本公开涉及一种用于二次电池的盒，更具体而言，涉及一种用于在构成包括多个二次电池的二次电池组时收纳、堆叠和冷却二次电池的盒以及包括该盒的二次电池组。
本申请要求2016年2月12日在大韩民国提交的韩国专利申请No.10-2016-0016538的优先权，通过引证将其公开结合在本文中。
背景技术：
近来，二次电池不仅广泛用于诸如便携式电子设备之类的小型设备，而且还广泛用于诸如汽车或电力存储设备之类的中型和大型设备。特别是，随着碳能逐渐耗尽以及对环境关注的增加，混合动力汽车和电动汽车吸引了包括美国、欧洲、日本和南韩的全世界的公众注意。
混合动力汽车或电动车辆中最重要部分是给汽车马达提供驱动力的二次电池。由于混合动力汽车或电动汽车可能通过二次电池组的充电/放电而获得汽车的驱动力，因此与仅使用发动机的汽车相比，混合动力汽车或电动汽车在各个方面都具有许多优点，诸如优良的油耗以及无排放或污染物质减少，从而混合动力汽车或电动汽车的用户逐渐增加。
在应用于电动汽车的二次电池组中，许多二次电池被电连接以便增加其容量和功率。在这种情况下，对于单元二次电池，广泛使用可以容易地堆叠并且允许空间密集布置的袋式二次电池。
然而，由于袋式二次电池利用由通常包括铝和聚合物树脂的层压片制成的电池壳体进行包装，其机械强度不太大。因此，当构造包括多个袋式二次电池的二次电池组时，一般使用盒，以便保护二次电池免受外部冲击等，防止二次电池移动，并且便于堆叠。这种“盒”可以用各种其它术语诸如用于堆叠的框架来替换。此外，以堆叠形式使用多个盒，以构成二次电池组，并且可以将二次电池布置在当堆叠盒时产生的内部空的空间中。
同时，在通过使用多个盒组装多个二次电池的情况下，可以在二次电池之间插设板状冷却翅片，即冷却板。二次电池可能在诸如夏季之类的高温环境下使用，并且二次电池本身也可能发热。在这种情况下，在相互堆叠多个二次电池的情况下，二次电池的温度可能上升得甚至更高。当温度高于合适温度时，二次电池的性能可能劣化，在严重情况下，存在爆炸或点燃的危险。因此，可以使用在构造二次电池组时在二次电池之间插设冷却板并通过冷却板防止二次电池温度升高的构造。
在二次电池之间插设冷却板的二次电池组中，二次电池可以以各种形式和方法冷却。作为各种冷却方法中的代表性方法，广泛使用空气冷却，即通过允许外部空气在冷却板周围流动而在冷却板和空气之间进行热交换来降低二次电池的温度。通过空气冷却来冷却二次电池的二次电池通过在冷却板周围固定冷却通道并将冷却通道连接至管道而允许空气在二次电池的内部和外部之间流入和流出。
同时，在传统二次电池组的空气冷却结构中，通常沿着盒堆叠方向设置多个冷却通道，并且横穿这些冷却通道布置管道。在这种情况下，在冷却通道的空气通道剧烈变化的端部处发生空气分离，并因此发生湍流。这种湍流阻碍空气流入二次电池组内部。当二次电池组内部的空气流动变差时，二次电池的冷却性能可能变差，并且迫使空气流动的设备如冷却器(诸如通风风扇)的能量效率下降。
技术实现要素：
技术问题
设计本公开的目的是为了解决现有技术的问题，因此，本实用新型旨在提供一种用于二次电池的盒，该盒包括可以在二次电池组内顺畅地引发空气流的冷却通道。
本公开的这些和其它目的及优点可以从如下详细描述而理解，并且将从本公开的示例性实施方式变得更完全地显现。此外，将容易地理解，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求中示出的装置及其组合来实现。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种用于二次电池的盒，该盒包括冷却通道，其中上冷却板和下冷却板分别联接至具有中空中央区域的环状主框架的上边沿和下边沿而彼此面对，所述冷却通道形成在位于所述上冷却板和所述下冷却板之间的空间中，其中所述主框架包括开口，该开口被构造成通过在侧面方向上穿过所述主框架而形成所述冷却通道的入口和出口，所述开口具有斜切的边缘区域，从而使该开口的直径在向外方向上扩张。
所述开口可以包括直径与所述冷却通道对应的第一区段和直径从所述第一区段的端点逐渐增加的第二区段。
所述开口可以进一步包括直径从所述第二区段的端点不连续地增加的第三区段。
当所述第二区段进一步延伸至所述第三区段的端点时，所述第三区段的所述端点的直径可以等于或大于所述第二区段的直径。
所述主框架可以包括形成矩形结构的四个单元框架，并且所述开口可以形成在与所述主框架的长侧对应的一对单元框架中。
用于二次电池的盒可以进一步包括：包括一端和相对端的间隔构件，所述一端被固定至所述一对单元框架中的一个单元框架的开口，所述相对端被固定至所述一对单元框架中的另一个单元框架的开口，所述间隔构件横穿所述主框架的中央区域。
用于二次电池的盒可以进一步包括在竖直方向上在所述主框架上或在所述主框架下方突出的联接突起以及在与设置所述联接突起的一侧相反的一侧凹入的联接凹槽。
在本公开的另一个方面中，还提供了一种二次电池组，该二次电池组包括：电池组件，在该电池组件中，用于二次电池的盒分别收纳二次电池并且以分层形式被堆叠；管道单元，该管道单元包括罩和设置在所述罩的上端处的空气入口/空气出口，该罩安装在所述电池组件上并且被构造成形成空气流动空间并且覆盖所述冷却通道的进入口和排出口中的至少一者；以及电池组壳体，该电池组壳体被构造成一体地收纳所述电池组件和所述管道单元，并且包括被构造成与所述空气出口连通的通风孔。
所述管道单元可以包括被构造成分别覆盖所述冷却通道的所述进入口和所述排出口的入口管道和出口管道。
所述二次电池组可以进一步包括：风扇，该风扇被设置在所述出口管道的罩处，从而使得空气流过所述冷却通道。
所述罩可以被构造成使得所述空气流动空间从上端至下端减小。
在本公开的另一个方面中，还提供了一种包括二次电池组的汽车。
有利效果
根据本公开的一个方面，可以提供一种用于二次电池的盒，其中减少了在冷却通道的进入口/排出口部分处的空气分离现象，并且可以在构造空气冷却的二次电池组时改善空气流动。
根据本公开的另一个方面，提供了一种二次电池组，该二次电池组包括用于二次电池的盒，具有优良的冷却性能，并且实现了紧凑的空气冷却结构。
根据本公开的另一个方面，用于冷却二次电池组的冷却通道与由于二次电池的内部压力增加而引起的通气产生的气体的排出路径完全分离。特别是在使用根据本公开的二次电池组作为用于汽车的二次电池组的情况下，可以将冷却通道连接至空调系统。在这种情况下，可以防止由于二次电池的通气引起的排出气体流入空调系统以及汽车驾驶员暴露于该排出气体的可能。
附图说明
附图图示出了本公开的优选实施方式，并且与上述公开一起用来提供本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应被解释为限于附图。
图1是根据本公开的实施方式的用于二次电池的盒的立体图。
图2是图1的分解立体图。
图3是沿着线I-I’截取的图1的用于二次电池的盒的剖切立体图。
图4是图3的区域A的放大立体图。
图5是图4的剖视图。
图6是图5的变型的剖视图。
图7是根据本公开的实施方式的二次电池组的立体图。
图8是图7的局部分解立体图。
图9是图8的电池组件、管道单元和传感器的构造的局部分解立体图。
图10是沿着图7的线II-II’截取的二次电池组的剖视图。
图11是图10的区域B的放大视图。
图12是在根据本公开的实施方式的二次电池组中冷却流体的流入/排出方向和通气气体的排出方向的视图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解，在说明书和所附权利要求中使用的术语不应该被解释为限于一般的字典含义，而是应该根据允许发明人适当地限定术语以进行最佳说明的原理基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。
因此，这里提出的描述仅仅是用于例示性目的的优选示例，并不是为了限制本公开的范围，因此应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本公开做出其它等效物和变型。
此外，在描述本公开时相关已知构造或功能的具体描述可能使本公开的范围模糊不清的情况下，可以将这些已知构造或功能的详细描述省略。
当通过堆叠和包装多个二次电池来构造二次电池组时使用根据本公开的实施方式的用于二次电池的盒，该盒通过保持二次电池而防止二次电池移动，并且引导二次电池的组装。
图1是根据本公开的实施方式的用于二次电池的盒的立体图，图2是图1的分解立体图，而图3是沿着线I-I’截取的图1的用于二次电池的盒的剖切立体图。
参照图1至图3，根据本公开的实施方式的用于二次电池的盒10包括主框架11、上冷却板12、下冷却板13和通过组装它们而形成的冷却通道P。
主框架11包括四个单元框架11a和11b。每个单元框架可以如下形式实现，即：每个单元框架的两个相对端部连接至彼此，从而中央区域是空的。例如，主框架11可以包括与长侧对应的一对单元框架11b和与端侧对应的一对单元框架11a，因此当从上方观看时可以具有近似四边形的环状。这里，尽管在制造时可以将四个单元框架形成为一个本体，但是这四个单元框架可以分开地制造，然后在盒10的制造过程期间相互组装在一起。
具体而言，主框架11包括在水平方向或侧面方向上穿过与长侧对应的一对单元框架11b的开口H。因此，诸如空气之类的冷却流体可以穿过单元框架11b并且通过开口H在水平方向上流动。尽管下面进行了详细描述，但是开口H可以用作冷却通道P的进入口和排出口。
上冷却板12可以形成为板状，并且可以以铺设形式布置，从而使其宽表面面向上和面向下。具体而言，上冷却板12可以形成为四边形板。此外，上冷却板12的边沿可以布置在主框架11的上边沿上。
与上冷却板12一样，下冷却板13可以形成为板状并且以铺设形式布置成面对上冷却板12，从而使其宽表面面相上和面向下。此外，下冷却板13可以形成为四边形板，并且其边沿可以布置在主框架1的下边沿上。而且，下冷却板13可以与上冷却板12间隔开预设距离，以便在上冷却板12和下冷却板13之间形成冷却通道P。
更详细地说，如图2和图3所示，上冷却板12和下冷却板13利用粘合剂G粘结至主框架11(参见图5)从而使其边沿部分分别布置在主框架11的上端边沿和下端边沿上，或者可以在盒10的制造过程的初始阶段与主框架11一起进行嵌件注射成型。而且，位于上冷却板12和下冷却板13的边沿内侧的宽表面覆盖框架11的中央区域，并因此在其间形成冷却通道P。在这种情况下，设置于彼此面对的两个单元框架(即在当前实施方式中对应于长侧的一对单元框架)的开口H用作冷却通道P的进入口和排出口。通过该构造，如图1的箭头所示，空气(冷却流体)可以通过位于主框架11的一侧的开口H流入冷却通道P内，并且可以通过位于相反侧的开口H排放到冷却通道P的外部。
根据包括冷却通道P的盒构造，当堆叠多个盒从而将二次电池布置在一个盒上和盒下方时，上冷却板12和下冷却板13可以与布置在上冷却板12和下冷却板13上和下方的二次电池20交换热，并且可以通过供应至冷却通道P的外部空气而被冷却。
具体地说，上冷却板12和下冷却板13可以包括具有优良导热性、质轻且容易成形的铝。然而，本公开不限于这种冷却板材料，冷却板可以包括各种材料，诸如除了铝之外的其它金属。
而且，如图2所示，根据当前实施方式的主框架11可以进一步包括布置在冷却通道P内部的多个间隔构件14。
间隔构件14可以是具有预设粗细的棒，并且可以布置成使其一端固定至位于一侧的开口H，并且其相反端固定至位于相反侧的开口H。
间隔构件14允许上冷却板12和下冷却板13维持初始间隔状态。也就是说，间隔构件14可以通过防止上冷却板12和下冷却板13扭曲或变形而确保冷却通道P的形状稳定性。
下面，更详细地描述形成在根据本公开的主框架11中的开口H的结构。
图4是图3的区域A的放大立体图，而图5是图4的剖视图。
参照图4和图5，根据当前实施方式，主框架11的开口H可以如下形式设置，即：该开口H的边缘区域被切角，从而使得直径朝向向外方向增加。
更具体地说，开口H可以包括直径与冷却通道P的内部直径对应的第一区段H1和直径从第一区段H1的端点E1逐渐增加的第二区段H2。
在开口H中，第一区段H1是直接连接至由上冷却板12和下冷却板13形成的冷却通道P内侧的区段，第二区段H2是直径大于第一区段H1的直径的区段，并且可以是空气开始在主框架11的向内或向外方向流入或流出的区段。
根据开口H的构造，在冷却通道P的进入口侧的外部空气流由于第二区段H2比第一区段H1相对更宽而可能更顺畅。也就是说，与仅存在第一区段H1的情况相比，例如根据本实用新型，由于第二区段H2从第一区段H1的端点竖直地扩张，可以引入空气的竖直范围较宽，从而每单位小时的空气流可以增加。此外，被引入到第二区段H2的外部空气可以以高速会聚到第一区段H1并流入冷却通道P中。
而且，在冷却通道P的排出口侧，外部空气流动会顺畅。例如，设置于用于二次电池的盒10的冷却通道P可以与盒10外部的管道单元200(参见图10)竖直地连通，并且在仅存在第一区段H1的情况下，由于空气通道在冷却通道P的排出口的外部急剧改变，因此在开口H的端部处产生空气分离现象，并且可能形成湍流。这种湍流可能是阻挡空气流动的因素。
然而，根据当前实施方式，由于第二区段H2的直径在第一区段H1的端点处逐渐增加，可以减少在开口H的末端处的空气分离现象。也就是说，当空气从冷却通道P的内部排出到外部时，由于空气沿着第二区段H2的倾斜表面流动，空气流可以被朝向向上或向下方向以预设角度引发。因此，从开口H的端部分离的空气量减少，并且在冷却通道P的排出口侧形成的湍流也减少，因此空气流可以变得顺畅。
图6是图5的变型的剖视图。
图6是图5的变型，当前变型的开口H可以进一步包括第三区段H3，该第三区段H3具有从第二区段H2的端点E2不连续地增加的直径。
在这种情况下，当第二区段H2虚拟地延伸至第三区段H3的端点E3时，第三区段H3的端点E3的直径可以等于或大于第二区段H2的直径。
如图6中所示，根据当前变型的第三区段H3是其中在图5的实施方式中将标记为X的区域进一步斜切的区段。与图5的实施方式相比，可以给第三区段H3进一步设置与标记为X的区域对应的空气流动空间。根据当前变型，通过在第一区段H1和第二区段H3之间设置第二区段H2，可以继续实现上述实施方式的作用，并且通过第三区段H3可以甚至进一步增加空气流入/流出量。也就是说，由于第三区段H3是开口H的最外面部分，并且与图5的实施方式相比，在第三区段H3可以进一步确保空气进入角度和空气流动空间，每个单位小时有更大量的空气可以流入冷却通道P和从冷却通道P流出。
根据当前实施方式的主框架11可以进一步包括在主框架11上或下方竖直突出的联接突起11c以及朝向与设置有联接突起11c的一侧相反的一侧凹入的联接凹槽11d。
具体地说，联接突起11c和联接凹槽11d可以设置于包括开口H的一对单元框架11b。
例如，(参见图10和图11)，在联接突起11c布置在主框架11上并且联接凹槽11d形成在主框架11下方的情况下，当堆叠盒10时，主框架11相互堆叠，并且堆叠在下方的盒10的联接突起11c可以插入到堆叠在上方的盒10的联接凹槽11d内。同时，与图5和图6一起参照图11，可以布置具有弹性的密封构件(未示出)，或者可以向联接突起11c和联接凹槽11d之间的间隙施加粘合剂G以完全密封联接突起11c和联接凹槽11d的紧固部分。根据本公开的该构造，通过将相邻盒10之间的联接部分进行密封，可以防止流体流到关联部分/从关联部分流出。
也就是说，本公开的该构造可以通过防止在图11所示的箭头方向上移动的冷却流体通过联接突起11c和联接凹槽11d之间的间隙被引向二次电池20的现象而增加了电池组的冷却效率。
此外，在由于二次电池20的内部压力增加以及来自于二次电池20的内部的气体泄漏而发生通气的情况下，本公开的构造可以通过将盒10的布置二次电池20并且气体可能滞留的内部空间与冷却通道P和下面描述的罩21(参见图10)的内部空间隔离而防止由于通气引起的气体与流过冷却通道P的冷却流体混合的现象。
为了完全消除冷却流体与通气气体混合的可能，根据本公开，优选的是粘合剂G填充冷却板12和12与主框架11之间的空间。
在主框架11与冷却板12和12之间的联接通过粘合剂G实现并且相邻盒10之间的联接也由粘合剂G实现的情况下(因此，在根据本公开构造盒10时，盒10的内部空间完全与外部空间隔离)，由二次电池20的通气产生的气体无法与流过冷却通道P的冷却流体混合。
图7是根据本公开的实施方式的二次电池组的立体图，图8是图7的局部分解立体图，图9是图8的电池组件100、管道单元200和传感器300的构造的局部分解立体图，图10是沿着图7的线II-II’截取的二次电池组的剖视图，而图11是图10的区域B的放大视图。
参照图7至图11描述二次电池组1000。二次电池组1000可以包括电池组件100、管道单元200、传感器300、电子部件400和被构造收纳这些元件的电池组壳体500。
首先，电池组件100可以包括一个或多个二次电池20和多个盒10。
这里，二次电池20可以是袋式二次电池。在这种情况下，袋式二次电池20可以在一个方向上例如在竖直方向上以堆叠形式构造。
电子组件100可以以如下形式构造，即：多个盒10在竖直方向上堆叠，并且一个或多个二次电池20收纳在堆叠盒10的内部空间中。
如图8和图9所示，管道单元20可以安装在电池组件100上，使得管道单元200布置在电池组件100的一侧和相反侧，并且覆盖电池组件100的一侧和相反侧。更具体地说，管道单元200包括罩211和221以及空气入口/空气出口212和222，并且安装在电池组件100上，使得罩211和221覆盖堆叠盒10的冷却通道P的进入口和排出口。根据当前实施方式，管道单元200包括分别覆盖冷却通道P的进入口和排出口的入口管道210和出口管道220。入口管道210用作将外部空气引入到冷却通道P并且将已经通过冷却通道P的空气排放到外部的空间和路径。
管道单元200的空气入口/空气出口212和222可以设置于罩211和221的上端，并且管道单元200的罩211和221可以设置成使得空气流动空间从其上端至其下端减小。
如图10所示，通过入口管道210的空气入口/空气出口212引入的外部空气可以从其上部流到其下部并且在冷却通道P中流动，来自于冷却通道P的空气可以从下部再次流到上部，并且通过出口管道220的空气入口/空气出口222排放到外部。在这种情况下，根据当前实施方式，供应至冷却通道P的外部空间的流量可以是均匀的。例如，在冷却通道P当中远离空气入口/空气出口供应至冷却通道P的空气流量可以相对较小。然而，与当前实施方式一样，当空气流动空间的宽度从上端向下端减小时，由于运动流体的速度朝向下端增加，因此每单位小时供应至布置在下部中的冷却通道P的空气流量可以变成类似于供应至布置在上部中的冷却通道P的空气流量。
而且，可以在出口管道220的罩221处进一步设置风扇230，该风扇230使空气流动，从而使得空气快速地流入冷却通道P/从冷却通道P流出。风扇230可以设置在入口管道210和出口管道220中的至少一者处。
同时，当二次电池组1000通过使用根据本公开的盒10构成时，参照图10和图11，通过冷却通道P和出口管道220可以将空气通道从水平方向构造至竖直方向。在这种情况下，如上所述，由于冷却通道P的排出口即盒10的开口H具有斜切边缘区域，因此空气流可以通过斜切部分(例如，开口H的第二区段H2或第三区段H3)在向上方向上被顺畅地引导。因此，减少了空气分离现象，并且可以在冷却通道P的排出口侧抑制湍流形成。
传感器300将关于诸如二次电池20的电压的电气特性的感测信息发送到诸如电池管理系统(BMS)之类的设备。BMS可以基于从传感器300发送的电压信息控制二次电池20。传感器300可以安装在电池组件100上，从而将传感器300电连接至二次电池20的电极引线。
电子部件400可以包括BMS、电流传感器、继电器和熔断器中的至少一者。这里，BMS是被构造成总体控制二次电池组1000的充电/放电操作的二次电池管理设备。BMS是通常包括在二次电池组1000中的元件。而且，电流传感器是被构造成感测二次电池组1000的充电/放电电流的元件，而继电器是被构造成选择性地断开/闭合充电/放电路径的开关部件，二次电池组1000的充电/放电电流流过该充电/放电路径。熔断器是设置在二次电池组1000的充电/放电路径上并且被构造成在二次电池组1000发生异常情况时切断充电/放电电流的流动的元件。电流传感器、继电器和熔断器可以向BMS发送信息以及从BMS获取信息，并且可以由BMS控制。电子部件400可以布置在电池组件100上。
电池组壳体500包括位于其中的空的空间，并且可以在该内部空间中一体地收纳电池组件100、管道单元200、传感器300和电子部件400。由于电池组壳体500可以作为二次电池组1000中的外部材料，因此电池组壳体500可以给二次电池组1000提供结构稳定性，并且保护收纳在电池组壳体500内的元件如电池组件100免受其它外部物理因素如冲击或外来物质的影响。
再次参照图7和图8，电池组壳体500可以包括下壳体520和上壳体510。这里，下壳体520可以以其上部开口并提供收纳空间的形式形成，而上壳体510可以以覆盖下壳体520的开口上部的形式形成。此外，下壳体520和上壳体510可以通过利用紧固构件如螺栓紧固它们的边沿部分而联接至彼此。
在电池组壳体500中特别是在上壳体510中设置通风孔511，该通风孔511被构造成与管道单元200的空气入口/空气出口212和222连通。例如，如图8中所示，可以设置多个通风孔511，从而使得这些通风孔与管道单元200的空气入口/空气出口212/222一一对应。
根据该构造，包括小型风扇230、管道单元200和电池组件100的元件可以空间密集地收纳在电池组壳体500内，可以简化外部空气进入和退出路径，因此可以实现紧凑的空气冷却的二次电池组1000。
同时，如上所述，在根据本公开的二次电池组中，冷却流体和通气气体的路径分别具有完全分离的结构，从而冷却流体不会与通气气体混合。参照图12，示出了冷却流体的流动和通气气体的流动。也就是说，冷却流体通过设置在上壳体510的长侧的通风孔511流入和流出，而通气气体通过设置在下壳体520的短侧的气体排出孔521在垂直于冷却流体的流动的方向上排出。
在根据本公开的电池组中，冷却通道P和通气气体通道分别具有完全分离的结构，从而冷却流体不与通气气体混合。因此，在采用根据本公开的电池组作为用于汽车的电池组的情况下，可以防止通气气体流入空调系统的现象发生。
此外，采用根据本公开的电池组的汽车可以设计成使得通气气体排出到汽车外部或者通过安装在汽车内的气体处理器将通气气体转换成无害气体，并且通过包括与空调系统分离且连接至电池组的气体排出孔521的路径将通气气体排出。
如上所述，根据本公开的汽车可以包括根据本公开的二次电池组。该二次电池组不仅可以应用于诸如电动汽车或混合动力汽车之类的汽车，而且还可应用于IT产品。
尽管已经例示并描述了本公开的优选实施方式，但是本公开不限于此，本领域技术人员应该理解，在不脱离该公开的构思的情况下，可以在权利要求的范围内做出各种变型。
同时，对本领域技术人员显而易见的是，在说明书中使用代表方向的术语诸如上、下、左和右的情况下，这些术语代表相对位置，仅仅是为了描述方便而使用的，并且可以根据物体的位置或观察者的位置而改变。