JP6126801B2 - バッテリモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バッテリモジュールに関する。

近日、高エネルギー密度の非水電解液を用いた高出力バッテリモジュールが開発されており、前記高出力バッテリモジュールは、高電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータの駆動に使用できるように、複数のバッテリセルを直列に連結して大容量のバッテリモジュールを構成する。

大韓民国特許公開第２００７−００１８５０７号 大韓民国特許公開第２００７−００２５７３５号

バッテリセルは、その内部で電気化学的反応が起き、電気化学的反応に伴う副反応として気体が発生し得る。このような気体は、バッテリセルの外形を変化させることがあり、これにより、複数のバッテリセルを整列させることにより形成されたバッテリモジュールの形態に影響を与え、前記バッテリセルを強固に固定させるのに妨げとなる。

上述した問題を解決するためになされた本発明の目的は、熱交換効率が向上したバッテリモジュールを提供するためのものである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルで互いに隣接するバッテリセルの間にそれぞれ備えられ、第１部分および第２部分からなる少なくとも１つ以上のフランジを含む複数のセルバリアと、を含み、前記第１部分は、隣接するバッテリセルのうちのいずれか１つのバッテリセルの側面と重なり、当該１つのバッテリセルの側面と重なる部分に設けられた第１シーリングエッジを含み、前記第２部分は、隣接するバッテリセルのうちの他の１つのバッテリセルの側面と重なり、当該他の１つのバッテリセルの側面と重なる部分に設けられた第２シーリングエッジを含むことを特徴とするバッテリモジュールが提供される。

互いに接するセルバリアの前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、前記隣接するバッテリセルの間の移動通路がシーリングされるように備えられてもよい。

前記第１シーリングエッジは、前記第２シーリングエッジとシーリングされるように接触してもよい。

前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、弾性物質を含んでもよい。

前記フランジは、第１フランジおよび第２フランジを含み、前記第１フランジは、前記隣接するバッテリセルのうちのいずれか１つのバッテリセルの側面の少なくとも一部、および前記隣接するバッテリセルのうちの他の１つのバッテリセルの側面の少なくとも一部と重なり、各々のセルバリアは、前記隣接するバッテリセルの他側面の少なくとも一部と重なる第２フランジを含むが、前記他側面は、各々のバッテリセルの側面に対向して備えられてもよい。

前記第１フランジおよび第２フランジは、流れ開口部を含み、前記流れ開口部は、前記流れ開口部を通過する熱交換媒体の流れのために備えられてもよい。

各々のセルバリアは、前記隣接するバッテリセルの底面と重なる下部フランジと、前記隣接するバッテリセルの上部面に隣接する上部フランジとを含み、前記底面と上部面は互いに対向して備えられてもよい。

前記上部フランジは、弾性物質を含み、前記第１フランジと第２フランジとを連結してもよい。

前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、テーパ形状を有してもよい。

前記セルバリアは、各々のフランジに備えられた流れ開口部の間において、前記バッテリセルに沿って流れる熱交換媒体の流れのための通路を備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のバッテリセルと、少なくとも１つのセルバリアとを含み、前記セルバリアは、複数のバッテリセルで互いに隣接するバッテリセルの間に備えられるベース部と、前記ベース部から延び、前記隣接するバッテリセルの側面と重なる少なくとも１つのフランジとを含み、前記フランジは、フランジ部と、前記フランジ部から延びたエッジ部とを含み、前記フランジ部は、第１物質からなり、前記エッジ部は、前記第１物質とは異なる第２物質からなることを特徴とする、バッテリモジュールが提供される。

前記エッジ部の第２物質は、弾性物質を含んでもよい。

前記第１物質は、ステンレススチール、アルミニウムおよびプラスチックのうちのいずれか１つ以上からなり、前記第２物質は、ラバーからなってもよい。

前記フランジ部とベース部は、第１物質からなってもよい。

前記フランジは、第１フランジおよび第２フランジを含み、前記第１フランジは、前記隣接するバッテリセルの側面と重なり、前記側面と重なる部分に設けられたエッジ部を含み、前記少なくとも１つのセルバリアは、前記第１フランジに対向して備えられる第２フランジを含み、前記第２フランジは、前記隣接するバッテリセルの他側面と重なり、前記他側面と重なる部分に設けられた他のエッジ部を含み、前記第１フランジと第２フランジの各々のエッジ部は、第２物質からなり、前記第２物質は、弾性物質であってもよい。

前記少なくとも１つのセルバリアは、前記隣接するバッテリセルの底面と重なる下部フランジと、前記隣接するバッテリセルの上部面に隣接する上部フランジとを含んでもよい。

前記少なくとも１つのフランジは、前記ベース部の側部に対して垂直に備えられてもよい。

前記エッジ部は、前記フランジ部の側部全体に弾性物質として備えられてもよい。

前記エッジ部は、前記フランジ部に二重射出された弾性物質からなってもよい。

前記少なくとも１つのセルバリアは、第１セルバリアおよび第２セルバリアを含み、前記第１セルバリアは、第２セルバリアの第２エッジ部と接触する第１エッジ部を含んでもよい。

以上のような本発明によれば、熱交換効率が向上し、寿命が向上したバッテリモジュールを提供することができる。

本発明の好ましい実施形態にかかるバッテリモジュールの斜視図である。 本実施形態にかかるバッテリセルに介在したセルバリアの斜視図である。 本実施形態にかかるセルバリアの斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかるバッテリモジュールの斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかるセルバリアの斜視図である。 図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本発明の利点および特徴、そして、それらを達成する方法は、添付した図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になるはずであろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現可能であり、以下の説明において、ある部分が他の部分に連結されているとする時、これは、直接的に連結されている場合のみならず、その中間に別の素子を挟んで電気的に連結されている場合をも含む。また、図面において、本発明と関係のない部分は、本発明の説明を明確にするために省略する。

図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるバッテリモジュールの斜視図である。図２Ａは、本実施形態にかかるバッテリセルに介在したセルバリアの斜視図であり、図２Ｂは、本実施形態にかかるセルバリアの斜視図である。

図１を参照すれば、バッテリモジュール１００は、第１方向に互いに隣接して整列された複数のバッテリセル１０を含む。前記バッテリモジュール１００は、複数のセルバリア１５０を含み、前記セルバリア１５０は、前記互いに隣接するバッテリセル１０の間に介在する。本実施形態によれば、前記バッテリセル１０および前記セルバリア１５０は、例えば、各々のセルバリア１５０が互いに隣接する２つのバッテリセル１０の間に介在し、前記第１方向に交互に整列される。前記セルバリア１５０は、バッテリセルバリアであってもよく、前記バッテリセル１０は、セルバリア１５０内に載置され得る。各々のバッテリセル１０は、例えば、各々のバッテリセル１０の略半分が１つのセルバリア１５０内に載置され、このため、１つのバッテリセル１０は、２つの隣接するセルバリア１５０内に載置できる。前記バッテリモジュール１００は、前記バッテリモジュール１００内に、バッテリセル１０およびセルバリア１５０を収容するハウジング１１０、１２０、１３０、１４０を含む。例えば、前記ハウジング１１０、１２０、１３０、１４０は、バッテリセル１０とセルバリア１５０の整列を固定させる。

前記セルバリア１５０は、バッテリセル１０と並ぶように第１方向に配置されるベース部１５３と、前記第１方向に対して垂直な第２方向に備えられるフランジ１５１、１５２とを含む。前記セルバリア１５０は、複数のフランジ１５１、１５２を含むが、例えば、前記フランジ１５１、１５２は、前記バッテリセル１０の側面と互いに隣接するかまたは接触する１つ以上の第１および第２フランジ１５１、１５２を含む。前記第１フランジ１５１は、隣接するバッテリセル１０のうちのいずれか１つのバッテリセル１０の側面の少なくとも一部、および前記隣接するバッテリセル１０のうちの他の１つのバッテリセル１０の側面の少なくとも一部と重なることができ、前記第２フランジ１５２は、隣接するバッテリセル１０の他側面の少なくとも一部と重なる。前記他側面は、各々のバッテリセル１０の側面に対向して具備できる。前記セルバリア１５０は、第１物質からなるが、前記第１および第２フランジ１５１、１５２の少なくとも一部は、前記第１物質とは異なる物質の第２物質からなる。

バッテリセル１０は、電池ケースに電極組立体および電解液を収納させた後、前記電池ケースをキャップ組立体１４で密閉して製造可能である。キャップ組立体１４は、前記キャップ組立体１４上の両端に備えられる正極端子１１および負極端子１２と、ベント１３とを含むことができる。前記ベント１３は、キャップ組立体１４上において前記正極端子１１と負極端子１２との間に具備できる。前記電池ケース内の電極組立体は、正極端子１１および負極端子１２に連結可能であり、前記正極端子１１および負極端子１２は、電極組立体および電解液の電気化学的反応により発生するエネルギーの移動通路となる。また、ベント１３は、バッテリセル１０の内部で発生する気体を前記バッテリセル１０の外部に放出する通路の役割を果たす。

ハウジング１１０、１２０、１３０、１４０は、複数のバッテリセル１０と前記バッテリセル１０との間に介在するセルバリア１５０を１つに束ねることができる。前記ハウジング１１０、１２０、１３０、１４０は、例えば、複数のバッテリセル１０の最外郭で互いに対向して配置された一対の第１および第２エンドプレート１１０、１２０と、前記第１および第２エンドプレート１１０、１２０を連結する連結部材１３０、１４０とからなることができる。

前記連結部材１３０、１４０は、バッテリセル１０の両側面に対応する一対のサイドプレート１３０と、バッテリセル１０の底面に対応するボトムプレート１４０とを含むことができる。前記一対のサイドプレート１３０は、バッテリセル１０の両側面を支持し、前記ボトムプレート１４０は、バッテリセル１０の底面を支持することができる。前記一対のサイドプレート１３０の一側端と前記ボトムプレート１４０の一側端は、例えば、締結部材などにより第１エンドプレート１１０と連結できる。また、一対のサイドプレート１３０の他側端と前記ボトムプレート１４０の他側端は、例えば、締結部材などにより第２エンドプレート１２０と連結できる。これにより、一対のサイドプレート１３０およびボトムプレート１４０は、第１および第２エンドプレート１１０、１２０を互いに連結することができる。例えば、一対のサイドプレート１３０およびボトムプレート１４０の締結は、ボルト−ナットなどにより実施可能である。

第１および第２エンドプレート１１０、１２０と連結部材１３０、１４０は、前記第１および第２エンドプレート１１０、１２０と連結部材１３０、１４０との間に複数のバッテリセル１０とセルバリア１５０を収容するために一定空間を区画することができる。例えば、複数のバッテリセル１０とセルバリア１５０は、前記第１および第２エンドプレート１１０、１２０と前記連結部材１３０、１４０により提供される、区画された空間中に第１方向に整列されて具備できる。この時、前記バッテリセル１０は、前記バッテリセル１０の広い面と隣り合うバッテリセル１０の広い面が互いに対向するように並んで整列できる。

本発明の一実施形態によれば、前記第１および第２エンドプレート１１０、１２０と、一対のサイドプレート１３０およびボトムプレート１４０は、例えば、複数のバッテリセル１０とセルバリア１５０を集めてバッテリモジュール１００の形態で安定的に固定することができる。反面、実施形態は、多様に変形可能であり、これに限定されるものではない。例えば、バッテリセル１０の連結構造は、バッテリセル１０の個数および前記バッテリモジュール１００の設計に応じて多様に変形可能である。

隣り合う２つのバッテリセル１０の正極端子１１または負極端子１２は、バスバー（ｂｕｓ−ｂａｒ）１５を介して電気的に連結できる。バスバー１５には、正極端子１１および負極端子１２が貫通可能なホールが備えられ、前記ホールを介して正極端子１１および負極端子１２が貫通して連結されたバスバー１５は、ナット１６などにより固定可能である。前記バスバー１５０は、隣接するセルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２から離隔して具備できる。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すれば、前記セルバリア１５０のベース部１５３は、前記バッテリセル１０と並んで配置できる。本発明の一実施形態によれば、前記ベース部１５３は、２つの隣接するバッテリセル１０の間に介在することができ、例えば、ベース部１５３は、前記２つの隣接するバッテリセル１０の間で実質的に前面に介在することができる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２は、前記ベース部１５３に直接連結できる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２は、前記ベース部１５３の互いに対向する両側面にそれぞれ連結可能であり、このため、各々の第１フランジ１５１と第２フランジ１５２は互いに並ぶように具備できる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２は、２つの隣接するバッテリセル１０の間で隣接するかまたは接触することができる。前記２つの隣接するバッテリセル１０は、前記ベース部１５３の両面に介在することができる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２とベース部１５３は、２つのバッテリセル１０が前記セルバリア１５０内に載置されるように整列できる。

前記セルバリア１５０のベース部１５３は、第１物質からなるが、前記第１および第２フランジ１５１、１５２の少なくとも一部は、前記第１物質とは異なる物質の第２物質からなることができる。例えば、前記第１および第２フランジ１５１、１５２はそれぞれ、フランジ部と、前記フランジ部から延び、弾性物質などのような第２物質からなる部分とを含むことができる。前記フランジ部は、第１物質からなるフランジ１５１、１５２の一部に延びて具備できる。本発明の一実施形態によれば、前記第１および第２フランジ１５１、１５２のエッジ部（シーリングエッジ）は、前記第１物質からなる第１および第２フランジ１５１、１５２の一部から延びて備えられるが、第２物質からなることができる。前記第１物質は、金属、ステンレススチール、アルミニウムおよびプラスチックなどの少なくとも１つ以上を含むことができる。前記第２物質は、弾性物質を含むことができ、前記弾性物質は、ラバーなどのようなものの少なくとも１つ以上を含むことができる。

前記ベース部１５３は、バッテリセル１０の前面と後面などのバッテリセル１０の広い面に対応する大きさに具備できる。例えば、ベース部１５３の外周部（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）は、前記隣接するバッテリセル１０の広い面の外周部と実質的に同一または対応する大きさに具備できる。

前記ベース部１５３上には、複数の突出部１５４を備えることができ、前記複数の突出部１５４は、前記ベース部１５３で互いに離隔して具備できる。前記複数の突出部１５４は、多様な形状に具備可能であり、例えば、円筒状などに具備できるが、これに限定されるものではない。前記複数の突出部１５４は、隣接するバッテリセル１０に接するように具備できる。例えば、前記突出部１５４が隣接するバッテリセル１０の広い面と接することができる。前記ベース部１５３は、隣接するバッテリセル１０の間に介在し、前記突出部１５４によりバッテリセル１０と一定間隔離隔することができる。突出部１５４は、熱交換媒体の移動通路などの流動的な通路として作用することができる。例えば、突出部１５４により、前記隣接するバッテリセル１０に熱交換媒体の流れが制御されるかまたは具備され得る。

第１および第２フランジ１５１、１５２は、２つの隣接するバッテリセル１０の側面に接するかまたは隣接するように具備できる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２は、前記ベース部１５３に実質的に垂直に交差するように具備できる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２のエッジ部は、例えば、側面の端に行くほど次第に厚みが薄くなり（ｔａｐｅｒｅｄ；テーパ形状）なり、エッジ部の長手方向と直交するエッジ部の断面は三角錐の形態であってもよい。前記第１および第２フランジ１５１、１５２の端は、隣接するバッテリセル１０の側面に向かって傾斜するように具備できる。例えば、前記第１および第２フランジ１５１、１５２のエッジ部の三角錐の形態は、例えば、細長い端に具備でき、前記端は、前記隣接するバッテリセルの側面に向かうことができる。本実施形態によれば、前記細長い端は、前記隣接するバッテリセル１０に向かうように細長くなり得る。

前記ベース部１５３は、第１および第２フランジ１５１、１５２の中心部に連結されて具備できる。例えば、前記第１および第２フランジ１５１、１５２の少なくとも１つは、バッテリセル１０の側面に対面するように備えられる四角形の平板部を含むことができる。前記ベース部１５３は、前記第１および第２フランジ１５１、１５２の四角形の平板部の中心部に連結できる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２の四角形の平板部は、ステンレススチール、アルミニウム、プラスチックなどのうちの少なくとも１つ以上からなることができる。

本実施形態にかかるセルバリア１５０は、前記隣接するセルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２が互いに直接連結されるなど、第１および第２フランジ１５１、１５２は互いに近づいて接触することができる。例えば、前記バッテリセル１０のうちの少なくとも一面は、隣接するセルバリア１５０のいずれか１つのセルバリア１５０（第１セルバリア）に載置でき、前記バッテリセル１０のうちの少なくとも一面の反対側の他面は、隣接するセルバリア１５０の他の１つのセルバリア１５０（第２セルバリア）に載置できる。前記第１および第２セルバリア１５０の端は、例えば、細長い端に具備でき、互いに近づいて接触することができる。前記第１および第２セルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２は、第１物質からなり、前記第１および第２セルバリア１５０の細長い端は、第２物質からなることができる。前記第１および第２セルバリア１５０は、前記第１および第２セルバリア１５０が互いに接触する部分で第２物質からなるエッジ部を備え、前記第１セルバリア１５０の細長い端は、前記第２セルバリア１５０の細長い端に連結できる。例えば、前記第１および第２セルバリア１５０はそれぞれ、第１および第２エッジ部を含むが、前記第１セルバリア１５０の第１エッジ部は、前記第２セルバリア１５０の第２エッジ部と接触することができる。

前記第１および第２フランジ１５１、１５２はそれぞれ、フランジ部１５１ａ、１５２ａと、エッジ部１５１ｂ、１５２ｂとからなることができる。前記フランジ部１５１ａ、１５２ａはそれぞれ、前記第１および第２フランジ１５１、１５２の平板部の一部であり得る。前記フランジ部１５１ａ、１５２ａは、前記ベース部１５３の互いに対向する両側部に具備できる。前記フランジ部１５１ａ、１５２ａは、前記ベース部１５３の実質的に側部全体または前記ベース部１５３の一側部で前記ベース部１５３の側部に沿って延びることができる。ベース部１５３の互いに対向する両端はそれぞれ、フランジ部１５１ａ、１５２ａの中心部と直接連結されるなどで連結可能である。例えば、前記フランジ部１５１ａ、１５２ａは、ステンレススチール、アルミニウムの金属、プラスチックなどのうちの少なくとも１つ以上の第１物質からなることができる。エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、第２物質を含むことができ、例えば、第２物質は、弾性物質であり得る。前記エッジ部１５１ｂ、１５２ｂはそれぞれ、前記フランジ部１５１ａ、１５２ａの両側でラウンド型エッジ部として具備できる。

本実施形態によれば、前記第１および第２フランジ１５１、１５２のフランジ部１５１ａ、１５２ａは、ステンレススチール、アルミニウム、プラスチックのうちの少なくとも１つからなることができ、前記エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、二重射出工程により形成可能である。例えば、前記エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、ラバーなどのような弾性物質を用いて二重射出工程を行い、各々のフランジ部１５１ａ、１５２ａの両側エッジ部に形成できる。エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、例えば、第１方向を横切る方向であるエッジ部の長さ方向に、各々のフランジ部１５１ａ、１５２ａの実質的に全体のエッジ部に沿って延びることができる。前記エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、例えば、第２方向である、フランジ部１５１ａ、１５２ａの互いに対向する２つのエッジ部に沿って延びることができる。したがって、前記エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、各々のフランジ部１５１ａ、１５２ａに直接形成できる。前記セルバリア１５０は、所定の強度を有することができ、前記隣接するセルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２は互いに接触することができる。

本実施形態によれば、前記バッテリセル１０のうちの１つのバッテリセル１０は、第１セルバリア１５０と第２セルバリア１５０との間に載置できる。前記第１セルバリア１５０は、フランジ部１５１ａ、１５２ａと、エッジ部１５２ａ、１５２ｂとを含み、また、前記第２セルバリア１５０は、フランジ部１５１ａ、１５２ａと、エッジ部１５２ａ、１５２ｂとを含むことができる。前記第１セルバリア１５０のフランジ部１５１ａ、１５２ａは、前記バッテリセル１０の側面の一部面に重なることができ、前記第２セルバリア１５０のフランジ部１５１ａ、１５２ａは、前記バッテリセル１０の側面の他の一部面に重なることができる。前記第１セルバリア１５０のフランジ部１５１ａ、１５２ａの一端にそれぞれ備えられるエッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、前記第２セルバリア１５０のフランジ部１５１ａ、１５２ａの一端にそれぞれ備えられるエッジ部１５１ｂ、１５２ｂと接触することができる。したがって、隣接するセルバリア１５０のエッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、両者間がシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）される関係の形態で互いに接触することができる。

前記セルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２は、第１物質からなるが、前記第１物質からなる第１および第２フランジ１５１、１５２のエッジ部の少なくとも一部は、第２物質からなることができる。また、前記セルバリア１５０は、例えば、対応するバッテリセル１０の側面の中心において、隣接するセルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２が互いに接触するように具備できる。

第１および第２フランジ１５１、１５２はそれぞれ、流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃを含むことができる。前記流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃはそれぞれ、フランジ部１５１ａ、１５２ａによって取り囲まれて具備できる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２はそれぞれ、１つ以上の流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃを含むことができる。前記流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃは、各々の第１および第２フランジ１５１、１５２が延びた方向である、例えば、前記第１および第２フランジ１５１、１５２の縦方向、または第２方向に沿って互いに離隔して具備できる。例えば、複数の流れ開口部１５１ｃは、例えば、四角形の平板部などのような前記第１フランジ１５１の平板部に沿って互いに離隔して具備できる。前記流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃの大きさおよび形態は、多様に変形可能であり、例えば、前記流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃの大きさは、前記流れ開口部の位置に応じて多様であり得る。例えば、前記流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃの大きさは、前記バッテリセル１０の外側外周部からの距離よりも大きくなることができ、前記バッテリモジュール１００はより大きく具備できる。

例えば、前記流れ開口部１５１ｃは、第１フランジ１５１のフランジ部１５１ａにより個別に具備できる。前記流れ開口部１５１ｃは、ベース部１５３の一部を露出させることができ、２つの隣接するバッテリセル１０の側面を露出させることができる。反面、本実施形態は、個別に備えられた流れ開口部１５１ｃが、隣接するバッテリセル１０の側面を露出させると記載されているが、これによって限定されるものではない。また、複数の流れ開口部１５２ｃは、第２フランジ１５２のフランジ部１５２ａによって個別に具備できる。例えば、前記流れ開口部１５２ｃは、ベース部１５３の一部を露出させ、２つの隣接するバッテリセル１０の側面を露出させることができる。反面、本実施形態は、個別に備えられた流れ開口部１５２ｃが、隣接するバッテリセル１０の側面を露出させることにより限定されるものではない。

本実施形態にかかるセルバリア１５０において、バッテリセル１０の間には空間が備えられ、この空間は、バッテリセル１０で発生する熱を制御可能な熱交換媒体の通路Ｕ１〜Ｕ２として作用することができる。例えば、熱交換媒体の通路Ｕ１〜Ｕ２は、少なくとも１つのフランジ１５１、１５２、ベース部１５３、および隣接するバッテリセル１０により定義できる。図２Ａを参照すれば、熱交換媒体は、前記第２フランジ１５２の流れ開口部１５２ｃを介して流入Ｕ１し、第１フランジ１５１の流れ開口部１５１ｃを介して流出Ｕ２することができる。反面、実施形態は、これに限定されるものではない。熱交換媒体は、バッテリセル１０の広い面と直接対面し、バッテリセルで発生する熱と熱交換することができる。したがって、バッテリセル１０の温度を効果的に制御し、バッテリモジュール１００の使用寿命を伸ばすことができる。例えば、前記第１および第２フランジ１５１、１５２に備えられる流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃは、前記流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃを通過する熱交換媒体の流れのために具備できる。

複数の通路Ｕ１、Ｕ２は、ベース部１５３に備えられる複数の突出部１５４および複数の流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃの少なくとも一部により定義できる。例えば、各通路Ｕ１は、流れ開口部１５２ｃの１つによって備えられた熱交換媒体の入口を含むことができる。次いで、前記ベース部１５３の反対側に備えられた、対応する通路Ｕ２への移動経路は、複数の突出部１５４の一部によって具備できる。例えば、前記移動経路は、実質的に並ぶライン（ｌｉｎｅｓ）に沿って整列された複数の突出部１５４の一部によって具備できる。反面、複数の突出部は、蛇行状に整列（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）可能であり、これに限定されるものではない。各通路Ｕ２は、前記流れ開口部１５１ｃの１つによって備えられた熱交換媒体の出口を含むことができる。前記バッテリモジュール１００は、複数の通路Ｕ１および対応する少なくとも１つの通路Ｕ２を含むことができ、熱交換媒体の出口および熱交換媒体の入口は、前記通路Ｕ１とこれに該当する少なくとも１つの通路Ｕ２との間に具備できる。

前記通路Ｕ１、Ｕ２は、セルバリア１５０のエッジ部１５１ｂ、１５２ｂにより定義できる。例えば、隣接するセルバリア１５０のエッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、互いにシーリングされて噛み合うことができ、このため、熱交換媒体の移動経路を備えることができる。セルバリア１５０の少なくとも一部において、エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、シーリングエッジを含むことができ、前記シーリングエッジは、これに対応する隣接のセルバリア１５０に備えられたシーリングエッジと接触することができる。前記シーリングエッジは、例えば、弾性部材に形成された弾性物質のような第２物質で全体的に構成可能である。第１および第２エンドプレート１１０、１２０に隣接して備えられたセルバリア１５０は、一側のシーリングエッジが第１または第２エンドプレート１１０、１２０に隣接して備えられ、第１および第２エンドプレート１１０、１２０に隣接して備えられたセルバリア１５０は、他側のシーリングエッジが隣接するセルバリア１５０のシーリングエッジと接触することができる。

本実施形態にかかるバッテリモジュールは、複数のバッテリセル１０と、前記複数のバッテリセル１０で互いに隣接するバッテリセル１０の間にそれぞれ備えられ、第１部分および第２部分からなる少なくとも１つ以上のフランジ１５１、１５２を含む複数のセルバリア１５０とを含み、前記第１部分は、隣接するバッテリセル１０のうちのいずれか１つのバッテリセル１５０の側面と重なり、重なる部分から延びた第１シーリングエッジ（ｓｅａｌｉｎｇ ｅｄｇｅ）を含み、前記第２部分は、隣接するバッテリセル１０のうちの他の１つのバッテリセル１０の側面と重なり、重なる部分から延びた第２シーリングエッジを含むことができる。互いに接するセルバリア１５０の前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、前記隣接するバッテリセル１０の間の移動通路（ｆｌｏｗ ｐａｓｓａｇｅｗａｙｓ）がシーリングされるように（ｓｅａｌｉｎｇｌｙ）具備できる。また、前記第１シーリングエッジは、前記第２シーリングエッジとシーリングされるように接触することができ、例えば、前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、弾性物質を含むことができる。

バッテリセルは、充放電の繰り返しにより熱を発生し得、前記熱は、バッテリセルの劣化を促進させるだけでなく、ひどい場合、バッテリセルの発火または爆発などの問題の原因となる。セルバリア１５０は、バッテリモジュール１００でバッテリセル１０間の熱交換媒体の移動通路を提供することができる。前記セルバリア１５０は、バッテリセルを互いに離隔させることができる。セルバリアは、例えば、バッテリモジュールで複数のバッテリセルの位置を固定するなど、固定によってバッテリモジュールの締結力を向上させることができる。前記セルバリアは、所定の強度を有し、硬質のステンレススチール、アルミニウムおよびプラスチックのうちのいずれか１つ以上に具備できる。反面、これらの材料からなるセルバリアは、材料自体の特性およびバッテリモジュールの組立時の公差などにより多様であり得、これに限定されるものではない。バッテリモジュールで隣接するセルバリアの第１および第２フランジは互いに離隔して備えられてもよい。

本実施形態にかかるセルバリア１５０は、隣接するセルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２が互いに近づいて接触することができる。前記第１および第２フランジ１５１、１５２のフランジ部１５１ａ、１５２ａは、ステンレススチール、アルミニウムおよびプラスチックのうちのいずれか１つ以上に備えられ、前記フランジ部１５１ａ、１５２ｂの両側エッジ部１５１ｂ、１５２ｂは、ラバーなどの弾性物質を用いて二重射出によって具備できる。したがって、セルバリア１５０は、所定の強度を有すると同時に、隣り合うセルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２が互いに接することができる。

本実施形態において、第１および第２フランジ１５１、１５２のエッジ部１５１ｂ、１５２ｂが互いに接することができ、例えば、前記エッジ部１５１ｂ、１５２ｂはそれぞれ、隣接する第１および第２シーリングエッジがシーリングされるように接触する第１および第２シーリングエッジを含むことができる。したがって、バッテリセル１０の側面部において、隣接するセルバリア１５０の第１および第２フランジ１５１、１５２が互いに近づいて具備できる。したがって、熱交換媒体は、流れ開口部１５１ｃ、１５２ｃを介して効果的に流入または流出することができる。

以下、図３ないし図５を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。後述する内容を除けば、図１ないし図２Ｂで説明した実施形態に記載された内容と類似しているため、これに関する内容は詳細に説明する。

図３は、本発明の他の実施形態にかかるバッテリモジュールの斜視図であり、図４Ａは、本発明の他の実施形態にかかるセルバリアの斜視図であり、図４Ｂは、図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。図５は、図３のＡ−Ａ断面図である。

図３ないし図４Ｂを参照すれば、本実施形態のバッテリモジュール２００は、第１方向に整列された複数のバッテリセル１０と、前記複数のバッテリセル１０の間に介在するセルバリア２５０と、これらを収容するハウジング２１０、２２０、２３０、２４０とを含むことができる。ハウジング２１０、２２０、２３０、２４０は、第１および第２エンドプレート２１０、２２０と、連結部材２３０、２４０とを含むことができる。また、前記セルバリア２５０は、前記バッテリセル１０と並んで配置され、前記バッテリセル１０の広い面に対面して突出部２５４が備えられるベース部２５３と、前記ベース部２５３の上下部または両側部の少なくともいずれか一側でバッテリセルと接するように前記ベース部２５３から延びたフランジ２５１、２５２、２５５、２５６とを含むことができる。各々のフランジ２５１、２５２、２５５、２５６は、前記ベース部２５３の実質的に全体のエッジ部に沿って少なくとも一部延びて具備できる。

前記セルバリア２５０は、金属、ステンレススチール、アルミニウムおよびプラスチックのうちのいずれか１つ以上を含み、前記セルバリア２５０のフランジ２５１、２５２、２５６の少なくとも一部は、ラバーなどの弾性物質からなることができる。また、フランジ２５１、２５２、２５６はそれぞれ、フランジ部２５１ａ、２５２ａ、２５６ａと、エッジ部２５１ｂ、２５２ｂ、２５６ｂとを含むことができる。前記フランジ部２５１ａ、２５２ａ、２５６ａは、第１物質を含むことができ、前記エッジ部２５１ｂ、２５２ｂ、２５６ｂは、前記第１物質とは異なる第２物質を含むことができる。

フランジ２５１、２５２、２５６は、ベース部２５３の互いに対向する両側部の少なくとも一部に備えられる第１および第２フランジ２５１、２５２と、前記第１および第２フランジ２５１、２５２の間に備えられ、前記ベース部２５３の他の側部に沿って前記第１および第２フランジ２５１、２５２を連結する下部フランジ２５６とを含むことができる。前記第１および第２フランジ２５１、２５２は、流れ開口部２５１ｃ、２５２ｃを含むことができる。上部フランジ２５５は、ベース部２５３で前記下部フランジ２５６が備えられた側部に対向する側部に具備できる。上部フランジ２５５は、前記ベース部２５３の他の側部に沿って第１および第２フランジ２５１、２５２を連結することができる。

上部フランジ２５５は、第１および第２フランジ２５１、２５２を連結するが、前記バッテリセル１０の上部面に接するように具備できる。上部フランジ２５５は、隣接するバッテリセル１０のキャップ組立体１４に接することができる。前記バッテリセル１０のキャップ組立体１４上には、正極および負極端子１１、１２と、ベント１３とが備えられ、これらは外部に露出することができる。

バッテリモジュール２００において、前記上部フランジ２５５には、構造的な特性などによりバッテリセル１０の荷重にほとんど影響されないため、前記バッテリセル１０の上部面には、前記バッテリセル１０の上部面を支持するために別の部材を必要としない。したがって、前記上部フランジ２５５は、ラバーなどの弾性物質からなることができ、また、前記上部フランジ２５５は、弾性物質のみからなることができる。例えば、図４に示すように、上部フランジ２５５は、隣接するバッテリセル１０の上部面で側面フランジ２５１、２５２の延びた部分を直接連結することができる。上部フランジ２５５は、前記バッテリセル１０のキャップ組立体１４と密接に接するように具備でき、これにより、バッテリモジュール２００の上部側における熱交換媒体の漏洩を防止することができる。

下部フランジ２５６は、第１および第２フランジ２５１、２５２を連結するが、隣接するバッテリセル１０の底面、例えば、前記バッテリセル１０の上部面に対向する面に具備できる。本実施形態において、フランジ部２５１ａ、２５２ａ、２５６ａは、硬質のステンレススチール、アルミニウムおよびプラスチックのうちのいずれか１つ以上を含み、前記フランジ部２５１ａ、２５２ａ、２５６ａの両側エッジ部２５１ｂ、２５２ｂ、２５６ｂはそれぞれ、ラバーなどの弾性物質を含むことができる。前記下部フランジ２５６は、前記第１および第２フランジ２５１、２５２と同一幅に延びて具備できる。前記下部フランジ２５６が同一幅に延びるため、前記第１および第２フランジ２５１、２５２上に弾性物質を二重射出によって備えられたエッジ部２５１ｂ、２５２ｂ、２５６ｂは、前記第１および第２フランジ２５１、２５２と下部フランジ２５６で側面を超えて連続的に具備できる。このように備えられる下部フランジ２５６は、２つの隣接するセルバリア２５０の底面と重なることができる。隣接するセルバリア２５０の下部フランジ２５６のエッジ部２５６ｂは、例えば、シーリングされる関係から互いに接触することができる。また、前記下部フランジ２５６には流れ開口部が備えられないため、バッテリモジュール２００で熱交換媒体の下部側の漏洩を防止することができる。

図４Ａおよび図４Ｂを参照すれば、第１および第２フランジ２５１、２５２と下部フランジ２５６のエッジ部は、断面が三角錐の形態を含むことができ、例えば、エッジ部に行くほど次第に細長くなり得る。例えば、前記第１および第２フランジ２５１、２５２と下部フランジ２５６はそれぞれ、エッジ部２５１ｂ、２５２ｂ、２５６ｂを含むことができ、前記エッジ部２５１ｂ、２５２ｂ、２５６ｂは、断面が三角錐の形態であり得る。この時、前記セルバリア２５０の両端である第１および第２フランジ２５１、２５２と下部フランジ２５６のエッジ部２５１ｂ、２５２ｂ、２５６ｂは、隣接するバッテリセル１０の底面に向かって傾斜するように具備できる。

下部フランジ２５６は、前記下部フランジ２５６のフランジ部２５６ａの中心でベース部２５３に連結され、バッテリセル１０の底面を支持し、エッジ部２５６ｂは、弾性物質からなり、断面が三角錐の形態に具備できる。この時、前記エッジ部２５６ｂの端は、バッテリセル１０の底面に向かって傾斜するように具備でき、このため、エッジ部２５６ｂは、バッテリセル１０の底面と密着することができる。このようなエッジ部２５６ｂの形態は、下部フランジ２５６に限定されず、前記第１および第２フランジ２５１、２５２および上部フランジ２５５にも同様に適用可能である。

セルバリア２５０の第１および第２フランジ２５１、２５２と下部フランジ２５６に備えられる弾性物質、または前記第１および第２フランジ２５１、２５２と下部フランジ２５６のエッジ部の形態により、バッテリセル１０間の熱交換効率を向上させることができ、このため、バッテリモジュール２００の使用寿命を伸ばすと同時に、バッテリモジュール２００のコストを低減させることができる。

図５を参照すれば、本実施形態にかかるセルバリア２５０を備えるバッテリモジュール２００は、弾性物質からなる上部フランジ２５５がバッテリセル１０の上部面に密接に接するように具備できる。また、前記バッテリセル１０の底面には下部フランジ２５６が具備でき、前記下部フランジ２５６は、バッテリセル１０の底面と密接に接することができる。このように備えられる上部フランジ２５５および下部フランジ２５６により、熱交換媒体は、第１および第２フランジ２５１、２５２の流れ開口部２５１ａ、２５２ｂを介してバッテリモジュール２００の内部に流入または流出することができる。したがって、バッテリセル１０の冷却または加熱のために使用される熱交換媒体の無駄使いを低減することができ、バッテリセル１０の熱交換効率を向上させることができる。

バッテリセルの内部では、電気化学的反応が起きる。前記電気化学的反応に伴う副反応としてバッテリセルの内部および周辺に気体が発生し得る。このような気体は、バッテリセルの外観を変形させることがある。また、充電および放電の繰り返しによりバッテリセルの内部で熱が発生することがあり、この熱は、バッテリセルの劣化を促進させるかまたはバッテリセルの発火または爆発などの問題の原因となり得る。したがって、複数のバッテリセルを整列してなるバッテリモジュール全体の形態は、熱の発生によって影響を受けることがあり、これは、前記バッテリセルを強固に固定させるのに妨げとなる。

これに対し、上述のように、本発明の実施形態は、熱交換効率が向上したセルバリアを含むバッテリモジュールに関するものである。本実施形態は、バッテリモジュールが強固でバッテリセルが強固に固定されるため、外力などによって各々のバッテリセルはその位置が変化することを防止するかまたは低減することができる。したがって、バッテリモジュールの熱交換効率を向上させることができ、それにより、前記バッテリモジュールの使用寿命を増加させることができる。また、バッテリモジュールは、各々のバッテリセルの固定力が向上し、外力によるバッテリセルの流動を防止し、バッテリモジュールの安定性を向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０：バッテリセル
１１：正極端子
１２：負極端子
１３：ベント
１４：キャップ組立体
１５：バスバー
１６：ナット
１００、２００：バッテリモジュール
１１０、２１０：第１エンドプレート
１２０、２２０：第２エンドプレート
１３０、１４０、２３０、２４０：連結部材
１５０、２５０：セルバリア
１５１、２５１：第１フランジ
１５２、２５２：第２フランジ
１５３、２５３：ベース部
１５４、２５４：突出部
２５５：上部フランジ
２５６：下部フランジ

Claims (19)

1. 略角形形状を有する複数のバッテリセルと、
   前記複数のバッテリセルで互いに隣接するバッテリセルの間にそれぞれ備えられ、第１部分および第２部分からなる少なくとも１つ以上のフランジを含む複数のセルバリアと、を含み、
   前記第１部分は、隣接するバッテリセルのうちのいずれか１つのバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面と重なり、当該重なる部分に、前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に密着するように前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に向かって傾斜する第１シーリングエッジを含み、
   前記第２部分は、隣接するバッテリセルのうちの他の１つのバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面と重なり、当該重なる部分に、前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に密着するように前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に向かって傾斜する第２シーリングエッジを含むことを特徴とするバッテリモジュール。
2. 互いに接するセルバリアの前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、前記隣接するバッテリセルの間の、熱交換媒体が移動する移動通路がシーリングされるように備えられることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. 前記第１シーリングエッジは、前記第２シーリングエッジとシーリングされるように接触することを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリモジュール。
4. 前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、弾性物質を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
5. 前記フランジは、第１フランジおよび第２フランジを含み、
   前記第１フランジは、前記隣接するバッテリセルのうちのいずれか１つのバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面の少なくとも一部、および前記隣接するバッテリセルのうちの他の１つのバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面の少なくとも一部と重なり、
   各々のセルバリアは、前記隣接するバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に対する他面の少なくとも一部と重なる第２フランジを含むが、前記他面は、各々のバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に対向して備えられることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
6. 前記第１フランジおよび第２フランジは、流れ開口部を含み、前記流れ開口部は、前記流れ開口部を通過する熱交換媒体の流れのために備えられることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリモジュール。
7. 各々のセルバリアは、前記隣接するバッテリセルの底面と重なる下部フランジと、前記隣接するバッテリセルの上部面に隣接する上部フランジとを含み、前記底面と上部面は互いに対向して備えられることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリモジュール。
8. 前記上部フランジは、弾性物質を含み、前記第１フランジと第２フランジとを連結することを特徴とする、請求項７に記載のバッテリモジュール。
9. 前記第１シーリングエッジおよび第２シーリングエッジは、テーパ形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリモジュール。
10. 前記セルバリアは、各々のフランジに備えられた流れ開口部の間において、前記バッテリセルに沿って流れる熱交換媒体の流れのための通路を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
11. 略角形形状を有する複数のバッテリセルと、
    少なくとも１つのセルバリアとを含み、
    前記セルバリアは、複数のバッテリセルで互いに隣接するバッテリセルの間に備えられるベース部と、前記ベース部から延び、前記隣接するバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面と重なる少なくとも１つのフランジとを含み、
    前記フランジは、フランジ部と、バッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に向かって傾斜するように前記フランジ部から延び、バッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に密着するエッジ部とを含み、
    前記フランジ部は、第１物質からなり、
    前記エッジ部は、前記第１物質とは異なる第２物質からなることを特徴とする、バッテリモジュール。
12. 前記エッジ部の第２物質は、弾性物質を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリモジュール。
13. 前記第１物質は、ステンレススチール、アルミニウムおよびプラスチックのうちのいずれか１つ以上からなり、
    前記第２物質は、ラバーからなることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のバッテリモジュール。
14. 前記フランジ部とベース部は、第１物質からなることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
15. 前記フランジは、第１フランジおよび第２フランジを含み、
    前記第１フランジは、前記隣接するバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面と重なり、前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面と重なる部分に設けられたエッジ部を含み、
    前記少なくとも１つのセルバリアは、前記第１フランジに対向して備えられる第２フランジを含み、
    前記第２フランジは、前記隣接するバッテリセルにおける前記複数のバッテリセルの積層方向に平行な面に対する他面と重なり、前記他面と重なる部分に設けられた他のエッジ部を含み、
    前記第１フランジと第２フランジの各々のエッジ部は、第２物質からなり、
    前記第２物質は、弾性物質であることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリモジュール。
16. 前記少なくとも１つのセルバリアは、前記隣接するバッテリセルの底面と重なる下部フランジと、前記隣接するバッテリセルの上部面に隣接する上部フランジとを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のバッテリモジュール。
17. 前記少なくとも１つのフランジは、前記ベース部の側部に対して垂直に備えられることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリモジュール。
18. 前記エッジ部は、前記フランジ部の側部全体に弾性物質として備えられることを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリモジュール。
19. 前記少なくとも１つのセルバリアは、第１セルバリアおよび第２セルバリアを含み、
    前記第１セルバリアは、第２セルバリアの第２エッジ部と接触する第１エッジ部を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリモジュール。

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