JP7297376B2 - 電池モジュールおよびそれを含む電池パック - Google Patents

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２０年４月２９日付韓国特許出願第１０－２０２０－００５２２６６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関し、より具体的には構造的安全性を高めた電池モジュールおよびそれを含む電池パックに関する。

現代社会では携帯電話、ノートブック、カムコーダ、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化されるにつれ、前記のようなモバイル機器と関連する分野の技術に対する開発が活発になっている。また、充放電が可能な二次電池は化石燃料を使用する既存のガソリン車両などの大気汚染などを解決するための方案として、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）などの動力源として用いられるため、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。

現在、商用化されている二次電池としては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があるが、その中で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ほとんど起きないため充放電が自由で、自己放電率が非常に低く、エネルギ密度が高い長所を有するため脚光を浴びている。

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。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレータを間に置いて配置された電極組立体および電極組立体を電解液と共に密封収納する電池ケースを備える。

一般的にリチウム二次電池は外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に内蔵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内蔵されているパウチ型二次電池に分類することができる。

小型機器に用いられる二次電池の場合、２－３個の電池セルが配置されるか、自動車などのように中大型デバイスに用いられる二次電池の場合は、多数の電池セルを電気的に連結した電池モジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）が用いられる。このような電池モジュールは多数の電池セルが互いに直列または並列に連結されて電池セル積層体を形成することによって容量および出力が向上する。また、一つ以上の電池モジュールはＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。

二次電池は、適正温度より高くなる場合は二次電池の性能が低下し得、酷い場合は爆発や発火の危険性もある。特に、多数の二次電池、すなわち電池セルを備えた電池モジュールや電池パックは狭い空間で多数の電池セルから出る熱が加えられて温度上昇がさらに速くかつ激しくなる。言い換えれば、多数の電池セルが積層された電池モジュールとこのような電池モジュールが取り付けられた電池パックの場合、高い出力を得ることができるが、充電および放電時に電池セルで発生する熱を除去することが容易でない。電池セルの放熱が正しく行われない場合は電池セルの劣化がはやくなることにより寿命が短くなり、爆発や発火の可能性が大きくなる。

さらに、車両用電池パックに含まれる電池モジュールの場合、直射光線に頻繁に露出し、夏や砂漠地域のような高温条件に置かれられ得る。

したがって、電池モジュールや電池パックを構成する場合、安定的でかつ効果的な冷却性能を確保するのは大変重要であると言える。

図１は従来の電池モジュールに対する斜視図であり、図２は図１の切断線Ａ－Ａ’を沿って切断した断面図である。特に図２は電池モジュールの下に位置した熱伝達部材およびヒートシンクをさらに示した。

図１および図２を参照すると、従来の電池モジュール１０は複数の電池セル１１が積層されて電池セル積層体２０を形成し、電池セル積層体２０はモジュールフレーム３０に収納される。

先立って説明した通り、複数の電池セル１１を含むので電池モジュール１０は充放電過程で多量の熱を発生させる。冷却手段として、電池モジュール１０は電池セル積層体２０とモジュールフレーム３０の底部３１の間に位置した熱伝導性樹脂層４０を含み得る。また、電池モジュール１０がパックフレームに取り付けられて電池パックを形成するとき、電池モジュール１０の下に熱伝達部材５０およびヒートシンク６０が順に位置する。熱伝達部材５０は放熱パッドであり得、ヒートシンク６０は内部に冷媒流路が形成される。

電池セル１１から発生した熱が、熱伝導性樹脂層４０、モジュールフレーム３０の底部３１、熱伝達部材５０およびヒートシンク６０を順に経て電池モジュール１０の外部に伝達される。

しかし、従来の電池モジュール１０の場合、上記のように熱伝達経路が複雑で、電池セル１１から発生した熱が効果的に伝達され難い。モジュールフレーム３０自体が熱伝導特性を低下させ得、モジュールフレーム３０、熱伝達部材５０およびヒートシンク６０それぞれの間に形成されるエアギャップ（Ａｉｒ ｇａｐ）などの微細な空気層も熱伝導特性を低下させる要因になる。

電池モジュールについては小型化や容量増大のような他の要求が続いているので、冷却性能は高めながらもこのような多様な要求事項を共に満足できる電池モジュールを開発することが実質的に必要であると言える。

本発明が解決しようとする課題は、構造的安全性を高めた電池モジュールおよびそれを含む電池パックを提供することにある。

しかし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。

本発明の一実施形態による電池モジュールは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体と、前記電池セル積層体を収納するモジュールフレームと、前記電池セル積層体の前面及び後面にそれぞれ位置するエンドプレートと、前記モジュールフレームの底部の下に位置するヒートシンクとを含む。前記底部は前記ヒートシンクの上部プレートを構成する。前記モジュールフレームは、前記底部の一部が突出して形成された第１モジュールフレーム突出部および第２モジュールフレーム突出部を含み、前記第１モジュールフレーム突出部と前記第２モジュールフレーム突出部は互いに離隔して位置する。前記エンドプレートと前記モジュールフレームが溶接結合された溶接部が前記第１モジュールフレーム突出部と前記第２モジュールフレーム突出部との間に位置する。

前記溶接部は前記エンドプレートの下側角部と前記底部が接するところに形成され得る。

前記ヒートシンクは、前記ヒートシンクの一辺から、前記第１モジュールフレーム突出部が位置する部分に突出した第１ヒートシンク突出部と、前記ヒートシンクの一辺から、前記第２モジュールフレーム突出部が位置する部分に突出した第２ヒートシンク突出部とを含み得る。

前記第１モジュールフレーム突出部及び前記第２モジュールフレーム突出部にモジュールフレームマウンティングホールが形成され得る。

前記第１ヒートシンク突出部及び前記第２ヒートシンク突出部にヒートシンクマウンティングホールが形成され得る。

前記モジュールフレームマウンティングホールと前記ヒートシンクマウンティングホールは互いに対応するように位置し得る。

前記ヒートシンクと前記底部が冷媒の流路を形成し得、前記底部は前記冷媒と接触し得る。

前記ヒートシンクは、冷媒の流入のための流入口および前記冷媒の排出のための排出口を含み得る。

前記ヒートシンクは、前記底部と接合する下部プレートおよび下側に陥没形成された陥没部を含み得る。

本発明の実施形態によれば、モジュールフレームとヒートシンクの一体化した構造により冷却性能が向上した電池モジュールを提供することができる。

また、不要な冷却構造を除去して原価節減が可能であり、空間活用度を高めることができるため電池モジュールの容量や出力を増大させることができる。

また、面積が増加した大面積モジュールにおいて、構造的に脆弱な部分に溶接構造を形成することができ、構造的剛性を増大させることができる。

本発明の効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及されていないまた他の効果は特許請求範囲の記載から当業者に明確に理解されることができる。

従来の電池モジュールに対する斜視図である。 図１の切断線Ａ－Ａ’を沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールに対する斜視図である。 図３の電池モジュールに対する分解斜視図である。 図３の電池モジュールに対して角度を異にして見た部分斜視図である。 図４の電池モジュールに含まれたＵ字型フレームとヒートシンクを示す斜視図である。 図３の電池モジュールをｘｙ平面でｚ軸方向に見た平面図である。 図７の切断線Ｂ－Ｂ’を沿って切断した断面図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。

また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして図面で、説明の便宜上、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるというとき、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるというときには中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。

また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

また、明細書全体で、「平面上」というとき、これは対象部分を上から見た場合を意味し、「断面上」というとき、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た場合を意味する。

図３は本発明の一実施形態による電池モジュールに対する斜視図である。図４は図３の電池モジュールに対する分解斜視図である。図５は図３の電池モジュールに対して角度を異にして見た部分斜視図である。

図３ないし図５を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が積層された電池セル積層体１２０、電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００、電池セル積層体１２０の前面と後面にそれぞれ位置するエンドプレート４００およびモジュールフレーム２００の底部２１０ａの下に位置するヒートシンク３００を含む。

電池セル１１０はパウチ型電池セルであり得る。このようなパウチ型電池セルは、樹脂層と金属層を含むラミネートシートのパウチケースに電極組立体を収納した後、前記パウチケースの外周部を熱融着して形成される。この時、電池セル１１０は長方形のシート型構造で形成される。

このような電池セル１１０は複数で構成されることができ、複数の電池セル１１０は相互電気的に連結されるように積層されて電池セル積層体１２０を形成する。特に、図４に示すようにｘ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層される。

本実施形態による電池セル積層体１２０は電池セル１１０の個数が従来より多くなる大面積モジュールであり得る。具体的には、電池モジュール１００当たり３２個～４８個の電池セル１１０が含まれ得る。このような大面積モジュールの場合、電池モジュールの水平方向の長さが長くなる。ここで、水平方向の長さとは、電池セル１１０が積層された方向、すなわちｘ軸と平行な方向への長さを意味する。

電池セル積層体１２０を収納するモジュールフレーム２００は上部カバー２２０およびＵ字型フレーム２１０を含み得る。

Ｕ字型フレーム２１０は底部２１０ａおよび底部２１０ａの両端部で上向きに延びた２個の側面部２１０ｂを含み得る。底部２１０ａは電池セル積層体１２０の下面（ｚ軸逆方向）をカバーし、側面部２１０ｂは電池セル積層体１２０の両側面（ｘ軸方向とその逆方向）をカバーする。

上部カバー２２０はＵ字型フレーム２１０により囲まれる上記下面および前記両側面を除いた残りの上面（ｚ軸方向）を囲む一つの板状構造で形成される。上部カバー２２０とＵ字型フレーム２１０は互いに対応する角部位が接触した状態で、溶接などによって結合されることによって、電池セル積層体１２０を上下左右でカバーする構造を形成することができる。上部カバー２２０とＵ字型フレーム２１０により電池セル積層体１２０を物理的に保護することができる。これのために上部カバー２２０とＵ字型フレーム２１０は所定の強度を有する金属材質を含み得る。

一方、具体的に示していないが、変形例によるモジュールフレーム２００は上面、下面および両側面が一体化した金属板材形態のモノフレームであり得る。すなわち、Ｕ字型フレーム２１０と上部カバー２２０が相互結合される構造でなく、押出成形により製造されて上面、下面および両側面が一体化した構造であり得る。

エンドプレート４００は電池セル積層体１２０の前面（ｙ軸方向）と後面（ｙ軸逆方向）に位置して電池セル積層体１２０をカバーするように形成される。このようなエンドプレート４００は外部の衝撃から電池セル積層体１２０およびその他電装品を物理的に保護することができる。また、エンドプレート４００はマウンティング部４１０を含み得る。マウンティング部４１０はエンドプレート４００の一面で突出した構造であり得、貫通口が形成される。マウンティング部４１０により電池モジュール１００がパックフレームに取り付けおよび固定されて電池パックを形成することができる。

一方、具体的に示していないが、電池セル積層体１２０とエンドプレート４００の間にはバスバーが取り付けられるバスバーフレームおよび電気的絶縁のための絶縁カバーなどの位置し得る。

以下では、図６および図７などを参照して、ヒートシンクの構造について具体的に説明する。

図６は図４の電池モジュールに含まれたＵ字型フレームとヒートシンクを示す斜視図であり、図７は図３の電池モジュールをｘｙ平面でｚ軸方向に見た平面図である。すなわち、図７は図３の電池モジュールを下から見た平面図である。

図４、図６および図７を参照すると、底部２１０ａはヒートシンク３００の上部プレートを構成し、ヒートシンク３００とモジュールフレーム２００の底部２１０ａが冷媒の流路を形成することができる。

具体的には、ヒートシンク３００は、ヒートシンク３００の骨格を形成し、モジュールフレーム２００の底部２１０ａと溶接などにより接合する下部プレート３１０および冷媒が流動する経路である陥没部３４０を含み得る。

ヒートシンク３００の陥没部３４０は、下部プレート３１０が下側に陥没形成された部分に該当する。陥没部３４０は冷媒流路が伸びる方向を基準として垂直にｘｚ平面に切断した断面がＵ字型管であり得、前記Ｕ字型管の開放された上側に底部２１０ａが位置する。ヒートシンク３００が底部２１０ａと接することにより、陥没部３４０と底部２１０ａの間の空間が冷媒が流動する領域、すなわち冷媒の流路となる。そのため、モジュールフレーム２００の底部２１０ａが前記冷媒と接触することができる。

ヒートシンク３００の陥没部３４０の製造方法に格別な制限はないが、板状のヒートシンク３００に対して陥没形成された構造を設けることによって、上側が開放されたＵ字型の陥没部３４０を形成することができる。

一方、図示していないが、図４のモジュールフレーム２００の底部２１０ａと電池セル積層体１２０の間に熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を含む熱伝導性樹脂層が位置し得る。前記熱伝導性樹脂層は熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を底部２１０ａに塗布し、塗布された熱伝導性樹脂が硬化して形成される。

前記熱伝導性樹脂は熱伝導性接着物質を含み得、具体的にはシリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材のうち少なくとも一つを含み得る。前記熱伝導性樹脂は、塗布時には液状であるが塗布後に硬化して電池セル積層体１２０を構成する一つ以上の電池セル１１０を固定する役割を遂行することができる。また、熱伝導特性に優れて電池セル１１０で発生した熱を迅速に電池モジュールの下側に伝達することができる。

図２に示す従来の電池モジュール１０は電池セル１１で発生した熱が熱伝導性樹脂層４０、モジュールフレーム３０の底部３１、熱伝達部材５０およびヒートシンク６０の冷媒を順に経て電池モジュール１０の外部に伝達される。また、ヒートシンク６０の冷媒の流路はヒートシンク６０の内部に位置する。

反面、本実施形態による電池モジュール１００は、モジュールフレーム２００とヒートシンク３００の冷却一体型構造を実現し、冷却性能をより向上させることができる。モジュールフレーム２００の底部２１０ａがヒートシンク３００の上部プレートに対応する役割をすることによって冷却一体型構造を実現することができる。直接冷却による冷却効率が上昇し、ヒートシンク３００がモジュールフレーム２００の底部２１０ａと一体化した構造により電池モジュール１００および電池モジュール１００が取り付けられた電池パック１０００上の空間活用率をより向上させることができる。

具体的には、電池セル１１０で発生した熱が電池セル積層体１２０と底部２１０ａの間に位置する熱伝導性樹脂層（図示せず）、モジュールフレーム２００の底部２１０ａ、冷媒を経て電池モジュール１００の外部に伝達される。従来の不要な冷却構造を除去することによって、熱伝達経路が単純化され、各層の間のエアギャップを減らすことができるため冷却効率や性能が増大する。特に、底部２１０ａがヒートシンク３００の上部プレートで構成され、底部２１０ａが直接に冷媒と接するので冷媒によるより直接的な冷却が可能な長所がある。従来には図２に示すように底部３１と冷媒の間に熱伝達部材５０およびヒートシンク６０の上部構成が位置して冷却効率が落ちることと比較される。

また、不要な冷却構造の除去により電池モジュール１００の高さが減少して原価節減が可能であり、空間活用度を高めることができる。さらに、電池モジュール１００をコンパクトに配置できるので、電池モジュール１００を多数含む電池パック１０００の容量や出力を増大させることができる。

一方、モジュールフレーム２００の底部２１０ａはヒートシンク３００のうち陥没部３４０が形成されない下部プレート３１０部分と溶接により接合される。本実施形態は、モジュールフレーム２００の底部２１０ａとヒートシンク３００の冷却一体型構造により、上述した冷却性能の向上だけでなく、モジュールフレーム２００に収容された電池セル積層体１２０の荷重を支持して電池モジュール１００の剛性を補強する効果を有することができる。のみならず、下部プレート３１０とモジュールフレーム２００の底部２１０ａは溶接結合などにより密封されることによって、下部プレート３１０の内側に形成された陥没部３４０で冷媒が漏洩することなく流動することができる。

効果的な冷却のために、図６および図７に示すように、モジュールフレーム２００の底部２１０ａに対応する全領域にかけて陥没部３４０が形成されることが好ましい。これのために、陥没部３４０は少なくとも一度は曲がって一側から他側につながる。特に、モジュールフレーム２００の底部２１０ａに対応する全領域にかけて陥没部３４０が形成されるために陥没部３４０は数回曲がることが好ましい。モジュールフレーム２００の底部２１０ａに対応する全領域にかけて形成された冷媒流路の開始点から終了点まで冷媒が移動することにより、電池セル積層体１２０の全領域に対する効率的な冷却が行われる。

一方、前記冷媒は冷却のための媒介物であって、格別な制限はないが、冷却水であり得る。

一方、本実施形態によるヒートシンク３００は、冷媒の流入のための流入口３２０および冷媒の排出のための排出口３３０を含み得る。具体的には、ヒートシンク３００の陥没部３４０が一側から他側につながるとき、陥没部３４０の一側下段部に流入口３２０が設けられ、陥没部３４０の他側下段部に排出口３３０が設けられる。後述するパック冷媒供給管から流入口３２０を介して冷媒が底部２１０ａと陥没部３４０の間に初めて流入し、流入した冷媒が陥没部３４０に沿って移動した後、排出口３３０を介してパック冷媒排出管に排出される。底部２１０ａ全領域にかけて形成された陥没部３４０の一側から他側に冷媒が移動することにより、電池セル積層体１２０の全領域に対する効率的な冷却が行われる。

一方、図４を再び参照すると、本実施形態によるヒートシンク３００の陥没部３４０には隔壁３５０が形成される。具体的には、隔壁３５０は陥没部３４０が陥没方向と逆方向に突出形成された構造であり、陥没部３４０に沿ってつながる。本実施形態による電池セル積層体１２０のように積層される電池セルの個数が従来に比べて大幅に増える大面積電池モジュールの場合、冷媒流路の幅がさらに広く形成されることができ、温度偏差がより大きい。大面積電池モジュールでは、従来の一つの電池モジュール内に概ね１２個～２４個の電池セルが積層された場合に比べて概ね３２個～４８個の電池セル１１０が一つの電池モジュール内に積層されている場合を含み得る。このような場合、本実施形態による隔壁３５０は冷却流路の幅を縮小させる効果を発生させて圧力降下を最小化して同時に冷媒流路幅間の温度偏差を減らすことができる。したがって、均一な冷却効果を実現することができる。

以下では、図８などを参照して、溶接部構造およびヒートシンクのマウンティング構造について具体的に説明する。

図８は図７の切断線Ｂ－Ｂ’を沿って切断した断面図である。ただし、説明の便宜上図８は電池モジュールの下に位置したパック冷媒供給管およびパックフレームをさらに図示した。

図４、図５、図６および図８を参照すると、本実施形態によるモジュールフレーム２００は、モジュールフレーム２００の底部２１０ａが一部突出してエンドプレート４００を通過するように形成された第１モジュールフレーム突出部２１１ａおよび第２モジュールフレーム突出部２１１ｂを含み、第１モジュールフレーム突出部２１１ａと第２モジュールフレーム突出部２１１ｂは互いに離隔して位置する。より詳細には第１モジュールフレーム突出部２１１ａと第２モジュールフレーム突出部２１１ｂが底部２１０ａの一角の両端にそれぞれ位置することができる。

ヒートシンク３００は、ヒートシンク３００の一辺から第１モジュールフレーム突出部２１１ａと第２モジュールフレーム突出部２１１ｂが位置した部分にそれぞれ突出した第１ヒートシンク突出部３１１ａと第２ヒートシンク突出部３１１ｂを含み得る。

この時、本実施形態による電池モジュール１００は図５に示すように、エンドプレート４００とモジュールフレーム２００が溶接結合された溶接部５００を含み、このような溶接部５００は第１モジュールフレーム突出部２１１ａと第２モジュールフレーム突出部２１１ｂの間に位置する。より詳細には、第１モジュールフレーム突出部２１１ａと第２モジュールフレーム突出部２１１ｂの間に２個のマウンティング部４１０が位置し得、前記２個のマウンティング部４１０の間に溶接部が位置し得る。また、溶接部５００はエンドプレート４００の下側角部と前記モジュールフレーム２００の底部２１０ａが接するところに形成される。

上述したように、本実施形態による電池モジュール１００は水平方向の長さが長くなった大面積モジュールであり得るが、長さが長くなることにより、その水平方向の長さの中央部分は振動や外部衝撃などに対して構造的に脆弱である。

そこで本実施形態によれば、第１モジュールフレーム突出部２１１ａと第２モジュールフレーム突出部２１１ｂを構造的に脆弱な部分に配置せず、このような構造的に脆弱な部分に溶接部５００を設けることによって、電池モジュール１００の剛性を確保して構造的安全性を増大させることができる。

一方、第１モジュールフレーム突出部２１１ａと第２モジュールフレーム突出部２１１ｂにモジュールフレームマウンティングホール２１１Ｈが形成され、第１ヒートシンク突出部３１１ａと第２ヒートシンク突出部３１１ｂにヒートシンクマウンティングホール３１１Ｈが形成される。

モジュールフレームマウンティングホール２１１Ｈとヒートシンクマウンティングホール３１１Ｈの個数には特に制限はないが、モジュールフレームマウンティングホール２１１Ｈの個数とヒートシンクマウンティングホール３１１Ｈの個数は互いに同一であることが好ましく、モジュールフレームマウンティングホール２１１Ｈとヒートシンクマウンティングホール３１１Ｈが互いに対応するように位置することがさらに好ましい。一例として、図５には４個のモジュールフレームマウンティングホール２１１Ｈと４個のヒートシンクマウンティングホール３１１Ｈが互いに対応するように位置することが示されている。

図８を参照すると、電池モジュール１００がパックフレーム１１００に取り付けられて電池パックを形成する。この時、電池モジュール１００とパックフレーム１１００の間にパック冷媒供給管１２００が位置する。

パック冷媒供給管１２００は電池モジュールに冷媒を供給するための構成であり、冷媒供給用開口１２１０が形成される。先立って説明したヒートシンク３００の流入口３２０が冷媒供給用開口１２１０と対応するように位置して互いに連結され得る。そのため、パック冷媒供給管１２００に沿って移動する冷媒が冷媒供給用開口１２１０と流入口３２０を介してヒートシンク３００と底部２１０ａの間に流入することができる。

また、具体的に示していないが、電池モジュール１００とパックフレーム１１００の間に冷媒排出用開口（図示せず）が形成されたパック冷媒排出管（図示せず）が位置することができる。先立って説明したヒートシンク３００の排出口３３０が前記冷媒排出用開口と対応するように位置して互いに連結され得る。陥没部３４０に沿って移動した冷媒は排出口３３０および前記冷媒排出用開口を介して前記パック冷媒排出管に排出される。

一方、パックフレーム１１００にはモジュールフレームマウンティングホール２１１Ｈおよびヒートシンクマウンティングホール３１１Ｈと対応する締結ホール１１１０が形成され、マウンティングボルト１１２０がモジュールフレームマウンティングホール２１１Ｈおよびヒートシンクマウンティングホール３１１Ｈを通過して締結ホール１１１０に結合される。この時、パック冷媒供給管１２００はパックフレーム１１００上でマウンティングボルト１１２０を回避して通るように設計することができる。

マウンティングボルト１１２０によりモジュールフレーム２００とヒートシンク３００をパックフレーム１１００に固定させる。また、マウンティングボルト１１２０の締結力によって、底部２１０ａ、ヒートシンク３００およびパック冷媒供給管１２００が互いに強く密着するので密封性が向上してその間での冷媒漏洩の可能性を減らすことができる。特に、流入口３２０と排出口３３０がそれぞれ第１ヒートシンク突出部３１１ａと第２ヒートシンク突出部３１１ｂに隣接して位置し得るので、流入口３２０と排出口３３０からの冷媒の漏洩を効果的に遮断することができる。

一方、流入口３２０および排出口３３０の少なくとも一つはその外周を囲むシーリング部材３２１を含み得る。シーリング部材３２１はヒートシンク３００の下に位置し、より詳細にはヒートシンク３００とパック冷媒供給管１２００の間に位置する。このようなシーリング部材３２１により冷媒の流入および排出時、冷媒の漏洩を防止することができる。本実施形態によるシーリング部材３２１の構造の制限はないが示されたところのようなガスケット（Ｇａｓｋｅｔ）形態の部材や弁口（Ｖａｌｖｅ ｐｏｒｔ）の部材が適用される。

本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使われたが、このような用語は説明の便宜のためのものであり、対象になる事物の位置や観測者の位置などによって変わる。

前述した本実施形態による一つまたはそれ以上の電池モジュールは、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、冷却システムなどの各種制御および保護システムと共に取り付けられて電池パックを形成することができる。

前記電池モジュールや電池パックは多様なデバイスに適用することができる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず二次電池を使用できる多様なデバイスへの適用が可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１００ 電池モジュール
２００ モジュールフレーム
２１０ａ 底部
２１１ａ 第１モジュールフレーム突出部
２１１ｂ 第２モジュールフレーム突出部
３００ ヒートシンク
３１１ａ 第１ヒートシンク突出部
３１１ｂ 第２ヒートシンク突出部
５００ 溶接部

Claims (10)

1. 複数の電池セルが積層された電池セル積層体と、
   前記電池セル積層体を収納するモジュールフレームと、
   前記電池セル積層体の前面及び後面にそれぞれ位置するエンドプレートと、
   前記モジュールフレームの底部の下に位置するヒートシンクと
   を含み、
   前記底部は前記ヒートシンクの上部プレートを構成し、
   前記モジュールフレームは、前記底部の一部が突出して形成された第１モジュールフレーム突出部および第２モジュールフレーム突出部を含み、
   前記第１モジュールフレーム突出部と前記第２モジュールフレーム突出部は互いに離隔して位置し、
   前記エンドプレートと前記モジュールフレームが溶接結合された溶接部が前記第１モジュールフレーム突出部と前記第２モジュールフレーム突出部との間に位置する、電池モジュール。
2. 前記溶接部は前記エンドプレートの下側角部と前記底部が接するところに形成される、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記ヒートシンクは、前記ヒートシンクの一辺から、前記第１モジュールフレーム突出部が位置する部分に突出した第１ヒートシンク突出部と、前記ヒートシンクの一辺から、前記第２モジュールフレーム突出部が位置する部分に突出した第２ヒートシンク突出部とを含む、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記第１モジュールフレーム突出部及び前記第２モジュールフレーム突出部にモジュールフレームマウンティングホールが形成される、請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記第１ヒートシンク突出部及び前記第２ヒートシンク突出部にヒートシンクマウンティングホールが形成される、請求項４に記載の電池モジュール。
6. 前記モジュールフレームマウンティングホールと前記ヒートシンクマウンティングホールは互いに対応するように位置する、請求項５に記載の電池モジュール。
7. 前記ヒートシンクと前記底部が冷媒の流路を形成し、
   前記底部は前記冷媒と接触する、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
8. 前記ヒートシンクは、冷媒の流入のための流入口および前記冷媒の排出のための排出口を含む、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
9. 前記ヒートシンクは、前記底部と接合する下部プレートおよび下側に陥没形成された陥没部を含む、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
10. 請求項１又は２による電池モジュールを含む、電池パック。

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