JP6549307B2 - 二次電池用カートリッジ及びこれを含むバッテリーモジュール - Google Patents

Description

本発明は、二次電池用カートリッジに関し、より詳しくは、カートリッジの内部にガスベンティング用流路を備えた二次電池用カートリッジ及びこれを含むバッテリーモジュールに関する。

本出願は、２０１５年１０月２３日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４８０７５号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、内燃機関及び／または電気モータを用いて駆動力を確保する電気自動車にも二次電池が広く用いられている。前記電気自動車には、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車及び内燃機関なく電気モータとバッテリーのみで駆動される純粋な電気自動車等が含まれる。

このような電気自動車に用いられる場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、中・大型装置には、積層が容易であるという長所によってパウチ型二次電池がよく用いられる。

パウチ型二次電池は、通常、アルミニウム及びポリマー樹脂のラミネートシートの電池ケースで包まれており、機械的剛性が大きくないため、複数のパウチ型二次電池を含んでバッテリーモジュールを構成するとき、二次電池を外部の衝撃などから保護し、動きを防止して積層を容易にするために、カートリッジを用いる場合が多い。

パウチ型二次電池が収納された複数のカートリッジは、相互積層可能に設けられ、バッテリーモジュールは、このように積層された複数の二次電池及びカートリッジで構成できる。

パウチ型二次電池は、電気化学的反応によって充電または放電が行われるが、このような充放電過程で伴われる熱が効果的に除去されなければ、二次電池の内部温度が急速に上昇し得る。温度の急速な上昇は、電解液の分解反応をもたらし、二次電池の内部にガスを生成する。

このような場合、電池ケースの内部の圧力増加によって一種の膨張現象であるスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生し得、スウェリング現象が酷くなれば、二次電池が爆発するなどの深刻な問題が発生し得る。

そのため、パウチ型二次電池の場合、電池ケースの内部圧力が一定圧力以上となれば、電池ケースの密封が解除されながらガスが外部へ排出されるように設計することが通常である。

一方、前記自動車のバッテリーパックは、二次電池でガスが発生してもガスが客室の内部へ流入しないように構成されている。一例で、図１に示したように、従来の複数の二次電池及びカートリッジで構成されたバッテリーモジュール２は、外部パックケース１によって密閉され得る。したがって、バッテリーモジュール２でガスが発生する場合、前記ガスは、外部パックケース１の内部に閉じられる。そして、パックケース１の内部圧力が上がれば、パックケースの一側に設けられたガス排出口３が開放されることで、ガスがパックケースの外部へ排出される。この際、ガス排出口は、自動車の排気ラインと連結されており、ガスは、排気ラインに沿って自動車の外部へ安全に排出される。

しかし、電気自動車のように中・大型装置に用いられるバッテリーパックは、高い出力を提供するように複数のバッテリーモジュールが集約的に構成されるため、その体積及び重量が増加する。このようにバッテリーパックのサイズは次第に増加しつつあるが、バッテリーパックを設置できる電気自動車内の空間は制限的である。

そこで、電気自動車内の制限された空間に効率的に高容量のバッテリーパックを設置できるようにバッテリーパック自体の構造変更が求められ、このような要求に応じてバッテリーパックを構成する構成品の変更も必要な実情である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池を収容し、非常時に二次電池で発生したガスを特定方向へ誘導できる二次電池用カートリッジを提供することを目的とする。

また、本発明は、既存のバッテリーパックケースを省略し、前記二次電池用カートリッジを用いてバッテリーモジュールまたはバッテリーパックを構成することで、バッテリーパックの体積を減らして空間の制約を減少させることを他の目的とする。

但し、本発明が解決しようとする課題はこれに限定されず、ここに言及されていないさらに他の技術的課題は、以下に記載された発明の説明からより明確に理解されるだろう。

上記の課題を達成するため、本発明の一面によれば、内部に、二次電池が収納される電池収容空間、及び前記電池収容空間と区画されており、中空構造を有する流路を備え、両側面部に、前記電池収容空間と連通するスロット、及び前記流路と連通するベンティングホールを各々備える電池収納ボックスと、電気伝導性材質から形成され、前記電池収納ボックスの少なくとも一側面部に装着され、前記スロットを通して前記電池収納ボックスの内外へ延びる前記二次電池の電極リードと電気的に接続するセンシングユニットと、一面が開放されたボックスの形態として設けられ、前記電池収納ボックスの両側面部に装着されて前記電池収納ボックスのスロット、ベンティングホール及び前記センシングユニットを遮蔽するカバーユニットと、を含み、前記電池収納ボックスの両側面部のうち少なくともいずれか一つに装着されるカバーユニットには、ガス排出口がさらに設けられた二次電池用カートリッジが提供される。

前記電池収納ボックスは、上部ケース及び下部ケースを含み、前記電池収容空間、前記流路、前記スロット及び前記ベンティングホールが、前記上部ケース及び前記下部ケースが相互結合することで形成され得る。

前記上部ケース及び前記下部ケースは各々、前記二次電池が配設される空間を形成する電池収納部と、前記ケース収納部の周り方向に沿って壁体を形成するケース外周部と、を含み、前記上部ケース及び前記下部ケースは、前記ケース外周部の上端面が相互対面するように結合し得る。

前記ケース外周部は、上端面から所定の深さだけ凹んで形成され、前記流路を形成する第１溝を含み、前記第１溝は、前記ベンティングホールにまで繋がり得る。

前記ケース外周部は、前記第１溝と区画された位置で上端面から所定の深さだけ凹んで形成された第２溝をさらに含み、前記電池収納ボックスは、前記第２溝に介される封止部材をさらに含み得る。

前記ケース外周部は、前記両側面部の位置に上端面よりも低く形成された段差部をさらに備え、前記段差部は、前記スロットの一部分を形成し得る。

前記ケース外周部のコーナー領域には、他方よりも突出し、貫通孔の形成された組立用フィンガーが各々設けられ得る。

前記組立用フィンガーの貫通孔には、棒状締結部材が挿通し得る。

前記センシングユニットは、前記スロットを挟んで相互所定間隔に離隔されるように前記電池収納ボックスの側面部の外壁に結合する一対のブラケットと、前記スロットの前方に位置するように前記一対のブラケットに連結され、前記二次電池の電極リードが通過するリード通過孔を備え、前記電極リードと接触するセンシングブロックと、を含み得る。

前記リード通過孔が、少なくとも二つ以上であり得る。

前記カバーユニットを貫通して前記センシングブロックに連結される端子ターミナルをさらに含み得る。

前記端子ターミナルが貫通する前記カバーユニットのターミナル貫通孔に、Ｏ−リングが介され得る。

前記電池収納ボックスは、前記電池収納ボックスの両側面部の外壁面から所定の深さだけ凹んで形成され、前記第２溝と連結され、前記スロット及び前記ベンティングホールを囲むように形成される第３溝をさらに備え、前記カバーユニットが、前記第３溝に対応する開放端を有し、前記スロット及び前記ベンティングホールを遮蔽する内部カバー、及び前記内部カバーを遮蔽する外部カバーを含み、前記封止部材が、前記第３溝と前記内部カバーの開放端との間にさらに介され得る。

本発明の他の様態によれば、上述の二次電池用カートリッジを含むバッテリーモジュールが提供できる。

本発明のさらに他の様態によれば、前記バッテリーモジュールを含むバッテリーパックが提供できる。

本発明のさらに他の様態によれば、前記バッテリーモジュールを含む自動車が提供できる。

本発明の一面による二次電池用カートリッジは、内部に収納されている二次電池におけるガスの発生時、該ガスがカートリッジの内部の流路に沿って流れてカートリッジのベンティングホールによって外部へ排出される構造を有する。

したがって、本発明の二次電池用カートリッジを用いてバッテリーモジュールを構成すれば、ガスのベンティングのために必要であった既存のパックケースが省略可能である。このように、パックケースの省略されたバッテリーモジュールまたはバッテリーパックは、電気自動車または狭小な空間に設けられるとき、空間の制約を少なく受ける。

従来技術によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。 本発明の一実施例による二次電池用カートリッジを示した斜視図である。 図２の部分分解斜視図である。 図２の二次電池用カートリッジの構成品を示した斜視図である。 図２の二次電池用カートリッジの構成品を示した斜視図である。 図２の二次電池用カートリッジの構成品を示した斜視図である。 図２の二次電池用カートリッジの構成品を示した斜視図である。 図２の二次電池用カートリッジの断面図である。 図８の主要部分の拡大図である。 本発明の一実施例によるバッテリーモジュールの構成を概略的に示した斜視図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、図面における構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさや比率は、実際の大きさや比率を完全に反映することではない。

図２は、本発明の一実施例による二次電池用カートリッジを示した斜視図であり、図３は、図２の部分分解斜視図であり、図４〜図７は、図２の二次電池用カートリッジの構成品を示した斜視図である。

これらの図面を参照すれば、本実施例による二次電池用カートリッジ１００は、電池収納ボックス１１０、センシングユニット１２０及びカバーユニット１３０を含む。

詳細は後述するが、本実施例の場合、カートリッジ１００がガス排出口１３３を除いて密閉された構造となっているので、従来のようにアセンブリーされたカートリッジ１００の全体を密閉する外部ケースが不要となり、バッテリーモジュール１０またはパックの体積を減らすことができ、また、製造コストを低減させることができる。

二次電池用カートリッジ１００を形成する各構成を見れば、先ず、電池収納ボックス１１０は、複数の二次電池Ｂの積層に用いられる構成要素であって、二次電池Ｂを把持してその動きを防止し、相互積層可能に構成され、二次電池Ｂの組立をガイドできる。

ここで、複数の二次電池Ｂは、パウチ型二次電池Ｂであり得る。各々のパウチ型二次電池Ｂは、電極リードＬを備え得、このような電極リードＬは、セルボディーに対して単方向または両方向へ突出し延びた二つの電極リードＬ（正極リード、負極リード）を含み得る。例えば、電池収納ボックス１１０の内部には、二つパウチ型二次電池Ｂが層状に配列され得、いずれか一つの二次電池Ｂの電極リードＬと他の一つの二次電池Ｂの電極リードＬとは、相互溶接などによって固定でき、これによって電池収納ボックス１１０の内部の二次電池Ｂ同士の電気的接続が行われる。

電池収納ボックス１１０は、上部ケース１１１及び下部ケース１１２を含み、前記上部ケース１１１と下部ケース１１２とは相互結合及び分離可能に設けられ得る。例えば、図２及び図３に示したように、電池収納ボックス１１０は、下部ケース１１２に二つのパウチ型二次電池Ｂを積層した後、下部ケース１１２を上部ケース１１１で覆うように構成できる。そして、上部ケース１１１及び下部ケース１１２のコーナーに各々上下方向へ貫通して形成されている貫通孔Ｈに挿入される棒状締結部材、例えば、長ボルト１４０によって一体に結合できる。参考に、上部ケース１１１と下部ケース１１２とは、フック方式によっても結合し得る。

このように組み立てられた電池収納ボックス１１０は、両側面部（図２に示した直交座標系において、Ｙ軸方向を電池収納ボックス１１０の左、右側面と定義する。）を除いた全面が閉まった構造となっており、収納された二次電池Ｂは、電池収納ボックス１１０の内部に密閉できる。但し、二次電池Ｂの電極リードＬ部分は、電池収納ボックス１１０の両側面部に形成されているスロット１１６（図４参照）によって外部へ露出し得る。このような二次電池Ｂの電極リードＬ部分はセンシングユニット１２０と電気的に接続できる。

図４〜図７を参照すれば、電池収納ボックス１１０は、電池収容空間１１４、流路１１５ａ、スロット１１６及びベンティングホール１１７を備える。ここで、電池収容空間１１４及び流路１１５ａは、電池収納ボックス１１０の内部に一緒に備えられる。前記流路１１５ａは、電池収納ボックス１１０の内部で電池収容空間１１４と区画され、中空構造を有する。そして、スロット１１６及びベンティングホール１１７は、電池収納ボックス１１０の両側面部に各々備えられ得る。前記スロット１１６は、電池収容空間１１４と連通し、ベンティングホール１１７は、流路１１５ａと連通する。

このような電池収容空間１１４、流路１１５ａ、スロット１１６及びベンティングホール１１７は、上部ケース１１１と下部ケース１１２とが相互結合することで形成される。

例えば、上部ケース１１１及び下部ケース１１２は、結合面を基準で前記電池収容空間１１４、流路１１５ａ、スロット１１６及びベンティングホール１１７が対称的に形成される内部構造を有する。即ち、上部ケース１１１及び下部ケース１１２は、電池収容空間１１４、流路１１５ａ、スロット１１６及びベンティングホール１１７の形状の一部分を各々含む。以下、このような電池収納ボックス１１０の内部構造について詳述する。

本実施例の上部ケース１１１及び下部ケース１１２は、構成がほぼ同一であるため、以下では下部ケース１１２についての説明をもって上部ケース１１１についての説明を代わりにする。

先ず、図５を参照すれば、下部ケース１１２は、電池収納部１１４及びケース外周部１１５を含む。

電池収納部１１４は、一つまたは二つ以上の二次電池Ｂが載置される場所であって、電池収容空間１１４を構成する。二次電池Ｂは、前記電池収納部１１４に配設できる。したがって、電池収納部１１４は、二次電池Ｂの幅と長さに対応するサイズに設計できる。

一方、電池収納部１１４は、熱伝導率の高いアルミニウムのような金属材質で設けられ得る。例えば、二次電池Ｂのセルボディーは、電池収納部１１４と接触して配置でき、ここで、電池収納部１１４をアルミニウム材質で構成することで二次電池Ｂの放熱効果を高めることができる。

ケース外周部１１５は、電池収納部１１４の周り方向に沿って壁体を形成する部分である。本実施例の場合、ケース外周部１１５は、電池収納部１１４を囲む四角フレームの形態に製作され得る。

上部ケース１１１と下部ケース１１２は、前記ケース外周部１１５の上端面が相互対面するように結合できる。ここで、前記ケース外周部１１５の上端面は、電池収納ボックス１１０の結合面となる。

ケース外周部１１５の短辺となる両側面部には、上端面よりも低く形成された段差部１１５ｄが備えられる。このような段差部１１５ｄには、二次電池Ｂの電極リードＬ部分が載置され得る。そして、下部ケース１１２の段差部１１５ｄと上部ケース１１１の段差部１１５ｄとが結合面を基準で対称的に形状が合わせられることで、電池収納ボックス１１０のスロット１１６が形成される。

また、ケース外周部１１５は、第１溝１１５ａを含む。第１溝１１５ａは、電池収納ボックス１１０の流路１１５ａを形成する一部分である。前述の電池収納ボックス１１０のスロット１１６のように、下部ケース１１２の第１溝１１５ａと上部ケース１１１の第１溝１１５ａとが結合面を基準で対称的に形状が合わせられることで流路が形成される。

前記第１溝１１５ａは、ケース外周部１１５の上端部から所定の深さだけ凹んで形成でき、図５のように、ケース外周部１１５の一側面部から長辺側に沿って他側面部にまでつながり得る。本実施例の場合、第１溝１１５ａは、段差部１１５ｄを基準で二つに分けられてケース外周部１１５の両長辺側を各々経由するように設けられ得る。このような場合、第１溝１１５ａが一つで構成される場合に比べ、二次電池Ｂで発生したガスをより効果的かつ迅速に外部へ排出することができる。

ケース外周部１１５は、第２溝１１５ｂ及び第３溝１１５ｃをさらに含み得る。第２溝１１５ｂは、図５のように、第１溝１１５ａと類似にケース外周部１１５の上端面から所定の深さだけ凹んで形成され得、ケース外周部１１５の一側面部から長辺側に沿って他側面部にまでつながり得る。そして、第２溝１１５ｂは、第１溝１１５ａに対して外側に形成され得る。このような第２溝１１５ｂには、図６のように、封止部材１１３ａが介され得る。
このような構成によれば、下部ケース１１２と上部ケース１１１とが結合したとき、下部ケース１１２の第２溝１１５ｂと上部ケース１１１の第２溝１１５ｂとの形状合せによって設けられた空間に封止部材１１３ａが介されることで、下部ケース１１２と上部ケース１１１との封止性が向上できる。したがって、下部ケース１１２と上部ケース１１１との結合面の間でガスが漏出することを防止することができる。ここで、前記封止部材１１３ａとしては、ＥＰＤＭ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｄｉｅｎｅ ｍｏｎｏｍｅｒ）のようなゴム材質のガスケットを用い得る。

第３溝１１５ｃは、図４及び図５を参照すれば、ケース外周部１１５の両側面部の外壁面から所定の深さだけ凹んで形成され、第２溝１１５ｂと連結され、段差部１１５ｄと第１溝１１５ａとが終わる箇所の外側を囲むように形成され得る。したがって、下部ケース１１２と上部ケース１１１とが結合したとき、下部ケース１１２の第３溝１１５ｃ及び上部ケース１１１の第３溝１１５ｃによって電池収納ボックス１１０の両側面部に四角枠形態の陰刻が形成される。

このような第３溝１１５ｃにも、図６を参照すれば、前記第２溝１１５ｂのように封止部材１１３ｂがさらに介され得る。ここで、第３溝１１５ｃに介される封止部材１１３ｂは、電池収納ボックス１１０の側面部とカバーユニット１３０との密着力を高めるための構成である。詳細は後述するが、第３溝１１５ｃに介される封止部材１１３ｂは、カバーユニット１３０の内部カバー１３２の開放端に密着でき、スロット１１６及びベンティングホール１１７から漏れたガスが、カバーユニット１３０の外部へ漏出することを防止する。

例えば、第２溝１１５ｂ及び第３溝１１５ｃに各々別途の封止部材を介することもできるが、本実施例の場合、第２溝１１５ｂに介される封止部材１１３ａと、第３溝１１５ｃに介される封止部材１１３ｂとを一体に製作することで、連続的な封止ラインを具現し、組立工程を単純化させた。

また、ケース外周部１１５のコーナー領域には、他方よりも突出し、貫通孔Ｈの形成された組立用フィンガー１１５ｅが各々設けられ得る。前記貫通孔Ｈには、棒状締結部材が挿通し得る。例えば、上部ケース１１１及び下部ケース１１２は、前記組立用フィンガー１１５ｅの部分に長ボルト１４０が介され、相互結合できる。また、複数のカートリッジ１００が（図１０参照）、一つの長ボルト１４０で連結されて一体としても組立できる。

続いて、センシングユニット１２０は、二次電池Ｂの電極リードＬと電気的に接続し、端子ターミナル１２４同士の連結によって他の二次電池用カートリッジ１００または外部デバイスと連結される構成である。このようなセンシングユニット１２０は、電池収納ボックス１１０の少なくとも一側面部に装着され得る。例えば、電極リードＬの形成位置による二次電池Ｂの種類によってセンシングユニット１２０の構成が変わり得る。例えば、単方向の電極リードＬを有する二次電池Ｂの場合、センシングユニット１２０が電池収納ボックス１１０の一側面部のみに装着されてもよく、両方向の電極リードＬを有する二次電池Ｂの場合、本実施例のように、センシングユニット１２０が電池収納ボックス１１０の両側面部に共に装着されてもよい。

具体的に、本実施例のセンシングユニット１２０は、図７を参照すれば、一対のブラケット１２１及びセンシングブロック１２２を含む。

一対のブラケット１２１は、スロット１１６を挟んで相互所定間隔に離隔するように電池収納ボックス１１０の側面部の外壁に結合し得る。例えば、ブラケット１２１は、電池収納ボックス１１０の側面部の外壁にボルトによって組み立てられ得る。

センシングブロック１２２は、スロット１１６の前方に位置するように一対のブラケット１２１と連結され、リード通過ホール１２３を備える。例えば、図７のＡ領域に示したように、センシングブロック１２２は、一対のブラケット１２１と一体に形成され得る。そして、センシングブロック１２２は、ブラケット１２１に対して突出した形態であり、かつ中央部分の幅が両端部分に比べて狭く形成されることで一対のブラケット１２１と中央部分との間に二つのリード通過ホール１２３が設けられ得る。

前記リード通過ホール１２３には、二次電池Ｂの電極リードＬが通過でき、通過した二次電池Ｂの電極リードＬ部分は、センシングブロック１２２の本体に溶接などの方式で固定され得る。また、センシングブロック１２２には、端子ターミナル１２４がさらに結合し得る。

端子ターミナル１２４は、カバーユニット１３０を貫通して外部へ露出し得る。ここで、端子ターミナル１２４とカバーユニット１３０の貫通口との間におけるガス漏出を防止するために、端子ターミナル１２４の周りにＯ−リング（Ｏ）がさらに介し得る。

続いて、カバーユニット１３０は、電池収納ボックス１１０のスロット１１６及びベンティングホール１１７を遮蔽し、センシングユニット１２０を保護する構成である。カバーユニット１３０は、図２を参照すれば、スロット１１６、ベンティングホール１１７及びセンシングユニット１２０が覆われるように電池収納ボックス１１０の両側面部に装着され得る。

本実施例の場合、カバーユニット１３０は、図３及び図８を参照すれば、内部カバー１３２及び外部カバー１３１を含む。カバーユニット１３０は、二重構造からなり得る。外部カバー１３１は、電池収納ボックス１１０の組立用フィンガー１１５ｅの間の幅に合わせて設けられ、内部カバー１３２は、四角枠の陰刻形態の第３溝１１５ｃに対応する開放端を有するように設けられる。前述のように、内部カバー１３２の開放端と第３溝１１５ｃとの間に封止部材１１３が介され、スロット１１６及びベンティングホール１１７は、内部カバー１３２によって遮蔽できる。このように、カバーユニット１３０が二重構造で構成されることで、ガス漏出防止の効果をさらに高めることができ、機械的剛性が高くなる。

一方、カバーユニット１３０は、電池収納ボックス１１０の両側面部に一つずつ装着され、そのうち、少なくとも一つにガス排出口１３３が設けられる。即ち、ガス排出口１３３は、二つのカバーユニット１３０に各々設けられ得るが、ガス排出経路を単一化するためにガス排出口１３３は、いずれか一方のみに設けることが望ましい。前記ガス排出口１３３は、内部カバー１３２と連通するように構成され得る。したがって、本実施例の二次電池用カートリッジ１００において、ガスは前記ガス排出口１３３のみによって外部へ排出される。

以下、図８及び図９を参照して、本実施例による二次電池用カートリッジ１００のガス排出経路を説明する。

パウチ型二次電池Ｂは、特に、電極リードＬが付着されている部分で発熱が酷く、封止性が弱く、電極リードＬの方でガス漏出が起こりやすい。このように電極リードＬの部分によって二次電池Ｂの内部からガスが漏れれば、ガスはスロット１１６を通して内部カバー１３２へ流入される。

図８及び図９を参照すれば、ガス排出口１３３付きの内部カバー１３２に流入したガスは、直ちにガス排出口１３３によって外部へ排出できる。ガス排出口１３３のない反対側の内部カバー１３２に流入したガスは、同様にスロット１１６によって内部カバー１３２の内部へ流入した後、スロット１１６に隣接している一側のベンティングホール１１７に吸い込まれる。参考に、ガスが発生したとき、ガスの流れは、電池収納ボックス１１０の内部気圧が外部気圧よりも高いため、圧力差によってガス排出口１３３側に向けられる。

その後、ガスは、電池収納ボックス１１０のケース外周部１１５に形成された流路に沿って反対側のベンティングホール１１７の外へ抜け出され、ガス排出口１３３によってカートリッジ１００の外部へ排出できる。

このような構成を有する本発明の二次電池用カートリッジ１００は、二次電池Ｂの積層ガイドのみならず、カートリッジ１００単位で二次電池Ｂの誤作動時に発生したガスを特定経路へ排出できる。したがって、このような二次電池用カートリッジ１００を活用すれば、バッテリーモジュール１０またはバッテリーパックの構成のうち、（例えば、図１に示したような）パックケースを省略できる。

図１０は、本発明の一実施例によるバッテリーモジュール１０の構成を概略的に示した斜視図である。

本実施例によるバッテリーモジュール１０は、上述の二次電池用カートリッジ１００が複数積層されて構成できる。例えば、図１０に示したように、二次電池用カートリッジ１００は、ガス排出口１３３が同じ方向に向かうように層状で配列されるように積層できる。このように積層されたカートリッジ１００積層体は、長ボルト１４０によって一本に組み立てられ得る。ここで、長ボルト１４０は、各カートリッジ１００のコーナー領域に設けられた組立用フィンガー１１５ｅの貫通孔Ｈに介され得る。

また、端子ターミナル１２４は、バスバーまたはケーブル（図示せず）などで連結され得る。即ち、端子ターミナル１２４同士の連結によって各カートリッジ１００の内部に収納されている二次電池Ｂが電気的に接続され得る。

一方、各カートリッジ１００のガス排出口１３３にはマニホルダー２００が結合し得る。マニホルダー２００は、各カートリッジ１００の内部から排出されるガスを一箇所に集める役割を果たす。このようなマニホルダー２００は、さらに排気ライン（図示せず）と連結できる。

このような本実施例によるバッテリーモジュール１０は、各カートリッジ１００が密閉した構造からなり、内部にガスを排出できる流路が設計されているため、既存のガス排出のために必要であった外部ケースを省略することができる。

本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリーモジュールを一つ以上含むことができる。また、本発明によるバッテリーパックは、このようなバッテリーモジュールに加え、バッテリーモジュールの充放電を制御するための各種装置、例えば、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、ヒューズなどをさらに含むことができる。

本発明によるバッテリーモジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用できる。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーモジュールを一つ以上含むことができる。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

本発明は、二次電池用カートリッジに関し、特に、このような二次電池用カートリッジを用いて構成されたバッテリーモジュール及び前記バッテリーモジュールによって駆動されるデバイス、例えば、電気自動車関連産業に利用可能である。

１ 外部パックケース、パックケース
２ バッテリーモジュール
３ ガス排出口
１０ バッテリーモジュール
１００ 二次電池用カートリッジ、カートリッジ
１１０ 電池収納ボックス
１１１ 上部ケース
１１２ 下部ケース
１１３ 封止部材
１１４ 電池収納部、電池収容空間
１１５ ケース外周部
１１６ スロット
１１７ ベンティングホール
１２０ センシングユニット
１２１ ブラケット
１２２ センシングブロック
１２３ リード通過ホール
１２４ 端子ターミナル
１３０ カバーユニット
１３１ 外部カバー
１３２ 内部カバー
１３３ ガス排出口
１４０ 長ボルト
２００ マニホルダー

Claims (14)

1. 内部に、二次電池が収納される電池収容空間、及び前記電池収容空間と区画されており、中空構造を有する流路を備え、両側面部に、前記電池収容空間と連通するスロット、及び前記流路と連通するベンティングホールを各々備える電池収納ボックスと、
   電気伝導性材質から形成され、前記電池収納ボックスの少なくとも一側面部に装着され、前記スロットを通して前記電池収納ボックスの内外へ延びる前記二次電池の電極リードと電気的に接続するセンシングユニットと、
   一面が開放されたボックスの形態として設けられ、前記電池収納ボックスの両側面部に装着されて前記電池収納ボックスのスロット、ベンティングホール及び前記センシングユニットを遮蔽するカバーユニットと、を含み、
   前記電池収納ボックスの両側面部のうち少なくともいずれか一つに装着されるカバーユニットには、ガス排出口がさらに設けられており、
   前記電池収納ボックスが、上部ケース及び下部ケースを含み、
   前記電池収容空間、前記流路、前記スロット及び前記ベンティングホールが、前記上部ケース及び前記下部ケースが相互結合することで形成されることを特徴とする二次電池用カートリッジ。
2. 前記上部ケース及び前記下部ケースが各々、
   前記二次電池が配設される空間を形成する電池収納部と、
   前記電池収納部の周り方向に沿って壁体を形成するケース外周部と、を含み、
   前記上部ケース及び前記下部ケースが、前記ケース外周部の上端面が相互対面するように結合することを特徴とする請求項１に記載の二次電池用カートリッジ。
3. 前記ケース外周部が、
   上端面から所定の深さだけ凹んで形成され、前記流路を形成する第１溝を含み、
   前記第１溝が、前記ベンティングホールにまで繋がることを特徴とする請求項２に記載の二次電池用カートリッジ。
4. 前記ケース外周部が、
   前記第１溝と区画された位置で上端面から所定の深さだけ凹んで形成された第２溝をさらに含み、
   前記電池収納ボックスが、前記第２溝に介される封止部材をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の二次電池用カートリッジ。
5. 前記ケース外周部が、前記両側面部の位置に上端面よりも低く形成された段差部をさらに備え、前記段差部が、前記スロットの一部分を形成することを特徴とする請求項２に記載の二次電池用カートリッジ。
6. 前記ケース外周部のコーナー領域には、他方よりも突出し、貫通孔の形成された組立用フィンガーが各々設けられることを特徴とする請求項２に記載の二次電池用カートリッジ。
7. 前記組立用フィンガーの貫通孔には、棒状締結部材が挿通することを特徴とする請求項６に記載の二次電池用カートリッジ。
8. 内部に、二次電池が収納される電池収容空間、及び前記電池収容空間と区画されており、中空構造を有する流路を備え、両側面部に、前記電池収容空間と連通するスロット、及び前記流路と連通するベンティングホールを各々備える電池収納ボックスと、
   電気伝導性材質から形成され、前記電池収納ボックスの少なくとも一側面部に装着され、前記スロットを通して前記電池収納ボックスの内外へ延びる前記二次電池の電極リードと電気的に接続するセンシングユニットと、
   一面が開放されたボックスの形態として設けられ、前記電池収納ボックスの両側面部に装着されて前記電池収納ボックスのスロット、ベンティングホール及び前記センシングユニットを遮蔽するカバーユニットと、を含み、
   前記電池収納ボックスの両側面部のうち少なくともいずれか一つに装着されるカバーユニットには、ガス排出口がさらに設けられており、
   前記センシングユニットが、
   前記スロットを挟んで相互所定間隔に離隔されるように前記電池収納ボックスの側面部の外壁に結合する一対のブラケットと、
   前記スロットの前方に位置するように前記一対のブラケットに連結され、前記二次電池の電極リードが通過するリード通過孔を備え、前記電極リードと接触するセンシングブロックと、を含むことを特徴とする二次電池用カートリッジ。
9. 前記リード通過孔が、少なくとも二つ以上であることを特徴とする請求項８に記載の二次電池用カートリッジ。
10. 前記カバーユニットを貫通して前記センシングブロックに連結される端子ターミナルをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の二次電池用カートリッジ。
11. 前記端子ターミナルが貫通する前記カバーユニットのターミナル貫通孔にＯ−リングが介されることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池用カートリッジ。
12. 前記電池収納ボックスが、前記電池収納ボックスの両側面部の外壁面から所定の深さだけ凹んで形成され、前記第２溝と連結され、前記スロット及び前記ベンティングホールを囲むように形成される第３溝をさらに備え、
    前記カバーユニットが、前記第３溝に対応する開放端を有し、前記スロット及び前記ベンティングホールを遮蔽する内部カバー、及び前記内部カバーを遮蔽する外部カバーを含み、
    前記封止部材が、前記第３溝と前記内部カバーの開放端との間にさらに介されることを特徴とする請求項４に記載の二次電池用カートリッジ。
13. 請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の二次電池用カートリッジを含むことを特徴とするバッテリーモジュール。
14. 請求項１３に記載のバッテリーモジュールを含むことを特徴とする自動車。

Images