JP7442920B2 - 電池モジュールおよびこ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９日付韓国特許出願第１０－２０２０－００４３２４２号および２０２１年４月８日付韓国特許出願第１０－２０２１－００４６０１９号に基づいた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全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これを含む電池パックに関するものであって、より具体的には 冷却性能が改善された電池モジュールおよびこれを含む電池パックに関するものである。

現代社会では携帯電話機、ノートパソコン、キャムコーダー、デジタルカメラなどの携帯型機器の使用が日常化されながら、前記のようなモバイル機器関連分野の技術に対する開発が活発になっている。また、充放電の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であって、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ているところ、二次電池に対する開発の必要性が高まっている。

現在商用化された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り、このうちのリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらなくて充放電が自由であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高いという長所で脚光を浴びている。

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挟んで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装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装されているパウチ型二次電池に分類できる。

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が、自動車などのような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される。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装着されて電池パックを形成することができる。

二次電池は、適正温度より高まる場合、二次電池の性能が低下することがあり、ひどい場合、爆発や発火の危険もある。特に、多数の二次電池、即ち、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合算されて温度がさらに速くてひどく上昇することがある。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装着さ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、電池セルから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、電池セルの劣化が速くなりながら寿命が短くなり、爆発や発火の可能性が大きくなる。

さらに、車両用バッテリーパックに含まれるバッテリーモジュールの場合、直射光線に頻繁に露出され、夏や砂漠地域のような高温条件に置かれることがある。

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、安定的でありながらも効果的な冷却性能を確保することは非常に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’に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追加的に示した。

図１および図２を参照すれば、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。

前述の通り、複数の電池セル１１を含むため、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を含むことができる。また、電池モジュール１０がパックフレームに装着されて電池パックを形成する時、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が順次に配置できる。熱伝達部材５０は放熱パッドであってもよく、ヒートシンク６０は内部に冷媒流路が形成できる。

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を順次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、前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にくい。モジュールフレーム３０自体が熱伝導特性を低下させることがあり、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ことがあるエアーギャップ（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ことがある。

電池モジュールに対し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。

本発明の実施形態は従来提案された方法の前記のような問題点を解決するために提案されたものであって、冷却性能が改善された電池モジュールおよびこれを含む電池パックの提供をその目的とする。

但し、本発明の実施形態が解決しようとする課題は上述の課題に限定されず、本発明に含まれている技術的思想の範囲で多様に拡張できる。

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、前記電池セル積層体を収納するモジュールフレーム、および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を含み、前記モジュールフレームの底部は前記ヒートシンクの上部プレートを構成し、前記ヒートシンクの供給管と前記底部が冷媒の流路を形成する。

前記底部は、前記冷媒と直接接し得る。

前記供給管はＵ字型管であり、前記Ｕ字型管の開放された上側に前記底部が配置できる。

前記供給管は、少なくとも１回曲がって一側から他側につながり得る。

前記供給管は、前記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ことができる。

前記流入口および前記排出口のうちの少なくとも一つはその外周を囲むシーリング部材を含むことができる。

前記ヒートシンクは前記底部と平行な方向に沿って延在する下部載置部を含み、前記下部載置部に貫通ホールが形成できる。

前記底部は前記下部載置部に沿って延在する上部載置部を含み、前記上部載置部に貫通ホールが形成できる。

前記下部載置部の貫通ホールと前記上部載置部の貫通ホールは互いに対応するように配置できる。

前記電池モジュールは、前記モジュールフレームの底部と前記電池セル積層体の間に位置する熱伝導性樹脂層を含むことができる。

前記ヒートシンクは、前記底部と接合される下部プレートをさらに含むことができる。

前記底部と前記下部プレートの間にクラッド層が配置されてもよい。

本発明の一実施形態による電池パックは、前記電池モジュール、前記電池モジュールを収納するパックフレーム、および前記パックフレームと前記ヒートシンクの間に位置して、前記冷媒を前記供給管に供給するパック冷媒供給管を含む。

前記供給管は前記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、前記パック冷媒供給管に形成された開口が前記流入口と連結できる。

前記流入口および前記排出口のうちの少なくとも一つはその外周を囲むシーリング部材を含み、前記流入口を囲む前記シーリング部材は前記供給管と前記パック冷媒供給管の間に配置できる。

前記ヒートシンクは前記底部と平行な方向に沿って延在する下部載置部を含み、前記底部は前記下部載置部に沿って延在する上部載置部を含み、前記下部載置部と前記上部載置部それぞれに貫通ホールが形成され、前記パックフレームに前記貫通ホールと対応する締結ホールが形成できる。

前記電池パックは、前記貫通ホールを通過して、前記締結ホールに結合される載置ボルトをさらに含むことができる。

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された構造を通じて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、不必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て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。

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’に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の電池モジュールを下から見た平面図である。 図５の切断線Ｂ－Ｂ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。 図４の電池モジュールに含まれているヒートシンクを示す斜視図である。 図７の切断線Ｄ－Ｄ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。 図５の切断線Ｃ－Ｃ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。 本発明の一実施形態による電池モジュールがパックフレームに装着された様子を示す断面図である。 本発明の変形された実施形態によるＵ字型フレームとヒートシンクを示す斜視図である。 図１１のＵ字型フレームとヒートシンクが適用された電池モジュールがパックフレームに装着された様子を示す断面図である。

以下、添付した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の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することができるように詳しく説明する。本発明は様々な異なる形態に実現でき、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上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一な参照符号を付けるようにする。

また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したので、本発明が必ずしも図示されたところに限定されるのではない。図面において様々な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部層および領域の厚さを誇張されるように示した。

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“の上に”または“上に”あるという時、これは他の部分“の直上に”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“の直上に”あるという時には中間に他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分“の上に”または“上に”あるというのは基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力反対方向に向かって“の上に”または“上に”位置することを意味するのではない。

また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を“含む”という時、これは特に反対になる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むことができるのを意味する。

また、明細書全体で、“平面上”という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、“断面上”という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。

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の電池モジュールを下から見た平面図である。図６は図５の切断線Ｂ－Ｂ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。

図３～図６を参照すれば、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２００、電池セル積層体２００を収納するモジュールフレーム３００、およびモジュールフレーム３００の底部３２１の下に位置するヒートシンク５００を含む。モジュールフレーム３００の底部３２１はヒートシンク５００の上部プレートを構成し、ヒートシンク５００の供給管５１０とモジュールフレーム３００の底部３２１が冷媒の流路を形成する。ヒートシンク５００の具体的な構造については図７～図９を参照して詳しく後述するようにする。

まず、電池セル１１０は、パウチ型電池セルであるのが好ましい。電極組立体を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収納した後、前記パウチケースのシーリング部を熱融着して製造できる。このような電池セル１１０は長方形のシート型構造に形成できる。

このような電池セル１１０は複数個で構成でき、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２００を形成する。特に、図４に示されているように、ｘ軸と平行な方向に沿って複数の電池セル１１０が積層できる。

電池セル積層体２００を収納するモジュールフレーム３００は、上部カバー３１０およびＵ字型フレーム３２０を含むことができる。

Ｕ字型フレーム３２０は、底部３２１および底部３２１の両端部から上向に延在する２個の側面部３２２を含むことができる。底部３２１は電池セル積層体２００の下面（－ｚ軸方向）をカバーすることができ、側面部３２２は電池セル積層体２００の両側面（ｘ軸方向および－ｘ軸方向）をカバーすることができる。

上部カバー３１０は、Ｕ字型フレーム３２０によって囲まれる前記下面および前記両側面を除いた残りの上面（ｚ軸方向）を囲む一つの板状型構造に形成できる。上部カバー３１０とＵ字型フレーム３２０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２００を上下左右にカバーする構造を形成することができる。上部カバー３１０とＵ字型フレーム３２０を通じて電池セル積層体２００を物理的に保護することができる。このために、上部カバー３１０とＵ字型フレーム３２０は所定の強度を有する金属材質を含むことができる。

一方、具体的に図示していないが、変形例によるモジュールフレーム３００は、上面、下面および両側面が一体化された金属板材形態のモノフレームであり得る。即ち、Ｕ字型フレーム３２０と上部カバー３１０が相互結合される構造でなく、押出成形で製造されて上面、下面および両側面が一体化された構造であり得る。

エンドプレート６００は、モジュールフレーム３００の開放された第１側（ｙ軸方向）と第２側（－ｙ軸方向）に位置して電池セル積層体２００をカバーするように形成できる。このようなエンドプレート６００は、外部の衝撃から電池セル積層体２００およびその他の電装品を物理的に保護することができる。

一方、具体的に図示していないが、電池セル積層体２００とエンドプレートの間にはバスバーが装着さ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が配置できる。

図７は、図４の電池モジュールに含まれているヒートシンクを示す斜視図である。図８は、図７の切断線Ｄ－Ｄ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。

図４～図８を参照すれば、前述のとおり、モジュールフレーム３００の底部３２１はヒートシンク５００の上部プレートを構成し、ヒートシンク５００の供給管５１０とモジュールフレーム３００の底部３２１が冷媒の流路を形成する。

具体的に、ヒートシンク５００は、冷媒流路を形成する供給管５１０およびモジュールフレーム３００の底部３２１と接合される下部プレート５５０を含むことができる。ヒートシンク５００の供給管５１０はＵ字型管であってもよく、前記Ｕ字型管の開放された上側に底部３２１が配置できる。より具体的に、図７や図８に示されているように、供給管５１０はｙｚ平面やｘｚ平面に切断した断面がＵ字形を帯びる管であって、上部が開放されてもよい。ヒートシンク５００の下部プレート５５０がモジュールフレーム３００の底部３２１と接合されながら、供給管５１０と底部３２１の間の空間は冷媒が流動する領域、即ち、冷媒の流路となる。これにより、底部３２１が前記冷媒と直接接し得る。

ヒートシンク５００の供給管５１０の製造方法に特別な制限はないが、一例として下部プレート５５０の一部を下部方向に陥没させて上側が開放されたＵ字型供給管５１０を形成することができる。

一方、図６に示されているように、モジュールフレーム３００の底部３２１と電池セル積層体２００の間に熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を含む熱伝導性樹脂層４００が配置できる。熱伝導性樹脂層４００は、熱伝導性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｎ）を底部３２１に塗布し、塗布された熱伝導性樹脂が硬化されて形成できる。

前記熱伝導性樹脂は熱伝導性接着物質を含むことができ、具体的に、シリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎ）素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）素材のうちの少なくとも一つを含むことができる。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２００を構成する一つ以上の電池セル１１０を固定する役割を果たすことができる。また、熱伝導特性に優れて電池セル１１０から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に示された従来の電池モジュール１０は、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の冷媒を順次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３００とヒートシンク５００の冷却一体型構造を実現して、冷却性能をより向上させることができる。具体的に、電池セル１１０から発生した熱が熱伝導性樹脂層４００、モジュールフレーム３００の底部３２１、冷媒を経て電池モジュール１００の外部に伝達できる。従来の不必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、各層の間のエアー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できる。特に、底部３２１がヒートシンク５００の上部プレートから構成されて、底部３２１が直に冷媒と接するため冷媒を通じたより直接的な冷却が可能であるという長所がある。従来図２に示したように底部３１と冷媒の間に熱伝達部材５０およびヒートシンク６０の上部構成が位置することにより冷却効率が落ちることと比較される。

また、不必要な冷却構造の除去を通じて電池モジュール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がコンパクトに配置できるので、電池モジュール１００を複数含む電池パックの容量や出力を増大させることができる。

一方、後述するが、底部３２１は、ヒートシンク５００の下部プレート５５０と溶接の方法で接合できる。本実施形態は、モジュールフレーム３００の底部３２１とヒートシンク５００の冷却一体型構造を通じて、前述の冷却性能向上だけでなくモジュールフレーム３００に収容された電池セル積層体２００の荷重を支持し電池モジュール１００の剛性を補強する効果を有することができる。

効果的な冷却のために、図５に示されているように、モジュールフレーム３００の底部３２１全領域にわたって供給管５１０が形成されるのが好ましい。このために、供給管５１０は少なくとも１回曲がって一側から他側につながり得る。特に、底部３２１全領域にわたって供給管５１０が形成されるために、供給管５１０は数回曲がるのが好ましい。

一方、図５を参照すれば、本実施形態による供給管５１０は、冷媒の流入のための流入口５２０および冷媒の排出のための排出口５３０を含むことができる。具体的に、供給管５１０が一側から他側につながる時、供給管５１０の一側下端部に流入口５２０が設けられてもよく、供給管５１０の他側下端部に排出口５３０が設けられてもよい。後述のパック冷媒供給管から流入口５２０を通じて冷媒が底部３２１と供給管５１０の間に流入し、流入した冷媒が供給管５１０に沿って移動した後、排出口５３０を通じてパック冷媒排出管に排出できる。底部３２１全領域にわたって形成された供給管５１０の一側から他側に冷媒が移動することによって、電池セル積層体２００の全領域に対する効率的な冷却が可能である。

また、図６を参照すれば、流入口５２０および排出口５３０のうちの少なくとも一つは、その外周を囲むシーリング部材５２１を含むことができる。このようなシーリング部材５２１を通じて冷媒の流入および排出時、冷媒の漏出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５２１の構造の制限はないが、図示されているようなガスケット（Ｇａｓｋｅｔ）形態の部材やバルブポート（Ｖａｌｖｅ ｐｏｒｔ）の部材が適用でき、Ｏ－ｒｉｎｇの形態を有することができる。

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

以下、図９などを参照して、モジュールフレーム３００の底部３２１とヒートシンク５００の下部プレート５５０の接合について詳しく説明する。

図９は、図５の切断線Ｃ－Ｃ’に沿って切断した断面の一部を示す断面図である。但し、図９で説明の便宜のために底部３２１の上の構成は図示を省略した。

図９を図４、図７および図８と共に参照すれば、前述のとおり、底部３２１はヒートシンク５００の下部プレート５５０と溶接の方法で接合できる。具体的に、クラッド金属（Ｃｌａｄ ｍｅｔａｌ）を用いたブレージング溶接が使用できる。ブレージング溶接とは、金属素材間の接合において金属素材の間に低融点金属を設けて、金属素材を溶融せずに接合させる方法である。ブレージング溶接によって、底部３２１と下部プレート５５０の間にクラッド層７００が形成できる。

一例として、底部３２１は、特別な制限はないが、電池モジュールの強度のためのＡＬ６０系列素材やＳＵＳ素材を含むことができる。ヒートシンク５００の下部プレート５５０は、特別な制限はないが、ＡＬ３０系列素材やＳＵＳ素材を含むことができ、前記ＡＬ３０系列素材やＳＵＳ素材の層の表面に設けられたＡＬ４０系列素材の層を含むことができる。下部プレート５５０での前記ＡＬ４０系列素材の層はブレージング溶接でのクラッド層形成のためのものである。このような底部３２１と下部プレート５５０に対してブレージング溶接を実施して、最終構成品において図９に示されているようにクラッド層７００が底部３２１と下部プレート５５０の間に配置できる。説明の便宜のためにクラッド層７００の厚さを誇張されるように表現した。

他の例示として、底部３２１は電池モジュールの強度のためのＡＬ６０系列素材やＳＵＳ素材を含むことができ、前記ＡＬ６０系列素材やＳＵＳ素材の層の表面に設けられたＡＬ３０系列素材の層を含むことができる。ヒートシンク５００の下部プレート５５０はＡＬ３０系列素材やＳＵＳ素材を含むことができ、前記ＡＬ３０系列素材やＳＵＳ素材の層の表面に設けられたＡＬ４０系列素材の層を含むことができる。底部３２１でのＡＬ３０系列素材の層と下部プレート５５０でのＡＬ４０系列素材の層はブレージング溶接でのクラッド層形成のためのものである。底部３２１でのＡＬ３０系列素材の層と下部プレート５５０でのＡＬ４０系列素材の層は互いに対向するように位置したまま、このような底部３２１と下部プレート５５０に対してブレージング溶接を実施して、クラッド層７００が形成できる。即ち、本例示では、モジュールフレーム３００の底部３２１とヒートシンク５００の下部プレート５５０両方にクラッド層形成のための層が形成される。これによってブレージング溶接過程で微細クラックが発生するのを防止することができる。

一方、具体的に図示していないが、本発明の他の一実施形態によれば、前記のようなクラッド層が形成されることなく、底部３２１と下部プレート５５０が溶接接合できる。

図１０は、本発明の一実施形態による電池モジュールがパックフレームに装着された様子を示す断面図である。

図３、図４および図１０を共に参照すれば、本発明の一実施形態による電池モジュール１００がパックフレーム１１００に収納されて電池パックを形成することができる。即ち、本実施形態による電池パックは、ヒートシンク５００を含む電池モジュール１００、電池モジュール１００を収納するパックフレーム１１００、およびパックフレーム１１００とヒートシンク５００の間に位置して、冷媒をヒートシンク５００の供給管５１０に供給するパック冷媒供給管１２００を含む。

前述のように、供給管５１０は冷媒の流入のための流入口５２０および冷媒の排出のための排出口５３０を含むことができ、パック冷媒供給管１２００に開口１２１０が形成され、開口１２１０が流入口５２０と連結できる。具体的に、開口１２１０が供給管５１０に向かったまま流入口５２０と対応する位置に設けられ、開口１２１０と流入口５２０は互いに接して連結できる。具体的に図示していないが、同様にパック冷媒排出管（図示せず）に排出口５３０と連結された開口が形成できる。

これにより、パック冷媒供給管１２００に沿って移動した冷媒が流入口５２０を通じてヒートシンク５００の供給管５１０に流入できる。供給管５１０に沿って移動した冷媒は排出口５３０を通じてパック冷媒排出管（図示せず）に回収できる。

また、前述のように、流入口５２０および排出口５３０のうちの少なくとも一つは、その外周を囲むシーリング部材５２１を含むことができる。流入口５２０を囲むシーリング部材５２１が供給管５１０とパック冷媒供給管１２００の間に配置されてもよく、排出口５３０を囲むシーリング部材は供給管５１０とパック冷媒排出管（図示せず）の間に配置されてもよい。このようなシーリング部材５２１を通じて冷媒の流入および排出時、冷媒の漏出を防止することができる。

図１１は本発明の変形された実施形態によるＵ字型フレームとヒートシンクを示す斜視図であり、図１２は図１１のＵ字型フレームとヒートシンクが適用された電池モジュールがパックフレームに装着された様子を示す断面図である。

図１１および図１２を参照すれば、本発明の変形された実施形態によるヒートシンク５００ａはモジュールフレーム、即ち、Ｕ字型フレーム３２０の底部３２１と平行な方向（ｙ軸方向）に沿って延在する下部載置部５４０を含むことができ、下部載置部５４０に貫通ホール５４１が形成できる。このような下部載置部５４０の貫通ホール５４１は、底部３２１と垂直な方向（ｚ軸方向）に沿って貫通されて形成できる。

一方、底部３２１は下部載置部５４０に沿って延在する上部載置部３４０を含むことができ、上部載置部３４０に貫通ホール３４１が形成できる。このような上部載置部３４０の貫通ホール３４１は底部３２１と垂直な方向（ｚ軸方向）に沿って貫通されて形成できる。

下部載置部５４０と上部載置部３４０が重畳して構成でき、これにより下部載置部５４０の貫通ホール５４１と上部載置部３４０の貫通ホール３４１が互いに対応するように位置することになる。

パックフレーム１１００には貫通ホール３４１、５４１と対応する締結ホール１１１０が形成でき、載置ボルト１１２０が貫通ホール３４１、５４１を通過して締結ホール１１１０に結合できる。この時、パック冷媒供給管１２００はパックフレーム１１００上で載置ボルト１１２０を回避して通るように設計できる。

下部載置部５４０、上部載置部３４０および載置ボルト１１２０を通じてモジュールフレーム３００とヒートシンク５００ａをパックフレーム１１００に固定させることができる。また、載置ボルト１１２０の締結力によって、底部３２１、ヒートシンク５００ａおよびパック冷媒供給管１２００が互いに強く密着するためその間での冷媒漏れの可能性を減らすことができる。

一方、供給管５１０には隔壁５１１が形成できる。隔壁５１１は、上向突出して供給管５１０に沿ってつながる構造を形成することができる。供給管５１０の幅を広く形成しその中央に隔壁５１１を形成して、冷媒の流路幅を減らすことによって、冷媒の圧力低下を最少化すると同時に冷媒の温度偏差を減らすことができる。

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用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものに過ぎず、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ことがある。

前述の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装着さ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できる。具体的には、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド車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することができる多様なデバイスに適用可能である。

以上で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のである。

１０：電池モジュール
１１：電池セル
２０：電池セル積層体
３０：モジュールフレーム
３１：底部
４０：熱伝導性樹脂層
６０：ヒートシンク
１００：電池モジュール
１１０：電池セル
２００：電池セル積層体
３００：モジュールフレーム
３１０；上部カバー
３２０：Ｕ字型フレーム
３２１：底部
４００：熱伝導性樹脂層
５００、５００ａ：ヒートシンク
５１０：供給管
５２０：流入口
５２１：シーリング部材
５３０：排出口
５４０：下部マウンティング載置部
５４１：貫通ホール
５５０：下部プレート
６００：エンドプレート
７００：クラドクラッド層
１１００：パックフレーム
１１１０：締結ホール
１２００：パック冷媒供給管
１２１０：開口

Claims (16)

1. 複数の電池セルが積層された電池セル積層体、
   前記電池セル積層体を収納するモジュールフレーム、および
   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、
   を含む電池モジュールであって、前記モジュールフレームの底部は前記ヒートシンクの上部プレートを構成し、前記ヒートシンクの供給管と前記底部が冷媒の流路を形成する、前記電池モジュールと、
   前記電池モジュールを収納するパックフレームと、
   前記パックフレームと前記ヒートシンクの間に位置して、前記冷媒を前記供給管に供給するパック冷媒供給管とを含む、電池パック。
2. 前記底部は、前記冷媒と直接接する、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記供給管はＵ字型管であり、前記Ｕ字型管の開放された上側に前記底部が位置する、請求項１または２に記載の電池パック。
4. 前記供給管は、少なくとも１回曲がって一側から他側につながる、請求項１～３の何れか一項に記載の電池パック。
5. 前記供給管は、前記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１～４の何れか一項に記載の電池パック。
6. 前記流入口および前記排出口のうちの少なくとも一つはその外周を囲むシーリング部材を含む、請求項５に記載の電池パック。
7. 前記ヒートシンクは、前記底部と平行な方向に沿って延在する下部載置部を含み、
   前記下部載置部に貫通ホールが形成された、請求項１～６の何れか一項に記載の電池パック。
8. 前記底部は、前記下部載置部に沿って延在する上部載置部を含み、
   前記上部載置部に貫通ホールが形成された、請求項７に記載の電池パック。
9. 前記下部載置部の貫通ホールと前記上部載置部の貫通ホールは互いに対応するように位置する、請求項８に記載の電池パック。
10. 前記モジュールフレームの底部と前記電池セル積層体の間に位置する熱伝導性樹脂層を含む、請求項１～９の何れか一項に記載の電池パック。
11. 前記ヒートシンクは、前記底部と接合される下部プレートをさらに含む、請求項１～１０の何れか一項に記載の電池パック。
12. 前記底部と前記下部プレートの間にクラッド層が位置する、請求項１１に記載の電池パック。
13. 前記供給管は、前記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、
    前記パック冷媒供給管に形成された開口が前記流入口と連結された、請求項１２に記載の電池パック。
14. 前記流入口および前記排出口のうちの少なくとも一つはその外周を囲むシーリング部材を含み、
    前記流入口を囲む前記シーリング部材は、前記供給管と前記パック冷媒供給管の間に位置する、請求項１３に記載の電池パック。
15. 前記ヒートシンクは前記底部と平行な方向に沿って延在する下部載置部を含み、
    前記底部は前記下部載置部に沿って延在する上部載置部を含み、
    前記下部載置部と前記上部載置部それぞれに貫通ホールが形成され、
    前記パックフレームに前記貫通ホールと対応する締結ホールが形成される、請求項１２～１４の何れか一項に記載の電池パック。
16. 前記貫通ホールを通過して、前記締結ホールに結合される載置ボルトをさらに含む、請求項１５に記載の電池パック。

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