで長く延びた形態を有し得る。補強リブＲ１は、サイドカバー３３０の本体部３３３だけでなく、ガス排出部３３５、後述する取り付け部３３７、及びパイプ収容部３３９にも備えられ得る。すなわち、ガス排出部３３５、取り付け部３３７、及びパイプ収容部３３９は、サイドカバー３３０の構成要素であって、バッテリーパック３００に外部衝撃が発生したとき、補強リブＲ１を通じた追加的な剛性を確保することで、内部のバッテリーモジュール２００及びその他の構成要素を保護することができる。
このように本発明は、サイドカバー３３０の内部空間に補強リブＲ１を形成することで、サイドカバー３３０の機械的剛性を効果的に高めることができる。これにより、バッテリーパック３００は、左右方向及び前後方向の外部衝撃から複数のバッテリーモジュール２００及びその他の構成要素を安全に保護することができる。
図６は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックに適用される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６をさらに参照すると、本発明のバッテリーモジュール２００は、少なくとも一側に形成される少なくとも一つの固定部２１７を備え得る。複数のバッテリーモジュール２００はそれぞれ、固定部２１７を介して一対のサイドカバー３３０の少なくともいずれか一つに固定され得る。固定部２１７は、例えばモジュールハウジング２１０に備えられ得る。具体的には、バッテリーモジュール２００は、モジュールハウジング２１０を備え得る。モジュールハウジング２１０は、複数の二次電池１００を収容する内部空間を有し得る。モジュールハウジング２１０は、サイドカバー３３０と結合されるように構成された固定部２１７を備え得る。固定部２１７は、モジュールハウジング２１０の長手方向（Ｙ軸方向）の一側及び他側にそれぞれ備えられる。
固定部２１７には、結合孔Ｈ３が形成される。サイドカバー３３０上には、結合孔Ｈ３と対応する位置に形成される締結孔Ｈ１が備えられる。具体的には、締結孔Ｈ１は、サイドカバー３３０を構成するガス排出部３３５上に形成される。すなわち、ガス排出部３３５の上面には、ガス排出部３３５の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って複数の締結孔Ｈ１及び入口Ｅ１が相互に離隔した状態で備えられる。
互いに対面する一対のバッテリーモジュール２００のそれぞれに備えられた一対の外側固定部２１７は、締結孔Ｈ１及び結合孔Ｈ３に挿入される締結ボルト（図示せず）によってガス排出部３３５上に結合され得る。一方、互いに対面する一対のバッテリーモジュール２００のそれぞれに備えられた一対の内側固定部２１７、すなわち互いに対面する一対の固定部２１７をトレイ３２０に固定するためには、トレイ３２０上に別途の構造物がさらに必要となる。
そのため、トレイ３２０の幅方向（Ｙ軸方向）の中心部には、トレイ３２０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿ってトレイ３２０の上面を横切って延びた形態を有し、ガス排出部３３５と同じ高さを有するモジュール固定バー３２８がさらに備えられる。モジュール固定バー３２８の上面には、モジュール固定バー３２８の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って一対の締結孔Ｈ１が備えられ、このような締結孔Ｈ１には互いに対面する一対のバッテリーモジュール２００のそれぞれに備えられた一対の固定部２１７が締結される。
このように本発明におけるバッテリーモジュール２００とトレイ３２０との締結には、トレイ３２０の底面、すなわち載置プレート３２３とバッテリーモジュール２００とが直接締結される方式ではなく、載置プレート３２３上に取り付けられた別途の構造物を用いてバッテリーモジュール２００が間接的に締結される方式が適用される。これにより、バッテリーモジュール２００とトレイ３２０との締結によってトレイ３２０の底面に応力が集中される現象を防止できることで、トレイ３２０の底面に形成された冷却流路を通って流れる冷却液が外部の衝撃によって流失して冷却性能に支障を及ぼすことを防止することができる。また、冷却流路を通って流れる冷却液が冷却水である場合、冷却水の漏水による短絡の危険性も除去することができる。
すなわち、本発明によるバッテリーパック３００は、トレイ３２０の底面を構成する載置プレート３２３に冷却液入口３２３ｂ及び冷却液出口３２３ｃを備え得、バッテリーモジュール２００の底面がこのような冷却液入口３２３ｂ及び冷却液出口３２３ｃと連結されて冷媒の供給を受けるか又は排出することができる。すなわち、冷却液入口３２３ｂ及び冷却液出口３２３ｃは、トレイ３２０の底面を構成する載置プレート３２３に形成された冷却液流路（図示せず）と連通し、このような冷却液流路は後述する冷却パイプ３５０と連通する。
一方、図１、図２及び図４をさらに参照すると、バッテリーパック３００は、内部に冷却液が流れるように構成された冷却パイプ３５０を含む。冷却パイプ３５０は、複数のバッテリーモジュール２００に冷却液を供給するように構成される。冷却液としては、例えば冷却水が用いられ得る。
また、一対のサイドカバー３３０の少なくともいずれか一つは、本体部３３３の内壁面から内側に延びた形態を有するパイプ収容部３３９をさらに含み得る。パイプ収容部３３９は、冷却パイプ３５０がその内部に収容されるように冷却パイプ３５０を囲む。パイプ収容部３３９は、冷却パイプ３５０を囲むように形成された外壁形態であり得る。パイプ収容部３３９は、載置プレート３２３及び本体部３３３と結合される。パイプ収容部３３９と載置プレート３２３との結合及び／またはパイプ収容部３３９と本体部３３３との結合は、例えば溶接によって行われ得る。または、パイプ収容部３３９と本体部３３３とが一体に形成されてもよい。これにより、パイプ収容部３３９の内部空間、すなわちパイプ収容部３３９と載置プレート３２３及び本体部３３３とで囲まれた空間は、バッテリーモジュール２００の収容空間と実質的に完全に隔離した状態を維持する。これによって、パイプ収容部３３９の内部空間に漏液による冷却液が存在しても、冷却液がバッテリーモジュール２００の収容空間側に流れ込むことはない。
図４に示されたように、パイプ収容部３３９は、例えば、外壁が本体部３３３の内側壁から内側に延びた水平プレート３３９ａ、及び水平プレート３３９ａの端部から下方に延びた垂直プレート３３９ｂを含み得る。水平プレート３３９ａと垂直プレート３３９ｂとは、個別的に備えられて溶接などによって接合されてもよく、一体に形成されてもよい。
このように本発明は、サイドカバー３３０が冷却パイプ３５０を内部に収容するパイプ収容部３３９を備えることで、外部衝撃による冷却パイプ３５０の損傷を防止することができる。
一方、図４をさらに参照すると、トレイ３２０は冷却液収容部３２７を備える。具体的には、冷却液収容部３２７は、冷却パイプ３５０から冷却液が漏れる場合、漏れた冷却液が流れ込むように構成され得る。例えば、図４に示されたように、冷却液収容部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の長手方向の一端部３２３ａは、サイドカバー３３０の本体部３３３と離隔することで、漏れた冷却液が冷却液収容部３２７に流れる通路として機能する冷却液流入部を提供する。すなわち、冷却パイプ３５０から冷却液が漏れる場合、流出した冷却液が載置プレート３２３の端部３２３ａとサイドカバー３３０との間の離隔した隙間から冷却液収容部３２７の内部へと流れ得る。冷却液収容部３２７に備えられる冷却液流入部は、パイプ収容部３３９内に形成される。これにより、パイプ収容部３３９内に位置する冷却パイプ３５０から冷却液が漏れても、冷却液はパイプ収容部３３９内に溜まらず冷却液収容部３２７内へと流れることができる。このように本発明のバッテリーパック３００は、パイプ収容部３３９の内部空間がバッテリーモジュール２００の収容空間と完全に隔離した構造を有するだけでなく、パイプ収容部３３９内に冷却液流入部が位置する構造を有することで、パイプ収容部３３９内で漏液が発生しても、バッテリーモジュール２００の収容空間内に冷却液が流入する可能性を完全に遮断することができる。
このようにトレイ３２０は、冷却パイプ３５０から冷却液が漏れる場合、漏れた冷却液が流れ込むように構成された冷却液収容部３２７を備えることで、流出した冷却液がバッテリーモジュール２００の収容空間に溜まったり、バッテリーモジュール２００の内部へと流れ込んだりすることを防止し、バッテリーモジュール２００間の短絡を防止することができる。
一方、図２をさらに参照すると、サイドカバー３３０は、取り付け部３３７をさらに備え得る。取り付け部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。取り付け部３３７には、外部機器に結合されるように締結構造が形成され得る。例えば、取り付け部３３７は自動車の車体と結合され得る。取り付け部３３７には、ボルトの挿入のためのボルト穴Ｈ２が形成され得る。
このように本発明は、取り付け部３３７をさらに含むことで、例えば自動車の車体にバッテリーパック３００を安定的に固定することができる。
また、取り付け部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、取り付け部３３７は、本体部３３３の外側に突出した形態を有し得る。取り付け部３３７は、内部が空いている中空構造を有し得る。すなわち、取り付け部３３７は、バッテリーパック３００の側方から衝撃が加えられる場合、これを吸収するか又は防御するように外側に突出した形態を有し得る。
図４及び図６とともに図７を参照すると、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックに適用されるバッテリーモジュール２００Ｂは、排出ポート２１５に栓３６０が備えられ得る。栓３６０は、所定温度以下で排出ポート２１５の出口を密閉し、所定温度以上では溶融して流失するように構成され得る。例えば、栓３６０は、融点が２００℃以上の材質を含み得る。例えば、栓３６０はパラフィン素材を含み得る。栓３６０は、例えば、２００℃で溶けて流失して排出ポート２１５を開放できる。
このように本発明のバッテリーモジュール２００Ｂは、所定温度以下では排出ポート２１５を密閉し、所定温度以上では溶けて流失して排出ポート２１５を開放するように構成された栓３６０を備えることで、火災や熱暴走が発生したバッテリーモジュール２００Ｂの高温のガスによって栓３６０が溶けて流失し、これにより排出ポート２１５が開放されて高温のガスを外部に排出することができる。所定温度以下の内部温度を維持する正常な使用状態では排出ポート２１５を密閉し、外部物質（特に、伝導性物質）がバッテリーモジュール２００Ｂに流れ込むことを防止することができる。
さらに、本発明のバッテリーモジュール２００Ｂは、栓３６０を適用することで、火災や熱暴走が発生したバッテリーモジュール２００Ｂから高温のガスが排出される場合、ガス排出部３３５に移動するガスが隣接した他のバッテリーモジュール２００Ｂの排出ポート２１５からバッテリーモジュール２００Ｂの内部へと流れ込むことを防止することができる。
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）、例えばバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）、電流センサ、ヒューズなどをさらに含み得る。
本発明の一実施形態による自動車は、電気自動車やハイブリッド自動車であり得、上述したような本発明によるバッテリーパック３００を少なくとも一つ含む。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を搭載し得る。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。
一方、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。
１００ 二次電池（パウチ型バッテリーセル）
１１１ 負極リード
１１２ 正極リード
１１６ パウチケース
２００ バッテリーモジュール
２００Ｂ バッテリーモジュール
２１０ モジュールハウジング
２１５ 排出ポート
２１７ 固定部、外側固定部、内側固定部
３００ バッテリーパック
３１０ 上部カバー
３２０ トレイ
３２３ 載置プレート
３２３ａ 端部
３２３ｂ 冷却液入口
３２３ｃ 冷却液出口
３２４ ベースプレート
３２５ 前方フレーム
３２６ 後方フレーム
３２７ 冷却液収容部
３２８ モジュール固定バー
３３０ サイドカバー
３３０ａ サイドカバー
３３０ｂ サイドカバー
３３３ 本体部
３３５ ガス排出部
３３５Ａ ガス排出部
３３７ 取り付け部
３３９ パイプ収容部
３３９ａ 水平プレート
３３９ｂ 垂直プレート
３５０ 冷却パイプ
３６０ 栓
Ｅ１ 入口
Ｅ２ 排出口
Ｈ１ 締結孔
Ｈ２ ボルト穴
Ｈ３ 結合孔
Ｒ１ 補強リブ
１１１ 負極リード
１１２ 正極リード
１１６ パウチケース
２００ バッテリーモジュール
２００Ｂ バッテリーモジュール
２１０ モジュールハウジング
２１５ 排出ポート
２１７ 固定部、外側固定部、内側固定部
３００ バッテリーパック
３１０ 上部カバー
３２０ トレイ
３２３ 載置プレート
３２３ａ 端部
３２３ｂ 冷却液入口
３２３ｃ 冷却液出口
３２４ ベースプレート
３２５ 前方フレーム
３２６ 後方フレーム
３２７ 冷却液収容部
３２８ モジュール固定バー
３３０ サイドカバー
３３０ａ サイドカバー
３３０ｂ サイドカバー
３３３ 本体部
３３５ ガス排出部
３３５Ａ ガス排出部
３３７ 取り付け部
３３９ パイプ収容部
３３９ａ 水平プレート
３３９ｂ 垂直プレート
３５０ 冷却パイプ
３６０ 栓
Ｅ１ 入口
Ｅ２ 排出口
Ｈ１ 締結孔
Ｈ２ ボルト穴
Ｈ３ 結合孔
Ｒ１ 補強リブ
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に冷却液を供給する冷却パイプと、
前記冷却パイプから漏れた冷却液が流れ込む冷却液収容部を備え、前記複数のバッテリーモジュールが載置されるトレイと、を含むバッテリーパック。 - 前記バッテリーパックは、
前記トレイの幅方向の両側部を覆う一対のサイドカバーをさらに含む、請求項１に記載のバッテリーパック。 - 前記一対のサイドカバーは、
前記トレイの長手方向に沿って延び、前記トレイの幅方向の一側及び他側にそれぞれ位置する本体部を含む、請求項２に記載のバッテリーパック。 - 前記一対のサイドカバーのうち少なくともいずれか一つは、
前記本体部の内壁面から内側に延びた形態を有し、前記冷却パイプが内部に収容されるように前記冷却パイプを囲むパイプ収容部をさらに含む、請求項３に記載のバッテリーパック。 - 前記冷却液収容部は、冷却液流入部を備え、
前記冷却液流入部は、前記パイプ収容部内に形成される、請求項４に記載のバッテリーパック。 - 前記トレイは、
前記バッテリーモジュールと直接接触し、幅方向の端部が前記本体部と所定距離だけ離隔して位置して、漏れた前記冷却液が前記冷却液収容部側へと流れ込む冷却液流入部を形成する載置プレートと、
前記載置プレートの下方に離隔して位置して、前記冷却液流入部を通って流れ込んだ冷却液を収容可能な前記冷却液収容部を形成するベースプレートと、を含む、請求項４に記載のバッテリーパック。 - 前記パイプ収容部は、
前記載置プレート及び前記本体部と結合される、請求項６に記載のバッテリーパック。 - 前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれは、
少なくとも一側に形成される固定部を備える、請求項２に記載のバッテリーパック。 - 前記複数のバッテリーモジュールのそれぞれは、
前記固定部を介して前記一対のサイドカバーのうち少なくともいずれか一つに固定される、請求項８に記載のバッテリーパック。 - 請求項１から９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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