バッテリーパック
【課題】バッテリーセル間の温度差及び圧力差を改善する。
【解決手段】少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数のバッテリーモジュールと、第１グループのバッテリーモジュール及び第２グループのバッテリーモジュールの内部を通過して形成される第１冷媒流れ通路と、第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って形成される第２冷媒流れ通路と、第１冷媒流れ通路に連結される収斂冷媒流れ通路と、を備え、収斂冷媒流れ通路は、バッテリーモジュールの第１グループにおける冷却媒体の流れの下流領域に形成され、収斂冷媒流れ通路は、第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させることを特徴とする、バッテリーパックを提供する。
【解決手段】少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数のバッテリーモジュールと、第１グループのバッテリーモジュール及び第２グループのバッテリーモジュールの内部を通過して形成される第１冷媒流れ通路と、第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って形成される第２冷媒流れ通路と、第１冷媒流れ通路に連結される収斂冷媒流れ通路と、を備え、収斂冷媒流れ通路は、バッテリーモジュールの第１グループにおける冷却媒体の流れの下流領域に形成され、収斂冷媒流れ通路は、第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させることを特徴とする、バッテリーパックを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、バッテリーセルは、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車等における、電気エネルギー源として使用され、適用される機器の種類に応じて、多様にその形態を変化させて使用される。
【０００３】
電力消費量の多い電気自動車、ハイブリッド自動車のように長時間の駆動、高電力での駆動が必要な場合には、出力及び容量を高められるように、複数個のバッテリーセルが電気的に連結され、大容量のバッテリーモジュールが構成される。バッテリーモジュールにおいては、内蔵したバッテリーセルの個数に応じて、その出力電圧や出力電流を高めることができる。そして、このようなバッテリーモジュールを電気的に複数連結してバッテリーパックを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許第２００６−００３６６９４号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００７−００１４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の高出力大容量のバッテリーパックにおいては、充放電過程で多量の熱が発生するという問題がある。従って、バッテリーパックは、各バッテリーセルから発生する熱を容易に放出する必要がある。そして、バッテリーパック内での各バッテリーセルの設置位置間における温度差が小さくなければならない。
【０００６】
バッテリーパックの熱放出が充分に行われない場合、各バッテリーセルの間に温度の偏差が発生し、充放電効率を低下させることになる。そして、バッテリーセルから発生する熱によってバッテリーパック内部の温度が上昇すると、バッテリーパックの性能が低下し、状況によってはバッテリーパックが破損する可能性が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、バッテリーセル間の温度差及び圧力差を改善することが可能な、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数のバッテリーモジュールと、前記第１グループのバッテリーモジュール及び前記第２グループのバッテリーモジュールの内部を通過して形成される第１冷媒流れ通路（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）と、前記第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って形成される第２冷媒流れ通路と、前記第１冷媒流れ通路に連結される収斂冷媒流れ通路（Ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）と、を備え、前記収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループにおける冷却媒体（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｍｅｄｉｕｍ）の流れの下流領域に形成され、前記収斂冷媒流れ通路は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させることを特徴とする、バッテリーパックが提供される。
【０００９】
また、前記バッテリーパックは、複数個の前記バッテリーモジュールを取り囲むハウジングを更に備え、前記ハウジングは、前記冷却媒体のためのインレット及びアウトレットを有し、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットと隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットと隣接するように、前記ハウジング内に並べられてもよい。
【００１０】
また、前記インレットは、前記第１冷媒流れ通路に連結されるメインインレットと、前記第２冷媒流れ通路に連結されるバイパスインレットと、を含んでもよい。
【００１１】
また、前記バッテリーモジュールは、前記ハウジングの前記インレットと前記アウトレットとの間に、第１方向に並べられてもよい。
【００１２】
また、前記バッテリーモジュールは、第２方向に互いに離隔されて並べられた複数のバッテリーセルと、前記第２方向に並べられた複数の前記バッテリーセルの両端に配設されるエンドプレートとを含み、前記第２方向は、前記第１方向と十字型（Ｃｒｏｓｓ Ｗｉｓｅ）に略垂直な方向であってもよい。
【００１３】
また、前記第２冷媒流れ通路は、前記第１グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に形成されてもよい。
【００１４】
また、複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１方向に互いに離隔されて並べられてもよい。
【００１５】
また、前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを互いに遮断（Ｓｅａｌ）する、１つ以上のシーリング部材が配設され、前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを互いに遮断する、１つ以上の前記シーリング部材が配設されてもよい。
【００１６】
また、前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと隣接して配設される前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００１７】
また、前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュールは、それぞれ、前記第１方向に第１距離だけ互いに離隔されて並べられ、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと、前記バッテリーモジュールの前記第２グループとは、前記第１方向に第２距離だけ互いに離隔されて並べられ、前記第２距離は、前記第１距離よりも大きくてもよい。
【００１８】
また、複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１グループと前記第２グループとの間に、前記第１グループと前記第２グループとともに並べられる前記バッテリーモジュールの第３グループを更に含み、前記第１冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの内部を更に通過して形成され、前記第２冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に延長して形成され、前記収斂冷媒流れ通路は、第１収斂冷媒流れ通路と第２収斂冷媒流れ通路とを含み、前記第１収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと前記バッテリーモジュールの前記第３グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させ、前記第２収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させてもよい。
【００１９】
また、前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール、前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第３グループに含まれる各バッテリーモジュールの距離は、それぞれ、前記第１方向に第３距離だけ互いに離隔されて並べられ、前記バッテリーモジュールの各グループは、前記第１方向に第４距離だけ離隔されて並べられ、前記第４距離は、前記第３距離よりも大きくてもよい。
【００２０】
また、前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間及び前記第３グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２冷媒流れ通路と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設され、前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループのバッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設されてもよい。
【００２１】
また、前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離が、前記第１グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離よりも小さくなるように、前記収斂冷媒流れ通路には、前記第１グループのバッテリーモジュールと前記第３グループのバッテリーモジュールとの間に段差部（Ｓｔｅｐ Ｐａｒｔ）が形成されてもよい。
【００２２】
また、前記段差部は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００２３】
前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと隣接する前記第２グループの前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００２４】
また、前記収斂冷媒流れ通路には、１つ以上の第１ガイド部材と１つ以上の第２ガイド部材とが設けられ、１つ以上の前記第１ガイド部材は、前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間において、前記第２冷媒流れ通路を部分的に遮ることにより、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように、前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドし、１つ以上の前記第２ガイド部材は、前記バッテリーモジュールの第１グループと隣接する第２グループの前記バッテリーモジュールと前記ハウジングの内面との間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００２５】
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、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数個のバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールの外面及び内面と連通するインレット及びアウトレットと、前記バッテリーモジュールの前記第１グループ及び前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間に配設される１つ以上のガイド部材と、を備え、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットに隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットに隣接するように、並べられることを特徴とする、バッテリーパックが提供される。
【００２６】
また、前記インレットは、前記バッテリーモジュールの内部と連通するメインインレットと、前記第１グループのバッテリーモジュールの外部と連通するバイパスインレットと、を含んでもよい。
【００２７】
また、前記バッテリーモジュールは、ハウジング内に収容され、１つ以上の前記ガイド部材は、前記ハウジングの内面から前記バッテリーモジュールに向かうように延設されてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、冷却媒体の流量が少ない場合においても、バッテリーセル間の温度差及び圧力差を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す分解斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態に係るバッテリーパックにおける冷却媒体の流れを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例に係るバッテリーパックの内部のバッテリーモジュールの間隔を示すための模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な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。ただし、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実施形態において実現可能であり、かつ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。以下に説明する実施形態は、本発明を開示するにおいて、通常の知識を有する者に発明の範疇を明確に示すために記載されるものであり、本発明の範囲は本願の特許請求の範囲の記載によって理解されるものである。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す斜視図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す分解斜視図である。更に、図３は、図１に示す実施形態に係るバッテリーパックの冷却媒体の流れを示す模式図である。
【００３２】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックは、例えば、第１方向に並べられた複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、すなわち、第１バッテリーモジュール１００、第２バッテリーモジュール２００、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を備える。また、第１バッテリーモジュール１００は、第２方向に並べられた複数のバッテリーセル１０を有する。ここで、第２方向は、第１方向に対して垂直な方向又は直交する方向であってよく、第２方向は第１方向に対して十字型（Ｃｒｏｓｓ Ｗｉｓｅ）に略垂直な方向であり得る。更に、第１バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向の両端に配設されるエンドプレート１１０を有する。また、第１バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向に延伸し、並べられた複数のバッテリーセル１０の一側面を覆うように配設されるトップカバー１３０を有する。ここで、以下の説明においては、トップカバー１３０が配設される面を、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００及び本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの上面と呼ぶこととする。また、当該上面に対向する面のことを底面又は下面、当該上面の周縁部と当該底面の周縁部との間に設けられる面のことを側面と呼ぶこととする。
【００３３】
このように形成された第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００とは、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００において並べられた複数のバッテリーセル１０の側面同士が互いに向かい合うように、所定の間隔をおいて配置される。第２バッテリーモジュール２００と隣接している第３バッテリーモジュール３００、及び第３バッテリーモジュール３００と隣接している第４バッテリーモジュール４００も、同様に、並べられた複数のバッテリーセル１０の側面同士が互いに向かい合うように配置される。
【００３４】
図３を参照すると、複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００と、バッテリーモジュールの第２グループと、のうち少なくとも１つ以上のグループを含むことができる。ただし、図１〜３に図示した実施形態では、本実施形態に係るバッテリーパックが、４つのバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００を有する場合について記載しているが、バッテリーモジュールの数及びバッテリーモジュールのグループの数は多様であってよく、かかる実施例に制限されない。ここで、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００」という表現は、「第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を含むバッテリーモジュールの第１グループ」のことを意味するものとする。また、同様に、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００」という表現は、「第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を含むバッテリーモジュールの第２グループ」のことを意味するものとする。
【００３５】
一般的に、バッテリーパックにおいては、冷却媒体は、その内部にバッテリーモジュールが配設されたハウジングのインレットに供給され、複数のバッテリーモジュールの中央部を通過して、インレットに隣接しているバッテリーモジュールの温度を低下させることができる。しかし、バッテリーモジュールを通過した冷却媒体は、インレットに隣接したバッテリーモジュールから熱を吸収しているため、冷却媒体の温度は上昇している。従って、前記インレットから比較的離れた位置に配設されたバッテリーモジュールを通過する冷却媒体は、当該バッテリーモジュールの温度を低下させることが難しくなる。
【００３６】
このような状況に対しては、インレットに隣接しているバッテリーモジュールとインレットから比較的離れた位置に配設されたバッテリーモジュールとの間の温度偏差を補償するために、冷却用のファンを稼動して、バッテリーモジュールへの冷却媒体の流量を増加させる方法が考えられる。しかし、このようなファンの稼動は、ファン及びバッテリーパックの寿命を低下させる可能性がある。
【００３７】
本実施形態においては、バッテリーモジュールに対して、第１冷媒流れ通路（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）Ｐ１、第２冷媒流れ通路Ｐ２及び収斂冷媒流れ通路（Ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）Ｐ３が形成されたバッテリーパックを提供することにより、インレットから比較的離れた位置に配設されたバッテリーモジュールと、インレットに隣接しているバッテリーモジュールとの間の冷却の不均一さ、及び当該冷却の不均一さに伴うファンの過用によるファンの劣化を解決することが可能となる。
【００３８】
第１冷媒流れ通路Ｐ１は、第１グループのバッテリーモジュールである第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００、並びに第２グループのバッテリーモジュールである第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を通過するように設けられることができる。
【００３９】
第２冷媒流れ通路Ｐ２は、第１グループのバッテリーモジュール、例えば、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外面に沿うように設けられることができる。
【００４０】
収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、バッテリーモジュールの第１グループにおける冷却媒体（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｍｅｄｉｕｍ）の流れの下流領域に配設されることができ、収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させることができる。これによって、冷却媒体の一部分は、バッテリーモジュールの第１グループを通過せず、すなわち、第１グループに含まれるバッテリーモジュールによって加熱されず、バッテリーモジュールの第２グループ、例えば第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００に供給されることができる。
【００４１】
本実施形態に係るバッテリーパックは、複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００を取り囲むハウジング７００を更に備えることができる。また、ハウジング７００の内部には、ガイド部材５３０及びシーリング部材５４０が配設されることができる。このような複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００を収納するハウジング７００には、バッテリーモジュールの第１グループの一側面に対応する面７００ａにインレットが形成される。例えば、第１バッテリーモジュール１００の一側面に対応する面７００ａにインレットが配設されることができる。また、ハウジング７００には、インレットが設けられる領域とは異なる領域に、アウトレットが更に配設される。
【００４２】
前記インレット及び前記アウトレットは、バッテリーモジュールの外面及び内面を連通するように配設される。そして、バッテリーモジュールは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００が前記インレットに隣接し、バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００が前記アウトレットに隣接するように並べられることができる。
【００４３】
前記インレットは、バッテリーモジュールの内部と連通し、第１冷媒流れ通路Ｐ１に連結されるメインインレット５１０と、第１グループのバッテリーモジュールである第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外部と連通し、第２冷媒流れ通路Ｐ２に連結されるバイパスインレット５２０とを含むことができる。そして、ハウジング７００には、メインインレット５１０及びバイパスインレット５２０が設けられる面７００ａと対向する面７００ｂ、すなわち、バッテリーモジュールの第２グループの一側面と対応する面７００ｂに、アウトレット５５０が形成されることができる。例えば、第４バッテリーモジュール４００の一側面に対応する面７００ｂにアウトレットが配設されることができる。
【００４４】
前記インレット及び前記アウトレットは、バッテリーパックに冷却媒体を供給するためのものであり、バッテリーモジュールは、ハウジング７００内に並べられる際に、ハウジング７００のインレットとアウトレットとの間に、第１方向に並べられることができる。例えば、バッテリーモジュールの第１グループが前記インレットに隣接し、バッテリーモジュールの第２グループが前記アウトレットに隣接するように並べられることができる。
【００４５】
ここで、メインインレット５１０は、第１冷媒流れ通路Ｐ１によって複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００の略中央部に冷却媒体を供給することができる。そして、バイパスインレット５２０は、第２冷媒流れ通路Ｐ２によってバッテリーモジュールの第１グループの両端部、すなわちエンドプレート１１０と接する面及びバッテリーモジュールの第２グループの略中央部に冷却媒体を供給することができる。
【００４６】
より詳細には、ハウジング７００内には、バイパスインレット５２０から流入された冷却媒体の流れを制御するために、ハウジング７００の内面からバッテリーモジュールに向かうように延設されるガイド部材５３０が配設されることができる。
【００４７】
ガイド部材５３０は、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、第２冷媒流れ通路Ｐ２によってバッテリーモジュールの第１グループの外面である両端部を通過した後に、バッテリーモジュールの第２グループの略中央部を通過する第１冷媒流れ通路Ｐ１に合流するように、当該冷却媒体を前記収斂冷媒流れ通路Ｐ３に流入させることができる。
【００４８】
このため、ガイド部材５３０は、バッテリーモジュールの第１グループと隣接している第２グループのバッテリーモジュール、例えば、第３バッテリーモジュール３００の両端部とハウジング７００の内面との間に配設され得る。すなわち、ガイド部材５３０は、第３バッテリーモジュール３００の両端部とハウジング７００の内面との間の空間を閉鎖するように配設され得る。
【００４９】
従って、第２冷媒流れ通路Ｐ２の中にバイパスインレット５２０から供給される冷却媒体は、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００の略中央部を通過せず、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００の両端部に沿って流れることができる。その後、ガイド部材５３０によって第３バッテリーモジュール３００とハウジング７００の内面との間の空間が閉鎖されているので、冷却媒体が収斂冷媒流れ通路Ｐ３を流れるように誘導されて、冷却媒体の流れが第３バッテリーモジュール３００の略中央部方向に変更される。これによって、第２冷媒流れ通路Ｐ２を流れてきた比較的低い温度の冷却媒体が、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の略中央部に供給され、それによって第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の温度をより低下させることができ、ファンの過用及び劣化を防止することができる。
【００５０】
このとき、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給される冷却媒体と、バイパスインレット５２０から第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給される冷却媒体とは、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を通過する間、互いに混合されないことが好ましい。
【００５１】
従って、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００に含まれる各バッテリーモジュールの間、すなわち、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間には、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを遮断する（Ｓｅａｌ）ための１つ以上のシーリング部材５４０が配設される。また、バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００に含まれる各バッテリーモジュールの間、すなわち、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間には、第２グループ３００、４００に含まれるバッテリーモジュール３００、４００の外部と、第１冷媒流れ通路Ｐ１とを遮断するための１つ以上のシーリング部材５４０が配設され得る。例えば、図３に示すように、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００の両端部に対応する位置に、シーリング部材５４０が配設され得る。このようなシーリング部材５４０は、スポンジ、ゴムなどで形成され得る。これによって、メインインレット５１０から供給される、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００の略中央部を通過する第１冷媒流れ通路Ｐ１の中の冷却媒体と、バイパスインレット５２０から供給される、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って通過する第２冷媒流れ通路Ｐ２の中の冷却媒体とが、互いに分離された空間に維持され得る。
【００５２】
また、シーリング部材５４０を設けることにより、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、収斂冷媒流れ通路Ｐ３を通過して第３バッテリーモジュール３００の略中央部方向に誘導された後、当該冷却媒体が第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の両端部側に流出することを防止することができる。具体的には、図３に示すように、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００の両端部にシーリング部材５４０を配設することができる。また、同じく図３に示すように、第４バッテリーモジュール４００とアウトレット５５０が形成されたハウジング７００の側面７００ｂとの間の、第４バッテリーモジュール４００の両端部に対応する位置にシーリング部材５４０を配設することができる。
【００５３】
従って、メインインレット５１０及びバイパスインレット５２０から比較的近くに配置された第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００と、メインインレット５１０及びバイパスインレット５２０から比較的遠くに配置された第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００との間の温度偏差が緩和される。
【００５４】
以下では第１バッテリーモジュール１００を例として、バッテリーモジュールの一構造例について説明する。
【００５５】
第１バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１０が第２方向に並べられることによって形成される。バッテリーセル１０は、電極組立体と電解液とをケースに収容した後、当該ケースをキャッププレートで密閉させることによって構成される。当該キャッププレート上には、陽極端子１１及び陰極端子１２が配設され、また、陽極端子１１と陰極端子１２との間にはベントが形成され得る。また、当該電極組立体は、陽極板及び陰極板と、これらの極板の間に介在されたセパレーターとから構成され得る。ここで、当該陽極板は陽極端子１１と接続され、当該陰極板は陰極端子１２と接続され、電極組立体及び電解液の化学的な反応によって発生する電気エネルギーを外部へ伝達する。また、ベントはバッテリーセル１０の内部で発生する気体を外部へ放出する通路の役割を果たす。
【００５６】
複数のバッテリーセル１０は、図２に示すように、その一面が互いに対向するように並べられる。そして、隣接する２個のバッテリーセル１０の陽極端子１１及び陰極端子１２は、バスバーによって電気的に接続され得る。バスバーには、例えば陽極端子１１及び陰極端子１２が貫通することができるホールが形成されており、当該ホールを貫通して接続された陽極端子１１及び陰極端子１２は、バスバーに、ナットなどの部材によって固定され得る。そして、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向の両端には一対のエンドプレート１１０が配設され、上部にはトッププレートが、下部にはボトムプレートが配設される。そしてトッププレートの更に上部には、トップカバー１３０が更に配設されることができる。
【００５７】
一対のエンドプレート１１０は、それぞれ、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向の両端に位置するバッテリーセル１０と、面同士が互いに接触するように配設され、複数個のバッテリーセル１０を積層方向に内側に加圧することができる。このとき、一対のエンドプレート１１０、トッププレート及びボトムプレートによって支持される複数のバッテリーセル１０は、陽極端子１１と陰極端子１２とが互い違いになるように並べられ、直列に接続され得る。
【００５８】
バッテリーセル１０は、第２方向に互いに所定の間隔を設けて並べられており、第２冷媒流れ通路Ｐ１は、隣接したバッテリーセル１０の間に形成され得る。また、第２冷媒流れ通路Ｐ２は、第１グループに含まれるバッテリーモジュール１００、２００のエンドプレート１１０、２１０とハウジング７００の内面との間に形成され得る。
【００５９】
このように形成されたバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、ハウジング７００内に収容され、隣接するバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００と締結部材によって互いに接続される。つまり、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、それぞれ、第２方向に所定の間隔を設けて積層された複数のバッテリーセル１０と、第２方向に並べられたバッテリーセル１０の両端部に配設されたエンドプレートを有し、当該第２方向は、第１方向と略垂直な方向であり得る。
【００６０】
第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に配設されたそれぞれのエンドプレート１１０及びエンドプレート２１０は、第１方向の端に対応する辺が略垂直に折り曲げられ、それぞれ第１側面締結部１１２、第２側面締結部２１２が形成される。第１バッテリーモジュール１００の第１側面締結部１１２は、第２バッテリーモジュール２００の第２側面締結部２１２と締結部材によって締結される。このとき、第１側面締結部１１２及び第２側面締結部２１２は、エンドプレート１１０、２１０の上部近傍及び下部近傍に形成され、その間には、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が通過する第２冷媒流れ通路Ｐ２が形成される。第２冷媒流れ通路Ｐ２は、冷却媒体が第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って移動するための通路になり得る。ここで、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００にも、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００と同様に、各エンドプレートに第３側面締結部、第４側面締結部が形成されてもよい。また、第２側面締結部２１２及び第３側面締結部を介して第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００とが締結されてもよく、第３側面締結部及び第４側面締結部を介して第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００とが締結されてもよい。
【００６１】
そして、上述のように相互に締結されたバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、ハウジング７００内に収納されて固定される。このとき、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、ハウジング７００の底面７００ｅに締結部材によって締結されて固定される。第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を例として挙げれば、各エンドプレート１１０、２１０の下部に対応する辺が略垂直に折り曲げられ、ハウジング７００の底面７００ｅと略水平に、第１下部締結部１１１、第２下部締結部２１１が形成される。また、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００にも、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００と同様に、各エンドプレートに第３下部締結部、第４下部締結部が形成され得る。そして、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００の第１下部締結部１１１、第２下部締結部２１１、第３下部締結部及び第４下部締結部は、締結部材によってハウジング７００と締結され得る。ここで、締結部材はボルト又はスタッドを含んでもよい。
【００６２】
図３を参照すると、ハウジング７００の一面には、第１バッテリーモジュール１００の略中央部に冷却媒体を供給するメインインレット５１０、及びバイパスインレット５２０が形成されることができ、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給された冷却媒体は、例えば第１バッテリーモジュール１００の略中央部を通過し、バイパスインレット５２０から第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給された冷却媒体は、例えば第１バッテリーモジュール１００の両端部に沿って通過することができる。
【００６３】
まず、メインインレット５１０を通過した冷却媒体の流れを考えると、当該冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１を通じて第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を通過して、アウトレット５５０から排出される。つまり、当該冷却媒体は、例えば、第１バッテリーモジュール１００の略中央部を通過して、第２バッテリーモジュール２００、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の略中央部を通過してアウトレット５５０から排出される。
【００６４】
また、バイパスインレット５２０を通過した冷却媒体の流れを考えると、当該冷却媒体は、バッテリーモジュールの第１グループに含まれる第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外面に沿う第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過することができる。つまり、当該冷却媒体は、例えば第１バッテリーモジュール１００の両端部を通過して、第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って流れることができる。つまり、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って流れることができる。ただし、当該冷却媒体は、第３バッテリーモジュール３００の両端部に沿って流れることはできない。
【００６５】
その代わりに、当該冷却媒体は、例えば第３バッテリーモジュール３００とハウジング７００の内面との間に配設されたガイド部材５３０によって、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００における冷却媒体の流れの下流領域に向かうように、収斂冷媒流れ通路Ｐ３に誘導されることができる。収斂冷媒流れ通路Ｐ３によって、当該冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１を流れてきた冷却媒体と合流することができる。例えば、当該冷却媒体は、ガイド部材５３０によって第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入され得る。その後、冷却媒体は、第３バッテリーモジュール３００の略中央部を経て第４バッテリーモジュール４００の略中央部を通過して、アウトレット５５０から排出される。例えば、ガイド部材５３０は、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように、収斂冷媒流れ通路Ｐ３をガイドすることができる。
【００６６】
このような冷却媒体の流れは、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００の間の温度差及び電圧差を大きく改善させることができる。つまり、従来のバッテリーパックにはバイパスインレットが形成されていなかったため、メインインレットに供給された冷却媒体が第１バッテリーモジュール、第２バッテリーモジュール、第３バッテリーモジュール及び第４バッテリーモジュールを順次に通過していた。この場合、メインインレットから比較的遠い位置に配設された第３バッテリーモジュール及び第４バッテリーモジュールを通過する冷却媒体の温度は非常に高くなっているので、冷却効率が低下し、バッテリーセル間の温度偏差が大きくなっていた。
【００６７】
しかし、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックには、バイパスインレット５２０及び第２冷媒流れ通路Ｐ２、収斂冷媒流れ通路Ｐ３が形成されているため、メインインレット５１０から供給された冷却媒体とは別にバイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、比較的温度の高い第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の略中央部を通過しない。従って、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００に比較的温度の低い冷却媒体が流入されることで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００間の温度偏差を著しく減少させることができる。
【００６８】
図４は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック内部のバッテリーモジュール間の間隔を示すための模式図である。図４を参照すると、第１グループのバッテリーモジュール１００、２００及び第２グループのバッテリーモジュール３００、４００においては、各バッテリーモジュールが、第１方向に第１距離ｄ１、ｄ３だけ互いに離隔されて並べられてよい。すなわち、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００とが第１方向に第１距離ｄ１だけ互いに離隔されて配設され、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００とが、第１方向に第１距離ｄ３だけ互いに離隔されて配設されてよい。また、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００は、バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００と、第１方向に第２距離ｄ２だけ離隔されて並べられてよい。更に、第２距離ｄ２は、第１距離ｄ１、ｄ３に比べて大きくてよい。例えば、図４に示すように、ガイド部材５３０が配設される第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔ｄ２は、シーリング部材５４０が配設される第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の間隔ｄ１よりも広く形成され得る。また、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔ｄ２は、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の間隔ｄ３よりも広く形成され得る。
【００６９】
ここで、ガイド部材５３０が配設される第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔は、例えば約１５ｍｍ〜２５ｍｍであってよく、シーリング部材５４０が配設される第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間、及び第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の間隔は、例えば約５ｍｍ〜１０ｍｍであってよい。
【００７０】
これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部を通過して、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間に円滑に流入されることができる。その後、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、メインインレット５１０から供給されて第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の略中央部を通過した冷却媒体と合流し、合流した冷却媒体は、ともに第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入することができる。
【００７１】
図５は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの正面図である。図５を参照すると、当該バッテリーパックの正面には、メインインレット５１０とバイパスインレット５２０が形成されている。メインインレット５１０から供給された冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給され、第１バッテリーモジュール１００の略中央部に向けて供給されるが、このとき、各バッテリーセル１０の間にはバリアー１５０が配設される。バリアー１５０はバッテリーセル１０の間に一定の空間を設ける機能を果たし、冷却媒体が通過することができる通路を提供する。
【００７２】
また、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給され、第１バッテリーモジュール１００の両端部に向けて供給されるが、このとき、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部には第１側面締結部１１２及び第２側面締結部２１２（図２参照）の間に空間が形成されている。これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って円滑に流動することができる。
【００７３】
下記[表１]は、本願発明に係るバイパスインレット５２０の有無による、バッテリーセル間の温度差及びバッテリーセルと周辺の温度との偏差を、冷却媒体の流量別に示すものである。
【００７４】
【表１】
【００７５】
互いに異なるバッテリーモジュールに配設されたバッテリーセル間の温度差は、一定の目標値以下に制御されなければならず、バッテリーセルと周囲との温度差は同様に一定の目標値以下に制御される必要がある。[表１]から分かるように、まず、バイパスインレットが形成されていない場合（“バイパスインレットＸ”）を参照すると、冷却媒体の流量を１．５Ａで供給した場合、バッテリーセル間の温度差が目標値に対して３．２℃高かった。また、バッテリーセルと周囲との温度差は、目標値に対して４．２℃高かった。従って、バッテリーパックに要求されるスペック（Ｓｐｅｃ）を満足していない。
【００７６】
また、バイパスインレットが形成されていない場合に、冷却媒体の流量をそれぞれ３Ａ、４Ａに増加させた場合には、バッテリーセルと周囲との温度差は、それぞれ目標値に対して０．３℃低く、１．８℃低いのでスペックを満足する。しかし、バッテリーセル間の温度差は、それぞれ目標値に対して１．３℃高く、０．４℃高いので、スペックを満足することができない。
【００７７】
本発明の実施形態に係るバイパスインレットが設置された場合（“バイパスインレットＯ”）を参照すると、冷却媒体の流量を２Ａで供給した場合、バッテリーセル間の温度差は目標値に対して０．６℃低かった。また、バッテリーセルと周囲との温度差は目標値に対して１．９℃低かった。従って、バッテリーパックに要求されるスペックを満足することが分かる。
【００７８】
つまり、バイパスインレットが形成された場合には、バイパスインレットが形成されない場合よりも更に低い流量で冷却媒体を供給しても、バッテリーパックに要求されるスペックを満足する結果を示すことが分かる。
【００７９】
図６は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。図６を参照すると、複数のバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールの第１グループと、バッテリーモジュールの第２グループとの間に、第１グループのバッテリーモジュール１００、２００と第２グループのバッテリーモジュール５００、６００とともに並べられる、バッテリーモジュール３００、４００を含むバッテリーモジュールの第３グループを含むことができる。例えば、ハウジング７００の内部に６個のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００が収容される。なお、第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００は、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００のことであってよく、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００の機能及び構造は、上述したバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００と同様であってよい。また、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００」という表現は、「第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００を含むバッテリーモジュールの第２グループ」のことを意味するものとする。同様に、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００」という表現は、「第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を含むバッテリーモジュールの第３グループ」のことを意味するものとする。
【００８０】
ここで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００間の温度差を補償するために、第１冷媒流れ通路Ｐ１は、バッテリーモジュールの第３グループに含まれる第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を更に通過することができる。また、第２冷媒流れ通路Ｐ２は、バッテリーモジュールの第３グループに含まれる第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００のエンドプレート１１０（図２参照）と、ハウジング７００の内面との間で、延長される。
【００８１】
更に、収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａと第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂとを含む。第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００と、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間で、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させる。また、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂは、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間で、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させる。
【００８２】
ハウジング７００には、段差部（Ｓｔｅｐ Ｐａｒｔ）５６０及びガイド部材５３０が形成され得る。ここで、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００は、この順に第１方向に互いに離隔されて配設されることができ、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００は、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を含み、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００は、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００を含み、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーグループの第２グループ５００、６００との間に配設されるバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００は、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を含むことができる。
【００８３】
段差部５６０及びガイド部材５３０は、いずれもバイパスインレット５２０から供給される冷却媒体の流れを制御する役目を果たす。例えば、収斂冷媒流れ通路Ｐ３において、第３グループのバッテリーモジュール３００、４００のエンドプレート（図２参照）とハウジング７００の内面との間の距離が、第１グループのバッテリーモジュール１００、２００のエンドプレート１１０、２１０（図２参照）とハウジング７００の内面との間の距離に比べて小さくなるように、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間に段差部５６０が形成されてよい。
【００８４】
例えば、段差部５６０は、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間に形成され、ガイド部材５３０は、第４バッテリーモジュール４００と第５バッテリーモジュール５００との間に配設される。また、収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と隣接している、第２グループのバッテリーモジュール５００、６００とハウジング７００の内面との間に配設される１つ以上のガイド部材５３０を更に含み、ガイド部材５３０は、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂをガイドすることができる。
【００８５】
つまり、バイパスインレット５２０から供給される比較的温度の低い冷却媒体の流れを制御するための段差部５６０又はガイド部材５３０を、それぞれ、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の２個単位の間に形成することができる。ここで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間の好ましい温度差は約４℃〜５℃である。ファンを稼動しなくとも各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間に約４℃〜５℃位の温度差を維持するためには、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の２個単位の間で冷却媒体の流れが制御されることが好ましい。
【００８６】
つまり、比較的冷却媒体の流量が小さい場合であっても、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間に好ましい温度差が生じることができるように冷却媒体の流れを制御するために、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の２個単位の間に段差部５６０又はガイド部材５３０が形成されることが好ましい。
【００８７】
本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間、例えば、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間のハウジング７００に、段差部５６０が形成される。そして、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００とバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間、例えば、第５バッテリーモジュール５００のエンドプレート（図２参照）とハウジング７００の内面との間に、ガイド部材５３０が形成される。
【００８８】
段差部５６０は、第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過するようにバイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、例えば第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部を通過した後に、第１冷媒流れ通路Ｐ１中の冷却媒体と合流するように、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間で、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａをガイドすることができる。例えば、段差部５６０は、冷却媒体を、第２冷媒流れ通路Ｐ２から第３グループのバッテリーモジュール３００、４００である第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の略中央部に流入させることができる。
【００８９】
ここで、段差部５６０はハウジング７００の幅が徐々に狭くなるように傾斜を有して形成され得る。これによって、ハウジング７００に段差部５６０が形成される前のハウジング７００の上流部の幅Ｗ１よりも、段差部５６０が形成された後のハウジング７００の下流部の幅Ｗ２が狭く形成される。このように、段差部５６０は、第３バッテリーモジュール３００の外面とハウジング７００との間の第２冷媒流れ通路Ｐ２の幅が、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外面とハウジング７００との間の第２冷媒流れ通路Ｐ２の幅よりも狭くなるように形成することができる。
【００９０】
バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００中の第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過する冷却媒体の一部は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００中の第２冷媒流れ通路Ｐ２を連続的に通過することができ、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００中の第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過する冷却媒体の残りは、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａに流入されることができる。例えば、これによって、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００に含まれる第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部を通過した冷却媒体の一部は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００に含まれる第３バッテリーモジュール３００の外面に流入され、残りは、第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入されることができる。
【００９１】
更に、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００の第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過する冷却媒体の一部は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００とバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間で、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００中の第１冷媒流れ通路Ｐ１を流れる冷却媒体と合流するために、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂを通過する。例えば、第３バッテリーモジュール３００の外面に沿って通過した冷却媒体は、第４バッテリーモジュール４００の両端部を通過することができる。そして、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂに流入した冷却媒体は、第５バッテリーモジュール５００の外面とハウジング７００の内面との間に配設されたガイド部材５３０によって、第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入される。ここで、ガイド部材５３０は、第５バッテリーモジュール５００の外面とハウジング７００の内面との間を完全に閉鎖するように配設される。
【００９２】
そして、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂによって、第４バッテリーモジュール４００の両端部から第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入された冷却媒体は、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給された冷却媒体、及び第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａから供給された冷却媒体と合流して、第６バッテリーモジュール６００の略中央部を通過した後、アウトレット５５０から排出される。
【００９３】
また、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給された冷却媒体とバイパスインレット５２０から第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給された冷却媒体は、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａ及び第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂによって合流される場合を除き、互いに混合しないようにすることができる。例えば、第１グループに含まれるバッテリーモジュール１００、２００の間及び第３グループに含まれるバッテリーモジュール３００、４００の間には、それぞれ、第２冷媒流れ通路Ｐ２と第１冷媒流れ通路Ｐ１とを遮断するために、１つ以上のシーリング部材５４０が配設され得る。また、第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００の間には、第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００の外面と第１冷媒流れ通路Ｐ１とを遮断するために、１つ以上のシーリング部材５４０が配設され得る。例えば、バッテリーモジュールの第１グループにおける第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の両端部、バッテリーモジュールの第３グループにおける第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の両端部、バッテリーモジュールの第２グループにおける第５バッテリーモジュール５００と第６バッテリーモジュール６００との間の両端部、及び第６バッテリーモジュール６００とアウトレット５５０が形成されたハウジング７００の内面との間には、シーリング部材５４０が配設されることができる。
【００９４】
ここで、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００において、互いに隣接するバッテリーモジュール間の間隔は、互いに異なるように配設されてよい。これは、バイパスインレット５２０から供給されて第３バッテリーモジュール３００の略中央部側に流入される冷却媒体、及び第４バッテリーモジュール４００の両端部を通過して第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入される冷却媒体が、より円滑に流動するようにするためである。
【００９５】
なお、図６に示すように、第１グループに含まれるバッテリーモジュール１００、２００、第３グループに含まれるバッテリーモジュール３００、４００及び第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００は、それぞれ、第１方向に第３距離ｄ４、ｄ６、ｄ８だけ互いに離隔されて並べられてよい。また、バッテリーモジュールの各グループは、第１方向に第４距離ｄ５、ｄ７だけ離隔されて配設されてよい。更に、第４距離ｄ５、ｄ７は第３距離ｄ４、ｄ６、ｄ８よりも大きくすることができる。例えば、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００における第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の間隔ｄ４、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００における第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の間隔ｄ６、及びバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００における第５バッテリーモジュール５００と第６バッテリーモジュール６００との間の間隔ｄ８は、略同一に形成されることができる。そして、バッテリーモジュールの第１グループとバッテリーモジュールの第３グループとの間の間隔、すなわち、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔ｄ５、及びバッテリーモジュールの第３グループとバッテリーモジュールの第２グループとの間の間隔、すなわち、第４バッテリーモジュール４００と第５バッテリーモジュール５００との間の間隔ｄ７は、前記ｄ４、ｄ６及びｄ８より大きく形成されてよい。
【００９６】
なお、本実施形態では図示しなかったが、段差部５６０は特定のバッテリーモジュールの両端部とハウジング７００の内面との間を閉鎖するように配設されて、ガイド部材５３０のような役目をすることもできる。
【００９７】
図７は、本発明の更に他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。図７を参照すると、ハウジング７００の内部には６個のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００が収容される。ここで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間の温度差を補償するために、ハウジング７００には、第１ガイド部材５３０ａ及び第２ガイド部材５３０ｂを形成することができる。収斂冷媒流れ通路Ｐ３には、１つ以上の第１ガイド部材５３０ａと１つ以上の第２ガイド部材５３０ｂが形成され、１つ以上の第１ガイド部材５３０ａは、第３グループのバッテリーモジュール３００、４００のエンドプレートとハウジング７００の内面との間で、第２冷媒流れ通路Ｐ２を部分的に遮って第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａをガイドすることができる。また、１つ以上の第２ガイド部材５３０ｂは、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と隣接しているバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００に含まれるバッテリーモジュールと、ハウジング７００の内面との間で、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂをガイドすることができる。
【００９８】
第１ガイド部材５３０ａ及び第２ガイド部材５３０ｂは、いずれも、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体の流れを制御する役目を果たすことができ、特に、第２冷媒流れ通路Ｐ２を流動している冷却媒体の流れを、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａ又は第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂに誘導することができる。このとき、第１ガイド部材５３０ａは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００と、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間に配設されることができ、例えば、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間に配設されることができる。
【００９９】
また、第２ガイド部材５３０ｂは、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間に配設されることができ、例えば、第４バッテリーモジュール４００と第５バッテリーモジュール５００との間に配設されることができる。
【０１００】
第１ガイド部材５３０ａは、第３バッテリーモジュール３００とハウジング７００の内面との間における、第３バッテリーモジュールの両端部に、第２冷媒流れ通路Ｐ２の少なくとも一部を塞ぐように配設される。これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第２冷媒流れ通路Ｐ２によって第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って流動し、その一部は第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａによって第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入されて、残りは第２冷媒流れ通路Ｐ２中を、連続的に第３バッテリーモジュール３００の両端部に沿って流入される。すなわち、第１ガイド部材５３０ａは、第３バッテリーモジュール３００の両端部とハウジング７００の内面との間の空間を一部閉鎖するように形成されることができる。
【０１０１】
また、第２冷媒流れ通路Ｐ２によって第４バッテリーモジュール４００の両端部に沿って通過した冷却媒体は、第５バッテリーモジュール５００の両端部とハウジング７００の内面との間にバリアーとして形成された第２ガイド部材５３０ｂによって、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂを通過して第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入される。そして、当該冷却媒体は、第６バッテリーモジュール６００の略中央部を通過した後、アウトレット５５０から排出される。
【０１０２】
このとき、メインインレット５１０から供給された冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１によって第１バッテリーモジュール１００、第２バッテリーモジュール２００、第３バッテリーモジュール３００、第４バッテリーモジュール４００、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００の略中央部を通過した後、アウトレット５５０から排出される。ここで、メインインレット５１０から供給された冷却媒体とバイパスインレット５２０から供給された冷却媒体とは、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａ及び第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂによって合流される場合以外には、互いに混合されないようにすることができる。例えば、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の両端部、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の両端部、第５バッテリーモジュール５００と第６バッテリーモジュール６００との間の両端部、及び第６バッテリーモジュール６００とアウトレット５５０が形成されたハウジング７００の内面との間には、シーリング部材５４０が形成され得る。
【０１０３】
このように、メインインレット５１０から供給された冷却媒体は、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００とを冷却することができる。そして、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の略中央部を経ることなく、第３バッテリーモジュール３００、第４バッテリーモジュール４００、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００の略中央部に順次に流入される。これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第３バッテリーモジュール３００、第４バッテリーモジュール４００、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００をより冷却させることができる。これによって、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間の温度差及び圧力差を大きく改善させることができる。
【０１０４】
以上説明したように本発明によれば、バッテリーパックのインレット側のサイドに一定の流量の冷却媒体をバイパスさせることによって、冷却媒体の流量が少ない場合においても、バッテリーセル間の温度差及び圧力差を改善することができる。従って、冷却用のファンの稼動を抑えることができ、ファン及びバッテリーパックの寿命を向上させることができる。
【０１０５】
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。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ バッテリーセル
１１ 陽極端子
１２ 陰極端子
１００ 第１バッテリーモジュール
１１０ 第１エンドプレート
１１１ 第１下部締結部
１１２ 第１側面締結部
１３０ トップカバー
２００ 第２バッテリーモジュール
２１０ 第２エンドプレート
２１１ 第２下部締結部
２１２ 第２側面締結部
３００ 第３バッテリーモジュール
４００ 第４バッテリーモジュール
５００ 第５バッテリーモジュール
５１０ メインインレット
５２０ バイパスインレット
５３０ ガイド部材
５４０ シーリング部材
５５０ アウトレット
５６０ 段差部
６００ 第６バッテリーモジュール
７００ ハウジング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、バッテリーセルは、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車等における、電気エネルギー源として使用され、適用される機器の種類に応じて、多様にその形態を変化させて使用される。
【０００３】
電力消費量の多い電気自動車、ハイブリッド自動車のように長時間の駆動、高電力での駆動が必要な場合には、出力及び容量を高められるように、複数個のバッテリーセルが電気的に連結され、大容量のバッテリーモジュールが構成される。バッテリーモジュールにおいては、内蔵したバッテリーセルの個数に応じて、その出力電圧や出力電流を高めることができる。そして、このようなバッテリーモジュールを電気的に複数連結してバッテリーパックを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国公開特許第２００６−００３６６９４号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００７−００１４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の高出力大容量のバッテリーパックにおいては、充放電過程で多量の熱が発生するという問題がある。従って、バッテリーパックは、各バッテリーセルから発生する熱を容易に放出する必要がある。そして、バッテリーパック内での各バッテリーセルの設置位置間における温度差が小さくなければならない。
【０００６】
バッテリーパックの熱放出が充分に行われない場合、各バッテリーセルの間に温度の偏差が発生し、充放電効率を低下させることになる。そして、バッテリーセルから発生する熱によってバッテリーパック内部の温度が上昇すると、バッテリーパックの性能が低下し、状況によってはバッテリーパックが破損する可能性が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、バッテリーセル間の温度差及び圧力差を改善することが可能な、新規かつ改良されたバッテリーパックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数のバッテリーモジュールと、前記第１グループのバッテリーモジュール及び前記第２グループのバッテリーモジュールの内部を通過して形成される第１冷媒流れ通路（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）と、前記第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って形成される第２冷媒流れ通路と、前記第１冷媒流れ通路に連結される収斂冷媒流れ通路（Ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）と、を備え、前記収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループにおける冷却媒体（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｍｅｄｉｕｍ）の流れの下流領域に形成され、前記収斂冷媒流れ通路は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させることを特徴とする、バッテリーパックが提供される。
【０００９】
また、前記バッテリーパックは、複数個の前記バッテリーモジュールを取り囲むハウジングを更に備え、前記ハウジングは、前記冷却媒体のためのインレット及びアウトレットを有し、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットと隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットと隣接するように、前記ハウジング内に並べられてもよい。
【００１０】
また、前記インレットは、前記第１冷媒流れ通路に連結されるメインインレットと、前記第２冷媒流れ通路に連結されるバイパスインレットと、を含んでもよい。
【００１１】
また、前記バッテリーモジュールは、前記ハウジングの前記インレットと前記アウトレットとの間に、第１方向に並べられてもよい。
【００１２】
また、前記バッテリーモジュールは、第２方向に互いに離隔されて並べられた複数のバッテリーセルと、前記第２方向に並べられた複数の前記バッテリーセルの両端に配設されるエンドプレートとを含み、前記第２方向は、前記第１方向と十字型（Ｃｒｏｓｓ Ｗｉｓｅ）に略垂直な方向であってもよい。
【００１３】
また、前記第２冷媒流れ通路は、前記第１グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に形成されてもよい。
【００１４】
また、複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１方向に互いに離隔されて並べられてもよい。
【００１５】
また、前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを互いに遮断（Ｓｅａｌ）する、１つ以上のシーリング部材が配設され、前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを互いに遮断する、１つ以上の前記シーリング部材が配設されてもよい。
【００１６】
また、前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと隣接して配設される前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００１７】
また、前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュールは、それぞれ、前記第１方向に第１距離だけ互いに離隔されて並べられ、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと、前記バッテリーモジュールの前記第２グループとは、前記第１方向に第２距離だけ互いに離隔されて並べられ、前記第２距離は、前記第１距離よりも大きくてもよい。
【００１８】
また、複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１グループと前記第２グループとの間に、前記第１グループと前記第２グループとともに並べられる前記バッテリーモジュールの第３グループを更に含み、前記第１冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの内部を更に通過して形成され、前記第２冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に延長して形成され、前記収斂冷媒流れ通路は、第１収斂冷媒流れ通路と第２収斂冷媒流れ通路とを含み、前記第１収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと前記バッテリーモジュールの前記第３グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させ、前記第２収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させてもよい。
【００１９】
また、前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール、前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第３グループに含まれる各バッテリーモジュールの距離は、それぞれ、前記第１方向に第３距離だけ互いに離隔されて並べられ、前記バッテリーモジュールの各グループは、前記第１方向に第４距離だけ離隔されて並べられ、前記第４距離は、前記第３距離よりも大きくてもよい。
【００２０】
また、前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間及び前記第３グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２冷媒流れ通路と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設され、前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループのバッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設されてもよい。
【００２１】
また、前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離が、前記第１グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離よりも小さくなるように、前記収斂冷媒流れ通路には、前記第１グループのバッテリーモジュールと前記第３グループのバッテリーモジュールとの間に段差部（Ｓｔｅｐ Ｐａｒｔ）が形成されてもよい。
【００２２】
また、前記段差部は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００２３】
前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと隣接する前記第２グループの前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００２４】
また、前記収斂冷媒流れ通路には、１つ以上の第１ガイド部材と１つ以上の第２ガイド部材とが設けられ、１つ以上の前記第１ガイド部材は、前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間において、前記第２冷媒流れ通路を部分的に遮ることにより、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように、前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドし、１つ以上の前記第２ガイド部材は、前記バッテリーモジュールの第１グループと隣接する第２グループの前記バッテリーモジュールと前記ハウジングの内面との間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドしてもよい。
【００２５】
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、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数個のバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールの外面及び内面と連通するインレット及びアウトレットと、前記バッテリーモジュールの前記第１グループ及び前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間に配設される１つ以上のガイド部材と、を備え、前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットに隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットに隣接するように、並べられることを特徴とする、バッテリーパックが提供される。
【００２６】
また、前記インレットは、前記バッテリーモジュールの内部と連通するメインインレットと、前記第１グループのバッテリーモジュールの外部と連通するバイパスインレットと、を含んでもよい。
【００２７】
また、前記バッテリーモジュールは、ハウジング内に収容され、１つ以上の前記ガイド部材は、前記ハウジングの内面から前記バッテリーモジュールに向かうように延設されてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、冷却媒体の流量が少ない場合においても、バッテリーセル間の温度差及び圧力差を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す分解斜視図である。
【図３】図１に示す実施形態に係るバッテリーパックにおける冷却媒体の流れを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例に係るバッテリーパックの内部のバッテリーモジュールの間隔を示すための模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な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。ただし、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実施形態において実現可能であり、かつ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。以下に説明する実施形態は、本発明を開示するにおいて、通常の知識を有する者に発明の範疇を明確に示すために記載されるものであり、本発明の範囲は本願の特許請求の範囲の記載によって理解されるものである。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す斜視図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックを示す分解斜視図である。更に、図３は、図１に示す実施形態に係るバッテリーパックの冷却媒体の流れを示す模式図である。
【００３２】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックは、例えば、第１方向に並べられた複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、すなわち、第１バッテリーモジュール１００、第２バッテリーモジュール２００、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を備える。また、第１バッテリーモジュール１００は、第２方向に並べられた複数のバッテリーセル１０を有する。ここで、第２方向は、第１方向に対して垂直な方向又は直交する方向であってよく、第２方向は第１方向に対して十字型（Ｃｒｏｓｓ Ｗｉｓｅ）に略垂直な方向であり得る。更に、第１バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向の両端に配設されるエンドプレート１１０を有する。また、第１バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向に延伸し、並べられた複数のバッテリーセル１０の一側面を覆うように配設されるトップカバー１３０を有する。ここで、以下の説明においては、トップカバー１３０が配設される面を、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００及び本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの上面と呼ぶこととする。また、当該上面に対向する面のことを底面又は下面、当該上面の周縁部と当該底面の周縁部との間に設けられる面のことを側面と呼ぶこととする。
【００３３】
このように形成された第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００とは、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００において並べられた複数のバッテリーセル１０の側面同士が互いに向かい合うように、所定の間隔をおいて配置される。第２バッテリーモジュール２００と隣接している第３バッテリーモジュール３００、及び第３バッテリーモジュール３００と隣接している第４バッテリーモジュール４００も、同様に、並べられた複数のバッテリーセル１０の側面同士が互いに向かい合うように配置される。
【００３４】
図３を参照すると、複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００と、バッテリーモジュールの第２グループと、のうち少なくとも１つ以上のグループを含むことができる。ただし、図１〜３に図示した実施形態では、本実施形態に係るバッテリーパックが、４つのバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００を有する場合について記載しているが、バッテリーモジュールの数及びバッテリーモジュールのグループの数は多様であってよく、かかる実施例に制限されない。ここで、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００」という表現は、「第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を含むバッテリーモジュールの第１グループ」のことを意味するものとする。また、同様に、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００」という表現は、「第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を含むバッテリーモジュールの第２グループ」のことを意味するものとする。
【００３５】
一般的に、バッテリーパックにおいては、冷却媒体は、その内部にバッテリーモジュールが配設されたハウジングのインレットに供給され、複数のバッテリーモジュールの中央部を通過して、インレットに隣接しているバッテリーモジュールの温度を低下させることができる。しかし、バッテリーモジュールを通過した冷却媒体は、インレットに隣接したバッテリーモジュールから熱を吸収しているため、冷却媒体の温度は上昇している。従って、前記インレットから比較的離れた位置に配設されたバッテリーモジュールを通過する冷却媒体は、当該バッテリーモジュールの温度を低下させることが難しくなる。
【００３６】
このような状況に対しては、インレットに隣接しているバッテリーモジュールとインレットから比較的離れた位置に配設されたバッテリーモジュールとの間の温度偏差を補償するために、冷却用のファンを稼動して、バッテリーモジュールへの冷却媒体の流量を増加させる方法が考えられる。しかし、このようなファンの稼動は、ファン及びバッテリーパックの寿命を低下させる可能性がある。
【００３７】
本実施形態においては、バッテリーモジュールに対して、第１冷媒流れ通路（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）Ｐ１、第２冷媒流れ通路Ｐ２及び収斂冷媒流れ通路（Ｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇ Ｃｏｏｌａｎｔ Ｆｌｏｗ Ｐａｔｈｗａｙ）Ｐ３が形成されたバッテリーパックを提供することにより、インレットから比較的離れた位置に配設されたバッテリーモジュールと、インレットに隣接しているバッテリーモジュールとの間の冷却の不均一さ、及び当該冷却の不均一さに伴うファンの過用によるファンの劣化を解決することが可能となる。
【００３８】
第１冷媒流れ通路Ｐ１は、第１グループのバッテリーモジュールである第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００、並びに第２グループのバッテリーモジュールである第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を通過するように設けられることができる。
【００３９】
第２冷媒流れ通路Ｐ２は、第１グループのバッテリーモジュール、例えば、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外面に沿うように設けられることができる。
【００４０】
収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、バッテリーモジュールの第１グループにおける冷却媒体（Ｃｏｏｌａｎｔ Ｍｅｄｉｕｍ）の流れの下流領域に配設されることができ、収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させることができる。これによって、冷却媒体の一部分は、バッテリーモジュールの第１グループを通過せず、すなわち、第１グループに含まれるバッテリーモジュールによって加熱されず、バッテリーモジュールの第２グループ、例えば第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００に供給されることができる。
【００４１】
本実施形態に係るバッテリーパックは、複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００を取り囲むハウジング７００を更に備えることができる。また、ハウジング７００の内部には、ガイド部材５３０及びシーリング部材５４０が配設されることができる。このような複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００を収納するハウジング７００には、バッテリーモジュールの第１グループの一側面に対応する面７００ａにインレットが形成される。例えば、第１バッテリーモジュール１００の一側面に対応する面７００ａにインレットが配設されることができる。また、ハウジング７００には、インレットが設けられる領域とは異なる領域に、アウトレットが更に配設される。
【００４２】
前記インレット及び前記アウトレットは、バッテリーモジュールの外面及び内面を連通するように配設される。そして、バッテリーモジュールは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００が前記インレットに隣接し、バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００が前記アウトレットに隣接するように並べられることができる。
【００４３】
前記インレットは、バッテリーモジュールの内部と連通し、第１冷媒流れ通路Ｐ１に連結されるメインインレット５１０と、第１グループのバッテリーモジュールである第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外部と連通し、第２冷媒流れ通路Ｐ２に連結されるバイパスインレット５２０とを含むことができる。そして、ハウジング７００には、メインインレット５１０及びバイパスインレット５２０が設けられる面７００ａと対向する面７００ｂ、すなわち、バッテリーモジュールの第２グループの一側面と対応する面７００ｂに、アウトレット５５０が形成されることができる。例えば、第４バッテリーモジュール４００の一側面に対応する面７００ｂにアウトレットが配設されることができる。
【００４４】
前記インレット及び前記アウトレットは、バッテリーパックに冷却媒体を供給するためのものであり、バッテリーモジュールは、ハウジング７００内に並べられる際に、ハウジング７００のインレットとアウトレットとの間に、第１方向に並べられることができる。例えば、バッテリーモジュールの第１グループが前記インレットに隣接し、バッテリーモジュールの第２グループが前記アウトレットに隣接するように並べられることができる。
【００４５】
ここで、メインインレット５１０は、第１冷媒流れ通路Ｐ１によって複数のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００の略中央部に冷却媒体を供給することができる。そして、バイパスインレット５２０は、第２冷媒流れ通路Ｐ２によってバッテリーモジュールの第１グループの両端部、すなわちエンドプレート１１０と接する面及びバッテリーモジュールの第２グループの略中央部に冷却媒体を供給することができる。
【００４６】
より詳細には、ハウジング７００内には、バイパスインレット５２０から流入された冷却媒体の流れを制御するために、ハウジング７００の内面からバッテリーモジュールに向かうように延設されるガイド部材５３０が配設されることができる。
【００４７】
ガイド部材５３０は、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、第２冷媒流れ通路Ｐ２によってバッテリーモジュールの第１グループの外面である両端部を通過した後に、バッテリーモジュールの第２グループの略中央部を通過する第１冷媒流れ通路Ｐ１に合流するように、当該冷却媒体を前記収斂冷媒流れ通路Ｐ３に流入させることができる。
【００４８】
このため、ガイド部材５３０は、バッテリーモジュールの第１グループと隣接している第２グループのバッテリーモジュール、例えば、第３バッテリーモジュール３００の両端部とハウジング７００の内面との間に配設され得る。すなわち、ガイド部材５３０は、第３バッテリーモジュール３００の両端部とハウジング７００の内面との間の空間を閉鎖するように配設され得る。
【００４９】
従って、第２冷媒流れ通路Ｐ２の中にバイパスインレット５２０から供給される冷却媒体は、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００の略中央部を通過せず、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００の両端部に沿って流れることができる。その後、ガイド部材５３０によって第３バッテリーモジュール３００とハウジング７００の内面との間の空間が閉鎖されているので、冷却媒体が収斂冷媒流れ通路Ｐ３を流れるように誘導されて、冷却媒体の流れが第３バッテリーモジュール３００の略中央部方向に変更される。これによって、第２冷媒流れ通路Ｐ２を流れてきた比較的低い温度の冷却媒体が、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の略中央部に供給され、それによって第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の温度をより低下させることができ、ファンの過用及び劣化を防止することができる。
【００５０】
このとき、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給される冷却媒体と、バイパスインレット５２０から第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給される冷却媒体とは、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を通過する間、互いに混合されないことが好ましい。
【００５１】
従って、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００に含まれる各バッテリーモジュールの間、すなわち、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間には、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを遮断する（Ｓｅａｌ）ための１つ以上のシーリング部材５４０が配設される。また、バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００に含まれる各バッテリーモジュールの間、すなわち、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間には、第２グループ３００、４００に含まれるバッテリーモジュール３００、４００の外部と、第１冷媒流れ通路Ｐ１とを遮断するための１つ以上のシーリング部材５４０が配設され得る。例えば、図３に示すように、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００の両端部に対応する位置に、シーリング部材５４０が配設され得る。このようなシーリング部材５４０は、スポンジ、ゴムなどで形成され得る。これによって、メインインレット５１０から供給される、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００の略中央部を通過する第１冷媒流れ通路Ｐ１の中の冷却媒体と、バイパスインレット５２０から供給される、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って通過する第２冷媒流れ通路Ｐ２の中の冷却媒体とが、互いに分離された空間に維持され得る。
【００５２】
また、シーリング部材５４０を設けることにより、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、収斂冷媒流れ通路Ｐ３を通過して第３バッテリーモジュール３００の略中央部方向に誘導された後、当該冷却媒体が第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の両端部側に流出することを防止することができる。具体的には、図３に示すように、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００の両端部にシーリング部材５４０を配設することができる。また、同じく図３に示すように、第４バッテリーモジュール４００とアウトレット５５０が形成されたハウジング７００の側面７００ｂとの間の、第４バッテリーモジュール４００の両端部に対応する位置にシーリング部材５４０を配設することができる。
【００５３】
従って、メインインレット５１０及びバイパスインレット５２０から比較的近くに配置された第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００と、メインインレット５１０及びバイパスインレット５２０から比較的遠くに配置された第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００との間の温度偏差が緩和される。
【００５４】
以下では第１バッテリーモジュール１００を例として、バッテリーモジュールの一構造例について説明する。
【００５５】
第１バッテリーモジュール１００は、複数のバッテリーセル１０が第２方向に並べられることによって形成される。バッテリーセル１０は、電極組立体と電解液とをケースに収容した後、当該ケースをキャッププレートで密閉させることによって構成される。当該キャッププレート上には、陽極端子１１及び陰極端子１２が配設され、また、陽極端子１１と陰極端子１２との間にはベントが形成され得る。また、当該電極組立体は、陽極板及び陰極板と、これらの極板の間に介在されたセパレーターとから構成され得る。ここで、当該陽極板は陽極端子１１と接続され、当該陰極板は陰極端子１２と接続され、電極組立体及び電解液の化学的な反応によって発生する電気エネルギーを外部へ伝達する。また、ベントはバッテリーセル１０の内部で発生する気体を外部へ放出する通路の役割を果たす。
【００５６】
複数のバッテリーセル１０は、図２に示すように、その一面が互いに対向するように並べられる。そして、隣接する２個のバッテリーセル１０の陽極端子１１及び陰極端子１２は、バスバーによって電気的に接続され得る。バスバーには、例えば陽極端子１１及び陰極端子１２が貫通することができるホールが形成されており、当該ホールを貫通して接続された陽極端子１１及び陰極端子１２は、バスバーに、ナットなどの部材によって固定され得る。そして、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向の両端には一対のエンドプレート１１０が配設され、上部にはトッププレートが、下部にはボトムプレートが配設される。そしてトッププレートの更に上部には、トップカバー１３０が更に配設されることができる。
【００５７】
一対のエンドプレート１１０は、それぞれ、複数のバッテリーセル１０が並べられた方向の両端に位置するバッテリーセル１０と、面同士が互いに接触するように配設され、複数個のバッテリーセル１０を積層方向に内側に加圧することができる。このとき、一対のエンドプレート１１０、トッププレート及びボトムプレートによって支持される複数のバッテリーセル１０は、陽極端子１１と陰極端子１２とが互い違いになるように並べられ、直列に接続され得る。
【００５８】
バッテリーセル１０は、第２方向に互いに所定の間隔を設けて並べられており、第２冷媒流れ通路Ｐ１は、隣接したバッテリーセル１０の間に形成され得る。また、第２冷媒流れ通路Ｐ２は、第１グループに含まれるバッテリーモジュール１００、２００のエンドプレート１１０、２１０とハウジング７００の内面との間に形成され得る。
【００５９】
このように形成されたバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、ハウジング７００内に収容され、隣接するバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００と締結部材によって互いに接続される。つまり、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、それぞれ、第２方向に所定の間隔を設けて積層された複数のバッテリーセル１０と、第２方向に並べられたバッテリーセル１０の両端部に配設されたエンドプレートを有し、当該第２方向は、第１方向と略垂直な方向であり得る。
【００６０】
第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に配設されたそれぞれのエンドプレート１１０及びエンドプレート２１０は、第１方向の端に対応する辺が略垂直に折り曲げられ、それぞれ第１側面締結部１１２、第２側面締結部２１２が形成される。第１バッテリーモジュール１００の第１側面締結部１１２は、第２バッテリーモジュール２００の第２側面締結部２１２と締結部材によって締結される。このとき、第１側面締結部１１２及び第２側面締結部２１２は、エンドプレート１１０、２１０の上部近傍及び下部近傍に形成され、その間には、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が通過する第２冷媒流れ通路Ｐ２が形成される。第２冷媒流れ通路Ｐ２は、冷却媒体が第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って移動するための通路になり得る。ここで、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００にも、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００と同様に、各エンドプレートに第３側面締結部、第４側面締結部が形成されてもよい。また、第２側面締結部２１２及び第３側面締結部を介して第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００とが締結されてもよく、第３側面締結部及び第４側面締結部を介して第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００とが締結されてもよい。
【００６１】
そして、上述のように相互に締結されたバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、ハウジング７００内に収納されて固定される。このとき、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００は、ハウジング７００の底面７００ｅに締結部材によって締結されて固定される。第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を例として挙げれば、各エンドプレート１１０、２１０の下部に対応する辺が略垂直に折り曲げられ、ハウジング７００の底面７００ｅと略水平に、第１下部締結部１１１、第２下部締結部２１１が形成される。また、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００にも、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００と同様に、各エンドプレートに第３下部締結部、第４下部締結部が形成され得る。そして、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００の第１下部締結部１１１、第２下部締結部２１１、第３下部締結部及び第４下部締結部は、締結部材によってハウジング７００と締結され得る。ここで、締結部材はボルト又はスタッドを含んでもよい。
【００６２】
図３を参照すると、ハウジング７００の一面には、第１バッテリーモジュール１００の略中央部に冷却媒体を供給するメインインレット５１０、及びバイパスインレット５２０が形成されることができ、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給された冷却媒体は、例えば第１バッテリーモジュール１００の略中央部を通過し、バイパスインレット５２０から第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給された冷却媒体は、例えば第１バッテリーモジュール１００の両端部に沿って通過することができる。
【００６３】
まず、メインインレット５１０を通過した冷却媒体の流れを考えると、当該冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１を通じて第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を通過して、アウトレット５５０から排出される。つまり、当該冷却媒体は、例えば、第１バッテリーモジュール１００の略中央部を通過して、第２バッテリーモジュール２００、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の略中央部を通過してアウトレット５５０から排出される。
【００６４】
また、バイパスインレット５２０を通過した冷却媒体の流れを考えると、当該冷却媒体は、バッテリーモジュールの第１グループに含まれる第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外面に沿う第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過することができる。つまり、当該冷却媒体は、例えば第１バッテリーモジュール１００の両端部を通過して、第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って流れることができる。つまり、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って流れることができる。ただし、当該冷却媒体は、第３バッテリーモジュール３００の両端部に沿って流れることはできない。
【００６５】
その代わりに、当該冷却媒体は、例えば第３バッテリーモジュール３００とハウジング７００の内面との間に配設されたガイド部材５３０によって、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００における冷却媒体の流れの下流領域に向かうように、収斂冷媒流れ通路Ｐ３に誘導されることができる。収斂冷媒流れ通路Ｐ３によって、当該冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１を流れてきた冷却媒体と合流することができる。例えば、当該冷却媒体は、ガイド部材５３０によって第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入され得る。その後、冷却媒体は、第３バッテリーモジュール３００の略中央部を経て第４バッテリーモジュール４００の略中央部を通過して、アウトレット５５０から排出される。例えば、ガイド部材５３０は、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように、収斂冷媒流れ通路Ｐ３をガイドすることができる。
【００６６】
このような冷却媒体の流れは、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００の間の温度差及び電圧差を大きく改善させることができる。つまり、従来のバッテリーパックにはバイパスインレットが形成されていなかったため、メインインレットに供給された冷却媒体が第１バッテリーモジュール、第２バッテリーモジュール、第３バッテリーモジュール及び第４バッテリーモジュールを順次に通過していた。この場合、メインインレットから比較的遠い位置に配設された第３バッテリーモジュール及び第４バッテリーモジュールを通過する冷却媒体の温度は非常に高くなっているので、冷却効率が低下し、バッテリーセル間の温度偏差が大きくなっていた。
【００６７】
しかし、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックには、バイパスインレット５２０及び第２冷媒流れ通路Ｐ２、収斂冷媒流れ通路Ｐ３が形成されているため、メインインレット５１０から供給された冷却媒体とは別にバイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、比較的温度の高い第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の略中央部を通過しない。従って、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００に比較的温度の低い冷却媒体が流入されることで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００間の温度偏差を著しく減少させることができる。
【００６８】
図４は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパック内部のバッテリーモジュール間の間隔を示すための模式図である。図４を参照すると、第１グループのバッテリーモジュール１００、２００及び第２グループのバッテリーモジュール３００、４００においては、各バッテリーモジュールが、第１方向に第１距離ｄ１、ｄ３だけ互いに離隔されて並べられてよい。すなわち、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００とが第１方向に第１距離ｄ１だけ互いに離隔されて配設され、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００とが、第１方向に第１距離ｄ３だけ互いに離隔されて配設されてよい。また、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００は、バッテリーモジュールの第２グループ３００、４００と、第１方向に第２距離ｄ２だけ離隔されて並べられてよい。更に、第２距離ｄ２は、第１距離ｄ１、ｄ３に比べて大きくてよい。例えば、図４に示すように、ガイド部材５３０が配設される第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔ｄ２は、シーリング部材５４０が配設される第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の間隔ｄ１よりも広く形成され得る。また、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔ｄ２は、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の間隔ｄ３よりも広く形成され得る。
【００６９】
ここで、ガイド部材５３０が配設される第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔は、例えば約１５ｍｍ〜２５ｍｍであってよく、シーリング部材５４０が配設される第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間、及び第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の間隔は、例えば約５ｍｍ〜１０ｍｍであってよい。
【００７０】
これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部を通過して、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間に円滑に流入されることができる。その後、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、メインインレット５１０から供給されて第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の略中央部を通過した冷却媒体と合流し、合流した冷却媒体は、ともに第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入することができる。
【００７１】
図５は、本発明の一実施形態に係るバッテリーパックの正面図である。図５を参照すると、当該バッテリーパックの正面には、メインインレット５１０とバイパスインレット５２０が形成されている。メインインレット５１０から供給された冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給され、第１バッテリーモジュール１００の略中央部に向けて供給されるが、このとき、各バッテリーセル１０の間にはバリアー１５０が配設される。バリアー１５０はバッテリーセル１０の間に一定の空間を設ける機能を果たし、冷却媒体が通過することができる通路を提供する。
【００７２】
また、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給され、第１バッテリーモジュール１００の両端部に向けて供給されるが、このとき、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部には第１側面締結部１１２及び第２側面締結部２１２（図２参照）の間に空間が形成されている。これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って円滑に流動することができる。
【００７３】
下記[表１]は、本願発明に係るバイパスインレット５２０の有無による、バッテリーセル間の温度差及びバッテリーセルと周辺の温度との偏差を、冷却媒体の流量別に示すものである。
【００７４】
【表１】
【００７５】
互いに異なるバッテリーモジュールに配設されたバッテリーセル間の温度差は、一定の目標値以下に制御されなければならず、バッテリーセルと周囲との温度差は同様に一定の目標値以下に制御される必要がある。[表１]から分かるように、まず、バイパスインレットが形成されていない場合（“バイパスインレットＸ”）を参照すると、冷却媒体の流量を１．５Ａで供給した場合、バッテリーセル間の温度差が目標値に対して３．２℃高かった。また、バッテリーセルと周囲との温度差は、目標値に対して４．２℃高かった。従って、バッテリーパックに要求されるスペック（Ｓｐｅｃ）を満足していない。
【００７６】
また、バイパスインレットが形成されていない場合に、冷却媒体の流量をそれぞれ３Ａ、４Ａに増加させた場合には、バッテリーセルと周囲との温度差は、それぞれ目標値に対して０．３℃低く、１．８℃低いのでスペックを満足する。しかし、バッテリーセル間の温度差は、それぞれ目標値に対して１．３℃高く、０．４℃高いので、スペックを満足することができない。
【００７７】
本発明の実施形態に係るバイパスインレットが設置された場合（“バイパスインレットＯ”）を参照すると、冷却媒体の流量を２Ａで供給した場合、バッテリーセル間の温度差は目標値に対して０．６℃低かった。また、バッテリーセルと周囲との温度差は目標値に対して１．９℃低かった。従って、バッテリーパックに要求されるスペックを満足することが分かる。
【００７８】
つまり、バイパスインレットが形成された場合には、バイパスインレットが形成されない場合よりも更に低い流量で冷却媒体を供給しても、バッテリーパックに要求されるスペックを満足する結果を示すことが分かる。
【００７９】
図６は、本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。図６を参照すると、複数のバッテリーモジュールは、バッテリーモジュールの第１グループと、バッテリーモジュールの第２グループとの間に、第１グループのバッテリーモジュール１００、２００と第２グループのバッテリーモジュール５００、６００とともに並べられる、バッテリーモジュール３００、４００を含むバッテリーモジュールの第３グループを含むことができる。例えば、ハウジング７００の内部に６個のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００が収容される。なお、第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００は、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００のことであってよく、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００の機能及び構造は、上述したバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００と同様であってよい。また、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００」という表現は、「第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００を含むバッテリーモジュールの第２グループ」のことを意味するものとする。同様に、以下の説明において、「バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００」という表現は、「第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を含むバッテリーモジュールの第３グループ」のことを意味するものとする。
【００８０】
ここで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００間の温度差を補償するために、第１冷媒流れ通路Ｐ１は、バッテリーモジュールの第３グループに含まれる第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を更に通過することができる。また、第２冷媒流れ通路Ｐ２は、バッテリーモジュールの第３グループに含まれる第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００のエンドプレート１１０（図２参照）と、ハウジング７００の内面との間で、延長される。
【００８１】
更に、収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａと第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂとを含む。第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００と、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間で、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させる。また、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂは、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間で、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させる。
【００８２】
ハウジング７００には、段差部（Ｓｔｅｐ Ｐａｒｔ）５６０及びガイド部材５３０が形成され得る。ここで、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００は、この順に第１方向に互いに離隔されて配設されることができ、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００は、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００を含み、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００は、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００を含み、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーグループの第２グループ５００、６００との間に配設されるバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００は、第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００を含むことができる。
【００８３】
段差部５６０及びガイド部材５３０は、いずれもバイパスインレット５２０から供給される冷却媒体の流れを制御する役目を果たす。例えば、収斂冷媒流れ通路Ｐ３において、第３グループのバッテリーモジュール３００、４００のエンドプレート（図２参照）とハウジング７００の内面との間の距離が、第１グループのバッテリーモジュール１００、２００のエンドプレート１１０、２１０（図２参照）とハウジング７００の内面との間の距離に比べて小さくなるように、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間に段差部５６０が形成されてよい。
【００８４】
例えば、段差部５６０は、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間に形成され、ガイド部材５３０は、第４バッテリーモジュール４００と第５バッテリーモジュール５００との間に配設される。また、収斂冷媒流れ通路Ｐ３は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と隣接している、第２グループのバッテリーモジュール５００、６００とハウジング７００の内面との間に配設される１つ以上のガイド部材５３０を更に含み、ガイド部材５３０は、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂをガイドすることができる。
【００８５】
つまり、バイパスインレット５２０から供給される比較的温度の低い冷却媒体の流れを制御するための段差部５６０又はガイド部材５３０を、それぞれ、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の２個単位の間に形成することができる。ここで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間の好ましい温度差は約４℃〜５℃である。ファンを稼動しなくとも各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間に約４℃〜５℃位の温度差を維持するためには、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の２個単位の間で冷却媒体の流れが制御されることが好ましい。
【００８６】
つまり、比較的冷却媒体の流量が小さい場合であっても、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間に好ましい温度差が生じることができるように冷却媒体の流れを制御するために、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の２個単位の間に段差部５６０又はガイド部材５３０が形成されることが好ましい。
【００８７】
本発明の他の実施形態に係るバッテリーパックは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間、例えば、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間のハウジング７００に、段差部５６０が形成される。そして、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００とバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間、例えば、第５バッテリーモジュール５００のエンドプレート（図２参照）とハウジング７００の内面との間に、ガイド部材５３０が形成される。
【００８８】
段差部５６０は、第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過するようにバイパスインレット５２０から供給された冷却媒体が、例えば第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部を通過した後に、第１冷媒流れ通路Ｐ１中の冷却媒体と合流するように、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００とバッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間で、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａをガイドすることができる。例えば、段差部５６０は、冷却媒体を、第２冷媒流れ通路Ｐ２から第３グループのバッテリーモジュール３００、４００である第３バッテリーモジュール３００及び第４バッテリーモジュール４００の略中央部に流入させることができる。
【００８９】
ここで、段差部５６０はハウジング７００の幅が徐々に狭くなるように傾斜を有して形成され得る。これによって、ハウジング７００に段差部５６０が形成される前のハウジング７００の上流部の幅Ｗ１よりも、段差部５６０が形成された後のハウジング７００の下流部の幅Ｗ２が狭く形成される。このように、段差部５６０は、第３バッテリーモジュール３００の外面とハウジング７００との間の第２冷媒流れ通路Ｐ２の幅が、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の外面とハウジング７００との間の第２冷媒流れ通路Ｐ２の幅よりも狭くなるように形成することができる。
【００９０】
バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００中の第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過する冷却媒体の一部は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００中の第２冷媒流れ通路Ｐ２を連続的に通過することができ、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００中の第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過する冷却媒体の残りは、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａに流入されることができる。例えば、これによって、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００に含まれる第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部を通過した冷却媒体の一部は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００に含まれる第３バッテリーモジュール３００の外面に流入され、残りは、第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入されることができる。
【００９１】
更に、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００の第２冷媒流れ通路Ｐ２を通過する冷却媒体の一部は、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００とバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間で、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００中の第１冷媒流れ通路Ｐ１を流れる冷却媒体と合流するために、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂを通過する。例えば、第３バッテリーモジュール３００の外面に沿って通過した冷却媒体は、第４バッテリーモジュール４００の両端部を通過することができる。そして、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂに流入した冷却媒体は、第５バッテリーモジュール５００の外面とハウジング７００の内面との間に配設されたガイド部材５３０によって、第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入される。ここで、ガイド部材５３０は、第５バッテリーモジュール５００の外面とハウジング７００の内面との間を完全に閉鎖するように配設される。
【００９２】
そして、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂによって、第４バッテリーモジュール４００の両端部から第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入された冷却媒体は、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給された冷却媒体、及び第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａから供給された冷却媒体と合流して、第６バッテリーモジュール６００の略中央部を通過した後、アウトレット５５０から排出される。
【００９３】
また、メインインレット５１０から第１冷媒流れ通路Ｐ１に供給された冷却媒体とバイパスインレット５２０から第２冷媒流れ通路Ｐ２に供給された冷却媒体は、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａ及び第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂによって合流される場合を除き、互いに混合しないようにすることができる。例えば、第１グループに含まれるバッテリーモジュール１００、２００の間及び第３グループに含まれるバッテリーモジュール３００、４００の間には、それぞれ、第２冷媒流れ通路Ｐ２と第１冷媒流れ通路Ｐ１とを遮断するために、１つ以上のシーリング部材５４０が配設され得る。また、第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００の間には、第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００の外面と第１冷媒流れ通路Ｐ１とを遮断するために、１つ以上のシーリング部材５４０が配設され得る。例えば、バッテリーモジュールの第１グループにおける第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の両端部、バッテリーモジュールの第３グループにおける第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の両端部、バッテリーモジュールの第２グループにおける第５バッテリーモジュール５００と第６バッテリーモジュール６００との間の両端部、及び第６バッテリーモジュール６００とアウトレット５５０が形成されたハウジング７００の内面との間には、シーリング部材５４０が配設されることができる。
【００９４】
ここで、バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００において、互いに隣接するバッテリーモジュール間の間隔は、互いに異なるように配設されてよい。これは、バイパスインレット５２０から供給されて第３バッテリーモジュール３００の略中央部側に流入される冷却媒体、及び第４バッテリーモジュール４００の両端部を通過して第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入される冷却媒体が、より円滑に流動するようにするためである。
【００９５】
なお、図６に示すように、第１グループに含まれるバッテリーモジュール１００、２００、第３グループに含まれるバッテリーモジュール３００、４００及び第２グループに含まれるバッテリーモジュール５００、６００は、それぞれ、第１方向に第３距離ｄ４、ｄ６、ｄ８だけ互いに離隔されて並べられてよい。また、バッテリーモジュールの各グループは、第１方向に第４距離ｄ５、ｄ７だけ離隔されて配設されてよい。更に、第４距離ｄ５、ｄ７は第３距離ｄ４、ｄ６、ｄ８よりも大きくすることができる。例えば、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００における第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の間隔ｄ４、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００における第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の間隔ｄ６、及びバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００における第５バッテリーモジュール５００と第６バッテリーモジュール６００との間の間隔ｄ８は、略同一に形成されることができる。そして、バッテリーモジュールの第１グループとバッテリーモジュールの第３グループとの間の間隔、すなわち、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間の間隔ｄ５、及びバッテリーモジュールの第３グループとバッテリーモジュールの第２グループとの間の間隔、すなわち、第４バッテリーモジュール４００と第５バッテリーモジュール５００との間の間隔ｄ７は、前記ｄ４、ｄ６及びｄ８より大きく形成されてよい。
【００９６】
なお、本実施形態では図示しなかったが、段差部５６０は特定のバッテリーモジュールの両端部とハウジング７００の内面との間を閉鎖するように配設されて、ガイド部材５３０のような役目をすることもできる。
【００９７】
図７は、本発明の更に他の実施形態に係るバッテリーパックの模式図である。図７を参照すると、ハウジング７００の内部には６個のバッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００が収容される。ここで、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間の温度差を補償するために、ハウジング７００には、第１ガイド部材５３０ａ及び第２ガイド部材５３０ｂを形成することができる。収斂冷媒流れ通路Ｐ３には、１つ以上の第１ガイド部材５３０ａと１つ以上の第２ガイド部材５３０ｂが形成され、１つ以上の第１ガイド部材５３０ａは、第３グループのバッテリーモジュール３００、４００のエンドプレートとハウジング７００の内面との間で、第２冷媒流れ通路Ｐ２を部分的に遮って第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａをガイドすることができる。また、１つ以上の第２ガイド部材５３０ｂは、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と隣接しているバッテリーモジュールの第２グループ５００、６００に含まれるバッテリーモジュールと、ハウジング７００の内面との間で、第１冷媒流れ通路Ｐ１と第２冷媒流れ通路Ｐ２とを連結させるように第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂをガイドすることができる。
【００９８】
第１ガイド部材５３０ａ及び第２ガイド部材５３０ｂは、いずれも、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体の流れを制御する役目を果たすことができ、特に、第２冷媒流れ通路Ｐ２を流動している冷却媒体の流れを、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａ又は第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂに誘導することができる。このとき、第１ガイド部材５３０ａは、バッテリーモジュールの第１グループ１００、２００と、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００との間に配設されることができ、例えば、第２バッテリーモジュール２００と第３バッテリーモジュール３００との間に配設されることができる。
【００９９】
また、第２ガイド部材５３０ｂは、バッテリーモジュールの第３グループ３００、４００と、バッテリーモジュールの第２グループ５００、６００との間に配設されることができ、例えば、第４バッテリーモジュール４００と第５バッテリーモジュール５００との間に配設されることができる。
【０１００】
第１ガイド部材５３０ａは、第３バッテリーモジュール３００とハウジング７００の内面との間における、第３バッテリーモジュールの両端部に、第２冷媒流れ通路Ｐ２の少なくとも一部を塞ぐように配設される。これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第２冷媒流れ通路Ｐ２によって第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の両端部に沿って流動し、その一部は第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａによって第３バッテリーモジュール３００の略中央部に流入されて、残りは第２冷媒流れ通路Ｐ２中を、連続的に第３バッテリーモジュール３００の両端部に沿って流入される。すなわち、第１ガイド部材５３０ａは、第３バッテリーモジュール３００の両端部とハウジング７００の内面との間の空間を一部閉鎖するように形成されることができる。
【０１０１】
また、第２冷媒流れ通路Ｐ２によって第４バッテリーモジュール４００の両端部に沿って通過した冷却媒体は、第５バッテリーモジュール５００の両端部とハウジング７００の内面との間にバリアーとして形成された第２ガイド部材５３０ｂによって、第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂを通過して第５バッテリーモジュール５００の略中央部に流入される。そして、当該冷却媒体は、第６バッテリーモジュール６００の略中央部を通過した後、アウトレット５５０から排出される。
【０１０２】
このとき、メインインレット５１０から供給された冷却媒体は、第１冷媒流れ通路Ｐ１によって第１バッテリーモジュール１００、第２バッテリーモジュール２００、第３バッテリーモジュール３００、第４バッテリーモジュール４００、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００の略中央部を通過した後、アウトレット５５０から排出される。ここで、メインインレット５１０から供給された冷却媒体とバイパスインレット５２０から供給された冷却媒体とは、第１収斂冷媒流れ通路Ｐ３ａ及び第２収斂冷媒流れ通路Ｐ３ｂによって合流される場合以外には、互いに混合されないようにすることができる。例えば、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００との間の両端部、第３バッテリーモジュール３００と第４バッテリーモジュール４００との間の両端部、第５バッテリーモジュール５００と第６バッテリーモジュール６００との間の両端部、及び第６バッテリーモジュール６００とアウトレット５５０が形成されたハウジング７００の内面との間には、シーリング部材５４０が形成され得る。
【０１０３】
このように、メインインレット５１０から供給された冷却媒体は、第１バッテリーモジュール１００と第２バッテリーモジュール２００とを冷却することができる。そして、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第１バッテリーモジュール１００及び第２バッテリーモジュール２００の略中央部を経ることなく、第３バッテリーモジュール３００、第４バッテリーモジュール４００、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００の略中央部に順次に流入される。これによって、バイパスインレット５２０から供給された冷却媒体は、第３バッテリーモジュール３００、第４バッテリーモジュール４００、第５バッテリーモジュール５００及び第６バッテリーモジュール６００をより冷却させることができる。これによって、各バッテリーモジュール１００、２００、３００、４００、５００、６００の間の温度差及び圧力差を大きく改善させることができる。
【０１０４】
以上説明したように本発明によれば、バッテリーパックのインレット側のサイドに一定の流量の冷却媒体をバイパスさせることによって、冷却媒体の流量が少ない場合においても、バッテリーセル間の温度差及び圧力差を改善することができる。従って、冷却用のファンの稼動を抑えることができ、ファン及びバッテリーパックの寿命を向上させることができる。
【０１０５】
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。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ バッテリーセル
１１ 陽極端子
１２ 陰極端子
１００ 第１バッテリーモジュール
１１０ 第１エンドプレート
１１１ 第１下部締結部
１１２ 第１側面締結部
１３０ トップカバー
２００ 第２バッテリーモジュール
２１０ 第２エンドプレート
２１１ 第２下部締結部
２１２ 第２側面締結部
３００ 第３バッテリーモジュール
４００ 第４バッテリーモジュール
５００ 第５バッテリーモジュール
５１０ メインインレット
５２０ バイパスインレット
５３０ ガイド部材
５４０ シーリング部材
５５０ アウトレット
５６０ 段差部
６００ 第６バッテリーモジュール
７００ ハウジング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数のバッテリーモジュールと、
前記第１グループのバッテリーモジュール及び前記第２グループのバッテリーモジュールの内部を通過して形成される第１冷媒流れ通路と、
前記第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って形成される第２冷媒流れ通路と、
前記第１冷媒流れ通路に連結される収斂冷媒流れ通路と、
を備え、
前記収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループにおける冷却媒体の流れの下流領域に形成され、
前記収斂冷媒流れ通路は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させることを特徴とする、バッテリーパック。
【請求項２】
前記バッテリーパックは、
複数個の前記バッテリーモジュールを取り囲むハウジングを更に備え、
前記ハウジングは、
前記冷却媒体のためのインレット及びアウトレットを有し、
前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットと隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットと隣接するように、前記ハウジング内に並べられる
ことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記インレットは、前記第１冷媒流れ通路に連結されるメインインレットと、前記第２冷媒流れ通路に連結されるバイパスインレットと、を含む
ことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記バッテリーモジュールは、前記ハウジングの前記インレットと前記アウトレットとの間に、第１方向に並べられる
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記バッテリーモジュールは、第２方向に互いに離隔されて並べられた複数のバッテリーセルと、前記第２方向に並べられた複数の前記バッテリーセルの両端に配設されるエンドプレートとを含み、前記第２方向は、前記第１方向と十字型に略垂直な方向である
ことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記第２冷媒流れ通路は、前記第１グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に形成される
ことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１方向に互いに離隔されて並べられる
ことを特徴とする、請求項５又は６に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを互いに遮断する、１つ以上のシーリング部材が配設され、
前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを互いに遮断する、１つ以上の前記シーリング部材が配設される
ことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと隣接して配設される前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、
前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュールは、それぞれ、前記第１方向に第１距離だけ互いに離隔されて並べられ、
前記バッテリーモジュールの前記第１グループと、前記バッテリーモジュールの前記第２グループとは、前記第１方向に第２距離だけ互いに離隔されて並べられ、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きい
ことを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１グループと前記第２グループとの間に、前記第１グループと前記第２グループとともに並べられる前記バッテリーモジュールの第３グループを更に含み、
前記第１冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの内部を更に通過して形成され、
前記第２冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に延長して形成され、
前記収斂冷媒流れ通路は、第１収斂冷媒流れ通路と第２収斂冷媒流れ通路とを含み、
前記第１収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと前記バッテリーモジュールの前記第３グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させ、
前記第２収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させる
ことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール、前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第３グループに含まれる各バッテリーモジュールは、それぞれ、前記第１方向に第３距離だけ互いに離隔されて並べられ、
前記バッテリーモジュールの各グループは、前記第１方向に第４距離だけ離隔されて並べられ、
前記第４距離は、前記第３距離よりも大きい
ことを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間及び前記第３グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２冷媒流れ通路と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設され、
前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループのバッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設される
ことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離が、前記第１グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離よりも小さくなるように、前記収斂冷媒流れ通路には、前記第１グループのバッテリーモジュールと前記第３グループのバッテリーモジュールとの間に段差部が形成される
ことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
前記段差部は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと隣接する前記第２グループの前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、
前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
前記収斂冷媒流れ通路には、１つ以上の第１ガイド部材と１つ以上の第２ガイド部材とが設けられ、
１つ以上の前記第１ガイド部材は、前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間において、前記第２冷媒流れ通路を部分的に遮ることにより、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように、前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドし、
１つ以上の前記第２ガイド部材は、前記バッテリーモジュールの第１グループと隣接する第２グループの前記バッテリーモジュールと前記ハウジングの内面との間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーパック。
【請求項１８】
少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数個のバッテリーモジュールと、
前記バッテリーモジュールの外面及び内面と連通するインレット及びアウトレットと、前記バッテリーモジュールの前記第１グループ及び前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間に配設される１つ以上のガイド部材と、を備え、
前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットに隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットに隣接するように、並べられる
ことを特徴とする、バッテリーパック。
【請求項１９】
前記インレットは、前記バッテリーモジュールの内部と連通するメインインレットと、前記第１グループのバッテリーモジュールの外部と連通するバイパスインレットと、を含む
ことを特徴とする、請求項１８に記載のバッテリーパック。
【請求項２０】
前記バッテリーモジュールは、ハウジング内に収容され、
１つ以上の前記ガイド部材は、前記ハウジングの内面から前記バッテリーモジュールに向かうように延設される
ことを特徴とする、請求項１８又は１９に記載のバッテリーパック。
【請求項１】
少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数のバッテリーモジュールと、
前記第１グループのバッテリーモジュール及び前記第２グループのバッテリーモジュールの内部を通過して形成される第１冷媒流れ通路と、
前記第１グループのバッテリーモジュールの外面に沿って形成される第２冷媒流れ通路と、
前記第１冷媒流れ通路に連結される収斂冷媒流れ通路と、
を備え、
前記収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループにおける冷却媒体の流れの下流領域に形成され、
前記収斂冷媒流れ通路は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させることを特徴とする、バッテリーパック。
【請求項２】
前記バッテリーパックは、
複数個の前記バッテリーモジュールを取り囲むハウジングを更に備え、
前記ハウジングは、
前記冷却媒体のためのインレット及びアウトレットを有し、
前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットと隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットと隣接するように、前記ハウジング内に並べられる
ことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記インレットは、前記第１冷媒流れ通路に連結されるメインインレットと、前記第２冷媒流れ通路に連結されるバイパスインレットと、を含む
ことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記バッテリーモジュールは、前記ハウジングの前記インレットと前記アウトレットとの間に、第１方向に並べられる
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記バッテリーモジュールは、第２方向に互いに離隔されて並べられた複数のバッテリーセルと、前記第２方向に並べられた複数の前記バッテリーセルの両端に配設されるエンドプレートとを含み、前記第２方向は、前記第１方向と十字型に略垂直な方向である
ことを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記第２冷媒流れ通路は、前記第１グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に形成される
ことを特徴とする、請求項５に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１方向に互いに離隔されて並べられる
ことを特徴とする、請求項５又は６に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを互いに遮断する、１つ以上のシーリング部材が配設され、
前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを互いに遮断する、１つ以上の前記シーリング部材が配設される
ことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと隣接して配設される前記第２グループに含まれる前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、
前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュールは、それぞれ、前記第１方向に第１距離だけ互いに離隔されて並べられ、
前記バッテリーモジュールの前記第１グループと、前記バッテリーモジュールの前記第２グループとは、前記第１方向に第２距離だけ互いに離隔されて並べられ、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きい
ことを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１１】
複数の前記バッテリーモジュールは、前記第１グループと前記第２グループとの間に、前記第１グループと前記第２グループとともに並べられる前記バッテリーモジュールの第３グループを更に含み、
前記第１冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの内部を更に通過して形成され、
前記第２冷媒流れ通路は、前記第３グループの前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間に延長して形成され、
前記収斂冷媒流れ通路は、第１収斂冷媒流れ通路と第２収斂冷媒流れ通路とを含み、
前記第１収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第１グループと前記バッテリーモジュールの前記第３グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させ、
前記第２収斂冷媒流れ通路は、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させる
ことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記第１グループに含まれる各バッテリーモジュール、前記第２グループに含まれる各バッテリーモジュール及び前記第３グループに含まれる各バッテリーモジュールは、それぞれ、前記第１方向に第３距離だけ互いに離隔されて並べられ、
前記バッテリーモジュールの各グループは、前記第１方向に第４距離だけ離隔されて並べられ、
前記第４距離は、前記第３距離よりも大きい
ことを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
前記第１グループに含まれるバッテリーモジュールの間及び前記第３グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２冷媒流れ通路と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設され、
前記第２グループに含まれるバッテリーモジュールの間には、前記第２グループのバッテリーモジュールの外面と前記第１冷媒流れ通路とを遮断する１つ以上のシーリング部材が配設される
ことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のバッテリーパック。
【請求項１４】
前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離が、前記第１グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間の距離よりも小さくなるように、前記収斂冷媒流れ通路には、前記第１グループのバッテリーモジュールと前記第３グループのバッテリーモジュールとの間に段差部が形成される
ことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のバッテリーパック。
【請求項１５】
前記段差部は、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１６】
前記収斂冷媒流れ通路には、前記バッテリーモジュールの前記第３グループと隣接する前記第２グループの前記バッテリーモジュールと、前記ハウジングの内面との間に配設される１つ以上のガイド部材が設けられ、
前記ガイド部材は、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリーパック。
【請求項１７】
前記収斂冷媒流れ通路には、１つ以上の第１ガイド部材と１つ以上の第２ガイド部材とが設けられ、
１つ以上の前記第１ガイド部材は、前記第３グループに含まれる前記バッテリーモジュールの前記エンドプレートと前記ハウジングの内面との間において、前記第２冷媒流れ通路を部分的に遮ることにより、前記第１冷媒流れ通路と第２冷媒流れ通路とを連結させるように、前記第１収斂冷媒流れ通路をガイドし、
１つ以上の前記第２ガイド部材は、前記バッテリーモジュールの第１グループと隣接する第２グループの前記バッテリーモジュールと前記ハウジングの内面との間において、前記第１冷媒流れ通路と前記第２冷媒流れ通路とを連結させるように前記第２収斂冷媒流れ通路をガイドする
ことを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリーパック。
【請求項１８】
少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第１グループと、少なくとも１つ以上のバッテリーモジュールから構成されるバッテリーモジュールの第２グループとのうち、少なくとも１つ以上のグループを含む、複数個のバッテリーモジュールと、
前記バッテリーモジュールの外面及び内面と連通するインレット及びアウトレットと、前記バッテリーモジュールの前記第１グループ及び前記バッテリーモジュールの前記第２グループとの間に配設される１つ以上のガイド部材と、を備え、
前記バッテリーモジュールは、前記バッテリーモジュールの前記第１グループが前記インレットに隣接し、前記バッテリーモジュールの前記第２グループが前記アウトレットに隣接するように、並べられる
ことを特徴とする、バッテリーパック。
【請求項１９】
前記インレットは、前記バッテリーモジュールの内部と連通するメインインレットと、前記第１グループのバッテリーモジュールの外部と連通するバイパスインレットと、を含む
ことを特徴とする、請求項１８に記載のバッテリーパック。
【請求項２０】
前記バッテリーモジュールは、ハウジング内に収容され、
１つ以上の前記ガイド部材は、前記ハウジングの内面から前記バッテリーモジュールに向かうように延設される
ことを特徴とする、請求項１８又は１９に記載のバッテリーパック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５５０５６（Ｐ２０１３−５５０５６Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９２４８７（Ｐ２０１２−１９２４８７）
【出願日】平成２４年８月３１日（２０１２．８．３１）
【出願人】（５０９１３９５９７）エス・ビー リモーティブ 株式会社 (130)
【氏名又は名称原語表記】ＳＢ Ｌｉｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月３１日（２０１２．８．３１）
【出願人】（５０９１３９５９７）エス・ビー リモーティブ 株式会社 (130)
【氏名又は名称原語表記】ＳＢ Ｌｉｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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