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JP2019515480A - バッテリーモジュール、このバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車 - Google Patents

バッテリーモジュール、このバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施例によるバッテリーモジュールは、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリー、バッテリーセルアセンブリーを収容するモジュールケースと、モジュールケースの底部に備えられ、モジュールケースの内部に熱伝導性粘着剤を注入するための少なくても一つの注入孔と、を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、バッテリーモジュール、このバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車に関する。
本出願は、２０１７年１月１７日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０００８２７８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。
多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用器機のみならず電気的駆動源によって駆動する電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＥＶ）またはハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ）などに普遍的に応用されている。このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に伴う副産物が一切発生しないという点で環境に優しく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、即ち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．５Ｖ〜４．５Ｖである。したがって、これよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数の二次電池セルを直列接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーモパックに要求される充放電容量によって複数の二次電池セルを並列接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの個数は、要求される出力電圧または充放電容量によって多様に設定することができる。
一方、複数個のバッテリーセルを直列／並列で接続してバッテリーパックを構成する場合、少なくとも一つのバッテリーセルからなるバッテリーモジュールを先に構成し、このような少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いてその他の構成要素を追加してバッテリーパックを構成する方法が通常である。
このような従来のバッテリーモジュールの場合、要求されるバッテリー容量増加につれ、バッテリーセルで発生する熱を効率的に冷却できる技術の重要性が次第に大きくなりつつある。
このような効率的な冷却のために、従来のバッテリーモジュールにおいては、熱伝導性粘着剤をモジュールケースの内部に塗布し、モジュールケース内の少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリーを安定的に固定すると共に、熱伝導性を向上させる構造が導入された。
しかし、このような従来のバッテリーモジュールにおいては、モジュールケースの内部で熱伝導性粘着剤の注入のための注入孔の形成時、バリ（ｂｕｒｒ）などによってモジュールケースの内部のバッテリーセルアセンブリーが損傷するか、または熱伝導性粘着剤の注入のための注入ノズルが注入孔に正位置に挿入されないか、熱伝導性粘着剤がモジュールケースの外に漏れてしまう問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、熱伝導性粘着剤を用いて冷却されるバッテリーモジュールにおいて、熱伝導性粘着剤の注入効率を向上させると共に、バッテリーセルアセンブリーの損傷を防止することができるバッテリーモジュール、このバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車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、本発明は、少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリーと、前記バッテリーセルアセンブリーを収容するモジュールケースと、前記モジュールケースの底部に備えられ、前記モジュールケースの内部に熱伝導性粘着剤を注入するための少なくても一つの注入孔と、を含むことを特徴とするバッテリーモジュールを提供する。
前記注入孔は、複数個が備えられ、前記モジュールケースの底部で相互に所定距離で離隔し得る。
前記モジュールケースの底部の内面には、凸部と凹部とが交互に形成され、前記複数個の注入孔は、前記凸部に備えられ得る。
前記凸部及び前記凹部は、ラウンド形状を有することができる。
前記複数個の注入孔は、その一側に、傾斜したチャンファー部が設けられ得る。
前記複数個の注入孔は、前記モジュールケースの底部中心から外側へ進むにつれ、離隔距離が変わり得る。
前記複数個の注入孔は、前記モジュールケースの底部における中央領域に備えられ得る。
前記複数個の注入孔は、前記モジュールケースの底部における一側縁の領域に備えられ得る。
なお、本発明は、バッテリーパックとして、前述の実施例による少なくとも一つのバッテリーモジュールと、前記少なくとも一つのバッテリーモジュールをパッケージングするパックケースと、を含むことを特徴とするバッテリーパックを提供する。
また、本発明は、自動車として、前述の実施例による少なくとも一つのバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車を提供する。
以上のような多様な実施例によって、熱伝導性粘着剤を用いて冷却されるバッテリーモジュールにおいて熱伝導性粘着剤の注入効率を向上させることが可能であると共に、バッテリーセルアセンブリーの損傷を防止できるバッテリーモジュール、このバッテリーモジュールを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車を提供することができる。
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。
本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを説明するための図である。 図１におけるバッテリーモジュールの底面斜視図である。 図２におけるバッテリーモジュールの主要部の拡大図である。 図１におけるバッテリーモジュールの主要部の断面図である。 図４におけるＣ部分の拡大図である。 図１におけるバッテリーモジュールの熱伝導性粘着剤の注入を説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを説明するための図である。 図７におけるバッテリーモジュールの熱伝導性粘着剤の注入を説明するための図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
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。ここで説明される実施例は、発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、本発明は、ここで説明する実施例とは相違に多様に変形して実施できることを理解せねばならない。なお、発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュールを説明するための図であり、図２は、図１におけるバッテリーモジュールの底面斜視図であり、図３は、図２におけるバッテリーモジュールの主要部の拡大図であり、図４は、図１におけるバッテリーモジュールの主要部の断面図であり、図５は、図４におけるＣ部分の拡大図である。
図１〜図５を参照すれば、バッテリーモジュール１０は、バッテリーセルアセンブリー１００、モジュールケース２００及び注入孔３００を含み得る。
前記バッテリーセルアセンブリー１００は、少なくとも一つのバッテリーセルを含んで構成される。以下、本実施例においては、複数個のバッテリーセルが相互に電気的に接続するように積層して具現されたことに限定して説明する。ここで、各々のバッテリーセルは、パウチ型二次電池であり得る。
前記モジュールケース２００は、前記バッテリーセルアセンブリー１００を収容するためのものであって、内部に収容空間を形成し得る。このような前記モジュールケース２００の内部、具体的に、前記モジュールケース２００の底部２１０の内面の上側には、後述の熱伝導性粘着剤ＴＲが塗布され得る。
ここで、前記モジュールケース２００の底部２１０の内面の一側には、凸部２１２と凹部２１６とが交互に形成され得る。具体的に、前記凸部２１２及び前記凹部２１６は、後述する複数個の注入孔３００の形成位置に対応する位置に設けられ得る。
前記凸部２１２及び前記凹部２１６は、前記モジュールケース２００内で、前記バッテリーセルアセンブリー１００と対向して配置され得、前記バッテリーセルアセンブリー１００との破損などを防止できるように、ラウンド形状を有することができる。
前記注入孔３００は、前記モジュールケース２００の底部２１０に備えられ、前記モジュールケース２００の内部に熱伝導性粘着剤ＴＲを注入することができる。前記熱伝導性粘着剤ＴＲは、熱伝導の可能な冷却用粘着剤であって、サーマルレジンとして備えられ得る。
このような前記注入孔３００は、複数個が備えられ、前記モジュールケース２００の底部２１０で相互に所定距離で離隔し得る。具体的に、前記複数個の注入孔３００は、前記モジュールケース２００の底部２１０の中央領域に備えられ得る。
前記複数個の注入孔３００は、前記モジュールケース２００の内部への前記熱伝導性粘着剤ＴＲの塗布が円滑に行われる個数として設けられ得、例えば、三つ〜五つであり得る。
前記複数個の注入孔３００は、前記モジュールケース２００の底部２１０の中心から外側へ進むにつれ、離隔距離が変わり得る。具体的に、前記モジュールケース２００の底部２１０の中心に配置された注入孔３００とその両側に配置される注入孔３００との離隔距離Ａと、前記モジュールケース２００の底部の外側に配置された注入孔３００とその側に配置される注入孔３００との離隔距離Ｂとは、相違し得る。これは、モジュールケース２００の内部への前記熱伝導性粘着剤ＴＲの均一な塗布のためのことであって、例えば、内側の離隔距離Ａよりも外側の離隔距離Ｂがさらに大きくてもよい。
前記複数個の注入孔３００は、前記凸部２１２に備えられ得る。これによって、前記複数個の注入孔３００は、前記モジュールケース２００の底部２１０で最も厚い部分に形成され得る。したがって、本実施例においては、前記注入孔３００による前記モジュールケース２００の剛性変化を最小化することができる。
前記複数個の注入孔３００の一側３１０、具体的に、前記モジュールケース２００の底部２１０の外側に露出する端部３１０には、傾斜したチャンファー部３１０が設けられ得る。このような前記チャンファー部３１０は、前記熱伝導性粘着剤ＴＲの注入のための注入ノズルの前記注入孔３００へのポジショニングをガイドすると共に前記注入ノズルとの接触面積を増加させ、前記注入ノズルの装着時に密閉力を向上させることができる。
前記複数個の注入孔３００の他側３３０、具体的に、前記モジュールケース２００の底部２１０の内側に露出する端部３３０は、ラウンド形状を有することができる。これによって、本実施例においては、前記熱伝導性粘着剤ＴＲの注入時、注入される前記熱伝導性粘着剤ＴＲによる前記バッテリーセルアセンブリー１００及び前記モジュールケース２００に加えられる衝撃を最小化することができる。
以下では、本実施例による前記バッテリーモジュール１０の製造方法をより詳しく説明する。
図６は、図１におけるバッテリーモジュールの熱伝導性粘着剤の注入を説明するための図である。
図６を参照すれば、前記バッテリーモジュール１０の製造時、先ず、作業者などは前記バッテリーセルアセンブリー１００を前記モジュールケース２００内に収容し得る。それから、作業者などは、前記熱伝導性粘着剤ＴＲの注入前に、前記モジュールケース２００を水平に配置し得る。
その後、前記作業者などは、前記モジュールケース２００の内部に前記熱伝導性粘着剤ＴＲを塗布できるように、前記注入ノズルを前記モジュールケース２００の底部２１０の中央領域に設けられる前記複数個の注入孔３００に挿入した後、前記熱伝導性粘着剤ＴＲを前記モジュールケース２００の内側へ注入することができる。
本実施例においては、前記複数個の注入孔３００が前記モジュールケース２００の底部２１０の中央領域に位置するが、前記注入前に前記モジュールケース２００を水平に位置させた後に前記熱伝導性粘着剤ＴＲを地面に対して垂直方向に注入するため、前記モジュールケース２００の内部に前記熱伝導性粘着剤ＴＲが均一に分布される。
図７は、本発明の他の実施例によるバッテリーモジュールを説明するための図であり、図８は、図７におけるバッテリーモジュールの熱伝導性粘着剤の注入を説明するための図である。
本実施例によるバッテリーモジュール２０は、前述した実施例における前記バッテリーモジュール１０と実質的に同一または類似であるため、同一または類似な構成に対しては反復的な説明は省略し、相違点を中心にして説明する。
図７及び図８を参照すれば、前記バッテリーモジュール２０は、バッテリーセルアセンブリー１００、モジュールケース２００及び注入孔４００を含み得る。
前記バッテリーセルアセンブリー１００及び前記モジュールケース２００は、前述した実施例と実質的に同一または類似であるため、以下、重複する説明を省略する。
前記注入孔４００は、複数個が備えられ得る。前記複数個の注入孔４００は、前記モジュールケース２００の底部２１０の一側縁の領域に備えられ得る。
以下、本実施例による前記バッテリーモジュール２０の製造方法をより詳しく説明する。
前記バッテリーモジュール２０の製造時、先ず、作業者などは前述の実施例のように、前記バッテリーセルアセンブリー１００を前記モジュールケース２００内に収容し得る。それから、作業者などは、前記熱伝導性粘着剤ＴＲの注入前に、前記モジュールケース２００を垂直に配置し得る。
その後、前記作業者などは、前記モジュールケース２００の内部に前記熱伝導性粘着剤ＴＲを塗布できるよう、前記注入ノズルを前記モジュールケース２００の底部２１０の一側縁の領域、具体的には、上側縁の領域に設けられる前記複数個の注入孔４００に挿入した後、前記熱伝導性粘着剤ＴＲを前記モジュールケース２００の内側へ注入することができる。
本実施例においては、前記複数個の注入孔４００が前記モジュールケース２００の底部２１０の一側縁の領域に位置するが、前記注入前に前記モジュールケース２００を垂直に位置させた後に前記熱伝導性粘着剤ＴＲを地面に対して水平方向に注入するため、前記モジュールケース２００の内部に前記熱伝導性粘着剤ＴＲが均一に分布される。言い換えれば、本実施例においては、前記熱伝導性粘着剤ＴＲが、重力によって垂直に下降する方式で塗布されるため、自然に前記モジュールケース２００の下部まで満遍なく分布することができる。
このように、本実施例においては、前記熱伝導性粘着剤ＴＲを用いて冷却される前記バッテリーモジュール１０、２０において前記熱伝導性粘着剤ＴＲの注入効率を高めると共に、前記バッテリーセルアセンブリー１００及び前記モジュールケース２００の損傷を効果的に防止することができる。
図９は、本発明の一実施例によるバッテリーパックを説明するための図である。
図９を参照すれば、バッテリーパック１は、前述した実施例による少なくとも一つのバッテリーモジュール（１０または２０）及び前記少なくとも一つのバッテリーモジュール（１０または２０）をパッケージングするパックケース５０を含み得る。
このような前記バッテリーパック１は、自動車の燃料源として自動車に具備することができる。例えば、前記バッテリーパック１は、電気自動車、ハイブリッド自動車及びバッテリーパック１を燃料源として用いることができるその他の方式で自動車に備えられ得る。また、前記バッテリーパック１は、前記自動車の他にも、二次電池を用いる電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）など、その他の装置や器具及び設備などにも備えることができる。
このように、本実施例による前記バッテリーパック１、及び前記自動車のように前記バッテリーパック１を備える装置や器具及び設備は、前述の前記バッテリーモジュール（１０または２０）を含むことから、前述のバッテリーモジュール（１０または２０）による長所を全て有するバッテリーパック１及びこのバッテリーパック１を備える自動車などの装置や器具及び設備などを具現することができる。
以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、だれでも多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は請求範囲内に含まれる。
１０ バッテリーモジュール
１００ バッテリーセルアセンブリー
２００ モジュールケース
２１０ 底部
２１２ 凸部
２１６ 凹部
３００ 注入孔
３３０ 端部
４００ 注入孔

Claims (10)

  1. 少なくとも一つのバッテリーセルを含むバッテリーセルアセンブリーと、
    前記バッテリーセルアセンブリーを収容するモジュールケースと、
    前記モジュールケースの底部に備えられ、前記モジュールケースの内部に熱伝導性粘着剤を注入するための少なくても一つの注入孔と、を含むことを特徴とするバッテリーモジュール。
  2. 前記注入孔が、
    複数個が備えられ、前記モジュールケースの底部で相互に所定距離で離隔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。
  3. 前記モジュールケースの底部の内面には、凸部と凹部とが交互に形成され、
    前記複数個の注入孔は、前記凸部に備えら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。
  4. 前記凸部及び前記凹部が、ラウンド形状を有す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。
  5. 前記複数個の注入孔は、
    一側に傾斜したチャンファー部が設けら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。
  6. 前記複数個の注入孔は、
    前記モジュールケースの底部中心から外側へ進むにつれ、離隔距離が変わることを特徴とする請徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
  7. 前記複数個の注入孔が、
    前記モジュールケースの底部における中央領域に備えら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。
  8. 前記複数個の注入孔が、
    前記モジュールケースの底部における一側縁の領域に備えら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。
  9. 少なくとも一つの請求項１に記載のバッテリーモジュールと、
    前記少なくとも一つのバッテリーモジュールをパッケージングするパックケースと、を含むことを特徴とするバッテリーパック。
  10. 少なくとも一つの請求項９に記載のバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車。
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