JP6486504B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、冷却構造物を被冷却構造物に緊密に接触させ、冷却構造物を通じて被冷却構造物の冷却効率を増加させるのに好適な電池モジュールに関する。

本出願は、２０１５年６月１６日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−００８５２３７号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

近年、車両の排気ガスによる大気汚染を減らすため、内燃機関及び／または電気モータを用いて駆動力を確保する研究に基づいて車両が製造されている。それにより、車両はハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド（ｐｌｕｇ−ｉｎ ｈｙｂｒｉｄ）自動車、そして電気自動車の順に進化してきた。ハイブリッド自動車及びプラグインハイブリッド自動車は内燃機関、電気モータと電池パックを備える。電気自動車の場合は、内燃機関なしに、電気モータと電池パックを有する。

ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車及び電気自動車とともに電池パックも進化してきた。電池パックは電気自動車の外部及び／または内部から充電できるように構成される。電池パックは冷却構造物と電池モジュールを備え、前記冷却構造物は電池モジュールを囲む。前記電池モジュールは、順に積層される電池載置構造物（例えば、カートリッジ）と電池載置構造物との間に電池セルを有する。前記電池セルは、充電及び放電を繰り返し、外部へと熱を発生させる。ここで、前記冷却構造物は、外気を用いて電池モジュールの駆動中に電池セルと熱を交換し、熱交換を通じて電池セルを冷却させる。

したがって、冷却構造物の形状は電池セルの単位時間当り冷却効果に大きい影響を及ぼす。そこで、冷却構造物の形状についての研究が盛んに行われている。一例として、韓国特許公開第１０−２０１４−０１４１８２５号公報（２０１４年１２月１１日公開）の「二次電池及びそれを含む電池モジュール」が挙げられる。前記電池モジュールは、複数の弾性パッド、電池セル、カバー部材及びフレーム部材を有する。前記弾性パッドはリング状であって電池モジュールで順次積層され、前記電池セルは弾性パッド同士の間に位置して弾性パッドを通じてシーリング部を露出させる。

前記カバー部材は弾性パッドの下部及び上部にそれぞれ位置し、弾性パッドを挟持構造で囲む。前記フレーム部材は「コ」字状であって、電池セルとカバー部材の周縁に沿って位置し、弾性パッド、電池セルとカバー部材を収容する。ここで、前記弾性パッドとカバー部材はフレーム部材の内部で電池セルを固定させ、前記カバー部材は外気と熱交換することで電池セルを冷却させる。

しかし、前記電池セルが弾性部材、カバー部材とフレーム部材によって囲まれているため、前記電池セルの熱は、電池モジュールの駆動中に、弾性部材、カバー部材及びフレーム部材内に徐々に蓄積される。このように、前記電池セルに蓄積された熱は電池セルの電気的特性を低下させるだけでなく、弾性部材、カバー部材及びフレーム部材の形状を変化させる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、順次積層される電池カートリッジ同士の間に電池セルを備えることで、電池カートリッジを通じて電池セルを適切に冷却させるのに好適な電池モジュールを提供することを目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明による電池モジュールは、側面から凹んで前記側面の上下に開口される溝、前記溝の底から突出する空気誘導口、前記空気誘導口の開口孔と連通する空気流路を有する電池カートリッジ、そして前記電池カートリッジとともに交互に積層される少なくとも１つの電池セルを含む電池積層体；前記電池積層体の溝の縁部に沿って位置するシーリング外郭フレーム、隣接する溝の境界の周辺で前記シーリング外郭フレームから垂直に突出するシーリングリブ、そして隣接する空気誘導口同士の間に位置するシーリング中間フレームからなるシーリング部材；及び前記溝を覆って前記空気誘導口と連通する空気出入口を有し、前記シーリング外郭フレームに沿って位置して前記シーリング外郭フレームを収容する溝部を有する冷却ダクトを含むことを特徴とする。

本発明によれば、前記溝は前記電池カートリッジで対向する両側面に位置し得る。

望ましくは、前記溝は、前記電池カートリッジで対向する両側面のそれぞれに２個ずつ位置し得る。

本発明によれば、前記空気誘導口は、前記開口孔を定義する長方形状の壁体からなり得る。

望ましくは、前記壁体は、前記溝の底に対して所定角度を成す傾斜面を有して前記開口孔の高さほど離隔した一対のベース壁体、及び前記一対のベース壁体の両端部を連結する一対のフランジ部を含み得る。

本発明によれば、前記電池カートリッジは、所定間隔で離隔する下部冷却フィンと上部冷却フィンとの間に空気流路を有し、前記下部冷却フィンの縁部と前記上部冷却フィンの縁部は前記電池カートリッジの周縁に固定され得る。

本発明によれば、前記シーリング外郭フレームは、前記電池カートリッジの側面上で前記溝の底に略方形状に位置し、前記電池カートリッジ同士の境界を通ることができる。

本発明によれば、前記シーリングリブは、前記電池カートリッジの側面上で前記溝同士の境界に略平行に位置し得る。

本発明によれば、前記シーリング中間フレームは、対応するシーリングリブと接触するように、前記隣接する空気誘導口同士の間の境界に沿って位置し得る。

本発明によれば、前記冷却ダクトは、前記溝部を定義する一対の接続台を有し得る。

望ましくは、前記冷却ダクトは、前記接続台を通じて前記電池カートリッジに密着して前記溝を覆うことができる。

一態様において、前記接続台は、前記冷却ダクトから前記溝に向かって突出することができる。

本発明によれば、前記冷却ダクトは、前記接続台に直角に位置し、前記接続台から両側部に向かってそれぞれ延びる載置台をさらに含み、前記載置台は前記溝の周辺で前記電池積層体の側壁に固定され得る。

望ましくは、前記冷却ダクトの厚さは、前記電池カートリッジの積層方向からみたとき、前記最上端電池カートリッジから最下端電池カートリッジに向かって徐々に減少することができる。

本発明による電池モジュールは、順次積層される電池カートリッジ、電池カートリッジ同士の間の電池セル、電池カートリッジの両側部に位置する冷却ダクトを備え、電池カートリッジの一側面と他側面とを貫通する空気流路を有するため、冷却ダクトと電池カートリッジとを連通させて冷却ダクトと電池カートリッジに沿って流れる空気によって電池セルを効果的に冷却することができる。

本発明による電池モジュールは、冷却ダクトと対向する電池カートリッジの側面に溝を有し、溝から電池カートリッジ同士の境界を通って電池カートリッジ同士の間に位置するシーリング部材を備えるため、冷却ダクトをシーリング部材に接触させて電池カートリッジと冷却ダクトとの接触を緊密に維持することができる。

本発明による電池モジュールは、電池カートリッジの積層方向に沿ってシーリング部材を有するため、電池モジュールの駆動中に、冷却ダクトと電池カートリッジに沿って流れる空気を電池カートリッジの空気流路に集中させ、電池カートリッジ同士の間に挿入された電池セルを短時間で適正な温度に冷却することができる。

本発明による電池モジュールは、電池カートリッジと冷却ダクトとの間に電池カートリッジ同士の境界を通るシーリング部材を有するため、外部から冷却ダクトの空気出入口を経由せずに冷却ダクトの縁部を通じて直接流れ込む空気を遮断し、単位時間当り電池セルの冷却程度を予想することができる。

本発明による電池モジュールは、電池カートリッジのそれぞれの側面に溝を備え、溝の深さほど冷却ダクトを電池カートリッジに密着させて電池モジュールの形状を全体的にコンパクトにするため、電池モジュールの取付け空間を効率的に増大させることができる。

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例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。

本発明の実施例による電池モジュールを示した分解斜視図である。 図１の電池モジュールから電池積層体と第１シーリング部材を拡大して示した分解斜視図である。 図１の電池モジュールから電池積層体と第２シーリング部材を拡大して示した分解斜視図である。 図１の冷却ダクトを拡大して示した斜視図である。 図１の電池積層体、シーリング部材及び冷却ダクトの結合形状を示したＩ−Ｉ’矢視図である。 図１のＤ方向からみた電池積層体、シーリング部材及び冷却ダクトの結合形状に基づいて、電池積層体の組立方法及び作動メカニズムを説明する概略図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。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例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例に過ぎず、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。

後述する実施例において、電池セルとはリチウム二次電池を称する。ここで、リチウム二次電池とは、充電及び放電中に、リチウムイオンが作動イオンとして働き、正極と負極とで電気化学的反応を引き起こす二次電池を総称する。しかし、本発明が電池の種類によって限定されることはない。

図１は、本発明の実施例による電池モジュールを示した分解斜視図である。

図１を参照すれば、本発明による電池モジュール１９０は、電池積層体３０、シーリング部材７０、９０、冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０及び回路部１８０を含む。前記電池積層体３０は、電池カートリッジ２０と電池セル（図２の４、８）を含む。前記電池カートリッジ２０は電池積層体３０で順次積層される。前記電池カートリッジ２０のそれぞれは空気誘導口１２、１４を有する。

望ましくは、前記空気誘導口１２、１４は、電池カートリッジ２０の縁部に位置し、両側部に向かって、図２及び図３のように、外部に開口される。一態様において、前記空気誘導口１２、１４は開口孔Ｈ１、Ｈ２を通じて電池カートリッジ２０の内部に位置する空気流路（図示せず）と連通する。前記電池セル４、８は電池カートリッジ２０同士の間に位置する。

例えば、２つの隣接する電池カートリッジ２０同士の間に２つの電池セル４、８が、図２のように載置されるが、前記２つの電池セル４、８は電池カートリッジ２０同士の間で面対面で接触する。前記シーリング部材７０、９０は、電池積層体３０と冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０との間に位置する。望ましくは、前記シーリング部材７０、９０は第１シーリング部材７０と第２シーリング部材９０に区分される。

前記第１シーリング部材７０は、電池積層体３０と、Ｄ方向からみて、電池積層体３０の一番目の左側及び右側の冷却ダクト１１０、１５０との間に位置する。前記第２シーリング部材９０は、電池積層体３０と、Ｄ方向からみて、電池積層体３０の二番目の左側及び右側の冷却ダクト１３０、１７０との間に位置する。

一態様において、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０が、設計目的に応じて空気を外部から内部に向かって通過させる場合を除けば、前記第１及び第２シーリング部材７０、９０は、冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０の外部から電池積層体３０と冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０との間の空間に向かって空気が直接流入することを遮断するように構成される。

望ましくは、前記第１及び第２シーリング部材７０、９０は、ボンド、ゴム、シリコーンまたはポリウレタンのいずれか１つからなる。前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０は電池積層体３０の両側部に位置し、電池カートリッジ２０に接触することができる。望ましくは、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０は電池カートリッジ２０の結合部位に向かって開口される。

一態様において、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０は、電池カートリッジ２０のうち最上端電池カートリッジ２０の周辺に、電池カートリッジ２０の積層方向に開口される空気出入口１０５、１２５、１４８、１６８を有する。ここで、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０は、下部側より上部側で所定厚さＴほど厚い。

したがって、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０は、下部側と上部側との厚さの差によって、空気出入口１０５、１２５、１４８、１６８を通じて空気を吸い込むか又は排出させるとき、上下方向に沿って空気の流量を均一に制御することができる。他の態様において、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０は、電池積層体３０に向かって開口された部位の縁部に沿って位置する一対の接続台Ｐと、接続台Ｐから突出して電池積層体３０の側面のうち一部領域と面対面で対向する載置台Ｍを有する。

さらに他の態様において、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０のうち一部１５０、１７０は、送風ファン１４４、１６４を有する。前記送風ファン１４４、１６４が駆動されれば、前記冷却ダクト１１０、１３０が空気出入口１０５、１２５を通じて外部から空気を吸い込んで、前記空気が冷却ダクト１１０、１３０から電池カートリッジ２０の空気流入口１２、１４と空気流路を経由して冷却ダクト１５０、１６０に到達し、前記冷却ダクト１５０、１７０は空気出入口１４８、１６８を通じて空気を内部から外部に向かって排出する。

前記回路部１８０は、電池積層体３０の前端に位置し、電池セル４、８の電極リード（図２の２）と電気的に接続する。前記回路部１８０は、電池カートリッジ２０において、電池セル４、８の電極リード２を通じて電池セル（４または８）の電圧をセンシングし、外部にセンシング信号を出力できるように構成される。
図２は、図１の電池モジュールから電池積層体と第１シーリング部材を拡大して示した分解斜視図である。

図２を参照すれば、前記電池積層体３０において、前記電池カートリッジ２０は２つの電池カートリッジ２０を１つの単位とし、２つの電池カートリッジ２０同士の間に２つの電池セル４、８を収容する。前記電池カートリッジ２０は、電池積層体３０の側壁の一部に第１溝Ｇ１を有する。すなわち、前記第１溝Ｇ１は電池カートリッジ２０の対向する両側面に位置する。

望ましくは、前記第１溝Ｇ１は、電池カートリッジ２０の側面から電池カートリッジ２０の内部に向かって所定深さほど凹む。一態様において、前記第１溝Ｇ１は、上部と下部を通じて開口され、左側と右側に電池カートリッジ２０の積層方向に平行に位置する内壁（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｗａｌｌ）ＩＷ１を有する。

ここで、前記第１溝Ｇ１同士は、電池カートリッジ２０の積層方向に沿って互いに連通し、電池カートリッジ２０において内壁ＩＷ１と底との間に第１シーリング部材７０を載置させる。また、前記電池カートリッジ２０は、外郭フレーム１８の下部と上部に、所定間隔で離隔して互いに平行する下部冷却フィン１５と上部冷却フィン１６を有する。前記下部冷却フィン１５の縁部と上部冷却フィン１６の縁部は、インサート射出工程などを通じて外郭フレーム１８に固定される。

前記下部冷却フィン１５と上部冷却フィン１６は、電池カートリッジ２０で空気の水平的な流れ経路を形成する空気流路（図示せず）を定義する。前記空気流路は、電池カートリッジ２０の両側面にそれぞれ位置する空気誘導口１２と連通する。望ましくは、前記空気誘導口１２は第１溝Ｇ１の底から電池カートリッジ２０の側部に向かって突出する。

一態様において、前記空気誘導口１２は、下部冷却フィン１５と上部冷却フィン１６との間の空気流路を電池カートリッジ２０の外部に露出させるため、電池カートリッジ２０の外郭フレーム１８にスリット状の開口孔Ｈ１を有する。前記開口孔Ｈ１は、第１溝Ｇ１の底から突出する長方形状の壁体１１で定義される。

前記壁体１１は、第１溝Ｇ１の底に対して所定角度を成す傾斜面を有し、開口孔Ｈ１の高さほど離隔した一対のベース壁体１１Ａ、及び第１溝Ｇ１の内壁ＩＷ１に平行に位置して一対のベース壁体１１Ａの両端部を連結するフランジ部１１Ｂを含む。

一方、前記第１シーリング部材７０は、電池カートリッジ２０において、第１溝Ｇ１の内壁ＩＷ１と開口孔Ｈ１のフランジ部１１Ｂとの間に、最下端電池カートリッジ２０のベース壁体１１Ａの下で第１溝Ｇ１の底面に、そして最上端電池カートリッジ２０のベース壁体１１Ａ上で第１溝Ｇ１の底面に位置する。

また、前記第１シーリング部材７０は、電池カートリッジ２０において、ベース壁体１１Ａの接触部分同士の間に位置するように、第１溝Ｇ１同士の境界Ｂに位置する。より詳しくは、前記第１シーリング部材７０は、シーリング外郭フレーム４５、シーリングリブ５５及びシーリング中間フレーム６５からなる。

前記シーリング外郭フレーム４５は、第１溝Ｇ１の内壁ＩＷ１と開口孔Ｈ１の壁体１１との間に、最下端電池カートリッジ２０のベース壁体１１Ａの下で壁体１１の長手方向に沿って第１溝Ｇ１の底面に、そして最上端電池カートリッジ２０のベース壁体１１Ａ上で壁体１１の長手方向に沿って第１溝Ｇ１の底面に位置する。

望ましくは、前記シーリング外郭フレーム４５は、電池カートリッジ２０の側面上で第１溝Ｇ１の底に略方形状に位置して、電池カートリッジ２０同士の境界Ｂを通る。前記シーリングリブ５５は、フランジ部１１Ｂ同士の接触部分の周辺で、シーリング外郭フレーム４５から第１溝Ｇ１の内壁ＩＷ１と壁体１１のフランジ部１１Ｂとに向かってそれぞれ突出する。

望ましくは、前記シーリングリブ５５は、電池カートリッジ２０の側面上で第１溝Ｇ１同士の境界Ｂに略平行に位置する。一態様において、前記シーリングリブ５５は隣接する溝Ｇ１同士の境界Ｂの周辺でシーリング外郭フレーム４５から垂直に突出する。

前記シーリング中間フレーム６５は、フランジ部１１Ｂ同士の接触部分でシーリング外郭フレーム４５及びシーリングリブ５５と接触するように、第１溝Ｇ１同士の境界Ｂに位置する。望ましくは、前記シーリング中間フレーム６５は、電池カートリッジ２０の境界面Ｓ上で電池カートリッジ２０同士の境界Ｂに沿って位置する。

一態様において、前記シーリング中間フレーム６５は、隣接する空気誘導口１２同士の間に位置する。他の態様において、前記シーリング中間フレーム６５は、対応するシーリングリブ５５と接触するように、隣接する空気誘導口１２同士の間の境界Ｂに沿って位置する。

図３は、図１の電池モジュールから電池積層体と第２シーリング部材を拡大して示した分解斜視図である。

図３を参照すれば、前記電池積層体３０において、前記電池カートリッジ２０は図２の第１溝Ｇ１と離隔して第２溝Ｇ２を有する。この場合、前記電池カートリッジ２０は、電池積層体３０の側壁に第２溝Ｇ２を有する。すなわち、前記第２溝Ｇ２は電池カートリッジ２０の対向する両側面に位置する。

望ましくは、前記第２溝Ｇ２は、電池カートリッジ２０の側面から電池カートリッジ２０の内部に向かって所定深さほど凹む。一態様において、前記第２溝Ｇ２は、上部と下部を通じて開口され、左側と右側に電池カートリッジ２０の積層方向に平行に位置する内壁ＩＷ２を有する。

ここで、前記第２溝Ｇ２同士は、電池カートリッジ２０の積層方向に沿って互いに連通し、電池カートリッジ２０において内壁ＩＷ２と底との間に第２シーリング部材９０を載置させる。また、前記電池カートリッジ２０は、外郭フレーム１８の下部と上部に、所定間隔で離隔して互いに平行する下部冷却フィン１５と上部冷却フィン１６を有する。

前記下部冷却フィン１５と上部冷却フィン１６は、電池カートリッジ２０で空気の水平的な流れ経路を形成する空気流路（図示せず）を定義する。前記空気流路は、電池カートリッジ２０の両側面にそれぞれ位置する空気誘導口１４と連通する。望ましくは、前記空気誘導口１４は第２溝Ｇ２の底から電池カートリッジ２０の側部に向かって突出する。

一態様において、前記空気誘導口１４は、下部冷却フィン１５と上部冷却フィン１６との間の空気流路を電池カートリッジ２０の外部に露出させるため、電池カートリッジ２０の外郭フレーム１８にスリット状の開口孔Ｈ２を有する。前記開口孔Ｈ２は、第２溝Ｇ２の底から突出する長方形状の壁体１３で定義される。

前記壁体１３は、第２溝Ｇ２の底に対して所定角度を成す傾斜面を有し、前記開口孔Ｈ２の高さほど離隔した一対のベース壁体１３Ａ、及び第２溝Ｇ２の内壁ＩＷ２に平行に位置して一対のベース壁体１３Ａの両端部を連結する一対のフランジ部１３Ｂを含む。

一方、前記第２シーリング部材９０は、電池カートリッジ２０において、第２溝Ｇ２の内壁ＩＷ２と開口孔Ｈ２のフランジ部１３Ｂとの間に、最下端電池カートリッジ２０のベース壁体１３Ａの下で第２溝Ｇ２の底面に、そして最上端電池カートリッジ２０のベース壁体１３Ａ上で第２溝Ｇ２の底面に位置する。また、前記第２シーリング部材９０は、電池カートリッジ２０において、ベース壁体１３Ａの接触部分同士の間に位置するように、第２溝Ｇ２同士の境界Ｂに位置する。

より詳しくは、前記第２シーリング部材９０は、シーリング外郭フレーム８３、シーリングリブ８６及びシーリング中間フレーム８９からなる。前記シーリング外郭フレーム８３は、第２溝Ｇ２の内壁ＩＷ２と開口孔Ｈ２の壁体１３との間に、最下端電池カートリッジ２０のベース壁体１３Ａの下で壁体１３の長手方向に沿って第２溝Ｇ２の底面に、そして最上端電池カートリッジ２０のベース壁体１３Ａ上で壁体１３の長手方向に沿って第２溝Ｇ２の底面に位置する。

望ましくは、前記シーリング外郭フレーム８３は、電池カートリッジ２０の側面上で第２溝Ｇ２の底に略方形状に位置して、電池カートリッジ２０同士の境界Ｂを通る。前記シーリングリブ８６は、フランジ部１３Ｂの接触部分の周辺で、シーリング外郭フレーム８３から第２溝Ｇ２の内壁ＩＷ２と壁体１３のフランジ部１３Ｂとに向かってそれぞれ突出する。

望ましくは、前記シーリングリブ８６は、電池カートリッジ２０の側面上で第２溝Ｇ２同士の境界Ｂに略平行に位置する。一態様において、前記シーリングリブ８６は隣接する溝Ｇ２同士の境界Ｂの周辺でシーリング外郭フレーム８３から垂直に突出する。

前記シーリング中間フレーム８９は、フランジ部１３Ｂ同士の接触部分でシーリング外郭フレーム８３及びシーリングリブ８６と接触するように、第２溝Ｇ２同士の境界Ｂに位置する。望ましくは、前記シーリング中間フレーム８９は、電池カートリッジ２０同士の境界面Ｓ上で電池カートリッジ２０の境界Ｂに沿って位置する。

一態様において、前記シーリング中間フレーム８９は、隣接する空気誘導口１４同士の間に位置する。他の態様において、前記シーリング中間フレーム８９は、対応するシーリングリブ８６と接触するように、隣接する空気誘導口１４同士の間の境界Ｂに沿って位置する。

図２及び図３において、前記第１及び第２シーリング部材７０、９０が電池積層体３０の左側壁のみに示されているが、前記第１及び第２シーリング部材７０、９０は電池積層体３０の右側壁にも備えることができる。ここで、前記電池積層体３０は左側壁と右側壁とで同じ構造を有する。

図４は、図１の冷却ダクトを拡大して示した斜視図である。

図４を参照すれば、前記冷却ダクト１５０は図１の電池カートリッジ２０に向かって開口される。また、前記冷却ダクト１５０は、送風ファン１４４、及び送風ファン１４４の上に空気出入口１４８を含む。前記送風ファン１４４は、図１の冷却ダクト１１０の外部から冷却ダクト１１０の空気出入口１０５、そして電池カートリッジ２０の空気誘導口１２と空気流路を通過した空気を冷却ダクト１５０に流入させ、冷却ダクト１５０の空気出入口１４８に向かって空気を排出する。

一態様において、前記冷却ダクト１５０は、電池カートリッジ２０の側面上に位置して、電池カートリッジ２０の第１溝Ｇ１を覆うことができる。他の態様において、前記冷却ダクト１５０は縁部に一対の接続台Ｐ１、Ｐ２を含む。前記接続台Ｐ１、Ｐ２は、図２の第１シーリング部材７０のシーリング外郭フレーム４５に整合し、冷却ダクト１５０の縁部から突出する。前記接続台Ｐ１、Ｐ２の端部は略「ロ」字状を有する。

ここで、前記冷却ダクト１５０は、接続台Ｐ１、Ｐ２の間に溝部Ｇ３を有する。また、他の態様において、前記冷却ダクト１５０は、接続台Ｐ１、Ｐ２に直角に位置し、接続台Ｐ１、Ｐ２から両側方に向かってそれぞれ延びる載置台Ｍ１、Ｍ２をさらに含む。一方、図１の冷却ダクト１１０、１３０、１７０のそれぞれは、冷却ダクト１５０と同様の形状を有する。すなわち、前記冷却ダクト１１０、１３０、１７０もそれぞれ接続台Ｐ１、Ｐ２と載置台Ｍ１、Ｍ２を有する。ただし、前記冷却ダクト１１０、１３０は送風ファンを有しない。

図５は、図１の電池積層体、シーリング部材及び冷却ダクトの結合形状を示したＩ−Ｉ’矢視図である。この場合、前記Ｉ−Ｉ’線は図１の電池カートリッジ同士の間を貫通する。

図５を参照すれば、前記冷却ダクト１１０、１５０のそれぞれは接続台Ｐ１、Ｐ２を通じて第１シーリング部材７０に接触して第１溝Ｇ１を覆う。前記冷却ダクト１３０、１７０のそれぞれは接続台Ｐ１、Ｐ２を通じて第２シーリング部材９０に接触して第２溝Ｇ２を覆う。

前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０と電池カートリッジ２０との結合形状が類似するため、以下、説明の便宜上、冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０のうち１つ（冷却ダクト１１０）を選択して説明する。前記冷却ダクト１１０は、接続台Ｐ１、Ｐ２を通じて、電池カートリッジ２０において第１溝Ｇ１の縁部に沿って第１シーリング部材７０のシーリング外郭フレーム４５に接触する。

より詳しくは、前記冷却ダクト１１０は、接続台Ｐ１、Ｐ２とシーリング外郭フレーム４５との緊密な接触により、第１溝Ｇ１を覆いながら電池積層体（図２の３０）の側壁に密着する。ここで、前記接続台Ｐ１、Ｐ２の間の溝部Ｇ３は、第１シーリング部材７０のシーリング外郭フレーム４５で殆ど詰められるが、詳しくは、電池カートリッジ２０同士の境界（図２のＢ）の周辺でシーリング外郭フレーム４５とシーリングリブ５５によっても詰められる。

望ましくは、前記冷却ダクト１１０は、載置台Ｍ１、Ｍ２を通じて第１溝Ｇ１の左側及び右側で電池積層体２０の側壁に密着する。

図６は、図１のＤ方向からみた電池積層体、シーリング部材及び冷却ダクトの結合形状に基づいて、電池積層体の組立方法及び作動メカニズムを説明する概略図である。

図６を参照すれば、電池カートリッジ２０、シーリング部材７０、９０及び冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０が図１のように用意される。次に、前記電池カートリッジ２０が順次積層される。この場合、前記電池カートリッジ２０同士の間に電池セル４、８が挿入される。前記電池セル４、８と電池カートリッジ２０は電池積層体３０を構成することができる。

前記電池積層体３０の構成中に、そして電池積層体３０の構成後に、前記シーリング部材７０は、電池カートリッジ２０同士の間にシーリング中間フレーム（図２及び図３の６５）から形成され、電池カートリッジ２０で第１溝（図２のＧ１）の縁部に沿ってシーリング外郭フレーム（図２の４５）から形成され、電池カートリッジ２０同士の境界（図２のＢ）の周辺でシーリングリブ５５から形成され得る。

また、前記シーリング部材９０は、電池カートリッジ２０同士の間にシーリング中間フレーム（図３の８９）から形成され、電池カートリッジ２０で第２溝（図３のＧ２）の縁部に沿ってシーリング外郭フレーム（図３の８３）から形成され、電池カートリッジ２０同士の境界（図３のＢ）の周辺でシーリングリブ８６から形成され得る。次いで、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０は電池積層体３０の両側壁に密着される。

ここで、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０の接続台（図４のＰ１、Ｐ２）は、シーリング部材７０、９０のシーリング外郭フレーム４５、８３及びシーリングリブ５５、８６と緊密に接触できる。また、前記冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０の載置台（図４のＭ１、Ｍ２）は、ねじ部材（図５のＳＭ）を用いて電池積層体３０に固定され得る。

その後、前記電池積層体３０に長ボルト（図示せず）が締結され得る。前記長ボルトは、電池カートリッジ２０の外郭フレーム（図２または図３の１８）の長ボルト締結孔（図２または図３の１８Ａ）に螺合され、電池カートリッジ２０を上下方向で緊密に固定させることができる。

本発明によれば、前記冷却ダクト１５０、１７０の送風ファン１４４、１６４が駆動されれば、前記冷却ダクト１１０、１３０は空気出入口１０５、１２５を通じて外部から空気を流入させることができる。ここで、前記シーリング部材７０、９０が冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０とともに電池積層体３０の両側壁に位置する溝Ｇ１、Ｇ２を密閉するため、前記空気は電池カートリッジ２０と冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０から流れ線Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に沿って流れることができる。

ここで、前記流れ線Ｆ０は、冷却ダクト１１０、１３０に流れ込む空気の流れを示す。また、前記流れ線Ｆ１、Ｆ２は電池カートリッジ２０のそれぞれの内部での空気の流れを示し、前記流れ線Ｆ３は冷却ダクト１５０、１７０から流れ出る空気の流れを示す。

これにより、前記空気は冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０、及び冷却ダクト１１０、１３０、１５０、１７０に連通して電池カートリッジ２０の内部に位置する空気流路を通じて、電池カートリッジ２０同士の間に介在された電池セル４、８を均一且つ迅速に冷却することができる。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で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。

４ 電池セル
８ 電池セル
１１ 壁体
１１A ベース壁体
１１B フランジ部
１２ 空気誘導口、空気流入口
１３ 壁体
１３A ベース壁体
１３B フランジ部
１４ 空気誘導口、空気流入口
１５ 下部冷却フィン
１６ 上部冷却フィン
１８ 外郭フレーム
２０ 電池積層体、電池カートリッジ、最下端電池カートリッジ、最上端電池カートリッジ
３０ 電池積層体
４５ シーリング外郭フレーム
５５ シーリングリブ
６５ シーリング中間フレーム
７０ 第１シーリング部材
８３ シーリング外郭フレーム
８６ シーリングリブ
８９ シーリング中間フレーム
９０ 第２シーリング部材
１０５ 空気出入口
１１０ 冷却ダクト
１２５ 空気出入口
１３０ 冷却ダクト
１４４ 送風ファン
１４８ 空気出入口
１５０ 冷却ダクト（一部）
１６０ 冷却ダクト
１６４ 送風ファン
１６８ 空気出入口
１７０ 冷却ダクト（一部）
１８０ 回路部
１９０ 電池モジュール

Claims (14)

1. 電池カートリッジ及び前記電池カートリッジとともに積層方向において交互に積層される少なくとも１つの電池セルを含む電池積層体であって、前記電池カートリッジは、前記積層方向に平行な側面から凹んで前記積層方向に沿って前記側面の上下に開口される溝、前記溝の底から突出する空気誘導口、及び前記空気誘導口の開口孔と連通する空気流路を有する、電池積層体；
   前記電池積層体の溝の縁部に沿って位置するシーリング外郭フレーム、隣接する溝の境界又はその周辺で前記側面に沿って前記シーリング外郭フレームから垂直に突出するシーリングリブ、及び隣接する空気誘導口同士の間に位置するシーリング中間フレームからなるシーリング部材；並びに
   前記溝を覆って前記空気誘導口と連通する空気出入口を有し、前記シーリング外郭フレームに沿って位置して前記シーリング外郭フレームを収容する溝部を有する冷却ダクト；を含むことを特徴とする電池モジュール。
2. 前記電池カートリッジの前記溝は、前記電池カートリッジで対向する両側面に位置することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記電池カートリッジの前記溝は、前記電池カートリッジで対向する両側面のそれぞれに２個ずつ位置することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
4. 前記空気誘導口は、前記開口孔を定義する長方形状の壁体からなることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
5. 前記壁体は、前記溝の底に対して所定角度を成す傾斜面を有して前記開口孔の高さほど離隔した一対のベース壁体、及び前記一対のベース壁体の両端部を連結する一対のフランジ部を含むことを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール。
6. 前記電池カートリッジは、所定間隔で離隔する下部冷却フィンと上部冷却フィンとの間に空気流路を有し、
   前記下部冷却フィンの縁部と前記上部冷却フィンの縁部は前記電池カートリッジの周縁に固定されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
7. 前記シーリング外郭フレームは、前記電池カートリッジの側面上で前記溝の底に略方形状に位置し、前記電池カートリッジ同士の境界を通ることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
8. 前記シーリングリブは、前記電池カートリッジの側面上で前記溝同士の境界に略平行に位置することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
9. 前記シーリング中間フレームは、対応するシーリングリブと接触するように、前記隣接する空気誘導口同士の間の境界に沿って位置することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
10. 前記冷却ダクトは、前記溝部を定義する一対の接続台を有することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
11. 前記冷却ダクトは、前記接続台を通じて前記電池カートリッジに密着して前記溝を覆うことを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
12. 前記接続台は、前記冷却ダクトから前記溝に向かって突出することを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
13. 前記冷却ダクトは、前記接続台に直角に位置し、前記接続台から両側部に向かってそれぞれ延びる載置台をさらに含み、
    前記載置台は前記溝の周辺で前記電池積層体の側壁に固定されることを特徴とする請求項１０に記載の電池モジュール。
14. 前記冷却ダクトの厚さは、前記電池カートリッジの積層方向からみたとき、最上端電池カートリッジから最下端電池カートリッジに向かって徐々に減少することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

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