(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容空間を形成するように相互結合する第１ハウジング及び第２ハウジングを備えるハウジングと、
前記収容空間に収容される複数の二次電池と、
ねじ部及びねじ部の一端に設けられるボルトヘッドを備え、ねじ部が第１ハウジングを貫通して第２ハウジングとねじ結合し、ボルトヘッドが第１ハウジングにかかるように設けられて前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとを締結するボルトと、
前記第１ハウジングと前記ボルトヘッドとの間に介されて設けられるＯ−リングと、
を含み、
前記Ｏ−リングは、
前記ねじ部が挿入されるように穿設された中空と、
前記ボルトヘッドよりも前記ボルトヘッドの半径方向へ突出するように形成される認知突起と、
を備えることを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記Ｏ−リングが、前記ボルトヘッドと同一な直径または前記ボルトヘッドよりも小さい直径を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記認知突起が、前記Ｏ−リングの周面から前記ボルトヘッドの半径方向へ突出して形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記第１ハウジングは、前記ねじ部が挿入されるように穿設されたボルト孔を備え、
前記Ｏ−リングは、前記ボルト孔を密閉するように前記第１ハウジングと前記ボルトヘッドとの間に介されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記第１ハウジングは、前記Ｏ−リングが挿入されるように凹んで形成されたＯ−リング溝を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記Ｏ−リング溝は、前記認知突起が挿入されるように前記ボルトヘッドの半径方向に延びて形成された認知部を有することを特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
収容空間及びボルト孔を備えるハウジングと、
前記収容空間に収容される複数の二次電池と、
ねじ部及び前記ねじ部の一端に設けられるボルトヘッドを備え、前記ねじ部が前記ボルト孔に挿入され、前記ボルトヘッドが前記ハウジングにかかるように設けられるボルトと、
前記ハウジングと前記ボルトヘッドとの間に介されて設けられるＯ−リングと、
を含み、
前記Ｏ−リングは、
前記ねじ部が挿入されるように穿設された中空と、
前記ボルトヘッドよりも前記ボルトヘッドの半径方向へ突出するように形成される認知突起と、
を備えることを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記Ｏ−リングが、前記ボルトヘッドと同一な直径または前記ボルトヘッドよりも小さい直径を有することを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項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バッテリーパック。
【請求項１０】
請求項９に記載のバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関する。
本出願は、２０１６年２月５日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００１５１６０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。
【背景技術】
【０００２】
最近、ノートブックパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に増大し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。
【０００３】
現在、商用化した二次電池としては、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り、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００４】
このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材をそれぞれ正極活物質と負極活物質に用いる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレーターを挟んで配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに封止収納する外装材、即ち、電池ケースと、を備える。
【０００５】
通常、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型の二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチに収納されているパウチ型の二次電池に分けられる。
【０００６】
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、自動車や電力貯蔵装置のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。このような中・大型装置に用いられる場合、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、このような中・大型装置には、収納及び積層が容易であるという長所から、パウチ型二次電池がよく用いられる。
【０００７】
図１は、従来のバッテリーモジュールを概略的に示す図である。
【０００８】
バッテリーモジュール１は、このように容量及び出力などを高めるために複数の二次電池２２が直列または並列で接続した構成要素を意味する。通常、バッテリーモジュール１は、複数の二次電池２２が積層された二次電池積層体２０を収容するケース１０を備える。また、図１に示したように、ケース１０は、二次電池積層体２０の上部が収容される上部ケース１２、及び二次電池積層体２０の下部が収容される下部ケース１４で構成され、このような上部ケース１２及び下部ケース１４は、ボルト３０によって締結される。このようなボルト３０は、図１に示したように、ねじ部３２が上部ケース１２に穿設されたボルト孔１６に挿入されて下部ケース１４にねじ結合し、ボルトヘッド３４が上部ケース１２にかかるように設けられることで、上部ケース１２と下部ケース１４とを締結する。
【０００９】
ところが、二次電池２２の充放電中に、二次電池２２から内部ガスが発生する場合、このような二次電池２２の内部ガスが、ボルト３０の上部ケース１２のボルト孔１６からバッテリーモジュール１の外部へ漏出する恐れがある。これを解決するために、従来のバッテリーモジュール１は、Ｏ−リング４０をボルトヘッド３４と上部ケース１２との間に介されるように設けてボルト孔１６を密封した。このようなＯ−リング４０は、中空にボルト３０のねじ部３２が挿入されるように設けられ、ボルトヘッド３４と上部ケース１２との間に介される。しかし、通常、Ｏ−リング４０は、ボルトヘッド３４よりも小さい直径を有することから、Ｏ−リング４０の設置有無を検査するためにはボルト３０をボルト孔１６から分離しなければならなかった。したがって、従来のバッテリーモジュール１は、ボルト孔１６を密封するためのＯ−リング４０の設置有無の検査に多い時間を要し、Ｏ−リング４０の設置有無の検査方法が複雑で、検査結果に誤差の発生する恐れがあるという問題点があった。
【００１０】
また、Ｏ−リング４０は、通常、弾性を有する合成材質から製造されるため、ボルト３０を締める過程でボルトヘッド３４とＯ−リング４０との間に作用するせん断力によって中心部の方に向けて巻き込まれるように捻れる場合がある。このようにＯ−リング４０が捻れる場合は、Ｏ−リング４０が設置されていない場合のように二次電池２２の内部ガスがボルト孔１６から外部に漏出し得る。ところで、Ｏ−リング４０の捻れを検査するためには、Ｏ−リング４０の設置有無を検査する場合と同様に、ボルト３０をボルト孔１６から分離しなければならなかった。したがって、従来のバッテリーモジュール１は、ボルト孔１６を密封するためのＯ−リング４０の捻れ有無の検査に多い時間が要され、Ｏ−リング４０の捻れ有無の検査方法が複雑で、検査結果に誤差が発生する恐れがあるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池の内部ガスの漏出を防止するためのＯ−リングの設置有無及び捻れ有無の検査が容易となるよう構造を改善したバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するため、本発明の一様態によるバッテリーモジュールは、収容空間を形成するように相互結合する第１ハウジング及び第２ハウジングを備えるハウジングと、収容空間に収容される複数の二次電池と、外周縁の少なくとも一部にねじ山が形成されたねじ部及びねじ部の一端に設けられるボルトヘッドを備え、ねじ部が第１ハウジングを貫通して第２ハウジングとねじ結合し、ボルトヘッドが第１ハウジングにかかるように設けられて第１ハウジングと第２ハウジングとを締結するボルトと、第１ハウジングとボルトヘッドとの間に介されて設けられるＯ−リングと、を含み、Ｏ−リングは、ねじ部が挿入されるように穿設された中空と、ボルトヘッドよりもボルトヘッドの半径方向へ突出するように形成される認知突起と、を備える。
【００１３】
望ましくは、Ｏ−リングが、ボルトヘッドと同一な直径またはボルトヘッドよりも小さい直径を有する。望ましくは、認知突起が、Ｏ−リングの周面からボルトヘッドの半径方向へ突出して形成される。
【００１４】
望ましくは、第１ハウジングは、ねじ部が挿入されるように穿設されたボルト孔を備え、Ｏ−リングは、ボルト孔を密閉するように第１ハウジングとボルトヘッドとの間に介される。
【００１５】
望ましくは、第１ハウジングは、Ｏ−リングが挿入されるように凹んで形成されたＯ−リング溝を備える。
【００１６】
望ましくは、Ｏ−リング溝は、認知突起が挿入されるようにボルトヘッドの半径方向に延びて形成された認知部を有する。
【００１７】
前記の課題を達成するための本発明の他の一様態によるバッテリーモジュールは、収容空間及びボルト孔を備えるハウジングと、収容空間に収容される複数の二次電池と、ねじ部及びねじ部の一端に設けられるボルトヘッドを備え、ねじ部がボルト孔に挿入され、ボルトヘッドがハウジングにかかるように設けられるボルトと、ハウジングとボルトヘッドとの間に介されて設けられるＯ−リングと、を含み、Ｏ−リングは、ねじ部が挿入されるように穿設された中空と、ボルトヘッドよりもボルトヘッドの半径方向へ突出するように形成される認知突起と、を備える。
【００１８】
望ましくは、Ｏ−リングが、ボルトヘッドと同一な直径またはボルトヘッドよりも小さい直径を有する。
【００１９】
前記の課題を達成するための本発明のまた他の様態によるバッテリーパックは、前述の本発明の一様態によるバッテリーモジュール及び前述の本発明の他の様態によるバッテリーモジュールを含む。
【００２０】
前記の課題を達成するための本発明のさらに他の様態による自動車は、前述の本発明のさらに他の様態によるバッテリーパックを含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によるバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックは、ボルトのねじ部が挿入されるハウジングのボルト孔を密閉するために、ボルトのボルトヘッドとハウジングとの間にＯ−リングを介在させる場合、ボルトヘッドよりもボルトヘッドの半径方向に突出する認知突起をＯ−リングに設けることで、ボルトをボルト孔から分離することなく認知突起からＯ−リングの設置有無と捻れ有無を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のバッテリーモジュールを概略的に示した図である。
【図２】本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールを概略的に示した平面図である。
【図３】図２に示したバッテリーモジュールの線Ｉ−Ｉ’に沿って見た部分断面図である。
【図４】図３に示したバッテリーモジュールの線II−II’に沿って見た部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
図面における各構成要素またはその構成要素をなす特定部分の大きさは、説明の便宜及び明確性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は、実際の大きさを完全に反映することではない。本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかすと判断される場合、その説明を略する。
【００２５】
図２は、本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュールの平面図であり、図３は、図２に示したバッテリーモジュールの線Ｉ−Ｉ’に沿って見た部分断面図であり、図４は、図３に示したバッテリーモジュールの線II−II’に沿って見た断面図である。
【００２６】
図２及び図３を参照すれば、本発明の望ましい実施例によるバッテリーモジュール１００は、収容空間１１３を形成するように相互結合する第１ハウジング１１１及び第２ハウジング１１２を備えるハウジング１１０と、複数の二次電池１２２が多段に積層されて設けられ、ハウジング１１０の収容空間１１３に収容される二次電池積層体１２０と、第１ハウジング１１１を貫通して第２ハウジング１１２にねじ結合するねじ部１３２と、第１ハウジング１１１にかかるボルトヘッド１３４と、を備え、第１ハウジング１１１及び第２ハウジング１１２を締結するボルト１３０と、二次電池１２２で発生した内部ガスがハウジング１１０の収容空間１１３から漏出することを防止するようボルトヘッド１３４と第１ハウジング１１１との間に介されるＯ−リング１４０と、を含む。
【００２７】
このようなバッテリーモジュール１００は、複数個が予め決められた電気的な接続方法によって接続し、バッテリーパックを構成できる。また、このようなバッテリーパックは、自動車に設けて使用可能である。
【００２８】
先ず、ハウジング１１０は、二次電池１２２を外部から保護するための部材である。
【００２９】
ハウジング１１０は、図２に示したように、二次電池積層体１２０を囲むように設けられ、外側面にはＢＭＳ（Battery Management System）など、多様な部材が装着され得る。このようなハウジング１１０は、図３に示したように、相互分離及び結合可能に設けられ、二次電池積層体１２０を収容するための収容空間１１３を形成する第１ハウジング１１１及び第２ハウジング１１２を含む。
【００３０】
第１ハウジング１１１は、図３に示したように、二次電池積層体１２０の上部を囲むように設けられる。このような第１ハウジング１１１は、図３に示したように、ボルト１３０のねじ部１３２が挿入されるように穿設された第１ボルト孔１１４と、Ｏ−リング１４０の少なくとも一部が挿入されるように凹んで形成されたＯ−リング溝１１５を含む。
【００３１】
第１ボルト孔１１４は、図３に示したように、ボルト１３０のねじ部１３２が挿入されるように第１ハウジング１１１が上下に貫通して形成される。このような第１ボルト孔１１４は、ボルト１３０のねじ部１３２が収容空間１１３を通過して第２ハウジング１１２まで延びるための通路を提供する。
【００３２】
Ｏ−リング溝１１５は、図４に示したように、Ｏ−リング１４０の少なくとも一部が挿入されるようにＯ−リング１４０に対応する形状を有し、第１ボルト孔１１４を囲むように第１ハウジング１１１の上面に凹んで形成される。このようなＯ−リング溝１１５は、ボルト１３０のボルトヘッド１３４と第１ハウジング１１１の上面との間に介されたＯ−リング１４０が動かないように支持する。
【００３３】
また、Ｏ−リング溝１１５は、図４に示したように、後述するＯ−リング１４０の認知突起１４４が挿入されるように延びて形成される認知部１１５ａを含む。認知部１１５ａは、Ｏ−リング溝１１５の一側からボルトヘッド１３４の半径方向、即ち、Ｏ−リング１４０の半径方向に延長して形成される。
【００３４】
第２ハウジング１１２は、図３に示したように、二次電池積層体１２０の下部を囲むように設けられる。このような第２ハウジング１１２は、図３に示したように、第２ハウジング１１２まで延びたねじ部１３２の下端部がねじ結合するように穿設される第２ボルト孔１１６を含む。
【００３５】
第２ボルト孔１１６は、図３に示したように、上部のみが開放し、下部は密閉されるように、第２ハウジング１１２の上面に形成されることが望ましいが、これに限定されない。
【００３６】
次に、二次電池積層体１２０は、電力を提供するための部材である。
【００３７】
二次電池積層体１２０は、図３に示したように、複数の二次電池１２２と、このような二次電池１２２のうち少なくとも一つの二次電池１２２を各々収容する複数のカートリッジ１２４と、を含む。
【００３８】
二次電池１２２は、リチウムポリマー電池から構成することが望ましい。但し、これに限定されず、二次電池１２２は、リチウムイオン電池、ニッケルカドミニウム電池、ニッケル水素電池及びニッケル亜鉛電池などから構成することもできる。
【００３９】
二次電池１２２は、パウチ型で構成することが望ましい。但し、これに限定されず、二次電池１２２は、円筒状、角形などから構成することも可能である。
【００４０】
カートリッジ１２４は、各々二次電池１２２のうち少なくとも一つを収容及び把持し、二次電池１２２の動きを防止する。また、カートリッジ１２４は、図３に示したように、ボルト１３０のねじ部１３２によって貫通されるように設けられ、ボルト１３０のねじ部１３２によって固定され得る。このようなカートリッジ１２４は、二次電池１２２の積層及び組立が容易となるよう相互積層可能に構成される。したがって、カートリッジ１２４は、多段に積層されて二次電池積層体１２０を形成する。
【００４１】
図４は、図３に示したバッテリーモジュールの線II−II’に沿って見た部分断面図である。
【００４２】
次に、ボルト１３０は、第１ハウジング１１１と第２ハウジング１１２とを締結するための部材である。
【００４３】
ボルト１３０は、図３に示したように、外周縁の少なくとも一部にねじ山が形成されたねじ部１３２と、ねじ部１３２の一端に設けられるボルトヘッド１３４と、を備える。
【００４４】
ねじ部１３２は、下端部が第１ボルト孔１１４と収容空間１１３とを順次通過して第２ボルト孔１１６にねじ結合するように予め決められた長さを有する。ねじ部１３２のねじ山１３２ａは、第２ボルト孔１１６とねじ結合するねじ部１３２の下端部の外周縁のみに形成されることが望ましいが、これに限定されない。
【００４５】
ボルトヘッド１３４は、ねじ部１３２の上端部に設けられ、第１ボルト孔１１４に挿入されないように第１ボルト孔１１４よりも大きい直径を有する。
【００４６】
このようなボルト１３０は、図３に示したように、ねじ部１３２が第２ボルト孔１１６にねじ結合し、ボルトヘッド１３４が第１ハウジング１１１の上面にかかるように設けられ、第１ハウジング１１１と第２ハウジング１１２とを締結できる。
【００４７】
次に、Ｏ−リング１４０は、二次電池１２２の内部ガスがハウジング１１０の外部へ漏出することを防止するための部材である。
【００４８】
Ｏ−リング１４０は、弾性のある合成樹脂材質から形成することが望ましいが、これに限定されることではない。Ｏ−リング１４０は、図４に示したように、ねじ部１３２が挿入されるように穿設された中空１４２と、ボルトヘッド１３４よりもボルトヘッド１３４の半径方向へ突出するように形成される認知突起１４４と、を含む。また、認知突起１４４は、図４に示したように、Ｏ−リング１４０の周面から突出して形成することが望ましいが、これに限定されない。
【００４９】
Ｏ−リング１４０は、ボルトヘッド１３４の底面と第１ハウジング１１１の上面との間に介されるようにＯ−リング溝１１５に設けられ、認知突起１４４は、Ｏ−リング溝１１５の認知部１１５ａに挿入されて設けられる。そうすれば、Ｏ−リング１４０は第１ボルト孔１１４を密閉して二次電池１２２で発生した内部ガスが第１ボルト孔１１４からハウジング１１０の外部へ漏出することを防止することができる。
【００５０】
このようなＯ−リング１４０が正常に設けられた場合、第１ハウジング１１１の外部上面視で、認知突起１４４は、ボルトヘッド１３４よりもボルトヘッド１３４の半径方向に突出するように認知部１１５ａに収容される。これに対し、工程上におけるミスその他の原因によってＯ−リング１４０が設置されないか、またはボルト１３０の設置時に作用するせん断力によってＯ−リング１４０が捻れた場合、第１ハウジング１１１の外部上面視で認知突起１４４は、認知部１１５ａに収容されていないか、または一部のみが認知部１１５ａに収容される。したがって、バッテリーモジュール１００は、ボルト１３０を第１ボルト孔１１４から分離しなくても認知突起１４４によりＯ−リング１４０の設置有無及び捻れ有無をともに確認できるため、生産性が向上する。
【００５１】
一方、Ｏ−リング１４０は、第１ハウジング１１１と第２ハウジング１１２とを締結するためにボルト１３０が設けられた場合、第１ハウジング１１１とボルト１３０のボルトヘッド１３４との間に介され、ボルト１３０のねじ部１３２が挿入される第１ハウジング１１１の第１ボルト孔１１４を密閉するように使われるものとして説明したが、これに限定されない。即ち、Ｏ−リング１４０は、第１ハウジング１１１と第２ハウジング１１２との締結目的の外に他の目的でボルト１３０とは相違するボルト（図示せず）がハウジング１１０に設けられた場合、ハウジング１１０とこのようなボルトのボルトヘッド（図示せず）との間に介され、ボルトのねじ部（図示せず）が挿入されるハウジング１１０のボルト孔（図示せず）を密閉するように使われることも可能である。したがって、このような場合も、前述のボルト１３０の場合と同様に、ボルト孔からボルトを分離しなくても認知突起１４４からＯ−リング１４０の設置有無及び捻れ有無をともに確認することができる。
【００５２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、バッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックに関し、特に、二次電池関連産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  バッテリーモジュール
１１１  第１ハウジング
１１２  第２ハウジング
１１０  ハウジング
１２２  二次電池
１１３  収容空間
１２０  二次電池積層体
１３２  ねじ部
１３４  ボルトヘッド
１４０  Ｏ−リング
１４４  認知突起
【図１】
0006538275.tif 000002
【図２】
0006538275.tif 000003
【図３】
0006538275.tif 000004
【図４】
0006538275.tif 000005