JP2023527946A - バッテリモジュール組立体、バッテリパック、及びバッテリを電源として使用する装置 - Google Patents

Abstract

バッテリモジュール組立体、バッテリパック、及びバッテリを電源として使用する装置を提供する。バッテリモジュール組立体は、第１の方向（Ｚ）に沿って配置される少なくとも２つのバッテリモジュール（２０）であって、バッテリモジュール（２０）の各々は複数のバッテリセル（２１）を備え、バッテリセル（２１）のシェル側壁（２１１）は、対向配置された２つの第１の側壁（２１１Ａ）と、対向配置された２つの第２の側壁（２１１Ｂ）とを含み、第１の側壁（２１１Ａ）の面積は第２の側壁（２１１Ｂ）の面積よりも大きく、第１の側壁（２１１Ａ）は第１の方向（Ｚ）に垂直である、少なくとも２つのバッテリモジュール（２０）と、隣り合う２つのバッテリモジュール（２０）の間に配置され、隣り合う２つのバッテリモジュール（２０）のバッテリセル（２１）の第１の側壁（２１１Ａ）と熱交換するように構成された冷却板（３１）とを備える。バッテリパックは、バッテリモジュール組立体を含む。バッテリを電源として使用する装置は、バッテリパックを含む。

Description

本開示は、バッテリ技術の分野に関し、より詳細には、バッテリモジュール組立体、バッテリパック、及びバッテリを電源として使用する装置に関する。

バッテリパックが動作している場合、バッテリパックのバッテリセルが正常に動作するためには、適切な周囲温度が必要とされる。周囲温度が高すぎたり低すぎたりすると、バッテリセルの動作性能や寿命に悪影響を及ぼす場合がある。周囲温度が高すぎて、放熱がタイミングよく行われない場合、バッテリセル内で熱暴走が発生する可能性があり、安全上のアクシデントや潜在的な安全上の問題が生じる可能性がある。そのため、バッテリパックの温度管理が必要とされる。周囲温度が適切でない場合には、バッテリパックを加熱又は冷却することで、バッテリセルの温度を制御することができる。

バッテリパックの熱管理のための有効な方法の１つは、バッテリパックのケースに冷却板を取り付け、循環冷却液を使用してバッテリセルによって発生する熱を除去するか、又は冷却板を加熱してバッテリセルの温度を制御することである。関連技術では、一般にバッテリパックのバッテリセルは直立して配置され、冷却板はバッテリパックのケースの底部に配置され、バッテリセルの温度はバッテリセルの底部を冷却又は加熱することによって制御される。

本開示の第１の態様は、第１の方向に沿って配置された少なくとも２つのバッテリモジュールであって、バッテリモジュールの各々は複数のバッテリセルを備え、バッテリセルのシェル側壁は、対向して配置された２つの第１の側壁及び対向して配置された２つの第２の側壁を含み、第１の側壁の面積は第２の側壁の面積よりも大きく、第１の側壁は第１の方向に垂直である、少なくとも２つのバッテリモジュールと、隣り合う２つのバッテリモジュールの間に配置され、隣り合う２つのバッテリモジュールのバッテリセルの第１の側壁と熱交換する冷却板とを備える、バッテリモジュール組立体を提供する。

いくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体において、バッテリモジュールの各々の複数のバッテリセルは、第１の方向に垂直な方向に沿って配置される。

いくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体において、バッテリセルの第１の側壁は冷却板に接続される。

いくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体において、バッテリセルは、バッテリセルのシェル側壁の外側に配置された絶縁膜を含み、絶縁膜の一方の面は第１の側壁に接続され、絶縁膜の他方の面は冷却板に接続される。

いくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体において、バッテリモジュール組立体は、冷却板と、冷却板に隣り合うバッテリセルの第１の側壁との間に配置された熱伝導性接着剤層を更に備える。

いくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体において、バッテリセルが最大の膨張力を発生する方向は、第１の方向と略平行である。

本開示の第２の態様は、ケースと、ケース内に配置された本開示の第１の態様に係るバッテリモジュール組立体とを備える、バッテリパックを提供する。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、ケースはバッテリモジュール組立体を囲むケース側壁を含み、冷却板はケース側壁に接続される。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、バッテリパックは少なくとも２つのバッテリモジュール組立体を備え、少なくとも２つのバッテリモジュール組立体は第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って配置される。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、隣り合う２つのバッテリモジュール組立体に対応する２つの冷却板は別々に配置される。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、バッテリパックは接続部を備え、隣り合う２つのバッテリモジュール組立体に対応する２つの冷却板は、接続部によって接続される。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、ケースは、ケース側壁に固定して接続されたセパレータビームを含み、セパレータビームは、ケースの内部空間を複数の部分空間に分割し、少なくとも２つのバッテリモジュール組立体は、複数の部分空間にそれぞれ配置される。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、ケースは、ケース側壁に固定して接続されたセパレータビームを含み、セパレータビームは、ケースの内部空間を複数の部分空間に分割し、少なくとも２つのバッテリモジュール組立体は、複数の部分空間にそれぞれ配置され、接続部分は、セパレータビームに固定して接続される。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、ケースは、ケース側壁の両端部にそれぞれ配置されたケースカバーとケース底部とを備え、ケースカバー及びケース底部はケース側壁に着脱自在に接続され、冷却板は、ケース側壁に一体的に設けられる。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、ケースは、ケース側壁の両端部にそれぞれ配置されたケースカバーとケース底部とを備え、ケースカバー及び冷却板は、ケース側壁に着脱可能に接続され、ケース底部は、ケース側壁に一体的に設けられる。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックにおいて、バッテリパックは、ケースカバーとバッテリモジュールとの間、又はケース底部とバッテリモジュールとの間に配置されたカバー板を更に備え、カバー板は、ケースに着脱可能に接続される。

本開示の第３の態様は、本開示の第２の態様によるバッテリパックを備える、バッテリを電源として使用する装置を提供する。

本開示の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかになる。

本明細書に記載される添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供することを意図し、本開示の一部を構成する。本開示の例示的な実施形態及びその説明は、本開示を説明することを意図しているが、本開示に対する不適切な制限を構成することを意図していない。

本開示の一実施形態に係るバッテリパックの概略分解図である。 本開示の別の実施形態に係るバッテリパックの概略分解図である。 本開示のさらに別の実施形態に係るバッテリパックの概略分解図である。 異なる組立段階における図３に示されるバッテリパックの概略構成図である。 異なる組立段階における図３に示されるバッテリパックの概略構成図である。 異なる組立段階における図３に示されるバッテリパックの概略構成図である。 異なる組立段階における図３に示されるバッテリパックの概略構成図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体のバッテリセルの概略構成図である。

本開示の実施形態における技術的解決手段は、本開示の実施形態における添付図面と共に、以下に明確かつ完全に説明される。明らかなように、記載された実施形態は、本開示の実施形態の全部ではなく一部である。少なくとも１つの例示的な実施形態の以下の説明は、実際には単に例示的なものであり、本開示及びその用途又は使用に関するいかなる制限にもならない。創造的な努力なしに本開示の実施形態に基づいて当業者によって得られた他のすべての実施形態は、本開示の保護範囲内に入るものである。

これらの実施形態に記載された構成要素及び工程の相対的な配置、数式、及び数値は、特に明記されない限り、本開示の範囲を制限しない。また、説明を容易にするために、添付図面に示すような部品の寸法は、実際の比例関係に従って描かれていないことを理解されたい。関連技術の当業者に知られている技術、方法及び装置は、詳細には議論されないかもしれないが、適切な場合には、それらの技術、方法及び装置は、正当な説明の一部として考慮されるべきである。本明細書に示され議論される全ての例において、いかなる特定の値も単に例示的なものとして解釈されるべきであり、制限するものではない。したがって、例示的な実施形態の他の例は、異なる値を有することができる。なお、以下の図面において、同様の符号及び符号は、同様のものを示している。したがって、１つの図面で項目を定義した後は、以降の図面でこの項目についてさらに説明することを要しない。

本開示の説明において、パーツを限定するために「第１」、「第２」及び他の用語を使用することは、対応するパーツの間の区別を容易にするためだけであることが理解されるべきである。別段の記載がない限り、上記の用語は特別な意味を持たず、従って、本開示の保護範囲に対する制限として解釈することはできない。

本開示の説明において、「前、後、上、下、左、右」、「横方向、鉛直方向、垂直方向、水平方向」、及び「頂部、底部」等の位置の語で示される位置又は位置関係は、一般に、添付図面に示されるような位置又は位置関係に基づくものであり、本開示の説明の容易化及び簡略化のためのものであることを理解されたい。特に明記されない限り、これらの位置の語は、装置又は要素が特別な位置を有すること、又は特別な位置で構成及び動作されることを示すこと又は暗示することを意図するものではない。したがって、これらの位置の語は、本開示の保護範囲に対する制限として解釈することはできない。「内側、外側」という位置の語は、パーツ自体の輪郭の内側又は外側を指す。

本開示を見出す過程において、関連技術では、バッテリセルの底面積が小さいため、冷却板の放熱効率が低く、温度制御効果が理想的ではなく、温度制御効果のバランスが取れていないことが分かった。

本開示の実施形態は、バッテリモジュール組立体、バッテリパック、及びバッテリを電源として使用する装置を提供する。

本開示の実施形態によって提供されるバッテリを電源として使用する装置は、本開示の実施形態によるバッテリパックを含む。装置は、例えば、車両、船舶、又はエネルギー貯蔵装置などであってもよい。本開示の実施形態によって提供されるバッテリを電源として使用する装置は、本開示の実施形態によるバッテリパックの利点を有する。

図１乃至図３に示すように、本開示の実施形態によって提供されるバッテリパックは、主としてケース１０と、ケース１０内に配置されたバッテリモジュール組立体とを含む。本開示の実施形態によるバッテリパックは、本開示の実施形態によるバッテリモジュール組立体の利点を有する。

図１乃至図３及び図４Ａ乃至図４Ｄに示されるように、本開示の実施形態によって提供されるバッテリモジュール組立体は、少なくとも２つのバッテリモジュール２０及び冷却板３１を含む。少なくとも２つのバッテリモジュール２０は、第１の方向Ｚに沿って配置され、バッテリモジュール２０の各々は、複数のバッテリセル２１を含み、バッテリセル２１のシェル側壁２１１は、対向して配置された２つの第１の側壁２１１Ａと、対向して配置された２つの第２の側壁２１１Ｂとを含む。第１の側壁２１１Ａの面積は、第２の側壁２１１Ｂの面積よりも大きく、第１の側壁２１１Ａは、第１の方向Ｚに対して垂直である。冷却板３１は、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に配置され、隣り合う２つのバッテリモジュール２０のバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａと熱交換するように構成されている。

本開示の実施形態に係るバッテリモジュール組立体では、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に冷却板３１を設けて、２つのバッテリモジュール２０がこの冷却板３１を共有するようにし、冷却板３１を隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に配置して、より大きな面積を有するバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａと熱交換を行う。バッテリセル２１がバッテリモジュール２０を平坦に形成し、冷却板がバッテリセル２１の最大面を冷却又は加熱し、その結果、バッテリセル２１の冷却又は加熱の効率が向上する。冷却板３１は、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に配置され、これは、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の不均一な加熱又は冷却を低減又は防止するのに有利である。

また、いくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体では、各バッテリモジュール２０の複数のバッテリセル２１は、第１の方向Ｚに垂直な方向に沿って配置されている。図１乃至図４Ｄでは、第１の方向Ｚは、バッテリパックの高さ方向に対応する。この配置モードでは、バッテリモジュール組立体内のバッテリモジュール２０は単一層に配置され、これにより、バッテリモジュール２０内のバッテリセル２１を均等に加熱又は冷却することが容易になる。

いくつかの実施形態によるバッテリモジュール組立体では、バッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａが冷却板３１に接続される。バッテリセル２１は、第１の側壁２１１Ａを介して冷却板３１に接続され、これにより、バッテリモジュール組立体の主要な構成要素が全体を形成することが容易になる。これは、バッテリモジュール組立体が、ケース、冷却液送出管路及び他のバッテリモジュール組立体などのバッテリパックの他の部品と共に組み立てられる場合に、バッテリモジュール組立体を迅速に配置して組み立てるのに有用であり、それによってバッテリパックの組み立て効率を向上させるのに役立つ。

いくつかの実施形態によるバッテリモジュール組立体において、バッテリセル２１は絶縁膜２１２を含む。絶縁膜２１２を含むバッテリセル２１は、図５に示すようになる。バッテリセル２１が絶縁膜２１２を含む場合、絶縁膜２１２はバッテリセル２１のシェル側壁２１１の外側に配置され、絶縁膜２１２の一方の面は第１の側壁２１１Ａに接続され、絶縁膜の他方の面は冷却板３１に接続される。絶縁膜２１２は、バッテリセル２１及び冷却板３１を電気的に保護するのを容易にする。

いくつかの実施形態によるバッテリモジュール組立体において、バッテリモジュール組立体は、冷却板３１と、冷却板３１に隣り合うバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａとの間に配置された熱伝導性接着剤層をさらに含む。熱伝導性接着剤層の配置は、冷却板３１とバッテリセル２１とを固定することができ、冷却板３１とバッテリセル２１との間の熱伝達を容易にする。

例えば、絶縁層を有しないバッテリセル２１では、冷却板３１と冷却板３１に対向するバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａとに熱伝導性接着層がそれぞれ接着され、冷却板３１と対応する第１の側壁２１１Ａとが固定され、熱伝導性接着層が冷却板３１と第１の側壁２１１Ａとの間の熱伝達機能を担う。

他の例として、絶縁層２１２を有するバッテリセル２１では、冷却板３１と、冷却板３１に対向する絶縁層２１２の面とに、熱伝導性接着層をそれぞれ接着して、冷却板３１と対応する絶縁層３１２の表面とを固定する。さらに、熱伝導性接着層は、冷却板３１と絶縁層２１２の表面との間の熱伝達の機能を担う。冷却板３１に対向するバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａと冷却板３１との接続及び熱伝達は、絶縁層２１２の対応する部分を介して行われる。

いくつかの実施形態に係るバッテリモジュール組立体において、バッテリセル２１が最大の膨張力を発生する方向は、第１の方向Ｚに略平行である。冷却板３１は、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に配置され、冷却板３１の方向は、第１の方向Ｚにほぼ垂直であるため、冷却板３１は、少なくとも部分的に、バッテリセル２１の変形に抵抗する機能をも担うことができる。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックでは、ケース１０は、バッテリモジュール組立体を囲むケース側壁１１を含み、冷却板３１は、ケース側壁１１に接続される。バッテリパックは、上述したバッテリモジュール組立体の利点を有する。これにより、冷却板３１がケース側壁１１に接続されているので、冷却板３１がケース１０に対して移動するのを防止し、それによって冷却板３１がバッテリモジュール２０に対して相対的な位置を維持するのを容易にすることができ、また、冷却板３１と冷却板３１に接続された管継手との間の接続不良、破損又は漏れなどの故障を防止するのに有利である。

いくつかの実施形態によるバッテリパックは、少なくとも２つのバッテリモジュール組立体を含み、少なくとも２つのバッテリモジュール組立体は、第１の方向Ｚに垂直な方向に沿って配置される。バッテリパックは、少なくとも２つのバッテリモジュール組立体を含み、複数のバッテリモジュール組立体は、同じケース１０内に組み込まれてもよい。各バッテリモジュール組立体の冷却板３１は、バッテリパックの冷却板組立体３０の冷却部を構成する。

いくつかの実施形態によるバッテリパックでは、隣り合う２つのバッテリモジュール組立体に対応する２つの冷却板３１が別々に配置される。隣り合う２つの冷却板３１は、バッテリパックの組み立て時に各バッテリモジュール組立体の冷却板３１が互いに制限されにくくなるように別々に配置されているので、組み立て工程がより柔軟になる。隣り合う２つのバッテリモジュール組立体がそれぞれ２つのバッテリモジュール２０と、２つのバッテリモジュール２０の間に配置された１つの冷却板３１のみとを含む場合、対応する２つの冷却板３１は２つのバッテリモジュールの２つの冷却板３１を指す。２つの隣り合うバッテリモジュール組立体が各々少なくとも３つのバッテリモジュール２０及び少なくとも２つの冷却板３１を含む場合、対応して配置される２つの冷却板３１は、１つのバッテリモジュール組立体の１つの冷却板３１及び別のバッテリモジュール組立体の冷却板３１のうちこの冷却板３１に隣り合う冷却板３１を指す。

いくつかの実施形態によるバッテリパックは、接続部３２を含み、隣り合う２つのバッテリモジュール組立体に対応する２つの冷却板３１は、接続部３２によって接続される。接続部３２によって少なくとも２つの冷却板３１を接続することができ、これにより各冷却板３１の位置決めが容易になり、組立効率が向上する。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックでは、ケース１０はセパレータビーム１４を含み、セパレータビーム１４はケース側壁１１に固定して接続され、セパレータビーム１４はケース１０の内部空間を複数の部分空間に分割し、少なくとも２つのバッテリモジュール組立体が複数の部分空間にそれぞれ配置される。セパレータビーム１４の配置は、バッテリパックの全体的な剛性を向上させるのに有利であり、また、バッテリパック内の各バッテリモジュール組立体の位置決め及び設置に有利である。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックでは、接続部３２は、セパレータビーム１４に固定して接続される。接続部３２は、セパレータビーム１４に固定して接続されており、冷却板３１及びバッテリパックの他の部分の位置決め及び固定を容易にする。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックでは、ケース１０は、ケース側壁１１の両端部にそれぞれ配置されたケースカバー１２及びケース底部１３を含み、ケースカバー１２及びケース底部１３は、ケース側壁１１に着脱可能に接続され、冷却板３１は、ケース側壁１１と一体的に設けられている。また、冷却板組立体３０とケース側壁とを一体的に設計することで、冷却板組立体３０の内部流路と外部流路との接続構造を簡素化することができ、冷却板組立体３０を含む冷却装置の信頼性を向上させることができ、バッテリパックの組み立てをより簡便にすることができる。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックでは、ケース１０は、ケース側壁１１の両端部にそれぞれ配置されたケースカバー１２及びケース底部を含み、ケースカバー１２及び冷却板３１は、ケース側壁１１に着脱可能に接続され、ケース底部は、ケース側壁１１と一体に設けられている。この構成は、バッテリパックを組み立てるときに、片面組立（ｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｄｅｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を容易にする。

いくつかの実施形態に係るバッテリパックは、ケースカバー１２とバッテリモジュール２０との間、又はケース底部１３とバッテリモジュール２０との間に配置されるカバー板４０をさらに含み、カバー板４０は、ケース１０に着脱可能に接続される。カバー板４０の配置は、バッテリセルの膨張を低減し、バッテリパックの全体的な剛性を向上させるのに有利である。

以下、図１乃至図３及び図４Ａ乃至図４Ｄを参照して、本開示の実施形態をより詳細に説明する。図１乃至図４Ｄに示す実施形態では、第１の方向Ｚはバッテリパックの高さ方向であり、第２の方向Ｘはバッテリパックの幅方向であり、第３の方向Ｙはバッテリパックの長さ方向である。

図１に示すように、バッテリパックは、ケース１０と、バッテリモジュール組立体と、カバー板４０とを含む。

ケース１０は、第１の方向Ｚに延在するケース側壁１１と、第１の方向Ｚに沿ったケース側壁１１の両端部にそれぞれ配置されたケースカバー１２及びケース底部と、ケース１０内に配置された複数のセパレータビーム１４とを備える。なお、図１のケース底部は、下層のバッテリモジュール２０で隠れているため図示していない。

図１に示すように、バッテリモジュール組立体は、主に、２つのバッテリモジュール２０と、冷却板３１とを含む。２つのバッテリモジュール２０は、第１の方向Ｚに沿って配置される。各バッテリモジュール２０は、複数のバッテリセル２１を含み、バッテリセル２１のシェル側壁２１１は、対向して配置された２つ第１の側壁２１１Ａと、対向して配置された２つの第２の側壁２１１Ｂとを含む。第１の側壁２１１Ａの面積は、第２の側壁２１１Ｂの面積よりも大きく、第１の側壁２１１Ａは、第１の方向Ｚに対して垂直である。冷却板３１は、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に配置され、隣り合う２つのバッテリモジュール２０のバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａと熱交換するように構成されている。

図１に示すように、ケース１０内には、４つのバッテリモジュール組立体が第３の方向Ｙに沿って配置されている。各バッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａは、第１の方向Ｚに垂直な方向に延在しており、各バッテリセル２１は、バッテリモジュール２０を形成するために平坦に配置されている。

この実施形態では、各バッテリモジュール２０の複数のバッテリセル２１は、第１の方向Ｚに垂直な方向に沿って配置されている。図１に示されるように、１２個のバッテリセル２１は、第２の方向Ｘに沿って６列に配置され、第３の方向Ｙに沿って２列に配置されている。バッテリモジュール２０は、第１の方向Ｚに沿って１層のバッテリセル２１のみを含み、これは、各バッテリセル２１の不均一な加熱又は冷却を低減又は防止するのに有益である。

各バッテリモジュール組立体の冷却板３１は、バッテリモジュール２０の冷却部として機能し、バッテリパックの冷却板組立体３０を構成する。冷却板３１は、第１の方向Ｚにおいて隣り合う２つのバッテリモジュール２０のバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａを冷却することにより、隣り合う２つのバッテリモジュール２０を同時に冷却する。図１に示すように、冷却板組立体３０及び冷却板組立体３０の各冷却板３１は、第１の方向Ｚに対して垂直に配置されている。

本開示のいくつかの実施形態によるバッテリパックでは、冷却板３１が、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に設けられ、２つのバッテリモジュール２０がこの冷却板３１を共有するようになっている。冷却板３１は、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に配置され、より大きな面積を有するバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａと熱交換してバッテリセル２１の最大面を冷却又は加熱し、バッテリセル２１の冷却又は加熱の効率を向上させる。冷却板３１は、第１の方向に沿って隣り合う２つのバッテリモジュール２０の間に配置され、これは、隣り合う２つのバッテリモジュール２０の不均一な加熱又は冷却を低減又は防止するのに有利である。

冷却板３１は、一定の強度を有する熱伝導性材料、例えば、アルミニウム、鋼、又は銅などの金属で形成することができる。冷却板３１の内部には、冷却液が流れる内部流路が設けられている。冷却板３１は、内部流路を流れる冷却液に冷却板３１の両側のバッテリセルの第１の側壁２１１Ａと熱交換させる。これにより、バッテリセル２１の温度調整が行われる。

ケースカバー１２はケース側壁１１に着脱自在に接続され、ケース底部はケース側壁１１と一体に設けられている。この構成により、ケース１０の片側にバッテリパックを組み立てることが容易になる。

第１の方向Ｚは、図１における上下方向であり、ケース側壁１１の上端にケースカバー１２が着脱可能に配置され、ケース底部がケース側壁１１の下端に位置している。ケース底部は、ケース側壁１１と一体に設けられている。ケース側壁１１、ケースカバー１２及びケース底部は、複数のバッテリモジュール組立体の二層のバッテリモジュール２０を収容する内部空間と、複数のバッテリモジュール組立体の冷却板３１からなる冷却板組立体３０と、カバー板４０とを取り囲む。

セパレータビーム１４は、第２の方向Ｘ（すなわち、バッテリパックの幅方向）に延在する。複数のセパレータビーム１４は、ケース１０の内部空間を複数の部分空間に分割する。バッテリモジュール組立体は、それぞれ異なる部分空間に配置される。セパレータビーム１４は、ケース側壁１１及びケース底部に固定して接続されている。

図１に示すように、ケース１０は、幅方向に延在する５本のセパレータビーム１４を備えている。５つのセパレータビーム１４は、ケース１０の内部空間を第３の方向Ｙに沿って並んだ４つの部分空間に分割する。第３の方向Ｙに沿った両端部に位置する２つのセパレータビーム１４は、対応する側のケース側壁１１に隣接している。バッテリモジュール２０の４つのバッテリモジュール２０は、４つの部分空間にそれぞれ配置される。

図示しない実施形態では、より多い又はより少ないセパレータビームが配置されてもよく、セパレータビームはバッテリパックの長さ方向に沿って配置されてもよく、又はケースは長さ方向に延在するセパレータビームと幅方向に延在するセパレータビームとを含んでもよい。バッテリモジュール組立体の数及び位置、各バッテリモジュール組立体に含まれるバッテリモジュール２０の数、及び各バッテリモジュール２０に含まれるバッテリセル２１の数及び配置は、セパレータビームによって分割された部分空間に基づいて対応して設定されてもよい。

複数のセパレータビームは、同じ方向に延在しても、異なる方向に延在しても、構造が同一であっても、異なっていてもよい。図１に示す実施形態では、５つのセパレータビーム１４のうち、中央のセパレータビーム１４が他のセパレータビーム１４と構造が異なる。中間のセパレータビーム１４の幅（第３の方向Ｙに沿った幅）は、他のセパレータビーム１４の幅よりも大きい。

図１に示すように、４つのバッテリモジュール組立体の４つの冷却板３１は、並んで配置され、間隔を置いて配置される。すなわち、冷却板組立体３０は分割構造を有する。

この実施形態では、バッテリモジュール組立体は、冷却板３１と、冷却板３１に隣り合うバッテリモジュール２０の第１の側壁２１１Ａとの間に充填される熱伝導性接着剤層を含む。熱伝導性接着剤層は、冷却板３１と、隣り合うバッテリモジュール２０の第１の側壁２１１Ａとの間に充填され、これにより、冷却板３１とバッテリモジュール２０との間の相対的に固定される位置決めが容易になり、また、冷却板３１とバッテリモジュール２０との間の熱伝達が容易になる。

カバー板４０は、ケースカバー１２と上部のバッテリモジュール２０との間に位置し、ケース１０に着脱可能に接続されている。図１に示すように、カバー板４０は、第３の方向Ｙに沿って間隔を置いて配置された２つのカバーを含む。各カバーは、隣り合う２つのバッテリモジュール組立体のバッテリモジュール２０を覆う。第３の方向Ｙに沿ったカバーの両端部は、対応するセパレータビーム１４にそれぞれ固定して接続される。第３の方向Ｙに沿ったカバーの中央には、セパレータビーム１４に向かって凹む溝が設けられ、溝の底部は、対応するセパレータビーム１４に固定して接続される。カバーとセパレータビーム１４との間の固定接続は、例えば、ねじ接続、リベット接続、及びスポット溶接等とすることができる。

図１に示す実施形態に係るバッテリパックを組み立てるための実現可能な組立工程は、以下の通りである。

まず、バッテリモジュール組立体の下層の４個のバッテリモジュール２０が、ケース１０の部分空間にそれぞれ設置され、４個のバッテリモジュール２０の下側の第１の側壁２１１Ａが、接着によってケース１０の底部に固定される。次に、下層のバッテリモジュール２０のうち、４つのバッテリモジュール２０の上側の第１の側壁２１１Ａに冷却板３１が熱伝導性接着剤で接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着層を形成する。冷却板３１に接続する必要のある管継手を設けられる。次に、冷却板３１の上面に熱伝導性接着剤が塗布され、バッテリモジュール組立体の上層の４個のバッテリモジュール２０がケース１０の部分空間に設置されて冷却板３１の上面にそれぞれ強固に接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着剤層を形成する。次に、カバー板４０が上層のバッテリモジュール２０上に載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。最後に、ケースカバー１２が載置され、ケースカバー１２がケース側壁１１の上端に接続される。これにより、バッテリパック１１の組立工程が完了する。

図２に示す実施形態と図１に示す実施形態との相違点は、バッテリパックがさらに３つの接続部３２を有し、各接続部３２が隣り合う２つの冷却板３１を接続し、各バッテリモジュール組立体の冷却板３１が接続部３２によって接続されて一体構造の冷却板組立体３０を形成している点である。例えば、接続部３２は平板状であってもよいし、ケース内の対応する構造体の空間形状に適合させてもよい。例えば、接続部の構造の一部を、セパレータビーム１４を避けるようにセパレータビーム１４の形状に適合した溝構造として設計してもよい。

図２に示すように、接続部３２は、冷却板組立体３０をセパレータビーム１４に接続するためにセパレータビーム１４に固定して接続されている。本実施形態では、各接続部３２及びセパレータビーム１４には、取付孔が対応して設けられており、各接続部３２は、対応するセパレータビーム１４にネジにより着脱可能に接続される。また、冷却板組立体３０の第３の方向Ｙに沿った両端部には、対応する冷却板３１の端部に接続された取付部３３が設けられており、取付部３３は、対応するセパレータビーム１４にネジにより接続される。

接続部３２をセパレータビーム１４に接続することにより、冷却板組立体３０をセパレータビーム１４に接続することができる。このようにして、冷却板組立体３０の位置決め及び固定が達成され、これは、冷却板組立体３０及びバッテリパックの全体的な強度を改善するのに有利である。

図２に示す実施形態に係るバッテリパックを組み立てるための実現可能な組立工程は、以下の通りである。

まず、バッテリモジュール組立体の下層の４個のバッテリモジュール２０が、それぞれケース１０の部分空間に設置され、４個のバッテリモジュール２０の下側の第１の側壁２１１Ａが、接着によってケース１０のケース底部に固定される。次に、下層の４個のバッテリモジュール２０の上側の第１の側壁２１１Ａに、バッテリモジュール組立体の冷却板３１が熱伝導性接着剤で接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着層を形成する。各接続部３２及び各取付部３３は、対応するセパレータビーム１４にネジにより接続される。各冷却板３１に接続する必要のある管継手が設けられる。次に、冷却板３１の上面に熱伝導性接着剤が塗布され、上層の４個のバッテリモジュール２０がケース１０の部分空間に設置されて冷却板３１の上面にそれぞれ強固に接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着剤層を形成する。次に、カバー板４０が上層のバッテリモジュール２０上に載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。最後に、ケースカバー１２が載置され、ケースカバー１２がケース側壁１１の上端に接続されてバッテリパック１１の組立工程を終了する。

なお、図２に示す実施形態では説明していない他の部品、部品の機能、及び部品間の位置関係については、前述の関連説明を参照してもよい。

図３及び図４Ａ乃至図４Ｄに示す実施形態は、ケースカバー１２及びケース底部１３がケース側壁１１に着脱自在に接続され、各バッテリモジュール組立体の冷却板３１を含む冷却板組立体３０がケース側壁１１に一体的に配置されている点で、図１及び図２に示す実施形態と異なる。冷却板組立体３０は、第１の方向Ｚに沿ってケース側壁１１の中央に配置され、冷却板組立体３０の４つの冷却板３１は、それぞれ、各部分空間に配置され、第３の方向Ｙに沿った両端部でセパレータビーム１４に固定して接続される。

冷却板組立体３０とケース側壁１１とを一体的に設計することができ、これにより、冷却板組立体３０の内部流路と外部流路との接続構造を簡素化することができ、冷却板組立体３０を含む冷却装置の信頼性を向上させることができ、バッテリパックの組み立てをより便利にすることができる。

図４Ａ乃至図４Ｄに示すように、図３に示すような本実施形態に係るバッテリパックを組み立てるための実現可能な組立工程は、以下の通りである。

まず、冷却板組立体３０の第１の方向Ｚに沿った一端の部品が、中間組立体を形成するために組み立てられ、次に、中間組立体が裏返され、第１の方向Ｚに沿った他端の部品が組み立てられる。このようにして、バッテリパックは正常に組み立てられる。

以下、冷却板組立体３０の下の部品の組み立てを例にして、バッテリパックの組み立て工程を説明する。

ケース側壁１１がケース底部１３に接続される端部が上を向いており、１つのバッテリモジュール２０（組立が完了した後、下層のバッテリモジュール２０が形成される）が、４つのバッテリモジュール組立体の各々から選択され、ケース１０の各部分空間の冷却板３１に熱伝導性接着剤で接着される。次に、下層のバッテリモジュール２０上にカバー板４０が載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。ケース底部１３が、ケース側壁１１に被せられて接続され、中間組立体が組み立てられて形成される。中間組立体は、ケース側壁１１がケースカバー１２に接続される端部が上を向くまで裏返され、４つのバッテリモジュール組立体の他の４つのバッテリモジュール２０（組立が完了した後、上層のバッテリモジュール２０が形成される）が、ケース１０の部分空間において冷却板３１に熱伝導性接着剤で接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着層を形成する。次に、別のカバー板４０が上層のバッテリモジュール２０上に載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。最後に、ケースカバー１２が載置され、ケースカバー１２がケース側壁１１に接続される。これにより、バッテリパック１１の組立工程が完了する。

なお、図３及び図４Ａ乃至図４Ｄに示す実施形態で説明していない他の部品、部品の機能、及び部品間の位置関係については、前述の関連説明を参照してもよい。

図５は、図１～図４Ａ乃至図４Ｄに示される実施形態における、バッテリパックの代替実施形態におけるバッテリセル、及びバッテリパックのバッテリモジュール組立体のバッテリセルを示す。図５に示すように、本実施形態のバッテリセル２１と前述の実施形態のバッテリセルとの相違点は、バッテリセルのバッテリ側壁２１１の外周に絶縁膜２１２が設けられている点である。図５に示される実施形態のバッテリセル２１は、他の実施形態を形成するために、前述の実施形態のいずれかのバッテリセル２１を置き換えるために使用されることができる。

絶縁膜２１２は、バッテリセル２１及び冷却板３１を電気的に保護するのを容易にする。

最後に、上記の実施形態は、本開示の技術的解決手段を説明することのみを意図しており、本開示を限定することを意図していないことに留意されたい。本開示は、好ましい実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者は、依然として、本開示の特定の実施形態に修正を加えたり、いくつかの技術的特徴に同等の置き換えを行ったりすることができ、それらは、本開示でクレームされた技術的解決手段の範囲内にあることを理解すべきである。

他の例として、絶縁層２１２を有するバッテリセル２１では、冷却板３１と、冷却板３１に対向する絶縁層２１２の面とに、熱伝導性接着層をそれぞれ接着して、冷却板３１と対応する絶縁層２１２の表面とを固定する。さらに、熱伝導性接着層は、冷却板３１と絶縁層２１２の表面との間の熱伝達の機能を担う。冷却板３１に対向するバッテリセル２１の第１の側壁２１１Ａと冷却板３１との接続及び熱伝達は、絶縁層２１２の対応する部分を介して行われる。

バッテリモジュール組立体の下層の４個のバッテリモジュール２０は、まず、ケース１０のサブスペースにそれぞれ設置され、４個のバッテリモジュール２０の下側の第１の側壁２１１Ａは、接着によってケース１０の底部に固定される。次に、下層のバッテリモジュール２０のうち、４つのバッテリモジュール２０の上側の第１の側壁２１１Ａに冷却板３１が熱伝導性接着剤で接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着層を形成する。冷却板３１に接続する必要のある管継手を設けられる。次に、冷却板３１の上面に熱伝導性接着剤が塗布され、バッテリモジュール組立体の上層の４個のバッテリモジュール２０がケース１０の副空間に設置されて冷却板３１の上面にそれぞれ強固に接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着剤層を形成する。次に、カバー板４０が上層のバッテリモジュール２０上に載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。最後に、ケースカバー１２が載置され、ケースカバー１２がケース側壁１１の上端に接続される。これにより、バッテリパックの組立工程が完了する。

バッテリモジュール組立体の下層の４個のバッテリモジュール２０は、まず、それぞれケース１０のサブスペースに設置され、４個のバッテリモジュール２０の下側の第１の側壁２１１Ａは、接着によってケース１０のケース底部に固定される。次に、下層の４個のバッテリモジュール２０の上側の第１の側壁２１１Ａに、バッテリモジュール組立体の冷却板３１が熱伝導性接着剤で接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着層を形成する。各接続部３２及び各取付部３３は、対応するセパレータビーム１４にネジにより接続される。各冷却板３１に接続する必要のある管継手が設けられる。次に、冷却板３１の上面に熱伝導性接着剤が塗布され、上層の４個のバッテリモジュール２０がケース１０の部分空間に設置されて冷却板３１の上面にそれぞれ強固に接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着剤層を形成する。次に、カバー板４０が上層のバッテリモジュール２０上に載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。最後に、ケースカバー１２が載置され、ケースカバー１２がケース側壁１１の上端に接続されてバッテリパックの組立工程を終了する。

ケース側壁１１がケース底部１３に接続された端部は上を向いており、１つのバッテリモジュール２０（組立が完了した後、下層のバッテリモジュール２０が形成される）は、４つのバッテリモジュール組立体のそれぞれから選択され、ケース１０の各部分空間の冷却板３１に熱伝導性接着剤で接着される。次に、下層のバッテリモジュール２０上にカバー板４０が載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。ケース底部１３が、ケース側壁１１に被せられて接続され、中間組立体が組み立てられて形成される。中間組立体は、ケース側壁１１がケースカバー１２に接続された端部が上を向くまで裏返され、４つのバッテリモジュール組立体の他の４つのバッテリモジュール２０（組立が完了した後、上層のバッテリモジュール２０が形成される）は、ケース１０の部分空間において冷却板３１に熱伝導性接着剤で接着され、熱伝導性接着剤が熱伝導性接着層を形成する。次に、別のカバー板４０が上層のバッテリモジュール２０上に載置され、セパレータビーム１４に固定して接続される。最後に、ケースカバー１２が載置され、ケースカバー１２がケース側壁１１に接続される。これにより、バッテリパックの組立工程が完了する。

Claims (17)

1. 第１の方向（Ｚ）に沿って配置された少なくとも２つのバッテリモジュール（２０）であって、該バッテリモジュール（２０）の各々は複数のバッテリセル（２１）を備え、該バッテリセル（２１）のシェル側壁（２１１）は、対向して配置された２つの第１の側壁（２１１Ａ）及び対向して配置された２つの第２の側壁（２１１Ｂ）を含み、該第１の側壁（２１１Ａ）の面積は該第２の側壁（２１１Ｂ）の面積よりも大きく、該第１の側壁（２１１Ａ）は該第１の方向（Ｚ）に垂直である、少なくとも２つのバッテリモジュール（２０）と、
   隣り合う２つのバッテリモジュール（２０）の間に配置され、該隣り合う２つのバッテリモジュール（２０）の前記バッテリセル（２１）の前記第１の側壁（２１１Ａ）と熱交換する冷却板（３１）と、
   を備える、バッテリモジュール組立体。
2. 前記バッテリモジュール（２０）の各々の前記複数のバッテリセル（２１）は、前記第１の方向（Ｚ）に垂直な方向に沿って配置される、請求項１に記載のバッテリモジュール組立体。
3. 前記バッテリセル（２１）の前記第１の側壁（２１１Ａ）は前記冷却板（３１）に接続される、請求項１又は２に記載のバッテリモジュール組立体。
4. 前記バッテリセル（２１）は絶縁膜（２１２）を含み、該絶縁膜（２１２）は前記バッテリセル（２１）の前記シェル側壁（２１１）の外側に配置され、前記絶縁膜（２１２）の一方の面は前記第１の側壁（２１１Ａ）に接続され、前記絶縁膜の他方の面は前記冷却板（３１）に接続される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバッテリモジュール組立体。
5. 前記冷却板（３１）と、前記冷却板（３１）に隣り合う前記バッテリセル（２１）の前記第１の側壁（２１１Ａ）との間に配置された熱伝導性接着剤層を更に備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバッテリモジュール組立体。
6. 前記バッテリセル（２１）が最大の膨張力を発生する方向は、前記第１の方向（Ｚ）と略平行である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバッテリモジュール組立体。
7. ケース（１０）と、
   前記ケース（１０）内に配置された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のバッテリモジュール組立体と、
   を備える、バッテリパック。
8. 前記ケース（１０）は、前記バッテリモジュール組立体を囲むケース側壁（１１）を含み、
   前記冷却板（３１）は前記ケース側壁（１１）に接続される、請求項７に記載のバッテリパック。
9. 前記バッテリパックは、少なくとも２つの前記バッテリモジュール組立体を備え、
   前記少なくとも２つのバッテリモジュール組立体は、前記第１の方向（Ｚ）に垂直な方向に沿って配置される、請求項７又は８に記載のバッテリパック。
10. 前記隣り合う２つのバッテリモジュール組立体に対応する前記２つの冷却板（３１）は別々に配置される、請求項９に記載のバッテリパック。
11. 接続部（３２）を備え、
    前記隣り合う２つのバッテリモジュール組立体に対応する前記２つの冷却板（３１）は、前記接続部（３２）によって接続される、請求項９に記載のバッテリパック。
12. 前記ケース（１０）はセパレータビーム（１４）を含み、
    前記セパレータビーム（１４）は、前記ケース側壁（１１）に固定して接続され、
    前記セパレータビーム（１４）は、前記ケース（１０）の内部空間を複数の部分空間に分割し、
    前記少なくとも２つのバッテリモジュール組立体は、前記複数の部分空間にそれぞれ配置される、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のバッテリパック。
13. 前記ケース（１０）は、セパレータビーム（１４）を備え、
    前記セパレータビーム（１４）は、前記ケース側壁（１１）に固定して接続され、
    前記セパレータビーム（１４）は、前記ケース（１０）の内部空間を複数の部分空間に分割し、
    前記少なくとも２つのバッテリモジュール組立体は、前記複数の部分空間にそれぞれ配置され、
    前記接続部（３２）は、前記セパレータビーム（１４）に固定して接続される、請求項１１に記載のバッテリパック。
14. 前記ケース（１０）は、前記ケース側壁（１１）の両端部にそれぞれ配置されたケースカバー（１２）とケース底部（１３）とを備え、
    前記ケースカバー（１２）及び前記ケース底部（１３）は、前記ケース側壁（１１）に着脱自在に接続され、
    前記冷却板（３１）は、前記ケース側壁（１１）に一体的に設けられる、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載のバッテリパック。
15. 前記ケース（１０）は、前記ケース側壁（１１）の両端部にそれぞれ配置されたケースカバー（１２）とケース底部（１３）とを備え、
    前記ケースカバー（１２）及び前記冷却板（３１）は、前記ケース側壁（１１）に着脱自在に接続され、
    前記ケース底部（１３）は、前記ケース側壁（１１）に一体的に設けられる、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載のバッテリパック。
16. カバー板（４０）を更に備え、
    前記カバー板（４０）は、前記ケースカバー（１２）と前記バッテリモジュール（２０）との間、又は前記ケース底部（１３）と前記バッテリモジュール（２０）との間に配置され、
    前記カバー板（４０）は、前記ケース（１０）に着脱可能に接続される、請求項７乃至１５のいずれか一項に記載のバッテリパック。
17. 請求項６乃至１６のいずれか一項に記載のバッテリパックを備える、バッテリを電源として使用する装置。

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