JP5356033B2 - 中型あるいは大型サイズのバッテリパック用カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、中型あるいは大型サイズのバッテリパック用カートリッジに関し、より詳しくは、中型あるいは大型サイズのバッテリパックを製造するために１つ若しくは複数の素電池がその内部に取り付けられるバッテリカートリッジに関する。このとき、カートリッジ間の電気的な接続を達成するための部材は連結構造として構成され、それによってカートリッジの組立が容易に達成され、カートリッジ間の電気的な接続がバスバーを用いずに達成され、電極の露出に起因する短絡のリスクが防止される。

ガソリンおよびディーゼル油のような化石燃料を用いる車両から生じる最大の問題の一つは大気汚染の発生である。車両のための電力源として充電および放電が可能な二次電池を用いる技術は、上述した問題を解決する一つの方法としてかなりの注目を集めてきた。その結果、バッテリだけを用いて作動する電気自動車（ＥＶ）、およびバッテリと通常のエンジンを組み合わせて用いるハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が開発されてきた。電気自動車およびハイブリッド電気自動車のいくつかは、現在、商業的に用いられている。ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）二次電池は、主に電気自動車（ＥＶ）およびハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の電力源として用いられてきた。しかしながら、近年は、リチウムイオン二次電池の使用が試みられている。

電気自動車（ＥＶ）およびハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の電力源として用いる二次電池には、高い出力と大きな電気容量が必要である。この理由から、中型あるいは大型サイズのバッテリパックを製造するために、複数の小型の二次電池（素電池）が互いに直列にあるいは並列に接続される。

このとき、デッドスペースの寸法を減少させるために互いに積み重ねることができるプリズム状のバッテリあるいはパウチ形のバッテリが、中型あるいは大型サイズのバッテリパックの構成要素である素電池として用いられる。素電池間の機械的な連結および電気的な接続を容易に達成するために、１つ若しくは複数の素電池が取り付けられたカートリッジが用いられる。具体的には、素電池が取り付けられている複数のカートリッジを互いに積み重ねてバッテリパックを製造する。

カートリッジは、様々な形状とすることができる。加えて、カートリッジは、素電池の外側表面のほとんどが露出した状態で素電池をフレーム部材に固定した構造に製造することができる。そのようなカートリッジの実例が、本件特許出願の出願人の名で出願された、韓国特許出願第２００４−１１１６９９号に開示されている。図１は、上述した出願に開示されているカートリッジを示している。

最初に図１を参照すると、カートリッジ１００は、互いに連結される一対のフレーム部材１２０，１２２を備えている。素電池２００，２０１は、フレーム部材１２０，１２２が互いに分離している間にフレーム部材１２０，１２２の電池区画１３０内に配置されるとともに、フレーム部材１２０，１２２が互いに連結された後でフレーム部材１２０，１２２の電池区画１３０にしっかりと固定される。素電池２００の電極リード線（図示せず）は、カートリッジ１００の上部に配置されているバスバー１４０を介して、隣接する素電池２０１のそれに電気的に接続される。図１に示すように、素電池２００，２０１は互いに直列に接続されている。しかしながら、状況に応じて、素電池は互いに並列に接続することができる。素電池は、カートリッジ１００の上端部の両側からそれぞれ突出している陰極端子１５０および陽極端子１６０に、電気的に接続されている。

図２は、複数のバッテリカートリッジの向きを交互に変えながら積み重ねる構造の中型あるいは大型サイズのバッテリパックを製造するために用いるバッテリモジュールを示す斜視図である。

図２を参照すると、複数のカートリッジ１０１、１０２、１０３がその厚み方向に積み重ねられて、バッテリモジュール３００を構成している。カートリッジの電極間の電気的な接続を容易に達成するために、第２カートリッジ１０２の向きを第１カートリッジ１０１の向きに対して反対としつつ、第２カートリッジ１０２を第１カートリッジ１０１の上に積み重ねている。具体的には、第１カートリッジ１０１および第２カートリッジ１０２は、第２カートリッジ１０２の陰極端子１５２および陽極端子１６２が第１カートリッジ１０１の陰極端子１５１および陽極端子１６１の反対側となるように配置されている。同様に、第２カートリッジ１０２および第３のカートリッジ１０３は、第３カートリッジ１０３の陰極端子１５３および陽極端子１６３が、第２カートリッジ１０２の陰極端子１５２および陽極端子１６２の反対側となるように配置されている。すなわち、第３カートリッジ１０３は、第１カートリッジ１０１と同じ向きに配置されている。

図１に示したように、カートリッジ１００の上端フレーム１１０および下端フレーム１１２の高さは、このカートリッジの側方フレーム１１より小さくなっている。その結果、図２に示したようにカートリッジ１０１、１０２、１０３．．．を積み重ねると、カートリッジ１０１、１０２、１０３の上端と隣接するカートリッジの下端との間に画成されるスペース内に、流路１７０、１７１、１７２および１７３が形成される。その結果、冷媒が矢印で示した方向に流れる。

図２に示したようにカートリッジの向きを交互に変えて配置する構造の利点は、電気的な接続のための接続端子間の距離が一つのカートリッジの厚みによって増加するので、接続端子（陰極端子および陽極端子）が同じ向きにある構造に比較すると、接続端子間の接続をバスバーを用いて容易に達成することができる点にある。

しかしながら、このバッテリモジュールは、以下のようないくつかの問題点を有している。

第１に、バッテリモジュールを製造するためにカートリッジを互いに正確に積み重ねる必要があるため、組立プロセスが困難かつ面倒である。各カートリッジが全般的に長方形構造に製造されていて、カートリッジを互いに連結するための追加の領域あるいは部材を有していないので、バッテリモジュールを製造するためにカートリッジを互いに積み重ねる際には、積重ね作業と一緒に位置決め作業を正確に実行する必要がある。カートリッジが正確な位置に積み重ねられないと、接続端子間の電気的な接続が困難となり、あるいは接続端子間の接続状態が劣ったものとなり得る。

第２に、カートリッジの接続端子間の電気的な接続を達成することが困難である。カートリッジの接続電極間の電気的な接続を達成するためには、溶接、はんだ付け、あるいは追加の連結部材、例えばバスバーを用いて機械的な連結を実行する必要がある。連結部材の構造および連結部材間の短い距離が、カートリッジの組立プロセスを困難にする。

第３に、カートリッジの接続端子が外側に露出しているので、カートリッジの組み立てあるいは使用の間における短絡のリスクがきわめて高い。

したがって、上述した問題を解決する技術の必要性はきわめて高い。

すなわち、本発明は、上述した問題およびまだ解決していない他の技術的な問題を解決するべくなされたものである。

具体的には、本発明の目的は、中型あるいは大型サイズのバッテリパックを製造するべく複数のカートリッジを互いに積み重ねるときに、カートリッジ間の機械的な連結が達成されると同時にカートリッジ間の電気的な接続が達成され、それによってバッテリカートリッジの組立プロセスがきわめて簡単になり、かつ組立および使用の間におけるバッテリカートリッジの短絡リスクを効果的に防止するように製造されたバッテリカートリッジを提供することにある。

本発明の他の目的は、上述したカートリッジを用いて製造されるバッテリモジュールを提供することにある。

さらに本発明の他の目的は、上述したバッテリモジュールを用いて製造される中型あるいは大型サイズのバッテリパックを提供することにある。

本発明の一つの態様によると、上述した目的および他の目的は、１つ若しくは複数の素電池がその内部に取り付けられている、中型あるいは大型サイズのバッテリパックのためのバッテリカートリッジであって、このバッテリカートリッジは容易な積重ねのために全般的に板状構造に製造され、かつカートリッジ間の電気的な接続のための連結部材がカートリッジを積重ねる間に互いに連結される連結構造に製造されているバッテリカートリッジを提供することによって達成される。

本発明によると、バッテリカートリッジ間の電気的な接続のための連結部材は互いに結合する。その結果、バッテリカートリッジ間の機械的な連結および電気的な接続は、カートリッジを積み重ねるときに同時に達成される。バッテリカートリッジ間の機械的な連結がカートリッジを積重ねる間に達成されるので、積重ね作業を所定の位置において容易にかつ正確に実行することができる。また、バッテリカートリッジ間の電気的な接続がカートリッジを積重ねる間に同時に達成されるから、バスバーを用いた溶接あるいははんだ付け作業の実行は不要であり、したがって組立プロセスは大幅に単純化される。

この明細書で用いる「板状の構造」という用語は、積み重ねを容易に達成できるように、厚みに対する幅および長さの比が大きいことを意味する。したがって、カートリッジの形状は特には限定されない。

カートリッジは、様々に異なる構造を有することができる。好ましい実施例においては、カートリッジはそれらが互いに結合されるときに素電池の縁部を固定する一対の矩形フレーム部材を有し、１つ若しくは複数の板状の素電池は横方向に配列されつつフレーム部材の間に取り付けられ、素電池の電極端子を接続するためのバスバーはバッテリカートリッジの上端フレームに取り付けられる。カートリッジの基本的な構造は、本願出願人の名において出願された韓国特許出願第２００４−１１１６９９号に開示されているカートリッジとほとんど同一である。上述した韓国特許出願の開示は、この参照により、本願明細書に完全に記載されているように本願明細書に組み込まれるものとする。

本発明による連結部材は、カートリッジを積重ねる間に連結部材が互いに結合する構造で製造される。その結果、連結部材は、互いに結合する２種類の連結部材を含むことができる。好ましい実施形態において、連結部材は、ソケットタイプの連結部材とプラグタイプの連結部材を含む。ソケットタイプの連結部材が雌型の連結部分としての役割を果たす一方、プラグタイプの連結部材は雄型の連結部分としての役割を果たす。したがって、これらの連結部材が２つのカートリッジの対向領域にそれぞれ取り付けられると、連結部材の間の結合はカートリッジの積重ねと同時に達成される。例えば、２つあるいはそれより多くのカートリッジを互いに積み重ねるときに、ソケットタイプの連結部材を各カートリッジの上端の一方に取り付け、プラグタイプの連結部材を各カートリッジの下端の一方に取り付けておくと、第１のカートリッジの下端に取り付けられたプラグタイプの連結部材（ａ）が第２のカートリッジの上端に取り付けられたソケットタイプの連結部材（ｂ）に挿入され、第２のカートリッジの下端に取り付けられたプラグタイプの連結部材（ｂ）が第３のカートリッジの上端に取り付けられているソケットタイプの連結部材（ｃ）に挿入される。

好ましい実施形態において、ソケットタイプの連結部材は、対応する素電池の電極端子に接続される接続部が中空部を有した部材本体の一方から突出する構造に製造され、プラグタイプの連結部材は、対応する素電池の電極端子に接続される接続部が上記中空部と結合する突出部を有した部材本体の一方から突出する構造に製造される。したがって、異なるカートリッジにそれぞれ取り付けられたソケットタイプの連結部材およびプラグタイプの連結部材は、プラグタイプの連結部材の突出部をソケットタイプの連結部材の中空部に挿入することによって互いに結合する。

また、カートリッジ間の電気的な接続は、連結部材が素電池の電極端子と電気的に接続するときに達成される。したがって、連結部材は、金属のような導電性の材料から製造することができる。その代りに、少なくとも接続部、中空部、および突出部を導電性の材料から製造することができ、接続部、中空部、および突出部は互いに電気的に接続される。

連結部材は、カートリッジと一体に形成し、あるいはカートリッジに組み付けることができる。後者のケースの一例として、カートリッジが前述したように互いに連結される一対の矩形フレーム部材を有するときには、連結部材の部材本体がフレーム部材の間に固定的に取り付けられ、かつ突出部あるいは中空部が外側に露出するように連結部材を互いに連結することができる。

状況によっては、フレーム部材のいずれかの側面に少なくとも一つの連結突起を設け、締結具のような棒状の連結部材を挿通できるように貫通孔を形成し、あるカートリッジと他のカートリッジとの間の連結力を高める。

本発明の別の態様によると、互いに積み重ねられた複数のバッテリカートリッジを備えるバッテリモジュールが提供される。

この明細書において用いる「バッテリモジュール」という用語は、高い出力および大きい電気容量の電流をもたらすべく、２つのあるいはより多くの素電池を機械的に連結するのと同時に電気的に接続することによって製造されたバッテリシステムの構造を包括的に意味している。具体的には、このバッテリモジュールは、装置の全体あるいは大型サイズの装置の一部を構成することができる。例えば、バッテリパックを製造するために、複数のバッテリモジュールを互いに接続することができる。

好ましい実施例においては、上述した連結部材の使用によってバッテリカートリッジ間の機械的な連結および電気的な接続が達成され、互いに積み重ねられた複数のバッテリカートリッジを有したバッテリモジュールは、積み重ねられたバッテリカートリッジのうち最上部のものの上にカートリッジに対応する形状を有したカバープレートを取り付け、積み重ねられたバッテリカートリッジの最下部のものの下にカートリッジに対応する形状を有したベースプレートを取り付け、カバープレートおよびベースプレートは連結部材の突出部あるいは中空部に連結することができる連結用小孔あるいは連結用突出部を有し、この連結用小孔および連結用突出部によって電気的に接続される外部入出力電極を有する構造に構成することができる。

素電池は、充電および放電が可能な二次電池とすることができる。典型的に、素電池は、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、あるいはリチウムイオンポリマー二次電池とすることができる。それらのうち、リチウムイオン二次電池が高いエネルギー密度および高い放電電圧を有しているので、リチウムイオン二次電池が好適に用いられる。素電池の形状については、プリズム型バッテリあるいはパウチ型バッテリが好適に用いられる。より好ましくは、パウチ型のバッテリの製造原価が低く、かつパウチ型のバッテリの重量が小さいので、パウチ型のバッテリが用いられる。

本発明のさらに他の態様によると、上述した構造を有する１つ若しくは複数のバッテリモジュールを含む、中型あるいは大型サイズのバッテリパックが提供される。中型あるいは大型サイズのバッテリパックは、バッテリモジュールに加えて、バッテリモジュールの作動を制御するためのバッテリマネージメントシステム（ＢＭＳ）をさらに備える。

本発明の中型あるいは大型サイズのバッテリパックは、安定しかつコンパクトな構造を有している。したがって、この中型あるいは大型サイズのバッテリパックは、多くの外部衝撃が連続的に負荷されるとともにバッテリパックのための取り付けスペースが限られている電気自動車、ハイブリッド電気自動車、あるいは電気自転車のための電力源として好適に用いられる。

本発明の前述した目的および他の目的、特徴およびその他の利点は、添付の図面とともになされる以下の詳細な説明からより明確に理解されるであろう。

ここで、添付の図面参照しつつ本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。しかしながら、本発明の範囲が例示の実施形態に限定されないことは留意されるべきである。

図３および図４は、本発明の好ましい実施形態の一対の連結部材をそれぞれ示す斜視図である。

図３に示されている連結部材はソケットタイプの連結部材４００であり、六面体の部材本体４１０の中央に形成された中空部４２０、および部材本体４１０の一方の側部から突出する接続部４３０を有している。したがって、この連結部材４００の水平断面を見ると、この連結部材４００は対称構造に構成されている。接続部４３０は、素電池（図示せず）の電極端子に接続される。また、この接続部４３０は、中空部４２０の内側連結部４２２と電気的に接続されている。したがって、接続部４３０および内側連結部４２２は導電性の材料から製造され、かつ部材本体４１０は合成樹脂のような絶縁材料から製造される。しかしながら、状況によっては、部材本体４１０を導電性の材料から製造することができる。

図４に示されている連結部材は、図３のソケットタイプの連結部材４００に対応するプラグタイプの連結部材５００である。このプラグタイプの連結部材５００は、六面体の部材本体５１０の上部あるいは底部に形成された突出部５２０と、部材本体５１０の一方の側部から突出する接続部５３０とを有している。接続部５３０は素電池（図示せず）の電極端子に接続される。また、接続部５３０は突出部５２０と電気的に接続されている。したがって、接続部５３０および突出部５２０は、導電性の材料から製造され、部材本体５１０は合成樹脂のような絶縁材料から製造される。しかしながら、状況によっては、部材本体５１０を導電性の材料から製造することができる。

図３および図４の両方を参照すると、プラグタイプの連結部材５００の突出部５２０は、ソケットタイプの連結部材４００の中空部４２０に挿入され、次いで中空部４２０の内側連結部４２２に電気的に接続される。したがって、プラグタイプの連結部材５００とソケットタイプの連結部材４００との間の機械的な連結および電気的な接続は同時に達成される。内側連結部４２２および突出部５２０は、内側連結部４２２と突出部５２０が互いに連結したときの連結力を高めるために、様々に異なる構造で製造することができる。

図５は、図３および図４の連結部材をカートリッジに取り付けるプロセスを示す典型図である。説明の利便性のために、図５のカートリッジのフレーム部材は単純に閉じたプレート構造に示され、かつ素電池は省略されている。しかしながら、素電池から発生する熱の除去を図１に示す冷媒の流れによって容易に達成するために、フレーム部材を開いた構造に製造することもまた可能である。

図５を参照すると、バッテリカートリッジ６００は、互いに連結される一対のフレーム部材６１０，６２０を有している。下側フレーム部材６１０は、その上側部分の両端に取付部６３０，６４０を有し、そこにソケットタイプの連結部材４００およびプラグタイプの連結部材５００がそれぞれ取り付けられる。上側フレームメンバ６２０は、取付部６３０，６４０に対応する位置に開口６５０を有し、それを介してソケットタイプ連結部材４００の中空部４２０およびプラグタイプ連結部材５００の突出部５２０が露出する。

ソケットタイプの連結部材４００およびプラグタイプ連結部材５００の接続部４３０，５３０は、フレーム部材６１０，６２０の間に取り付けられている素電池（図示せず）の電極端子に、フレーム部材６１０，６２０を組み立てる間に接続される。接続部４３０，５３０と素電池の電極端子との間の接続状態を安定的に維持するために、溶接作業を追加して実行することができる。

フレーム部材６１０，６２０の両側には複数の連結用突出部６６０が形成されているが、それらには長いネジのような締結具を挿入できる貫通孔が形成されており、このカートリッジ６００と他のカートリッジとの間の連結力を高めるようになっている。

図６は、図５のプロセスによって組み立てたＡタイプの電池カートリッジ示す斜視図である。具体的には、図６のバッテリカートリッジ６００は、ソケットタイプの連結部材４００がこのバッテリカートリッジ６００の左側の上端部に取り付けられ、かつプラグタイプの連結部材５００がその突出部分が上向きとなるようにこのバッテリカートリッジ６００の右側の上端部に取り付けられて製造されている。以下の説明においては、図６のバッテリカートリッジ６００を「Ａ」タイプのカートリッジと呼ぶ。

図７は、図５と類似の典型図であるが、プラグタイプの連結部材が逆様となるように、このプラグタイプの連結部材を対応するフレーム部材に取り付けるプロセスを示している。具体的には、上側フレーム部材６２０は下側フレーム部材６１０に連結されるが、プラグタイプの連結部材５００は、その突出部５２０が下方を向くように下側フレーム部材６１０の右上の取付部６４０に配置される。

図８は、図７のプロセスで組み立てられた電池カートリッジ６０１示す斜視図である。以下の説明においては、図８のバッテリカートリッジ６０１を「Ｂ」タイプのカートリッジと呼ぶ。具体的には、このＢタイプのバッテリカートリッジ６０１は、ソケットタイプの連結部材４００がこのバッテリカートリッジ６０１の右側の上端部に取り付けられ、かつプラグタイプの連結部材５００がバッテリカートリッジ６０１の左側の上端部に取り付けられるように製造される。言い換えると、このＢタイプのカートリッジ６０１は、連結部材４００，５００の位置が入れ替えられている点を除いて、図６のＡタイプのカートリッジ６００と同一である。このソケットタイプの連結部材４００は、その水平断面を見ると垂直方向に対称な構造に製造されているので、プラグタイプの連結部材５００を単純に逆様に回転させるとともに図７に示すようにこのプラグタイプの連結部材５００を対応するフレーム部材に取り付けることにより、このＢタイプのバッテリカートリッジを容易に製造することができる。

図３〜図８を参照して上述したように、ソケットタイプの連結部材４００およびプラグタイプの連結部材５００は別個に製造され、次いでフレーム部材６１０，６２０に組み付けられる。しかしながら、状況によっては、ソケットタイプの連結部材４００およびプラグタイプの連結部材５００を上側フレーム部材６１０あるいは下側フレーム部材６２０と一体に形成することができる。

図９は、その一つが図６に示されているＡタイプのカートリッジと、その一つが図８に示されているＢタイプのカートリッジとを複数積み重ねてバッテリモジュールを製造するプロセスを示す典型図である。

図９を参照すると、バッテリモジュール７００は、複数のカートリッジ６００，６０１をベースプレート８００上に互いに積み重ねるとともに、積み重ねたカートリッジの上にカバープレート９００を取り付けた構造で製造されている。ベースプレート８００およびカバープレート９００の詳細については、図１０〜図１２を参照して後述する。

カートリッジを積重ねるプロセスは、Ａタイプのカートリッジ６００，６０２とＢタイプのカートリッジ６０１，６０３とを交互に配置するように実行される。ベースプレート８００の上側部分に連結用小孔８１０を設けるときには、図９に示すようにプラグタイプの連結部材５００の突出部５２０がそこに結合し、Ａタイプのカートリッジ６００がベースプレート８００上に配置され、かつＢタイプのカートリッジ６０１がＡタイプのカートリッジ６００上に配置される。カートリッジ６００，６０１，６０２および６０３が互いに順番に積み重ねられると、ソケットタイプの連結部材４００およびそれに対応するプラグタイプの連結部材５００は互いに自動的に結合する。その結果、ソケットタイプの連結部材４００と対応するプラグタイプの連結部材５００の間の機械的な連結および電気的な接続が同時に達成される。したがって、カートリッジ６００，６０１，６０２および６０３の間の電気的な接続は、追加のバスバーを用いることなしに達成することができる。さらにまた、ソケットタイプの連結部材４００と対応するプラグタイプの連結部材５００とがカートリッジ６００、６０１、６０２および６０３の予め定められた領域に取り付けられているので、カートリッジ６００、６０１、６０２および６０３を積重ねる作業は所定の位置において正確に実行される。加えて、カートリッジを積み重ねた後おいては連結部材４００，５００が外側から隔離されるので、短絡のリスクが防止される。

図１０は、バッテリモジュールが図９に示すように製造されるときに用いられるベースプレートを示す典型図である。

図１０を参照すると、ベースプレート８００は全般的に長方形構造に製造されている。ベースプレート８００は、その上側部分の一方に連結用小孔８１０を有している。連結用小孔８１０に隣接してベースプレート８００の一端に形成されているものは、外部入出力電極８２０である。連結用小孔８１０は、図４のソケットタイプの連結部材４００の中空部４２０にほぼ対応する形状に構成されている。連結用小孔８１０は、外部入出力電極８２０と電気的に接続される内側連結部８１２を有している。ベースプレート８００上に配置されたカートリッジ（図示せず）がＢタイプのカートリッジであるときには、連結用小孔８１０の代わりに連結用の突出部が必要である。

加えて、ベースプレート８００の上側部分の両側には、図６に示されている連結用突出部６６０の貫通孔に対応する複数の小孔８３０が設けられている。好ましくは、ベースプレート８００は、高い強度の絶縁部材から製造される。

図１１および図１２は、バッテリモジュールを図９に示すように製造するときに用いるカバープレートの上下の部分をそれぞれ示す斜視図である。

これらの図面を参照すると、このカバープレート９００は、全般的に、バッテリカートリッジと同一サイズの長方形の構造に製造されている。このカバープレート９００の一方の側には、連結用突出部９１０が設けられている。この連結用突出部９１０に隣接してカバープレート９００の一端に形成されているものは外部入出力電極９２０である。連結用突出部９１０は、図５に示されるプラグタイプの連結部材５００の突出部５２０にほぼ対応する形状に製造されている。連結用突出部９１０は、外部入出力電極９２０と電気的に接続される。カバープレート９００の底部に接触しているカートリッジ（図示せず）がＡタイプのカートリッジであるときには、図１０に示されている連結用小孔８１０が連結用突出部９１０の代わりに形成される。

加えて、カバープレート９００の両側には、それを貫通する貫通孔が形成された連結用突出部９３０が設けられている。好ましくは、カバープレート９００は、高い強度の絶縁部材から製造される。

例示を目的として本発明の好ましい実施形態を開示してきたが、添付の請求の範囲に開示されているような本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な変更、追加および置換えが可能であることを当業者は理解するであろう。

以上の説明から明らかなように、本発明によるバッテリカートリッジは、中型あるいは大型サイズのバッテリパックを製造するべく複数のカートリッジを互いに積み重ねるときに、カートリッジの間の機械的な連結が達成されると同時にカートリッジの間の電気的な接続もまた達成され、それによってカートリッジの組立が容易に達成され、かつカートリッジを組み立てる間あるいは使用する間の短絡リスクが防止されるという効果を奏する。さらにまた、本発明のバッテリカートリッジを用いて製造される中型あるいは大型サイズのバッテリパックは、安定しかつコンパクトな構造を有する。したがって、この中型あるいは大型サイズのバッテリパックは、電気自動車あるいはハイブリッド電気自動車のための電力源として好適に用いられる。

通常の電池カートリッジを示す斜視図。 その一つが図１に示されている複数のバッテリカートリッジを互いに積重ねることによって製造されたバッテリモジュールを示す斜視図。 本発明の好ましい実施形態の一対の連結部材を示す斜視図。 本発明の好ましい実施形態の一対の連結部材を示す斜視図。 図３および図４の連結部材をカートリッジに取り付けるプロセスを示す典型図。 図５のプロセスによって組立てられたＡタイプのバッテリカートリッジを示す斜視図。 逆様になっているプラグタイプの連結部材をフレーム部材に取り付けるプロセスを示す図５と同様な典型図。 図７のプロセスによって組立てられたＢタイプのバッテリカートリッジを示す斜視図。 その一つが図６に示されている複数のＡタイプのカートリッジとその一つが図８に示されているＢタイプのカートリッジとを互いに積み重ねてバッテリモジュールを製造する積重ねプロセスを示す典型図。 図９に示したようにバッテリモジュールを製造するときに用いるベースプレートを示す典型図。 図９に示したようにバッテリモジュールを製造されるときに用いるカバープレートの上部を示す斜視図。 図９に示したようにバッテリモジュールを製造されるときに用いるカバープレートの下部を示す斜視図。

Claims (10)

1. １つ若しくは複数の素電池がその内部に取り付けられている、バッテリパックのためのバッテリカートリッジであって、
   前記バッテリカートリッジは容易な積み重ねのために板状の構造に製造され、かつ
   前記カートリッジ間の電気的な接続のための連結部材が、前記カートリッジを積み重ねる際に前記連結部材が互いに結合する連結構造として構成されてなり、
   前記連結部材が、ソケットタイプの連結部材とプラグタイプの連結部材とを備えてなり、
   前記ソケットタイプの連結部材は、対応する前記素電池の電極端子に接続される接続部が、中空部を有する部材本体の一側から突出する構造として構成されてなり、
   前記プラグタイプの連結部材は、対応する前記素電池の電極端子に接続される接続部が、前記中空部に連結される突出部を有する部材本体の一側から突出する構造として構成されてなり、
   前記カートリッジが、互いに連結される一対の矩形のフレーム部材を有し、
   前記連結部材が、その部材本体が前記フレーム部材の間に固定的に取り付けられるとともに前記突出部あるいは前記中空部が外側に露出するように、前記フレーム部材に組み付けられることを特徴とする、バッテリカートリッジ。
2. 前記カートリッジは、それらが互いに連結されるときに前記素電池の縁部を固定する前記一対の矩形のフレーム部材を備え、
   １つ若しくは複数のプレート形状の素電池が横方向に配列されて前記フレーム部材の間に取り付けられ、かつ、
   前記素電池の電極端子を接続するためのバスバーが前記バッテリカートリッジの上側フレーム部材に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載したバッテリカートリッジ。
3. 前記連結部材が、前記カートリッジに一体に形成され、あるいは前記カートリッジに組み付けられていることを特徴とする、請求項１に記載したバッテリカートリッジ。
4. 前記フレーム部材が、その両側に少なくとも一つの連結用突出部を有し、
   一つのカートリッジと他のカートリッジとの間の連結力を高めるために棒状の連結部材を挿通できるような貫通孔が、前記連結用突出部に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載したバッテリカートリッジ。
5. 前記素電池がリチウム二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載したバッテリカートリッジ。
6. 前記素電池がパウチ形状の電池であることを特徴とする、請求項１に記載したバッテリカートリッジ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載されたバッテリカートリッジを複数備えるバッテリモジュールであって、
   バッテリカートリッジの間の機械的な連結および電気的な接続が連結タイプの連結部材を用いて達成されるように互いに積み重ねられてなり、
   前記カートリッジに対応する形状を有するカバープレートが、積み重ねられたバッテリカートリッジのうち最上部のものの上に取り付けられ、
   前記カートリッジに対応する形状を有するベースプレートが、積み重ねられたバッテリカートリッジの最下部のものの下に取り付けられ、
   前記カバープレートおよび前記ベースプレートが、前記連結部材の突出部あるいは中空部に連結することができる連結用小孔あるいは連結用突出部を有するととともに、前記連結用小孔および連結用突出部に電気的に接続される外部入出力電極を有することを特徴とする、バッテリモジュール。
8. 前記カートリッジが、各々、その上端部の一側にソケットタイプの連結部材を有し、かつ、その下端部の一側にプラグタイプの連結部材を有することを特徴とする、請求項７に記載したバッテリモジュール。
9. 請求項７又は８に記載した１つ若しくは複数のバッテリモジュールを含んでいることを特徴とする、バッテリパック。
10. 前記バッテリパックが電気車両あるいはハイブリッド電気車両のための電力源として用いられることを特徴とする、請求項９に記載したバッテリパック。

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