JP7034410B2 - 安全性が向上したバッテリーパック - Google Patents

Description

本発明は、安全性が向上したバッテリーパックに関し、より詳しくは、バッテリーパックの内部温度が基準値以上に上昇する場合、それを感知してバッテリーパックを外部と遮断すると同時に、アラームを通じてユーザが異常状況であることを認知できるように構成されたバッテリーパックに関する。

本出願は、２０１７年１２月１５日出願の韓国特許出願第１０－２０１７－０１７３４８８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、すべて本出願に組み込まれる。

ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコンなどの携帯用電気製品の使用が増加するにつれ、その駆動電源として主に用いられる二次電池の重要性が増している。

通常、充電が不可能な一次電池と異なって、充電及び放電が可能な二次電池はデジタルカメラ、携帯電話、ラップトップパソコン、パワーツール、電気自転車、電気自動車、ハイブリッド自動車、大容量電力貯蔵装置など先端分野で活発に研究が行われている。

特に、リチウム二次電池は、従来の鉛蓄電池、ニッケル－カドミウム電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－亜鉛電池など他の二次電池と比べて、単位重量当りエネルギー密度が高く、急速充電が可能であるため、使用が増加している。

リチウム二次電池は、作動電圧が３．６Ｖ以上であり、携帯用電子機器の電源として使用されるか、または、複数の電池を直列または並列で連結して高出力の電気自動車、ハイブリッド自動車、パワーツール、電気自転車、電力貯蔵装置（ＥＳＳ）、ＵＰＳなどに使用される。

リチウム二次電池は、ニッケル－カドミウム電池やニッケル－水素電池に比べて作動電圧が３倍も高く、単位重量当りエネルギー密度の特性にも優れるため、使用が急増している。

リチウム二次電池は、電解質の種類によって、液体電解質を使用するリチウムイオン電池と、高分子固体電解質を使用するリチウムイオンポリマー電池とに分けられる。そして、リチウムイオンポリマー電池は、高分子固体電解質の種類によって、電解液を全く含有しない完全固体型リチウムイオンポリマー電池と電解液を含んでいるゲル型高分子電解質を使用するリチウムイオンポリマー電池とに分けられる。

液体電解質を使用するリチウムイオン電池の場合、殆ど円筒や角形の金属缶を容器にして溶接密封した形態で使用される。このような金属缶を容器として使用する缶型二次電池は、形態が固定されるため、これを電源として使用する電気製品のデザインを制約し、体積を減らし難い。したがって、電極組立体と電解質をフィルムから製造したパウチ包装材に収納し密封して使用するパウチ型二次電池が開発されて使用されている。

しかし、リチウム二次電池は、過熱される場合、爆発の危険性があるため、安全性を確保することが重要な課題の一つである。リチウム二次電池の過熱は様々な原因で発生するが、そのうち一つがリチウム二次電池を通じて限界以上の過電流が流れる場合である。過電流が流れれば、リチウム二次電池がジュール熱によって発熱するため、電池の内部温度が急速に上昇する。また、温度の急速な上昇は、電解液の分解反応を引き起こして熱暴走を起こし、電池の爆発につながるようになる。過電流は、尖った金属物体がリチウム二次電池を貫通するか、正極と負極との間に介在された分離膜の収縮によって正極と負極との間の絶縁が破壊されるか、または、外部に連結された充電回路や負荷の異常によって突入電流が電池に印加されるなどの場合に発生する。特に、電気自動車の場合、バッテリーを座席の下に装着するため、バッテリーセルのスウェリングを感知し難く、人命事故につながり得る。

したがって、リチウム二次電池は、過電流の発生のような異常状況から電池を保護するため、保護回路と結合されて使用され、該保護回路には、一般に、過電流が発生したときに充電または放電電流が流れる線路を非可逆的に断線させるヒューズ素子が含まれる。

図１は、リチウム二次電池を含むバッテリーパックと結合される保護回路の構成のうち、ヒューズ素子の配置構造及び動作メカニズムを説明するための回路図である。

図示されたように、保護回路は、過電流が発生したときバッテリーパックを保護するため、ヒューズ素子１、過電流センシングのためのセンス抵抗２、過電流発生をモニタリングして過電流発生時にヒューズ素子１を動作させるマイクロコントローラ３、及び前記ヒューズ素子１への動作電流の流入をスイッチングするスイッチ４を含む。

ヒューズ素子１は、バッテリーパックの最外側端子に連結された主線路に設けられる。主線路は、充電電流または放電電流が流れる配線である。図面には、ヒューズ素子１が高電位線路Ｐａｃｋ＋に設けられていることが示されている。

ヒューズ素子１は、３端子素子部品であり、２つの端子は充電または放電電流が流れる主線路に、１つの端子はスイッチ４と接続される。そして、内部には主線路と直列で連結されて特定温度で溶断するヒューズ１ａと、前記ヒューズ１ａに熱を印加する抵抗１ｂとが含まれている。

前記マイクロコントローラ３は、センス抵抗２の両端電圧を周期的に検出することで過電流の発生をモニタリングし、過電流が発生したと判断されれば、スイッチ４をターンオンさせる。すると、主線路に流れる電流がヒューズ素子１側にバイパスされて抵抗１ｂに印加される。それによって、抵抗１ｂで発生したジュール熱がヒューズ１ａに伝導されてヒューズ１ａの温度を上昇させ、ヒューズ１ａの温度が溶断温度まで上昇すれば、ヒューズ１ａが溶断することで主線路が非可逆的に断線される。主線路が断線されれば、過電流がそれ以上流れなくなるため、過電流によって引き起こされる問題を解消することができる。

しかし、上記のような従来技術は様々な問題点を有している。すなわち、マイクロコントローラ３が故障すれば、過電流が発生してもスイッチ４がターンオンされない。このような場合、ヒューズ素子１の抵抗１ｂに電流が流れないため、ヒューズ素子１が動作しない。また、保護回路内にヒューズ素子１の配置のための空間が必要であり、ヒューズ素子１の動作を制御するためのプログラムアルゴリズムをマイクロコントローラ３に読み込まなければならない。したがって、保護回路の空間効率性が低下し、マイクロコントローラ３の負荷が増えるという短所がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルが有するエネルギー密度の低下なく、発火などの事故発生を防止することで、二次電池の使用上の安全性を大きく向上させるように構成されたバッテリーパックを提供することを目的とする。

ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、その他の課題は下記の発明の説明によって当業者に明確に理解されるであろう。

上述した技術的課題を解決するための本発明の一態様によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセルと、前記バッテリーセルを収容し、貫設された冷却孔を備えるパックケースと、前記パックケースの外側に設けられ、前記冷却孔に隣接して配置される流量測定器と、前記パックケース内部の温度変化に従って前記冷却孔を開閉する開閉ユニットとを含む。

前記流量測定器は、前記パックケースの内側から外側に流れる空気の流れを感知し得る。

前記流量測定器は、前記空気の流れが遮断されたことが感知されると、アラームを発し得る。

前記バッテリーパックは、前記流量測定器で前記空気の流れが遮断されたことが感知されると、アラームを発するアラーム装置をさらに含む形態で具現され得る。すなわち、前記流量測定器は、空気の流れを感知する機能のみを担い、アラームを発する装置は別に設けられ得る。

前記開閉ユニットは、前記冷却孔に整合する形状及びサイズを有する孔蓋と、前記孔蓋と連結される垂直ロッドと、前記パックケース内部の温度が上昇すれば、熱膨張による形態変形を起こして、前記垂直ロッドを下方に移動させることで前記孔蓋を下方に移動させ、前記冷却孔を閉鎖する一つまたは二つのバイメタルとを含み得る。

前記開閉ユニットは、温度の上昇によって上方に凸状に反り、前記垂直ロッドが貫通する貫通孔を備える第１バイメタルと、前記第１バイメタルの下部に位置し、前記垂直ロッドと結合されて、温度の上昇によって下方に凸状に反る第２バイメタルと、前記第１バイメタルの上部に位置して前記第１バイメタルの上方への動きを制限するストッパとを含む形態で具現され得る。

前記開閉ユニットは、前記第２バイメタルの下部に位置し、前記第２バイメタルを上方に弾性支持する弾性部材をさらに含む形態で具現され得る。

前記開閉ユニットは、前記垂直ロッドと結合され、温度の上昇によって下方に凸状に反る一つのバイメタルを備え、前記一つのバイメタルの上部に位置して前記一つのバイメタルの上方への動きを制限するストッパをさらに含み得る。

前記開閉ユニットは、前記冷却孔に整合する形状及びサイズを有する孔蓋と、一端部が前記孔蓋と連結される垂直ロッドと、前記垂直ロッドの垂直方向に沿って延び、一端部が前記垂直ロッドの他端部と連結される水平ロッドと、前記パックケース内部の温度が上昇すれば、熱膨張による形態変形を起こして、前記水平ロッドを前記垂直ロッドから離れる方向に移動させることで前記垂直ロッドに連結された孔蓋を下方に移動させ、前記冷却孔を閉鎖する一つまたは二つのバイメタルとを含む形態で具現され得る。

前記開閉ユニットは、温度の上昇によって前記垂直ロッドに向かう方向に凸状に反り、前記水平ロッドが貫通する貫通孔を備える第１バイメタルと、前記第１バイメタルに隣接して位置し、前記貫通孔を貫通した水平ロッドの他端部に固定される第２バイメタルと、前記垂直ロッドと第１バイメタルとの間に位置して、前記第１バイメタルの垂直ロッド方向への動きを制限するストッパとを含む形態で具現され得る。

前記開閉ユニットは、前記第２バイメタルを第１バイメタル側に弾性支持する弾性部材をさらに含む形態で具現され得る。

前記開閉ユニットは、前記水平ロッドの他端部と結合され、温度の上昇によって前記垂直ロッドから離れる方向に凸状に反る一つのバイメタルを備え、前記垂直ロッドと前記一つのバイメタルとの間に位置して、前記一つのバイメタルの垂直ロッド方向への動きを制限するストッパをさらに含み得る。

本発明の一実施形態によれば、バッテリーパックの発火などの事故発生以前に、ユーザが異常徴候を認知できるようにすることで、二次電池の使用上の安全性を確保することができる。

本発明の他の実施形態によれば、バッテリーパック内部に発火事故が発生する危険性が増加した場合、バッテリーパックを外部と完全に遮断することで、内部に流れ込む酸素の供給を遮断し、さらに火炎が外部に広がないようにすることで、安全性を確保することができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

バッテリーモジュールと結合される保護回路の構成のうち、ヒューズ素子の配置構造及び動作メカニズムを説明するための回路図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示す図である。 図２に示された開閉ユニットにおいて、垂直ロッドが第１バイメタルを貫通する形態を示した図である。 図２に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックを示した図である。 図５に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを示した図である。 図７に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを示した図である。 図９に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。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形態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形態に過ぎず、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。例えば、垂直ロッドはバイメタルを貫通しても良く、貫通しなくても良い。

図２～図４を参照して、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構造を説明する。

図２は本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示した図であり、図３は図２に示された開閉ユニットにおいて、垂直ロッドが第１バイメタルを貫通する形態を示した図であり、図４は図２に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。

図２～図４を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、少なくとも一つのバッテリーセル１０、バッテリーセル１０を収容するパックケース２０、パックケース２０内部の温度変化に従ってパックケース２０を外部と連通するように開放または閉鎖する開閉ユニット３０、及びパックケース２０からの空気の流出を感知する流量測定器４０を含む形態で具現される。

前記バッテリーセル１０は、その種類を問わず、その個数も制限しない。一つのバッテリーセル１０がパックケース２０内に収容されても良く、２以上のバッテリーセル１０が直列、並列、または直並列で相互電気的に連結された状態でパックケース２０内に収容されても良い。

また、前記パックケース２０内に収容されるバッテリーセル１０の個数が多くなるほどパックケース２０内の発熱量も多くなるため、本発明に適用される開閉ユニット３０の必要性は一層大きくなる。

前記パックケース２０は、少なくとも一つのバッテリーセル１０を収容し、バッテリーセル１０を収容する空間の外にも、後述する開閉ユニット３０を収容する空間をさらに備える。

前記パックケース２０は、貫設された少なくとも一つの冷却孔２０ａを備え、このような冷却孔２０ａはバッテリーセル１０で発生した熱によって熱くなった空気が外部に流れ出る通路として機能し、これによってバッテリーパックを冷却することができる。

前記冷却孔２０ａは、後述する開閉ユニット３０を構成する孔蓋３１が冷却孔２０ａの内側面上に安定的に結合できるように、その入口がパックケース２０の外側から内側に向かって細くなる形態を有し得る。前記冷却孔２０ａの入口部分がこのように外側から内側に向かうほど細くなる形態を有し、後述するように孔蓋３１がこれと整合する形状を有すれば、孔蓋３１が冷却孔２０ａの内側面により容易に結合できるようになる。

一方、前記冷却孔２０ａは複数個形成されることもでき、この場合、冷却孔２０ａの形成個数ほど開閉ユニット３０が備えられ、温度変化に従ってすべての冷却孔２０ａが開放または閉鎖される。

前記開閉ユニット３０は、冷却孔２０ａが形成された位置と対応する位置に設けられ、パックケース２０内部の温度変化に従って冷却孔２０ａを開閉する。すなわち、前記開閉ユニット３０は、パックケース２０内部の温度が上がれば、冷却孔２０ａを閉鎖するように動作し、パックケース２０内部の温度が下がれば、冷却孔２０ａを開放するように動作する。

このような動作を可能にするため、本発明の一実施形態によるバッテリーパックに適用される前記開閉ユニット３０は、孔蓋３１、垂直ロッド３２、第１バイメタル３３、第２バイメタル３４及びストッパ３６を含み、また、第２バイメタル３４を垂直ロッド３２に固定するため、ボルトなどの固定部材３５をさらに含むこともできる。

前記孔蓋３１は、バッテリーパックの外部に位置し、上述したように冷却孔２０ａと整合可能なサイズ及び形状を有する。すなわち、前記孔蓋３１は、その断面の幅が上部から下部に行くほど細くなる略逆台形状を有し得る。

このような孔蓋３１は、バイメタル３３、３４の変形による垂直ロッド３２の動きによって、冷却孔２０ａを閉鎖または開放する。前記孔蓋３１は、冷却孔２０ａを閉鎖して密閉する機能を有することから、弾性を有するゴムなどの材質からなり得る。

前記垂直ロッド３２は、上下方向に延びた長い棒形態であり、一端部は冷却孔２０ａを通じて孔蓋３１と連結され、他端部は第１バイメタル３３を貫通して第２バイメタル３４に固定される。ここで、上下方向とは、図２を基準にしたとき、上／下の方向を意味する。

前記バイメタル３３、３４は、それぞれ、相異なる熱膨張率を有する一対の金属プレートを接合させたものであり、パックケース２０の内側に位置し、バッテリーセル１０の発熱によって温度が基準値以上に上昇すれば、熱膨張率がより大きい金属プレートの方向に凸状に反る。

本発明において、前記第１バイメタル３３の場合、相対的により大きい熱膨張率を有する第１金属プレート３３ａが上部に配置され、相対的により小さい熱膨張率を有する第２金属プレート３３ｂが下部に配置されて、二つの金属プレート３３ａ、３３ｂが当接して接合された形態を有する。このような第１バイメタル３３は、パックケース２０内部の温度上昇によって上部に向かって、すなわち冷却孔２０ａ側に向かって中心部が凸状に反る形態変形を起こす。

また、前記第２バイメタル３４の場合、第１バイメタル３３とは逆に、相対的により大きい熱膨張率を有する第３金属プレート３４ａが下部に配置され、相対的により小さい熱膨張率を有する第４金属プレート３４ｂが上部に配置されて、二つの金属プレート３４ａ、３４ｂが当接して接合された形態を有する。このような第２バイメタル３４は、パックケース２０内部の温度上昇によって、第１バイメタル３３とは逆に、下部に向かって、すなわち冷却孔２０ａから離れる方向に向かって中心部が凸状に反る形態変形を起こす。

前記第２バイメタル３４が垂直ロッド３２の端部と連結／固定されているため、垂直ロッド３２は第２バイメタル３４の形態変形によって下部に向かって移動するようになる。また、前記ストッパ３６は、冷却孔２０ａと第１バイメタル３３との間に固定／配置される。これによって、前記第１バイメタル３３が上方に形態変形を起こす場合、ストッパ３６に係止され、反作用によって第１バイメタル３３が第２バイメタル３４を下部に向かって押し出すようになる。

したがって、前記垂直ロッド３２は、第１バイメタル３３と第２バイメタル３４それぞれの形態変形による変位を合わせた距離ほど下方に移動し、これによって垂直ロッド３２の一端部に連結／固定された孔蓋３１が下方に移動して冷却孔２０ａを閉鎖するようになる。

一方、図示していないが、前記垂直ロッド３２の下部には弾性部材がさらに設けられ得る。前記弾性部材は、前記垂直ロッド３２の下部を弾性支持することで、温度上昇によるバイメタル３３、３４の形態変形がないときは垂直ロッド３２が下がらないようにして、冷却孔２０ａの開放状態を維持することができる。

前記流量測定器４０は、パックケース２０の外側に設けられ、冷却孔２０ａの入口に隣接して配置されて、冷却孔２０ａと外部との間で流れる空気の流量を感知する。このような流量測定器４０は、上述したようなバイメタル３３、３４の形態変形によって冷却孔２０ａが閉鎖される場合、空気の流れがないことを感知し、ユーザが認知できるように直接アラームを発するように構成されても良く、別に備えられたアラーム装置（図示せず）に流量センシング値に関する情報を伝達してアラームを発するようにしても良い。

このように、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、二つのバイメタル３３、３４を用いて十分な変位を発生させることで、バッテリーパック内部の温度上昇時に冷却孔２０ａを迅速且つ確実に閉鎖することができ、それによる流量変化を感知してアラームを発することで、ユーザが非正常な温度上昇を迅速に認知できるようにし、バッテリーパック使用上の安全性を確保することができる。

以下、図５及び図６を参照して、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックを説明する。

図５は本発明の他の実施形態によるバッテリーパックを示した図であり、図６は図５に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。

図５及び図６に示された実施形態によるバッテリーパックは、上述した実施形態と比べて、二つではなく、一つのバイメタル３４のみが設けられる点で相違し、他の構成要素は上述した実施形態と実質的に同一である。したがって、図５及び図６に示された実施形態によるバッテリーパックにおいては、上述した実施形態と重なる説明は省略し、相違する部分を中心に説明する。

図５及び図６を参照すれば、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックにおいて、前記バイメタル３４は、バイメタル３４の上部に位置し、パックケース２０の内部に直接または間接的に固定されたストッパ３６によって上方への動きが制限される。

また、前記バイメタル３４は、下部に位置する第３金属プレート３４ａの熱膨張率がその上部に接合された第４金属プレート３４ｂよりも大きいため、パックケース２０内部の温度上昇によって中心部が下方に凸状に突き出る形態で反る形態変形を起こす。

このとき、前記バイメタル３４の中心部が垂直ロッド３２の端部に連結／固定されているため、バイメタル３４の反りによって垂直ロッド３２も下方に移動し、これによって垂直ロッド３２の一端部に連結／固定された孔蓋３１が下方に移動して冷却孔２０ａを閉鎖するようになる。

上述したように、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックは、一つのバイメタルのみを用いるため、上述した実施形態と比べて簡単な構造だけで二次電池の使用上の安全性を確保することができる。

以下、図７及び図８を参照して、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを説明する。

図７は本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを示した図であり、図８は図７に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。

図７及び図８に示された本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックは、図２～図４に示された実施形態によるバッテリーパックと比べて、水平ロッド３７及びジョイント３８、３９が適用された点で相違し、他の構成要素は図２～図４に示された実施形態と実質的に同一である。したがって、図７及び図８に示された本発明のさらに他の実施形態においては、上述した実施形態と重なる説明は省略し、相違する部分を中心に説明する。

図７及び図８を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックにおいて、前記水平ロッド３７の一端部は垂直ロッド３２の下端部と締結される。このとき、前記水平ロッド３７と垂直ロッド３２とは、相対的に回転できるようにロッドジョイント３８によって締結され得る。

一方、前記垂直ロッド３２の上端部は孔蓋３１と締結されるが、このとき、垂直ロッド３２と孔蓋３１とも相対的に回転できるように蓋ジョイント３９によって締結され得る。

前記水平ロッド３７は、垂直ロッド３２の延長方向の垂直方向に沿って延びた長い棒形態の部品であり、パックケース２０内部の温度上昇によるバイメタル３３、３４の形態変形によって垂直ロッド３２から離れる方向に移動する。このように、前記水平ロッド３７が垂直ロッド３２から離れる方向に移動すれば、垂直ロッド３２の下端部も同じ方向に移動し、それによって垂直ロッド３２の上端部に回動自在に結合された孔蓋３１が下方に移動して冷却孔２０ａを閉鎖するようになる。

このように、本発明のさらに他の実施形態によれば、第１バイメタル３３を貫通して第２バイメタル３４と連結／固定された水平ロッド３７を設けることで、水平方向の力を垂直方向に切り換える方式で冷却孔２０ａを閉鎖することができ、それによって冷却孔２０ａとバッテリーセル１０との間の空間を最小化してバッテリーパックのエネルギー密度を高めることができる。

以下、図９及び図１０を参照して、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを説明する。

図９は本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックを示した図であり、図１０は図９に示された実施形態によるバッテリーパックにおいて、温度上昇によって冷却孔が閉鎖される様子を示した図である。

図９及び図１０に示された実施形態によるバッテリーパックは、図５及び図６に示された実施形態と比べて、水平方向の力を垂直方向に切り換える方式を適用するために水平ロッド３７を設ける点、及びこのような力の方向を円滑に切り換えるためのロッドジョイント３８と蓋ジョイント３９を設ける点で相違し、他の構成要素は実質的に同一である。したがって、図９及び図１０に示された実施形態によるバッテリーパックにおいては、上述した実施形態と重なる説明は省略し、相違する部分を中心に説明する。

図９及び図１０を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックにおいて、前記水平ロッド３７の一端部は垂直ロッド３２の下端部と締結される。このとき、前記水平ロッド３７と垂直ロッド３２とは、相対的な回動できるようにロッドジョイント３８によって締結され得る。

一方、前記垂直ロッド３２の上端部は孔蓋３１と締結されるが、このとき、垂直ロッド３２と孔蓋３１とも相対的に回動できるように蓋ジョイント３９によって締結され得る。

前記水平ロッド３７は、垂直ロッド３２の延長方向の垂直方向に沿って延びた長い棒形態の部品であり、パックケース２０内部の温度上昇によるバイメタル３４の形態変形によって垂直ロッド３２から離れる方向に移動する。このように、前記水平ロッド３７が垂直ロッド３２から離れる方向に移動すれば、垂直ロッド３２の下端部も同じ方向に移動し、それによって垂直ロッド３２の上端部に回動自在に結合された孔蓋３１が下方に移動して冷却孔２０ａを閉鎖するようになる。

このように、本発明のさらに他の実施形態によれば、第２バイメタル３４と連結／固定された水平ロッド３７を設けることで、水平方向の力を垂直方向に切り換える方式で冷却孔２０ａを閉鎖することができ、それによって冷却孔２０ａとバッテリーセル１０との間の空間を最小化してバッテリーパックのエネルギー密度を高めることができる。

以上のように、本発明を限定された実施形態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。

１ ヒューズ素子
１ａ ヒューズ
１ｂ 抵抗
２ センス抵抗
３ マイクロコントローラ
４ スイッチ
１０ バッテリーセル
２０ パックケース
２０ａ 冷却孔
３０ 開閉ユニット
３１ 孔蓋
３２ 垂直ロッド
３３ 第１バイメタル
３３ａ 第１金属プレート
３３ｂ 第２金属プレート
３４ 第２バイメタル
３４ａ 第３金属プレート
３４ｂ 第４金属プレート
３５ 固定部材
３６ ストッパ
３７ 水平ロッド
３８ ロッドジョイント
３９ 蓋ジョイント
４０ 流量測定器

Claims (11)

1. 少なくとも一つのバッテリーセルと、
   前記バッテリーセルを収容し、貫設された冷却孔を備えるパックケースと、
   前記パックケースの外側に設けられ、前記冷却孔に隣接して配置される流量測定器と、
   前記パックケースの内部の温度変化に従って前記冷却孔を開閉する開閉ユニットとを含むバッテリーパックであって、
   前記開閉ユニットは、
   前記冷却孔に整合する形状及びサイズを有する孔蓋と、
   前記孔蓋と連結される垂直ロッドと、
   前記パックケースの内部の温度が上昇して基準温度以上になると、形態変形を起こして前記垂直ロッドを下方に移動させることで前記孔蓋を下方に移動させ、前記冷却孔を閉鎖する一つまたは二つのバイメタルとを含む、バッテリーパック。
2. 前記流量測定器は、前記パックケースの内側から外側に流れる空気の流れを感知す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。
3. 前記流量測定器は、前記空気の流れが遮断されたことが感知されると、アラームを発することを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記バッテリーパックは、前記流量測定器で前記空気の流れが遮断されたことが感知されると、アラームを発するアラーム装置をさらに含むことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記開閉ユニットは、
   温度上昇によって上方に凸状に反り、前記垂直ロッドが貫通する貫通孔を備える第１バイメタルと、
   前記第１バイメタルの下部に位置し、前記垂直ロッドと結合されて、温度の上昇によって下方に凸状に反る第２バイメタルと、
   前記第１バイメタルの上部に位置して前記第１バイメタルの上方への動きを制限するストッパとを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
6. 前記開閉ユニットは、前記第２バイメタルの下部に位置し、前記第２バイメタルを上方に弾性支持する弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
7. 前記開閉ユニットは、前記垂直ロッドと結合され、温度の上昇によって下方に凸状に反る一つのバイメタルを備え、
   前記一つのバイメタルの上部に位置して前記一つのバイメタルの上方への動きを制限するストッパをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
8. 少なくとも一つのバッテリーセルと、
   前記バッテリーセルを収容し、貫設された冷却孔を備えるパックケースと、
   前記パックケースの外側に設けられ、前記冷却孔に隣接して配置される流量測定器と、
   前記パックケースの内部の温度変化に従って前記冷却孔を開閉する開閉ユニットとを含むバッテリーパックであって、
   前記開閉ユニットは、
   前記冷却孔に整合する形状及びサイズを有する孔蓋と、
   一端部が前記孔蓋と連結される垂直ロッドと、
   前記垂直ロッドの垂直方向に沿って延び、一端部が前記垂直ロッドの他端部と連結される水平ロッドと、
   前記パックケースの内部の温度が上昇して基準温度以上になると、形態変形を起こして前記水平ロッドを前記垂直ロッドから離れる方向に移動させることで前記垂直ロッドに連結された孔蓋を下方に移動させ、前記冷却孔を閉鎖する一つまたは二つのバイメタルとを含む、バッテリーパック。
9. 前記開閉ユニットは、
   温度上昇によって前記垂直ロッドに向かう方向に凸状に反り、前記水平ロッドが貫通する貫通孔を備える第１バイメタルと、
   前記第１バイメタルに隣接して位置し、前記貫通孔を貫通した水平ロッドの他端部に固定される第２バイメタルと、
   前記垂直ロッドと第１バイメタルとの間に位置して、前記第１バイメタルの垂直ロッド方向への動きを制限するストッパとを含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。
10. 前記開閉ユニットは、前記第２バイメタルを第１バイメタル側に弾性支持する弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。
11. 前記開閉ユニットは、前記水平ロッドの他端部と結合され、温度上昇によって前記垂直ロッドから離れる方向に凸状に反る一つのバイメタルを備え、
    前記垂直ロッドと前記一つのバイメタルとの間に位置して、前記一つのバイメタルの垂直ロッド方向への動きを制限するストッパをさらに含むことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

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