JP2024509208A - 冷却フィン、電池モジュール、電池パックおよびそれを含むデバイス - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態による電池パックは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体を含む電池モジュール、前記電池モジュールを収納するパックフレーム、および前記電池セル積層体と前記パックフレームの間に位置するヒートシンクを含み、互いに隣接する二つの前記電池セルの間には冷却フィンが配置され、前記冷却フィンは前記電池セルと接触する本体部および前記電池セル積層体の上側（ｚ軸）に延びて前記ヒートシンクと近接して位置する延長部を含み、前記延長部は前記上側（ｚ軸）と異なる方向にベンディングされることによって形成された屈曲部を有する。

Description

［関連出願との相互引用］
本出願は２０２１年７月２日付韓国特許出願第１０－２０２１－００８６８１７号および２０２１年１２月６日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１７２７９０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。

本発明は冷却フィン、電池モジュール、電池パックおよびそれを含むデバイスに関し、より具体的には冷却性能が向上した冷却フィン、電池モジュール、電池パックおよびそれを含むデバイスに関する。

現代社会では携帯電話、ノートパソコン、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するにつれて、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進められている。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ており、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、この中でリチウム二次電池は充放電が自由で、自己放電率が低く、エネルギ密度が高い長所を有するため最も多くの注目をあびている。

一方、小型デバイスに用いられる二次電池の場合、主に２～３個の電池セルが使われるが、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中大型電池モジュール（Ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）が使用される。中大型電池モジュールはできるだけ小型で軽量となるように製造されることが好ましいので、高い集積度で積層されることができ、容量に対して重量が小さい角型電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。

一方、電池モジュールに取り付けられた電池セルは、充放電過程で多量の熱を発生させ、過充電などの理由によりその温度が適正温度より高くなる場合は性能が低下し得、温度上昇が過度な場合は爆発または発火の危険性がある。電池モジュールの内部で発火現象が発生すると、電池モジュールの外部に高温の熱、ガスまたは火炎が放出されるが、この時、一つの電池モジュールから放出された熱、ガス、スパークまたは火炎などは電池パック内で狭い間隔を置いて隣接している他の電池モジュールに伝達され得、そのため、電池パック内で連続的な熱暴走現象が発生し得る。

このような熱暴走現象を防止するために従来の電池モジュールには冷却部材または放熱部材などが提供されたが、最近では冷却水を注入した水冷式冷却部材または水冷式放熱部材の適用が試みられている。しかし、冷却（放熱）部材が電池モジュールに提供されるとしても、組み立てまたは設計上の理由により冷却（放熱）部材と電池セルの間には離隔空間が形成され、このような離隔空間によるエアギャップ（Ａｉｒ－ｇａｐ）により冷却（放熱）部材の機能が十分発揮できない問題がある。

したがって、従来技術のこのような問題を解決できる技術が必要な実情である。

本発明が解決しようとする課題は、冷却部材と電池セルの間のエアギャップによる冷却性能低下を最小化できる電池パックおよびそれを含むデバイスを提供することにある。

また、本発明が解決しようとする課題は、ヒートシンクとの接触面を安定的に形成できる冷却フィン、それを含む電池モジュールおよび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パックは、複数の電池セルが積層された電池セル積層体を含む電池モジュール、前記電池モジュールを収納するパックフレーム、および前記電池セル積層体と前記パックフレームの間に位置するヒートシンクを含み、互いに隣接する二つの前記電池セルの間には冷却フィンが配置され、前記冷却フィンは、前記電池セルと接触する本体部および前記電池セル積層体の上側（ｚ軸）に延びて前記ヒートシンクと近接して位置する延長部を含み、前記延長部は、前記上側（ｚ軸）と異なる方向にベンディングされることによって形成された屈曲部を有する。

前記ヒートシンクは、前記電池モジュールの外部に位置し、前記延長部は前記ヒートシンクと接触し得る。

前記延長部に形成された屈曲部は、Ｌ字型ばね形状またはＳ字型ばね形状を有し得る。

前記冷却フィンは、弾性体であり得る。

前記屈曲部は、前記電池セル積層体と前記ヒートシンクの間の距離に応じて変形可能であり得る。

前記電池パックは、前記電池セル積層体と前記ヒートシンクの間に形成された放熱層を含み得る。

前記放熱層は、前記電池セル積層体の積層方向上で非連続的に位置し得る。

前記冷却フィンは、２個以上であり、前記２個以上の冷却フィンは、間隔を置いて配置され、前記放熱層は、前記２個以上の冷却フィンとそれぞれ対応するように複数個で形成され得る。

前記放熱層は、前記延長部と接触し得る。

前記放熱層は、前記本体部と前記延長部が当接する第１地点より前記延長部の末端である第２地点に近く位置し得る。

前記放熱層は、前記延長部および前記ヒートシンクと接触し得る。

前記電池モジュールは、前記電池セル積層体の最外側電池セルと接触する側面プレートを含み得る。

前記側面プレートは、少なくとも２個であり、二つの前記側面プレートの間に前記電池セル積層体が配置され、二つの前記側面プレートと前記電池セル積層体の相対的な位置関係は保持ストラップによって固定され得る。

前記保持ストラップは、長手方向上の末端に形成された係止爪を含み、前記側面プレートには前記係止爪と対応する係止溝が形成され得る。

本発明の他の実施形態によるデバイスは、上述した電池パックを少なくとも一つ含む。

本発明のまた他の実施形態による、電池セルとヒートシンクの間の熱伝達経路を形成する冷却フィンは、前記電池セルと平行に位置する本体部および前記本体部の一端から前記ヒートシンクに向かって延びる延長部を含み、前記延長部は、曲率を有するように湾曲したラウンド形状を有する。

前記延長部は、第１曲率を有する第１地点および第２曲率を有する第２地点を含み、前記第１曲率と前記第２曲率は互いに異なり得る。

前記延長部は第１傾きを有する第１地点および第２傾きを有する第２地点を含み、前記第１傾きと前記第２傾きは、互いに異なり得る。

前記延長部の断面上で、前記第１傾きの絶対値は、前記第２傾きの絶対値より小さく、前記第１地点は、前記第２地点より前記本体部の一端から遠く位置し得る。

前記第１地点は、前記第２地点より前記ヒートシンクに近く位置し得る。

前記第２地点は、前記ヒートシンクと非接触であり得る。

前記延長部は、前記電池セルと前記ヒートシンクの間の距離に応じて変形可能であり得る。

前記延長部は、一つの冷却フィンに複数個で形成され得る。

複数の前記電池セルが積層された電池セル積層体と前記ヒートシンクの間には放熱層が位置し、前記延長部は、前記放熱層と接触し得る。

前記放熱層は、複数個で形成され、前記延長部は、一つの冷却フィンに複数個で形成され、前記複数の放熱層は、一つの冷却フィンに形成された複数の延長部とそれぞれ対応し得る。

前記放熱層は、前記電池セル積層体の積層方向上で非連続的に位置し得る。

前記冷却フィンは、２個以上であり、前記２個以上の冷却フィンは、間隔を置いて配置され、前記放熱層は、前記２個以上の冷却フィンとそれぞれ対応するように複数個で形成され得る。

前記放熱層は、前記延長部および前記ヒートシンクと接触し得る。

本発明の他の実施形態による電池モジュールは、上述した冷却フィンを少なくとも一つ含む。

本発明のまた他の実施形態による電池パックは、上述した冷却フィンを少なくとも一つ含む。

実施形態によれば、冷却部材と電池セルの間のエアギャップによる冷却性能低下を最小化することによって、電池パック内部の熱が効果的に除去されることができ、連鎖熱暴走現象が防止されることができる。

また、実施形態によれば、ヒートシンクと冷却フィンの接触面が安定的に形成されることによって、電池セルの放熱が促進されることができ、連鎖熱暴走現象が防止されることができる。

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、特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解されるものである。

本発明の一実施形態による電池パックを示す分解斜視図である。 図１による電池パックに含まれた電池モジュールの斜視図である。 図１による電池パックに含まれたヒートシンクの斜視図である。 図１による電池パックをｙｚ平面に沿って切断した断面図である。 図４の電池パックの変形例を示す断面図である。 図４の電池パックに放熱層が提供された場合を示す図である。 本発明の他の実施形態による冷却フィンが取り付けられた電池モジュールまたは電池パックの一例を示す図である。 本発明のまた他の実施形態による冷却フィンが取り付けられた電池モジュールまたは電池パックの他の例を示す図である。 本発明の実施形態による冷却フィンの斜視図である。 冷却フィンの形状によって異なるように形成される接触面の大きさを確認するための実験およびその結果を示す図である。

以下では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で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。本発明は以下で説明したことの他に様々な異なる形態で実現することができ、本発明の範囲はここで説明する実施形態によって限られない。

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拡大または縮小して示したものであるから、本発明の内容が示されたところに限定されないのは自明である。以下の図面では複数の層および領域を明確に表現するために各層の厚さを誇張して示した。そして、以下の図面では説明の便宜上、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」あると説明する時、これは該当する層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなく、その間にまた他の部分がある場合も含むものとして解釈されなければならない。これとは反対に該当する層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「すぐ上に」あると説明する時にはその間に他の部分が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。一方、他の部分「上に」または「の上に」あるとの説明と同様に、他の部分「下に」または「の下に」あると説明することも上述した内容を参照して理解されることができる。

また、特定部材の上面／下面はどの方向を基準とするかによって異なる判断ができるので、明細書全体で、「上面」または「下面」は該当部材でｚ軸上の対向する２つの面を意味すると定義する。

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、これは該当部分を上から見たときを意味し、「断面上」というとき、これは該当部分を垂直に切断した断面を横から見たときを意味する。

以下では本発明の一実施形態による電池パックについて説明する。

まず、本実施形態の冷却フィンは、電池パックまたは電池モジュール内の電池セルの間に提供されることができ、電池セルの放熱を促進することによって電池パックまたは電池モジュール内の温度を適正範囲内に維持するためのものであり得る。この時、電池セルの上側にはヒートシンクが位置し得、冷却フィンはヒートシンクに電池セルの熱を伝達することによって電池セルの放熱を促進することができる。

図１は本発明の一実施形態による電池パックを示す分解斜視図である。図２は図１による電池パックに含まれた電池モジュールの斜視図である。図３は図１による電池パックに含まれたヒートシンクの斜視図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による電池パック１０００は少なくとも一つの電池モジュール１００、電池モジュール１００を収容するパックフレーム２００、パックフレーム２００の内部面に形成された樹脂層３００、パックフレーム２００の開放された面を閉鎖するエンドプレート４００、パックフレーム２００と電池セル積層体１２０の間に配置されたヒートシンク５００、および電池セル１１０と接触することによって電池セル１１０の熱を放出する冷却フィン６００を含むことができる。しかし、電池パック１０００が含む構成要素はこれに限定されるものではなく、電池パック１０００は設計によって上述した構成要素のうち一部が省略された状態で提供されることもでき、言及されていない他の構成要素が追加された状態で提供されることもできる。

図１および図２を参照すると、本実施形態に提供される電池モジュール１００は、モジュールフレームが省略された形態のモジュール－レス（Ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造を有することができる。

通常、従来の電池パックは、電池セル積層体およびこれと連結された複数の部品を組み立てて電池モジュールを形成し、複数の電池モジュールが再び電池パックに収容される二重組立構造を有している。この時、電池モジュールはその外面を形成するモジュールフレームなどを含むので、従来の電池セルは電池モジュールのモジュールフレームおよび電池パックのパックフレームによって二重で保護される。しかし、このような二重組立構造は電池パックの製造単価および製造工程を増加させるだけでなく、一部の電池セルで不良が発生する場合、再組立性が低下するという短所がある。また、冷却部材であるヒートシンクなどが電池モジュールの外部に存在する場合、電池セルとヒートシンクの間の熱伝達経路が多少複雑になる問題がある。

そのため、本実施形態の電池モジュール１００は、モジュールフレームが省略された「セルブロック」の形態で提供されることができ、セルブロックに含まれた電池セル積層体１２０は電池パック１０００のパックフレーム２００に直接結合されることができる。これにより、電池パック１０００の構造をより単純化することができ、製造単価および製造工程上の利点を得ることができ、電池パックの軽量化が達成される効果を有することができる。

以下ではモジュールフレームを有しない電池モジュール１００は、モジュールフレームを有する電池モジュールとの区分のために「セルブロック」と呼ぶ。しかし、電池モジュール１００はモジュールフレームの有無とは関係なくモジュール化のために所定の単位でセグメントされた電池セル積層体１２０を有するものを総称し、電池モジュール１００はモジュールフレームを有する通常の電池モジュールおよびセルブロックをすべて含むものとして解釈されなければならない。

図２を参照すると、本実施形態の電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０が一方向に沿って積層された電池セル積層体１２０、電池セル積層体１２０の積層方向上で両端に位置する側面プレート１３０、側面プレート１３０と電池セル積層体１２０の周囲を囲んでその形態を固定する保持ストラップ１４０および電池セル積層体１２０の前面および後面を覆うバスバーフレーム１５０を含むことができる。

なお、図２ではセルブロックの形態で提供される電池モジュール１００を図示したが、このような図面の内容は本実施形態の電池パック１０００にモジュールフレームを有する密閉型構造の電池モジュール１００が適用される場合を排除するものではない。

電池セル１１０はそれぞれ電極組立体、セルケースおよび電極組立体から突出した電極リードを含み得る。電池セル１１０は単位面積当たり積層される数を最大化できるパウチ型または角型で提供することができる。例えば、パウチ型で提供される電池セル１１０は、正極、負極および分離膜を含む電極組立体をラミネートシートのセルケースに収納した後セルケースのシーリング部を熱融着することによって製造することができる。一方、図１および図２では電池セル１１０の正極リードと負極リードが互いに逆方向に突出する場合を示したが、必ずしもそうとは限らず、電池セル１１０の電極リードが同じ方向に突出することも可能である。

電池セル積層体１２０は電気的に連結された複数の電池セル１１０が一方向に沿って積層されたものであり得る。複数の電池セル１１０が積層された方向（以下では「積層方向」と呼ぶ）は、図１および図２に示すようにｙ軸方向（または－ｙ軸方向であり得、以下では「軸方向」という表現は＋／－方向を両方含むものとして解釈される）であり得る。

一方、電池セル１１０が一方向に沿って配置されることによって電池セル１１０の電極リードは電池セル積層体１２０の一面または一面および一面と対向する他面に位置し得る。このように、電池セル積層体１２０で電極リードが位置する面は電池セル積層体１２０の前面または後面と呼び、図１および図２で電池セル積層体１２０の前面および後面はｘ軸上で互いに対向する２つの面として示した。

また、電池セル積層体１２０で最外側電池セル１１０が位置している面は電池セル積層体１２０の側面と呼び、図１および図２で電池セル積層体１２０の側面はｙ軸上で互いに対向する２つの面として示した。

側面プレート１３０は電池セル積層体１２０の全体形状を維持するために提供されるものであり得る。側面プレート１３０は板状部材であって、モジュールフレームに代わってセルブロックの剛性を補完することができる。側面プレート１３０は電池セル積層体１２０の積層方向上で両端に配置され、電池セル積層体１２０の両側最外側電池セル１１０と接触し得る。

側面プレート１３０は多様な素材で製造することができ、多様な製造方法により提供されることができる。一例として、側面プレート１３０は射出成形で製造されるプラスチック素材であり得る。他の例として、側面プレート１３０は板ばね素材で製造されることができる。また他の例として、側面プレート１３０はスウェリングによる電池セル積層体１２０の体積変化に対応してその形状が一部変形されるように弾性を有する物質で製造されることができる。

保持ストラップ１４０は電池セル積層体１２０の両側端の側面プレート１３０の位置および形態を固定するためのものであり得る。保持ストラップ１４０は長さと幅を有する部材であり得る。具体的には、電池セル積層体１２０は最外側電池セル１１０と接触する二つの側面プレート１３０の間に位置し、保持ストラップ１４０は電池セル積層体１２０を横切って二つの側面プレート１３０を連結し得る。これにより保持ストラップ１４０は二つの側面プレート１３０の距離が一定範囲以上に増加しないようにすることができ、そのため、セルブロックの全体的な形状を一定範囲内に維持することができる。

保持ストラップ１４０は側面プレート１３０との安定した結合のために、長手方向上の両末端に係止爪を有し得る。係止爪は保持ストラップ１４０の長手方向上の両末端が曲がることによって形成されることができる。一方、側面プレート１３０には係止爪と対応する位置に係止溝が形成されることができ、係止爪と係止溝の結合により保持ストラップ１４０と側面プレート１３０が安定的に結合されることができる。

保持ストラップ１４０は多様な素材または多様な製造方法により提供されることができる。一例として、保持ストラップ１４０は弾性を有する素材で製造されることができ、これによりスウェリングによる電池セル積層体１２０の体積変化を一定範囲内に許容することができる。

一方、保持ストラップ１４０は側面プレート１３０と電池セル積層体１２０の間の相対的な位置を固定するためのものであり、「固定部材」としてのその目的が達成されれば、図示されたもの異なる形態で提供されることも可能である。例えば、固定部材は二つの側面プレート１３０の間を横切る長いボルト、すなわち、長ボルト（ｌｏｎｇ ｂｏｌｔ）の形態で提供されることができる。側面プレート１３０には長ボルトが挿入される溝が備えられ、長ボルトは溝を介して二つの側面プレート１３０と同時に結合することによって二つの側面プレート１３０の相対的な位置を固定することができる。長ボルトは側面プレート１３０の縁、好ましくは側面プレート１３０の頂点に近い位置に提供されることができる。設計によって、保持ストラップ１４０が上述した長ボルトに代替されることも可能であるが、保持ストラップ１４０と長ボルトの両方をセルブロックに提供されることも可能である。

バスバーフレーム１５０は電池セル積層体１２０の一面上に位置して、電池セル積層体１２０の一面をカバーすると同時に電池セル積層体１２０と外部機器との連結を案内するためのものであり得る。バスバーフレーム１５０は電池セル積層体１２０の前面または後面上に位置し得る。バスバーフレーム１５０は電池セル積層体１２０の前面および後面上に位置するように２個提供される。バスバーフレーム１５０にはバスバーが取り付けられ、これにより電池セル積層体１２０の電極リードがバスバーと連結されることによって電池セル積層体１２０が外部機器と電気的に連結されることができる。

バスバーフレーム１５０は電気的に絶縁である素材を含むことができる。バスバーフレーム１５０は、バスバーが電極リードと接合された部分の他に電池セル１１０の他の部分と接触することを制限することができ、電気的短絡が発生することを防止することができる。

パックフレーム２００は電池モジュール１００およびこれと連結された電装品を外部の物理的な衝撃から保護するためのものであり得る。パックフレーム２００は電池モジュール１００およびこれと連結された電装品をパックフレーム２００の内部空間に収容する。ここで、パックフレーム２００は内部面および外部面を含み、パックフレーム２００の内部空間は内部面によって定義される。

パックフレーム２００内に収容される電池モジュール１００は複数であり得る。複数の電池モジュール１００は「モジュールアセンブリ」と呼ぶ。モジュールアセンブリはパックフレーム２００内で行および列をなして配置される。ここで「行」（ｒｏｗ）とは一方向に配列される電池モジュール１００の集合を意味し、「列」（ｃｏｌｕｍｎ）とは前記一方向と垂直である方向に配列される電池モジュール１００の集合を意味する。例えば、電池モジュール１００は図１に示す電池セル積層体の積層方向に沿って配置されて一つの行または列をなしてモジュールアセンブリを形成することができる。

パックフレーム２００は一方向に沿って開放された中空形態で提供される。例えば、図１に図示のように複数の電池モジュール１００が電池セル１１０の積層方向に沿って連続して位置し、パックフレーム２００は上述した積層方向に沿って開放された中空形態を有することができる。

パックフレーム２００の構造は多様である。一例として、図１に示すようにパックフレーム２００は下部フレーム２１０および上部フレーム２２０を含むことができる。ここで、下部フレーム２１０は板形状に設けられ、上部フレーム２２０はＵ字形状に設けられる。板形状の下部フレーム２１０には少なくとも一つの電池モジュール１００が配置され、Ｕ字形状の上部フレーム２２０がモジュールアセンブリの上面およびｘ軸上の２つの面を囲むように提供されることができる。

パックフレーム２００は内部空間で発生する熱を外部に迅速に放出するために熱伝導率が高い部分を含むことができる。例えば、パックフレーム２００の少なくとも一部は熱伝導率が高い金属で製造されることができ、その例としてはアルミニウム、金、銀、銅、白金またはこれらを含む合金などであり得る。また、パックフレーム２００は部分的に電気絶縁性を有することができ、絶縁が求められる位置には絶縁フィルムが提供されるか、絶縁性塗装が適用されることができる。パックフレーム２００で絶縁フィルムまたは絶縁性塗装が適用された部分は絶縁部と呼ぶこともできる。

電池モジュール１００とパックフレーム２００の内部面の間には樹脂層３００が提供される。樹脂層３００は電池モジュール１００の底面と下部フレーム２１０の間に提供される。樹脂層３００は電池モジュール１００の上面と上部フレーム２２０の間に提供される。ここで、具体的には、樹脂層３００は後述するヒートシンク５００と上部フレーム２２０の間に提供される。

樹脂層３００は電池セル積層体１２０とパックフレーム２００の内部面のうち一側面の間にレジンが注液されることによって形成されたものであり得る。しかし、必ずしもそうとは限らず、樹脂層３００は板状で提供される部材でもあり得る。

樹脂層３００は多様な物質で製造されることができ、その物質によって樹脂層３００の機能が変わる。例えば、樹脂層３００は絶縁性物質で形成されることができ、絶縁性樹脂層３００を介して電池モジュール１００とパックフレーム２００の間の電子移動が防止されることができる。他の例としては、樹脂層３００は熱伝導性物質で形成されることができる。熱伝導性物質で製造された樹脂層３００は電池セル１１０で発生した熱をパックフレーム２００に伝達することによって、熱が外部に放出／伝達されるようにすることができる。また他の例としては、樹脂層３００は接着物質を含み得、これにより電池モジュール１００とパックフレーム２００が互いに固定される。具体的な例を挙げると、樹脂層３００はシリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）系素材、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎｅ）系素材およびアクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）系素材の少なくとも一つを含むように提供されることができる。

エンドプレート４００はパックフレーム２００の開放された面を密閉することによって、電池モジュール１００およびこれと連結された電装品を外部の物理的衝撃から保護するためのものであり得る。エンドプレート４００の各エッジはパックフレーム２００の対応するエッジと溶接などの方法で結合されることができる。エンドプレート４００はパックフレーム２００の開放された２つの面を密閉するように二つが提供され、所定の強度を有する金属物質で製造されることができる。

エンドプレート４００には後述するヒートシンク５００のインレット／アウトレットポート５３０を露出するための開口４１０が形成され、外部機器とのＬＶ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ）連結またはＨＶ（Ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ）連結のためのコネクタ４２０が取り付けられる。

ヒートシンク５００は電池セル１１０から発生した熱を放出することによって、電池パック１０００の内部を冷却するためのものであり得る。高温の空気または電池セル１１０の発火時に放出されるガスなどが主に重力と逆方向に向かって移動することを考慮すると、ヒートシンク５００は図１に示すように電池セル１１０の上部に位置することが好ましい。しかし、必ずしもそうとは限らず、設計上の多様な理由によりヒートシンク５００が電池セル１１０の下部に位置することも可能である。

ヒートシンク５００は冷媒、例えば冷却水が注入される水冷式ヒートシンク５００であり得る。この時、ヒートシンク５００に使用される冷却水はヒートシンク５００の内部で流路に沿って移動することによって電池セル１１０の熱を放出できるものであればいかなるものを使用してもよい。

図３を参照すると、ヒートシンク５００は上部板５１０、下部板５２０およびインレット／アウトレットポート５３０を含むことができる。ヒートシンク５００は上部板５１０および下部板５２０を結合することによって形成される。結合された上部板５１０と下部板５２０の間には空いた空間が形成され、空の空間にはインレット／アウトレットポート５３０を通じて冷却水が注入され得る。冷却水はインレットポート５３０を通じて供給されてアウトレットポート５３０に排出される。

ヒートシンク５００には溝５４０が形成され、これにより冷却水の流れが決定されることができる。図３はこれに対する例示であり、ヒートシンク５００の長手方向に沿って形成された溝５４０により冷却数の流れがＵ字型に形成されたものが示されている。

一方、以上ではヒートシンク５００が電池モジュール１００の外部に提供されることを基準として説明したが、必ずしもそうとは限らず、ヒートシンク５００が電池モジュール１００の内部に配置されることも可能である。ヒートシンク５００が電池モジュール１００の内部に配置されると、電池モジュール１００がモジュールフレームを有する閉鎖型構造であっても、ヒートシンク５００と電池セル１１０の間の熱伝達を容易に達成することができる。

このようにヒートシンク５００が電池パック１０００または電池モジュール１００に提供されることによって、電池セル１１０で発生した熱はヒートシンク５００に吸収されて放出される。しかし、それぞれ製造された後に組み立てにより結合されるヒートシンク５００と電池セル１１０が電池パック１０００または電池モジュール１００内で完全に接触するように設計されるのは不可能に近いので、ヒートシンク５００と電池セル１１０の間には通常離隔空間が発生し得る。このようにヒートシンク５００と電池セル１１０の間に発生した離隔空間にはエアギャップまたはエアポケット（ａｉｒ ｐｏｃｋｅｔ）が形成されるので、電池セル１１０からヒートシンク５００への熱伝達が円滑でなく、ヒートシンク５００の冷却効率が多少低下し得る。

エアポケットなどによる冷却効率低下を解消するために、上述した離隔空間に放熱界面物質（ＴＩＭ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を充填して熱伝達通路を形成する方法が考案された。しかし、放熱界面物質の単価によって電池パック１０００の全体的な製造単価が上昇し、工程が追加されることによって電池パック１０００の製造時間が増加する問題があった。したがって、本実施形態の電池モジュール１００または電池パック１０００にはエアギャップによる冷却効率低下を最小化するための冷却フィン６００が提供されることができる。

図４は図１による電池パックをｙｚ平面に沿って切断した断面図である。図５は図４の電池パックの変形例を示す断面図である。図６は図４の電池パックに放熱層が提供された場合を示す図である。ここで、図４ないし図６は電池パックが分解された状態での断面を示すものであり、図４ないし図６の矢印は電池パック内の各構成の結合方向を指す。

図４ないし図６を参照すると、本実施形態の冷却フィン６００は、電池パック１０００または電池モジュール１００内の温度を適正範囲内に維持するためのものであり得る。

冷却フィン６００はその一面に対向する電池セル１１０の間に提供され、冷却フィン６００は電池セル１１０の一面と接触することによって電池セル１１０から発生した熱を吸収することができる。冷却フィン６００は電池セル１１０から吸収した熱をヒートシンク５００に向かって伝達する。冷却フィン６００の一部は電池セル１１０とヒートシンク５００の間に離隔空間に存在し得、これにより電池セル１１０の熱は冷却フィン６００を介してヒートシンク５００に伝達される。冷却フィン６００が電池セル１１０とヒートシンク５００の間の離隔空間内に存在することによって、電池モジュール１００または電池パック１０００に使用される放熱界面物質の量が最小化することができ、電池モジュール１００または電池パック１０００の製造コストの節減または製造工程の単純化を達成することができる。

冷却フィン６００は電池セル１１０の一面と面接触する本体部６１０および電池セル積層体１２０の上面を越えて延びてヒートシンク５００と近接して位置する延長部６２０を含む。本体部６１０は電池セル１１０と接触することによって電池セル１１０から熱の伝達を受け、延長部６２０はヒートシンク５００と近接して位置することによってヒートシンク５００に向かって伝達された熱を放出することができる。ここで、冷却フィン６００の延長部６２０はヒートシンク５００の下部板５２０と近接して位置するか、下部板５２０と接触するように位置し得る。

冷却フィン６００は電池セル積層体１２０に複数で提供される。冷却フィン６００は隣接する二つの電池セル１１０の間のすべてに提供されることもできるが、必ずしもそうとは限らず、隣接する二つの電池セル１１０のうち一部にのみ提供されることもできる。この時、冷却フィン６００が隣接する二つの電池セル１１０のうち一部にのみ提供される場合、冷却フィン６００の効果が電池セル積層体１２０に等しく現れるように冷却フィン６００は一定間隔を置いて配置されることが好ましい。

冷却フィン６００は熱伝導性が高い物質で製造されることができる。例えば、冷却フィン６００はアルミニウム、金、銀、銅、白金またはこれらを含む合金などで製造されることができる。熱伝導性が高い物質で製造された冷却フィン６００は空気より熱抵抗が非常に低くてもよく、このような冷却フィン６００により電池セル１１０とヒートシンク５００の間で熱がより円滑に移動することができる。

図４および図５を参照すると、本実施形態の冷却フィン６００の弾性構造を有することができる。具体的には、冷却フィン６００の延長部６２０は屈曲を有するばね形態で提供される。延長部６２０は電池セル積層体１２０の上側（ｚ軸）と異なる方向にベンディングされることによって形成された屈曲部を有することができる。

例えば、冷却フィン６００の延長部６２０は図４のように、ｚ軸方向に沿って電池セル積層体１２０の外部に延びるが、その延長方向がｘ軸またはｙ軸成分を有するように折れるか曲がることができる。冷却フィン６００の一部が屈曲することで電池セル１１０とヒートシンク５００の離隔空間内に存在する冷却フィン６００の絶対長さはより長くなる。このように、冷却フィン６００に屈曲部が形成されることによって冷却フィン６００がエアギャップ内の空間をより多く横切ることで、電池セル１１０とヒートシンク５００の間のエアギャップによる冷却性能低下を最小化することができる。ここで、冷却フィン６００の「絶対長さ」とは、屈曲が形成される前の長さ、または屈曲が形成された冷却フィン６００を直線に成形した時の長さを意味する。一方、図４のように提供される冷却フィン６００の屈曲部の形状はＬ字型ばね形状と呼ぶ。

他の例としては、冷却フィン６００の延長部６２０は図５のように、ｘ軸またはｙ軸成分を有するように二回以上折れるか曲がることができる。冷却フィン６００に形成された屈曲部の屈曲回数または屈曲された長さ区間が増加することによって、図４よりも図５で電池セル１１０とヒートシンク５００の離隔空間内に存在する冷却フィン６００の絶対長さがより長くなる。図４の冷却フィン６００と比較すると、図５の冷却フィン６００は電池セル１１０とヒートシンク５００の間のエアギャップ空間により多く存在するので、冷却フィン６００の屈曲回数または屈曲された長さ区間が増えるほど、冷却フィン６００による効果をより極大化することができる。一方、図５のように二回以上屈曲することによって形成される冷却フィン６００の屈曲部の形状はＳ字型ばね形状と呼ぶ。

冷却フィン６００は外力によってその形状が変形される弾性体であり得る。冷却フィン６００による優れた放熱効果を現すためには、冷却フィン６００の長手方向上の端部がヒートシンク５００と接触することが好ましい。しかし、電池パック１０００または電池モジュール１００内で電池セル１１０とヒートシンク５００の間に形成された離隔空間の大きさを予測するのは不可能であるので、適切な冷却フィン６００の大きさを設計することが非常に難しい。冷却フィン６００が弾性体で提供されると、冷却フィン６００の延長部６２０が実際のエアギャップの大きさよりも大きく設計されても組み立て過程中に適宜変形されることによって冷却フィン６００の延長部６２０が電池セル１１０とヒートシンク５００の間にエアギャップの大きさに適合されるので、冷却フィン６００の設計がより容易になる。すなわち、冷却フィン６００が弾性体で提供される場合、外力が加えられていない状態で延長部６２０の長さは電池セル積層体１２０とヒートシンク５００の間の距離より長い。ここで、延長部６２０の長さは冷却フィン６００で延長部６２０が占めるｚ軸上の長さであり得る。この時、電池セル積層体１２０とヒートシンク５００の間の距離はｚ軸上の距離を意味する。

ここで、冷却フィン６００が弾性体であることは冷却フィン６００の素材が１０ｘｘ系のアルミニウム合金のように弾性を有する素材で製造されるからであるが、必ずしもそうとは限らない。言い換えれば、冷却フィン６００が弾性素材で提供されない場合や、弾性力が多少低い素材で製造されても、図４および図５のような弾性構造を有する以上、冷却フィン６００は弾性体で提供される冷却フィン６００の効果をすべて発揮することができる。

具体的には、冷却フィン６００が図４および図５のような形状に設けられる場合、冷却フィン６００で「ｏｖｅｒｌａｐ」と示された部分が外力により圧縮されることによって冷却フィン６００の延長部６２０が電池セル１１０とヒートシンク５００の間にエアギャップ大きさに適合される。この時、圧縮により冷却フィン６００のより多くの部分がヒートシンク５００に接触できるので、冷却フィン６００による放熱効果がより向上することができる。

一方、冷却フィン６００が提供されることによって電池パック１０００に放熱界面物質を全く使用しないこともできるが、電池パック１０００の冷却性能をより向上させるために冷却フィン６００が提供された電池パック１０００に放熱界面物質を追加で適用することもできる。

図６を参照すると、電池セル１１０とヒートシンク５００の離隔空間の少なくとも一部には放熱層７００が提供される。

放熱層７００は電池セル１１０とヒートシンク５００の離隔空間内で熱伝達通路を提供することによって、電池パック１０００の冷却性能を向上させることができる。放熱層７００は空気より熱抵抗が低い熱伝達物質、すなわち、放熱界面物質で形成されるものであり得る。放熱層７００は熱伝導性が高い物質で形成されるので、電池セル１１０とヒートシンク５００の間でエアギャップによる冷却性能低下を防止することに寄与することができる。

この時、本実施形態の電池パック１０００は、上述した冷却フィン６００を含むので、放熱層７００が形成されても冷却フィン６００が使用されない場合と比較してその放熱層７００の大きさ（体積）が画期的に減る。したがって、図６の電池パック１０００が放熱層７００を含んでも、冷却フィン６００を含む以上、使用される放熱界面物質の量は最小化することができ、そのため製造コストを大きく節減することができる。

例えば、放熱層７００は冷却フィン６００、具体的には延長部６２０の周辺にのみ形成されることができる。また、放熱層７００は延長部６２０の一末端の周辺にのみ形成されることもできる。言い換えれば、冷却フィン６００で前記本体部６１０と延長部６２０が当接する第１地点および延長部６２０の末端である第２地点を定義するとき、放熱層７００は第１地点より第２地点に近く位置する。ここで、延長部６２０の末端は冷却フィン６００の末端と対応する。

ここで、図６に示すように放熱層７００は冷却フィン６００と対応する位置に非連続的に形成される。具体的には、複数個で提供される冷却フィン６００は間隔を置いて配置され、この時、放熱層７００は複数個の冷却フィン６００とそれぞれ対応するように複数個で形成される。すなわち、放熱層７００は電池セル積層体１２０の積層方向上で非連続的に存在し得、これにより冷却フィン６００の性能を向上させるための放熱界面物質の使用を最小化することができる。

放熱層７００は冷却フィン６００の放熱性能を向上させることができる。上述したように冷却フィン６００が弾性体で提供されても、冷却フィン６００の形状を変形することは多少大きな外力が加えられなければならないので、実質的な冷却フィン６００の変形水準は大きくない。また、冷却フィン６００が変形されても冷却フィン６００とヒートシンク５００の間の熱伝導面積は十分に大きくない。しかし、本実施形態のように放熱層７００が冷却フィン６００の末端に付加される場合、放熱層７００により冷却フィン６００とヒートシンク５００の熱伝導通路が大きく形成されるので、冷却フィン６００の放熱性能がより向上することができる。

放熱層７００は冷却フィン６００と接触する。放熱層７００は冷却フィン６００の延長部６２０周辺に形成されることによって、冷却フィン６００の熱容量を向上させることができる。放熱層７００は冷却フィン６００とヒートシンク５００の間に位置し、冷却フィン６００およびヒートシンク５００の両方と接触し得る。この時、放熱層７００は冷却フィン６００とヒートシンク５００の間で熱の伝達に寄与するので、放熱層７００により冷却フィン６００とヒートシンク５００の間の熱の移動が促進される。

ここで、冷却フィン６００は放熱層７００と単に接触することもできるが、冷却フィン６００が放熱層７００を貫通するように、または冷却フィン６００の一部が放熱層７００に含浸されるように形成されることもできる。冷却フィン６００が放熱層７００を貫通するか、それに含浸される場合のように冷却フィン６００と放熱層７００が接触する面積が大きくなるほど、二つの部材の間の熱伝達はより容易に行われる。

放熱層７００は冷却フィン６００の設計または組み立て上の誤差を補完する。具体的には、冷却フィン６００は設計または組み立て上の誤差によってヒートシンク５００と接触しないことがあるが、冷却フィン６００の周辺に放熱層７００が位置すれば、放熱層７００を介して冷却フィン６００とヒートシンク５００の間に熱伝導が可能であるので、このような設計上の誤差を解消することができる。また、電池モジュール１００の組み立て過程で放熱層７００が冷却フィン６００の弾性力によって多少圧縮され得るので、冷却フィン６００とヒートシンク５００が互いに接触するようにまたは多少離隔するように製造／設計された場合にも、放熱層７００により冷却フィン６００の熱伝達通路がより安定的に形成されることができる。したがって、電池パック１０００に放熱層７００が提供されることによってヒートシンク５００または冷却フィン６００の設計がより自由になる。

放熱層７００は液体状態の物質が硬化することによって形成される。具体的な例を挙げると、パックフレーム２００の内部に電池モジュール１００が配置された後、液体状態のレジンが塗布され、塗布されたレジンが硬化することによって放熱層７００が形成される。

図７は本発明のまた他の実施形態として、図４の変形例による冷却フィンが取り付けられた電池モジュールまたは電池パックの一例を示す図である。

図７を参照すると、本実施形態の冷却フィン６００はその一面に対向する電池セル１１０の間に提供されることによって、電池セル１１０の放熱を促進する。冷却フィン６００は電池セル１１０の一面と接触することによって電池セル１１０から発生した熱を吸収することができる。冷却フィン６００は電池セル１１０の上側に位置するヒートシンク５００と連結され得、これにより電池セル１１０から吸収した熱をヒートシンク５００に伝達することができる。ここで、冷却フィン６００はヒートシンク５００と接触することもでき、後述する放熱層７００を介して連結、結合または付着することもできる。

冷却フィン６００は電池セル１１０の一面と平行するように配置される本体部６１０および本体部６１０の一端から延びる延長部６２０を含む。本体部６１０は電池セル１１０に近く位置することによって電池セル１１０から熱の伝達を受け、延長部６２０はヒートシンク５００と近接して位置することによって伝達された熱をヒートシンク５００に向かって放出し得る。

本体部６１０は電池セル１１０の一面と面接触する。設計によって、本体部６１０と電池セル１１０の一面の間には熱伝導物質が位置し得、本体部６１０と電池セル１１０は熱伝導物質により密着することもできる。

延長部６２０は本体部６１０の一端から電池セル積層体１２０の上側（＋ｚ軸方向）に延びてヒートシンク５００と近接して位置し得る。ここで、冷却フィン６００の延長部６２０はヒートシンク５００の下面に位置した下部板と近接して位置するか、下部板と接触するように位置し得る。

延長部６２０は本体部６１０の一エッジに長い幅を有するように形成されることもでき、短い幅を有するように形成されることもできる。延長部６２０の幅が短い場合は一つの冷却フィン６００に複数個で形成される。

本実施形態でも、冷却フィン６００は複数の電池セル１１０が一方向に積層された電池セル積層体１２０に複数で提供されることができる。冷却フィン６００は隣接する二つの電池セル１１０の間にすべて提供されることもできるが、必ずしもそうとは限らず、隣接する二つの電池セル１１０のうち一部にのみ提供されることもできる。この時、冷却フィン６００が隣接する二つの電池セル１１０のうち一部にのみ提供される場合、冷却フィン６００の効果が電池セル積層体１２０に等しく現れるように冷却フィン６００は一定間隔を置いて配置されることが好ましい。

また、本実施形態でも、冷却フィン６００は熱伝導性が高い物質で製造されることができる。例えば、冷却フィン６００はアルミニウム、金、銀、銅、白金またはこれらを含む合金などで製造されることができる。熱伝導性が高い物質で製造された冷却フィン６００は空気より熱抵抗が非常に低く、このような冷却フィン６００により電池セル１１０とヒートシンク５００の間で熱がより円滑に移動することができる。

本実施形態でも、冷却フィン６００は外力によってその形状が変形される弾性体であり得る。冷却フィン６００による優れた放熱効果を現すためには、冷却フィン６００の端部（ｚ軸上の端部、すなわち長手方向の端部）がヒートシンク５００と接触することが好ましい。しかし、電池パック１０００または電池モジュール１００内で電池セル１１０とヒートシンク５００の間に形成された離隔空間の大きさを予測するのは不可能であるので、適切な冷却フィン６００の大きさを設計することが非常に難しい。冷却フィン６００が弾性体で提供されると、冷却フィン６００の延長部６２０が実際のエアギャップの大きさより大きく設計されても組み立て過程中に適宜変形されることによって、冷却フィン６００の延長部６２０が電池セル１１０とヒートシンク５００の間にエアギャップ大きさに適合されるので、冷却フィン６００の設計がより容易になる。すなわち、冷却フィン６００が弾性体で提供される場合、外力が加えられていない状態で延長部６２０の長さは電池セル積層体１２０とヒートシンク５００の間の距離より長い。ここで、延長部６２０の長さは冷却フィン６００で延長部６２０が占めるｚ軸上の長さであり得る。この時、電池セル積層体１２０とヒートシンク５００の間の距離はｚ軸上の距離を意味する。

ここで、冷却フィン６００が弾性体であることは冷却フィン６００の素材が１０ｘｘ系のアルミニウム合金のように弾性を有する素材で製造されるからであり得るが、必ずしもそうとは限らない。言い換えれば、冷却フィン６００が弾性素材で提供されないか、弾性力が多少低い素材で製造されても、変形可能である形状に形成された場合、冷却フィン６００は弾性体で提供される冷却フィン６００の効果をすべて発揮することができる。

再び図７を参照すると、本実施形態の冷却フィン６００はラウンド形状に設けられる。冷却フィン６００の延長部６２０は厚さ方向に湾曲するラウンド形状を有することができる。延長部６２０は電池セル積層体１２０の上側（ｚ軸）と異なる方向に曲がることによって形成される。延長部６２０はｚ軸方向に沿って電池セル積層体１２０の外部に延びるが、その延長方向がｙ軸成分を有するように折れるか曲がることができる。

延長部６２０は曲率を有することができる。延長部６２０が有する曲率は位置によって異なる。延長部６２０は第１曲率を有する第１地点６２２および第２曲率を有する第２地点６２４を含む。ここで、第１曲率と第２曲率は互いに異なってもよい。

延長部６２０はその断面が傾きを有するように形成される。ここで、延長部６２０の断面は電池セル積層体１２０の下面または地面と垂直な方向上の断面（ｙｚ平面）を意味する。延長部６２０の断面は電池セル１１０の積層方向または延長部６２０の厚さ方向と平行な平面であり得る。また、ここで、傾きは電池セル積層体１２０の下面または地面と平行な方向を基準として算出される。延長部６２０の断面上で、傾きは電池セル１１０の積層方向または延長部６２０の厚さ方向（ｙ軸）を基準として算出される。

延長部６２０の傾きは一定でなくてもよい。延長部６２０は所定の区間内で、その傾きの絶対値が次第に減少するように形成される。

例えば、延長部６２０は本体部６１０の一末端と当接した延長部６２０の一端と近いほど絶対値が大きい傾きを有し、他端と近いほど絶対値が小さい傾きを有することもできる。しかし、図７の拡大図に示すように、延長部６２０の他端の末端部が持ち上がった形状に形成される場合はそうでない。

他の例としては、延長部６２０は本体部６１０の一端と当接する地点からヒートシンク５００と最も近く位置する地点まで、本体部６１０の一端と遠くなるほど絶対値が小さい傾き値を有することができる。延長部６２０は本体部６１０の一端から延びる延長方向上でヒートシンク５００と接触するまで、ヒートシンク５００に近いほど絶対値が小さい傾き値を有することができる。この時、ヒートシンク５００と最も近く位置する延長部６２０の一地点は０またはそれに近い傾き値を有することもできる。

延長部６２０は第１傾きを有する第１地点６２２および第２傾きを有する第２地点６２４を含むことができる。第１傾きと第２傾きは互いに異なってもよい。第１傾きの絶対値は第２傾きの絶対値より小さくてもよい。

ここで、第１地点６２２は第２地点６２４より本体部６１０と遠く位置する。第１地点６２２は第２地点６２４よりヒートシンク５００に近く位置する。第２地点６２４はヒートシンク５００と接触しない。第２地点６２４はヒートシンク５００と非接触（ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔ）である。第１地点６２２はヒートシンク５００と接触するが、必ずしもそうとは限らない。

また、ここで、第１地点６２２はヒートシンク５００と最も近く位置する地点であり得、第２地点６２４は第１地点６２２と本体部６１０の一端の間に位置する地点であり得る。

後述するが、ヒートシンク５００の下側に放熱層７００が形成される場合、第１地点６２２は放熱層７００と接触する。第２地点６２４もまた、放熱層７００と接触し得るが、必ずしもそうとは限らず、設計によって接触してもよく、接触しなくてもよい。

再び図７を参照すると、電池セル１１０とヒートシンク５００の離隔空間には冷却フィン６００とヒートシンク５００の間の熱接触を安定的に形成し、熱接触面を大きく形成するための放熱層７００が形成されることができる。

放熱層７００は電池セル１１０とヒートシンク５００の離隔空間内で熱伝達通路を提供することによって、ヒートシンク５００の冷却性能を向上させることができる。放熱層７００は空気より熱抵抗が低い熱伝達物質、すなわち、放熱界面物質（ＴＩＭ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成される。放熱層７００は熱伝導性が高い物質で形成されるので、電池セル１１０とヒートシンク５００の間でエアギャップによる冷却性能低下の防止に寄与することができる。

放熱層７００はヒートシンク５００の下面に形成される。放熱層７００はヒートシンク５００の下部板と接触し得る。

放熱層７００は冷却フィン６００と接触し得る。放熱層７００は冷却フィン６００の延長部６２０の周辺に形成されることによって、冷却フィン６００の熱容量を向上させることができる。放熱層７００は冷却フィン６００とヒートシンク５００の間に位置し、冷却フィン６００およびヒートシンク５００の両方と接触し得る。この時、放熱層７００は冷却フィン６００とヒートシンク５００の間で熱の伝達に寄与できるので、放熱層７００により冷却フィン６００とヒートシンク５００の間の熱の移動が促進される。

ここで、冷却フィン６００は放熱層７００と単に接触することもできるが、冷却フィン６００が放熱層７００を貫通するように、または冷却フィン６００の一部が放熱層７００に含浸されるように形成されることもできる。冷却フィン６００が放熱層７００を貫通するか、それに含浸される場合のように冷却フィン６００と放熱層７００が接触する面積が大きくなるほど、二つの部材の間の熱伝達はより容易に行われる。

放熱層７００は冷却フィン６００の放熱性能を向上させることができる。上述したように冷却フィン６００が弾性体で提供されても、冷却フィン６００の形状を変形することは多少大きな外力が加えられなければならので、実質的な冷却フィン６００の変形水準は大きくない。また、冷却フィン６００が変形されても冷却フィン６００とヒートシンク５００の間の熱伝導面積は十分に大きくない。しかし、図示のように放熱層７００が冷却フィン６００の下面に付加される場合、放熱層７００により冷却フィン６００とヒートシンク５００の熱伝導通路が大きく形成されるので、冷却フィン６００の放熱性能がより向上することができる。

放熱層７００は冷却フィン６００の設計または組み立て上の誤差を補完する。具体的には、冷却フィン６００は設計または組み立て上の誤差によってヒートシンク５００と接触しなくてもよいが、冷却フィン６００の周辺に放熱層７００が位置すれば、放熱層７００を介して冷却フィン６００とヒートシンク５００の間に熱伝導が可能であるので、このような設計上の誤差を解消することができる。また、電池モジュールまたは電池パックの組み立て過程で放熱層７００が冷却フィン６００の弾性力によって多少圧縮され得るので、冷却フィン６００とヒートシンク５００が互いに接触するようにまたは多少離隔するように製造／設計された場合にも、放熱層７００により冷却フィン６００の熱伝達通路がより安定的に形成されることができる。したがって、放熱層７００が提供されることによってヒートシンク５００または冷却フィン６００の設計がより自由になる。

放熱層７００は電池セル１１０の幅（ｘ軸方向）の半分以上を隠すように大幅を有するように形成されることもできる。または、放熱層７００は電池セル１１０の幅（ｘ軸方向）の半分より小幅を有するように形成されることもできる。一つの冷却フィン６００に延長部６２０が複数個で形成された場合に、放熱層７００はすべての延長部６２０と対応するように大幅で形成されることもできるが、各延長部６２０と対応するように小幅の放熱層７００が複数個で形成されることもできる。小幅の放熱層７００が複数個で形成されることによって、電池モジュールまたは電池パックに使用される放熱界面物質の量を最小化し、コスト削減を達成することができる。

放熱層７００は電池セル１１０の積層方向上で延びる長い形状に形成される。しかし、必ずしもそうとは限らず、放熱層７００は電池セル１１０の積層方向上で間隔を置いて位置することもできる。これに関する説明は図８により後述する。

放熱層７００は液体状態の物質が硬化することによって形成される。具体的な例を挙げると、電池モジュールまたは電池パックのフレーム内部に電池セル積層体１２０が配置された後液体状態のレジンが塗布され、塗布されたレジンが硬化することによって放熱層７００が形成されることができる。

図８は本発明のまた他の実施形態であり、図７の変形例による冷却フィンが含まれた電池モジュールの他の例を示す図である。

図８を参照すると、放熱層７００は冷却フィン６００と対応する位置に非連続的に形成されることができる。放熱層７００は冷却フィン６００、具体的には延長部６２０の周辺にのみ形成されることができる。また、放熱層７００は延長部６２０の一末端の周辺にのみ形成されることもできる。具体的には、複数個で提供される冷却フィン６００は間隔を置いて配置され、この時、放熱層７００は複数個の冷却フィン６００とそれぞれ対応するように複数個で形成される。放熱層７００は電池セル積層体１２０の積層方向上で非連続的に存在し得る。放熱層７００に使用される放熱界面物質の単価が高いことを考慮すると、放熱層７００を非連続的に形成することによって放熱界面物質の使用を最小化することが好ましい。

図９は本発明の図７および図８の実施形態による冷却フィンの斜視図を示す。

図１０は上述した実施形態での冷却フィンの形状によって異なるように形成される接触面の大きさを確認するための実験およびその結果を示す図である。

図１０を参照すると、冷却フィン６００は上述した内容とは異なり曲率を有さず、屈曲により傾きが異なる二つの扁平な部分を含むように形成されることもできる。以下では説明の便宜上このような形状をＡＡ類型、本実施形態のように曲率を有する形状をＢＢ類型と呼ぶ。また、図１０の実験で用いた冷却フィン６００は１０ｘｘ系のアルミニウム素材で形成されたものであり、厚さは０．４ｍｍで製造された。

上述したように冷却フィン６００で延長部６２０の長さは電池セル積層体１２０とヒートシンク５００の間の距離より長くてもよく、これにより延長部６２０が変形されることによって冷却フィン６００とヒートシンク５００の間の熱伝達経路が安定的に形成されることができる。図１０の「オーバーラップの寸法」で表した延長部６２０の上側にはヒートシンク５００が位置し得、組み立てる際のヒートシンク５００の下面は点線に位置するまで加圧され得、そのため延長部６２０は変形されてｚ軸上の長さが縮小される。組み立て後のヒートシンク５００の下面は点線上に位置し、点線からその下側の実線に至る区間には放熱層７００が位置する。

ここで、加圧によって変形される延長部６２０の長さ変化量は、第１オーバーラップ長さＯＬ１と呼び、図１０に示す延長部６２０の第１オーバーラップ長さＯＬ１は約１ｍｍであり得る。すなわち、延長部６２０のｚ軸上の長さは電池セル積層体１２０とヒートシンク５００の間の距離より約１ｍｍ大きく設計されることができる。

また、ヒートシンク５００の組み立て後の延長部６２０は、ヒートシンク５００の下面に形成された放熱層７００と接触し得、延長部６２０と放熱層７００の間の重なる程度は第２オーバーラップ長さＯＬ２と呼ぶ。第２オーバーラップ長さＯＬ２は変形される前の延長部６２０の長さを基準として算出され、図１０に示す延長部６２０の第２オーバーラップ長さＯＬ２は約３ｍｍであり得る。すなわち、実験に用いられた放熱層７００の厚さは約２ｍｍであり得る。

図１０の「評価方法」を参照すると、冷却フィン６００の形状による冷却フィン６００と放熱層７００またはヒートシンク５００との接触面積の大きさを比較するために、電池セル１１０と類似に別途製作した板状部材の間に冷却フィン６００を挿入し、放熱層７００を位置させた後、アクリル板で放熱層７００の上面を加圧した。ここで板状部材は電池セル１１０と対応し、アクリル板はヒートシンク５００と対応する。

放熱層７００は互いに異なる幅を有する二つの第１放熱層および第２放熱層を含み、狭い幅の第１放熱層と冷却フィン６００の接触長さはＡＡ１およびＢＢ１であり、広い幅の第２放熱層と冷却フィン６００の接触長さはそれぞれＡＡ２およびＢＢ２で表した。冷却フィン６００と放熱層７００の接触面積は接触長さの大きさと比例する。

図１０の「接触寸法測定」を参照すると、冷却フィン６００の形状による接触長さの差異を確認することができる。ここで、横軸の数字は各冷却フィン６００を指し、縦軸の数字は各冷却フィン６００と放熱層７００に形成された接触面積の長さ値を意味する。

実験結果を参照すると、全体的に接触長さの大きさはＡＡ類型の冷却フィン６００がＢＢ類型の冷却フィン６００よりも大きく示された。しかし、ＡＡ類型の冷却フィン６００に対する実験結果では各位置による接触長さの偏差が大きく示され、一部１４、１５、１６、２０の位置で非接触が発生した。このような点を推察すると、設計上の誤差または組み立て上の誤差によってＡＡ類型の冷却フィン６００が放熱層７００と接触できない問題が発生し得る。

反面、ＢＢ類型の冷却フィン６００の実験結果を調べれば、各冷却フィン６００と放熱層７００の間に形成された接触長さの偏差が大きくないことを確認することができる。また、ＡＡ類型の冷却フィン６００の実験結果とは異なり、非接触が発生しなかった。

電池セル１１０の間に提供された各冷却フィン６００と放熱層７００の接触面積の大きさが均一に形成されない場合、一部の電池セル１１０の放熱が低下することによって電池セル積層体１２０の温度偏差が形成され、これにより熱転移または熱暴走現象を効果的に制御しにくい。実験結果を参照すると、フラットな形状を有するＡＡ類型の冷却フィン６００はラウンド形状を有するＢＢ類型の冷却フィン６００より放熱層７００と均一な接触面を形成しにくいため、電池セル１１０の効果的な放熱のためには冷却フィン６００をラウンド形状に設けることが好ましい。

一方、以上では具体的に言及されなかったが、本発明の実施形態による冷却フィン６００は、電池モジュールまたは電池パック内に取り付けられることができる。

本発明の実施形態による電池モジュールは複数の電池セルからなる電池セル積層体およびこれを収容するモジュールフレームを含み、モジュールフレームと電池セル積層体の間に冷却部材５００が提供され、電池セルの間に冷却フィン６００が提供されることができる。

本発明の実施形態による電池パックは多様な形態で提供されることができる。

一例として、本発明の実施形態による電池パックは上述した電池モジュールを少なくとも一つ以上含むことができる。本発明の実施形態の電池パックはパックフレームおよびパックフレーム内に取り付けられた少なくとも一つの電池モジュールを含み得、電池モジュールは電池セル積層体、モジュールフレーム、電池セル積層体とモジュールフレームの間に位置する冷却部材５００および隣接する電池セルの間に提供される冷却フィン６００を含むことができる。

他の例として、本発明の実施形態による電池パックは電池セル積層体およびこれを収容するパックフレームを含み得、電池セル積層体とパックフレームの間に冷却部材５００が提供され、隣接する電池セルの間に冷却フィン６００が提供されることができる。

ここで、電池セル積層体はモジュールフレームなどによって密閉されていないモジュール－レス（Ｍｏｄｕｌｅ－ｌｅｓｓ）構造で提供されることができる。電池セル積層体は開放された構造で提供されることができる。この時、電池セル積層体は側面プレートまたは保持ストラップのような固定部材によりその外形が維持される状態で提供され、このような形態の電池セル積層体はセルブロックと呼ぶ。

通常、電池パックは、電池セル積層体およびこれと連結された様々な部品を組み立てて電池モジュールを形成し、複数の電池モジュールが再び電池パックに収容される二重組立構造で形成されることができる。この時、電池モジュールはその外面を形成するモジュールフレームなどを含むので、従来の電池セルは電池モジュールのモジュールフレームおよび電池パックのパックフレームによって二重で保護される。しかし、このような二重組立構造は電池パックの製造単価および製造工程を増加させるだけでなく、一部の電池セルで不良が発生する場合、再組立て性が低下する短所がある。また、冷却部材である冷却部材などが電池モジュールの外部に存在する場合、電池セルと冷却部材の間の熱伝達経路が多少複雑になる問題がある。そのため、本実施形態の電池セル積層体は、モジュールフレームによって密閉されない構造で提供され、電池パックのパックフレームに直接結合されることができる。これにより、電池パックの構造がより単純化され、製造単価および製造工程上の利点を得ることができ、電池パックの軽量化が達成される効果を有することができる。また、ここで、電池セル積層体がモジュール－レス構造で提供されることによって、電池セル積層体はパックフレーム内の冷却部材５００とより近く位置し得、冷却部材５００による放熱をより容易に達成することができる。

一方、以上では具体的に言及されなかったが、本発明の一実施形態による電池パックは、電池の温度や電圧などを管理する電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）および／または冷却ユニットなどを追加で含むことができる。

本発明の一実施形態による電池パックは多様なデバイスに適用することができる。例えば、電池パックが適用されるデバイスは、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車などの運送手段であり得る。しかし、上述したデバイスはこれに制限されるものではなく、上述した例示の他に多様なデバイスに本実施形態による電池パックを使用することができ、これもまた本発明の権利範囲に属する。

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利用し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
１１０ 電池セル
１２０ 電池セル積層体
１３０ 側面プレート
１４０ 保持ストラップ
１５０ バスバーフレーム
２００ パックフレーム
３００ 樹脂層
４００ エンドプレート
５００ ヒートシンク
６００ 冷却フィン
７００ 放熱層

Claims (30)

1. 複数の電池セルが積層された電池セル積層体を含む電池モジュール、
   前記電池モジュールを収納するパックフレーム、および
   前記電池セル積層体と前記パックフレームの間に位置するヒートシンクを含み、
   互いに隣接する二つの前記電池セルの間には冷却フィンが配置され、
   前記冷却フィンは、前記電池セルと接触する本体部および前記電池セル積層体の上側（ｚ軸）に延びて前記ヒートシンクと近接して位置する延長部を含み、
   前記延長部は、前記上側（ｚ軸）と異なる方向にベンディングされることによって形成された屈曲部を有する、電池パック。
2. 前記ヒートシンクは、前記電池モジュールの外部に位置し、
   前記延長部は、前記ヒートシンクと接触する、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記延長部に形成された屈曲部は、Ｌ字型ばね形状またはＳ字型ばね形状を有する、請求項１または２に記載の電池パック。
4. 前記冷却フィンは、弾性体である、請求項１または２に記載の電池パック。
5. 前記屈曲部は、前記電池セル積層体と前記ヒートシンクの間の距離に応じて変形可能である、請求項１または２に記載の電池パック。
6. 前記電池パックは、前記電池セル積層体と前記ヒートシンクの間に形成された放熱層を含む、請求項１または２に記載の電池パック。
7. 前記放熱層は、前記電池セル積層体の積層方向上で非連続的に位置する、請求項６に記載の電池パック。
8. 前記冷却フィンは、２個以上であり、前記２個以上の冷却フィンは、間隔を置いて配置され、
   前記放熱層は、前記２個以上の冷却フィンとそれぞれ対応するように複数個で形成される、請求項６に記載の電池パック。
9. 前記放熱層は、前記延長部と接触する、請求項６に記載の電池パック。
10. 前記放熱層は、前記本体部と前記延長部が当接する第１地点より前記延長部の末端である第２地点に近く位置する、請求項６に記載の電池パック。
11. 前記放熱層は、前記延長部および前記ヒートシンクと接触する、請求項６に記載の電池パック。
12. 前記電池モジュールは、前記電池セル積層体の最外側電池セルと接触する側面プレートを含む、請求項１または２に記載の電池パック。
13. 前記側面プレートは、少なくとも２個であり、
    二つの前記側面プレートの間に前記電池セル積層体が配置され、
    二つの前記側面プレートと前記電池セル積層体の相対的な位置関係は、保持ストラップによって固定される、請求項１２に記載の電池パック。
14. 前記保持ストラップは、長手方向上の末端に形成された係止爪を含み、
    前記側面プレートには前記係止爪と対応する係止溝が形成された、請求項１３に記載の電池パック。
15. 請求項１または２に記載の少なくとも一つの電池パックを含む、デバイス。
16. 電池セルとヒートシンクの間の熱伝達経路を形成する冷却フィンにおいて、
    前記電池セルと平行に位置する本体部および前記本体部の一端から前記ヒートシンクに向かって延びる延長部を含み、
    前記延長部は、曲率を有するように湾曲したラウンド形状を有する、冷却フィン。
17. 前記延長部は、第１曲率を有する第１地点および第２曲率を有する第２地点を含み、前記第１曲率と前記第２曲率は互いに異なる、請求項１６に記載の冷却フィン。
18. 前記延長部は、第１傾きを有する第１地点および第２傾きを有する第２地点を含み、前記第１傾きと前記第２傾きは互いに異なる、請求項１６または１７に記載の冷却フィン。
19. 前記延長部の断面上で、前記第１傾きの絶対値は、前記第２傾きの絶対値より小さく、前記第１地点は、前記第２地点より前記本体部の一端から遠く位置する、請求項１８に記載の冷却フィン。
20. 前記第１地点は、前記第２地点より前記ヒートシンクに近く位置する、請求項１８に記載の冷却フィン。
21. 前記第２地点は、前記ヒートシンクと非接触である、請求項１８に記載の冷却フィン。
22. 前記延長部は、前記電池セルと前記ヒートシンクの間の距離に応じて変形可能である、請求項１６または１７に記載の冷却フィン。
23. 前記延長部は、一つの冷却フィンに複数個で形成される、請求項１６または１７に記載の冷却フィン。
24. 複数の前記電池セルが積層された電池セル積層体と前記ヒートシンクの間には放熱層が位置し、前記延長部は、前記放熱層と接触する、請求項１６または１７に記載の冷却フィン。
25. 前記放熱層は、複数個で形成され、
    前記延長部は、一つの冷却フィンに複数個で形成され、
    前記複数の放熱層は、一つの冷却フィンに形成された複数の延長部とそれぞれ対応する、請求項２４に記載の冷却フィン。
26. 前記放熱層は、前記電池セル積層体の積層方向上で非連続的に位置する、請求項２４に記載の冷却フィン。
27. 前記冷却フィンは、２個以上であり、前記２個以上の冷却フィンは、間隔を置いて配置され、
    前記放熱層は、前記２個以上の冷却フィンとそれぞれ対応するように複数個で形成される、請求項２４に記載の冷却フィン。
28. 前記放熱層は、前記延長部および前記ヒートシンクと接触する、請求項２４に記載の冷却フィン。
29. 請求項１６または１７に記載の少なくとも一つの冷却フィンを含む、電池モジュール。
30. 請求項１６または１７に記載の少なくとも一つの冷却フィンを含む、電池パック。

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