JP5490241B2 - 新規の構造を有する放熱部材を含んでいるバッテリーモジュール並びに中型又は大型のバッテリーパック - Google Patents
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Description
バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルの間の2つ以上の接合面に配置された複数の放熱部材と、該複数の放熱部材と一体的に相互接続される熱交換部材とが、バッテリーセルの積み重ねの一の側に取り付けられる構造で構成されており、複数のバッテリーセルの充電中及び放電中に複数のバッテリーセルから発生した熱は、複数の放熱部材を介して熱交換部材によって取り除かれており、複数の放熱部材のそれぞれが、対応する前記複数のバッテリーセルの間の接合面に配置された主本体部分と、接続部分が積み重ねられた複数のバッテリーセルから外側に露出される状態で、前記主本体部分に接続された接続部分と、上部分が前記熱交換部材と接触するように、前記接続部分から垂直方向に反対方向に延在している上部分と、を備えており、それによって、前記接続部分は前記主本体部分より大きな厚さを有する、バッテリーモジュールの提供によって達成されることができる。
バッテリーモジュールは、次の通りに製造された。
カソード/セパレーター/アノードの構造の電極アセンブリは、プレート状バッテリーセルを製造するために、樹脂層及び金属層を含んでいるラミネートシートから形成されたバッテリーケース内に取り付けられた。
主本体部分及び上部分は、0.1mmの厚さを有するアルミニウムシートを使用して図7に示されるように形成された。放熱部材は、主本体部分がバッテリーセルの1つの広い表面に等しいサイズを有し、且つ接続部分が0.2mmの厚さを有するように製造された。
節1−2に記載されるように製造された放熱部材は、バッテリーモジュールを製造するために、図6に示されるような節1−1に記載されるように製造される2つのバッテリーセルの間の接合面に配置された。
バッテリーモジュールは、接続部分の厚さが0.1mmであり、且つ放熱部材を製造する場合に、該接続部分の厚さが主本体部分の厚さと等しい点を除いて、例1と同じ方法で製造された。
例1に従って製造されたバッテリーモジュール及び比較例1に従って製造されたバッテリーモジュールは準備され、且つ各バッテリーモジュールの複数のバッテリーセルから発生した熱に基づいてバッテリーモジュールの温度における変化は測定された。その結果は、図12、図13、及び図14(グラフ)に示された。この実験は、熱が、5分間の室温で放熱部材を含んでバッテリーモジュールから発生する状態で実施された。
110 バッテリーケース
120 カソード端子、電極端子
130 アノード端子、電極端子
200、200’ バッテリーカートリッジ
300、300’ 一対のフレーム
301 中間フレーム
310、320、310’、320’ 弾性押圧部材
400 バッテリーモジュール
410 モジュールケース
500、500a 放熱部材
510 主本体部分
520 接続部分
530 上部分
600 熱交換部材
610 底部
620、620 対向する側部
621、622 冷媒チャンネル
630 放熱フィン
A 方向
D 放熱フィンの所定の間隔
L 高さ
l 高さ
W1 カートリッジの幅
W2 上部分の幅
T1 接続部分の厚さ
T2 主本体部分の厚さ
Claims (22)
- 積み重ねられた状態でバッテリーケースに取り付けられる複数のプレート状バッテリーセルを備えているバッテリーモジュールであって、
前記複数のプレート状バッテリーセルのそれぞれが、電極アセンブリがラミネートシートから形成されたバッテリーケースに取り付けられる構造で構成されており、
該バッテリーモジュールは、前記複数のバッテリーセルの間の2つ又はそれ以上の接合面に配置された複数の放熱部材と、該放熱部材を一体的に相互接続する熱交換部材とが、バッテリーセルの積み重ねの一の側に取り付けられる構造で構成されており、
前記複数のバッテリーセルの充電中及び放電中に前記複数のバッテリーセルから発生した熱は、前記複数の放熱部材を介して前記熱交換部材によって取り除かれ、
前記複数の放熱部材のそれぞれは、対応する前記複数のバッテリーセルの間の接合面に配置された主本体部分と、接続部分が積み重ねられた複数のバッテリーセルから外側に露出される状態で前記主本体部分に接続された接続部分と、上部分が前記熱交換部材と接触するように、前記接続部分から垂直方向に反対方向に延在している上部分と、を備えており、
前記接続部分は、前記主本体部分より大きな厚さを有し、
前記複数の放熱部材のそれぞれの前記接続部分は、前記複数の放熱部材のそれぞれの前記主本体部分の厚さの1.2倍〜8.0倍に等しい厚さを有することを特徴とするバッテリーモジュール。 - 前記複数の放熱部材のそれぞれは、熱伝導材料から形成されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記熱交換部材は、熱伝導材料から形成されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数の放熱部材のそれぞれは、高い熱伝導率を示す金属材料から形成されることを特徴とする請求項2に記載のバッテリーモジュール。
- 前記熱交換部材は、高い熱伝導率を示す金属材料から形成されることを特徴とする請求項3に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数の放熱部材のそれぞれの前記主本体部分は、前記複数のバッテリーセルの一の広い表面の面積の70%〜120%に等しいサイズを有することを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数の放熱部材のそれぞれの前記接続部分は、その主本体部分側での前記接続部分の厚さが、その上部分側での前記接続部分の厚さに等しい構造で構成されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数の放熱部材のそれぞれの前記接続部分は、前記接続部分が、その前記主本体部分側からその前記上部分側への増加する厚さを有する構造で構成されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数の放熱部材のそれぞれの前記接続部分は、垂直断面において対称的なアーチ構造で構成されることを特徴とする請求項8に記載のバッテリーモジュール。
- 前記熱交換部材は、冷媒がそれを通じて流れる少なくとも1つの冷媒チャンネルを有することを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記熱交換部材は、前記複数の放熱部材の上部に密接様式で配置された底部と、前記底部に接続された対向する側部であって、長手方向に前記側部を通じて形成された冷媒チャンネルを有する、対向する側部と、複数の放熱フィンが前記底部から上向きに延在するように前記対向する側部の間に配置された複数の放熱フィンと、を備えていることを特徴とする請求項10に記載のバッテリーモジュール。
- 前記放熱部材は、前記モジュールケースの上部に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記モジュールケースには、前記熱交換部材を受容するために十分なサイズを有する凹部がその上部に設けられており、
前記凹部内に取り付けられた前記熱交換部材は、前記モジュールケースの上部の高さと等しい高さ又は該上部の高さより低い高さを有することを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。 - 前記ラミネートシートは、熱溶着可能である内側樹脂層と、絶縁性金属層と、耐久性を示す外側樹脂層と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数のバッテリーセルの少なくとも1つは、フレーム構造で構成されたバッテリーカートリッジに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーモジュール。
- 前記バッテリーカートリッジは、前記複数のバッテリーセルの少なくとも1つが露出される状態で、前記複数のバッテリーセルの少なくとも1つの縁部を固定するための少なくとも1つの一対のプレート状フレームを備えており、前記プレート状フレームのそれぞれには、密接様式で前記複数のバッテリーセルの少なくとも1つの露出した広い表面に、前記複数の放熱部材のうちの対応する放熱部材を固定するために、複数の弾性押圧部材がその外側に設けられることを特徴とする請求項15に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数の弾性押圧部材は、前記複数のフレームの上側端及び下側端及び/又は左側又は右側で設けられることを特徴とする請求項16に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数のバッテリーセルのそれぞれは、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの前記露出した広い表面が、前記複数のフレームのうちの対応するフレームから外側に突出する状態で、前記対応するフレームの間に取り付けられており、
前記複数の弾性押圧部材は、前記複数の弾性押圧部材が、その露出した広い表面で前記複数のバッテリーセルのそれぞれの突出している高さより大きな高さを有する状態で、前記複数のフレームのそれぞれの外側で設けられることを特徴とする請求項16に記載のバッテリーモジュール。 - 前記複数の弾性押圧部材のそれぞれは、前記複数の弾性押圧部材のそれぞれが押圧される場合に、弾性押圧力を示すポリマー樹脂から形成されることを特徴とする請求項16に記載のバッテリーモジュール。
- 前記複数のフレームのそれぞれには、複数の溝がその外側に設けられており、前記複数の溝には、前記弾性押圧部材が取り付けられることを特徴とする請求項16に記載のバッテリーモジュール。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の2つ以上のバッテリーパックを備えている中型又は大型のバッテリーパックであって、前記バッテリーモジュールの数は、前記バッテリーパックの電力及び容量に基づいて設定されることを特徴とする、中型又は大型のバッテリーパック。
- 前記バッテリーパックが、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、又はプラグインハイブリッド電気自動車のための電源として使用されることを特徴とする請求項21に記載の中型又は大型のバッテリーパック。
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