JP2013055054A - バッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、バッテリパックの実現時、耐久性および安全性を向上させることができるバッテリパックに関する。
【解決手段】本発明にかかるバッテリパックは、第１および第２電極部を備え、第１方向に実質的に平行に配置された複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを収容するホルダと、前記バッテリセルに連結されるリード線と、前記バッテリセルの第１および第２電極部の少なくともいずれか１つに連結される連結部、前記連結部から延びる延長部、および前記リード線を収容するガイド溝を備えたガイド部を備える少なくとも１つの連結タブとを含む。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、バッテリパックに関し、より具体的には、耐久性および安全性を向上させることができるバッテリパックに関する。

一般的に、ノートパソコン、電気自動車などのデバイスには、複数のバッテリセルが並列および／または直列に連結されたバッテリパックが用いられている。このような複数のバッテリセルは、隣り合うバッテリセルが連結タブによって連結される。そして、複数のバッテリセルはケースに装着される。

本発明の目的は、複数のバッテリセルの外面に装着される連結タブにバッテリセルを固定するようにガイド部を形成し、耐久性および安全性を向上させることができるバッテリパックを提供することである。

本発明の他の目的は、溶接工程の作業性を向上させ、溶接工程での未ろう付けの有無に対する識別が容易なだけでなく、バッテリパックの外部ケースの締結時における設計的マージンを確保することができるバッテリパックを提供することである。

本発明は、第１および第２電極部を備え、第１方向に実質的に平行に配置された複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを収容するホルダと、前記バッテリセルに連結されるリード線と、前記バッテリセルの第１および第２電極部の少なくともいずれか１つに連結される連結部、前記連結部から延びる延長部、および前記リード線を収容するガイド溝を具備したガイド部を備える少なくとも１つの連結タブとを含むバッテリパックを提供する。

本発明は、前記ホルダ上に装着される保護回路モジュールをさらに含み、前記複数のバッテリセルは、少なくとも１つの前記リード線を介して前記保護回路モジュールに連結できる。

本発明において、前記連結タブの延長部と前記連結タブのガイド部との境界には、前記リード線を第１方向に収容するように折曲げられた折曲部が具備でき、前記折曲部において前記ガイド溝が始まる部分には、前記リード線を貫通させる貫通ホールが具備できる。

本発明において、前記折曲部には、折曲げを容易にする折曲溝が具備できる。

本発明において、前記リード線の一部分は、前記バッテリセルと対面する前記ガイド部の一面に対面して配置され、前記リード線の一部分に連結された他の部分は、前記貫通ホールを貫通して折曲げられ、折曲げられた前記他の部分は、前記ガイド溝に収容および溶接できる。

本発明において、前記貫通ホールには、前記延長部方向の前記貫通ホールの少なくとも一部の領域を塞ぐ貫通ホールカバーが具備でき、前記貫通ホールカバーは、外部方向に突出するように具備できる。

本発明において、前記ガイド溝は、前記リード線に対応する形態であってもよく、前記ガイド溝は、前記リード線が締まり嵌めされるように狭い入口を備えてもよい。

また、前記ガイド溝の周辺には、前記リード線の水平流動を防止するように突出リブが具備でき、前記突出リブは、前記ガイド溝の長手方向に沿って延びることができる。

本発明において、前記ガイド溝は、前記リード線を取り囲む被覆に対応する部分は、第１幅を有するように具備され、前記リード線に対応する部分は、第２幅を有するように具備できる。

一方、前記連結タブ上には、絶縁シートが具備できる。

本発明は、前記ホルダの外部に備えられ、バッテリセルを覆う外装ケースをさらに含むことができ、前記外装ケースは、第１ケースと第２ケースとから形成され、互いに締結可能である。

本発明の他の実施形態では、第１および第２電極部を備え、第１方向に実質的に平行に配置された複数のバッテリセルを含むバッテリパックを提供する。前記バッテリパックは、前記複数のバッテリセルを収容するホルダと、前記バッテリセルに連結される少なくとも１つのリード線とを含む。また、前記バッテリパックは、前記バッテリセルの少なくとも一部と電気的に連結される少なくとも１つの連結タブを含み、前記連結タブは、前記少なくとも１つのリード線を収容するガイド溝を含む延長部を備える。

また、本発明のさらに他の実施形態では、第１および第２電極部を備え、第１方向に実質的に平行に配置された複数のバッテリセルを含む。本実施形態において、前記バッテリパックは、前記複数のバッテリセルを収容するホルダと、前記バッテリセルに連結される複数のリード線とを含む。また、本実施形態において、前記バッテリパックは、前記バッテリセルの第１電極部および第２電極部と電気的に連結される複数の連結タブを提供し、前記連結タブの各々は、前記リード線の１つを収容するガイド溝を含む延長部を備える。本実施形態において、前記バッテリパックは、前記ホルダに隣接して装着され、前記バッテリにおいて複数のリード線を収容する保護回路モジュールを含み、前記複数のバッテリ、ホルダおよび連結タブを収容する外装ケースを含むことができる。

本発明によれば、複数のバッテリセルの外面に装着される連結タブにバッテリセルおよびリード線を固定するようにガイド部を形成し、耐久性および安全性を向上させることができるバッテリパックを提供することができる。

また、溶接工程をバッテリパックの上側で行い、溶接工程の作業性を向上させることができる。

したがって、溶接工程での未ろう付けの有無に対する識別が容易なだけでなく、バッテリパックの外部ケースの締結時における設計的マージンを確保することができるという利点がある。

本発明の一実施形態にかかる複数のバッテリセルにホルダが装着された状態を示す前面斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる複数のバッテリセルにホルダが装着された状態を示す後面斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる連結タブを拡大した斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる連結タブにリード線が収容される過程を示す部分斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる連結タブにリード線が収容される過程を示す部分斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる連結タブにリード線が収容される過程を示す部分斜視図である。 は本発明の第２実施形態にかかる連結タブを拡大した斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる連結タブを拡大した斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかる連結タブを拡大した斜視図である。 本発明の第５実施形態にかかる連結タブを拡大した斜視図である。 本発明の第６実施形態にかかる連結タブを拡大した斜視図である。 本発明にかかる外装ケースを備えるバッテリパックを示す斜視図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態およびその他当業者が本発明の内容を容易に理解するために必要な事項について詳細に記載する。ただし、本発明は、請求の範囲に記載された範囲内で種々の異なる形態で実現可能であるため、下記に説明する実施形態は、表現の如何にかかわらず例示的なものに過ぎない。

本実施形態を説明するにあたり、係る公知の機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨をあいまいにする可能性があると判断された場合、その詳細な説明は省略する。そして、図面において、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても、できるだけ同一の参照番号および符号で表していることに留意しなければならない。また、図面において、各層の厚さや大きさは、説明の便宜および明確性のために誇張され得、実際の層の厚さや大きさとは異なり得る。

図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる複数のバッテリセルにホルダが装着された状態を示す前面斜視図であり、図１Ｂは、本発明の一実施形態にかかる複数のバッテリセルにホルダが装着された状態を示す後面斜視図である。

図１Ａおよび図１Ｂを参照すれば、本発明の一実施形態にかかるバッテリパックは、複数のバッテリセル１０と、ホルダ２０と、保護回路モジュール３０と、連結タブ４０と、リード線５０とを含む。

まず、複数のバッテリセル１０の各々は、充放電可能な円筒状のリチウムイオンバッテリである。本発明の実施形態にかかる複数のバッテリセル１０は、５直列２並列構造（例として、５Ｓ×２Ｐ）で配列される。つまり、２つのバッテリセルが並列に連結された１組のバッテリセルグループが、連結タブ４０によって直列に５つのグループに配列される。連結タブ４０は、銅のような導電性素子などで形成され、複数のバッテリセル１０のグループを電気的に連結する。

基本的に、２つのバッテリセル１０が並列に連結されている。並列連結されたバッテリセル１０は、一端が第１極性を有する第１電極部であり、他端が第２極性を有する第２電極部である。図１Ａにおいて、バッテリセル１０の第１電極部は、連結タブ４０ｃを介して保護回路モジュール３０に電気的に連結される。図１Ｂにおいて、第２極性を有する第２電極部は、連結タブ４０ｂを介して隣り合うバッテリセル１０の第１電極部と電気的に直列連結される。こうして、計５つのグループのバッテリセル１０が直列連結され、最後のバッテリセル１０の第２電極部は、連結タブ４０ｃを介して保護回路モジュール３０と電気的に連結される。つまり、本発明において、複数のバッテリセル１０は、第１および第２電極部を備え、第１方向に実質的に平行に配置されている。一方、前記実施形態は、５直列２並列構造（５Ｓ×２Ｐ）を例示して説明したが、前記構造に限定されるものではなく、必要に応じて、多様な連結構造に採用できることは勿論である。

ここで、ホルダ２０は、複数のバッテリセル１０の外側面を少なくとも一部取り囲むように形成可能である。ホルダ２０の端部は、円筒状のバッテリセル１０の円周面とマッチングできる形態で具備でき、これにより、バッテリセルが外部衝撃によって流動することを防止することができる。

図１Ａを参照すれば、ガイド部４７は、連結タブ４０ａが位置する箇所に対応する位置で第１延長部２０ｂ上に具備できる。図１Ｂを参照すれば、ガイド部４７は、連結タブ４０ｂが位置する箇所に対応する位置で第２延長部２０ｃ上に具備できる。つまり、ホルダ２０の蓋部２０ａから延びた第１延長部２０ｂは、バッテリセル１０の一端に位置し、第２延長部２０ｃは、第２バッテリセル１０の他端に位置する。

前記のように、本発明のバッテリパックは、前記バッテリセル１０の第１および第２電極部の少なくともいずれか１つに連結される連結タブ４０を含む。図２を参照すれば、本発明の第１実施形態にかかる連結タブ４０は、前記バッテリセル１０の第１および第２電極部の少なくともいずれか１つに連結される連結部４１と、前記連結部４１から延びる延長部４３と、前記リード線５０を収容するガイド溝４７ａが形成されたガイド部４７とを備えている。また、前記連結タブ４０の延長部４３と前記連結タブ４０のガイド部４７との境界には、折曲部４５が備えられる。前記折曲部４５においてガイド溝４７ａが始まる部分には、リード線５０を貫通させる貫通ホール４５ｂが備えられる。前記折曲部４５には、折曲溝４５ａが備えられることが好ましいが、折曲溝４５ａは、折曲部４５の折曲げをより容易にできる構成である。前記折曲溝４５ａは、比較的広い面に形成された凹溝の形態であってもよく、例えば、刃物の背や刃のような形態の物体で押したような比較的薄い線の形態であってもよいが、これに限定されない。

このように、ガイド部４７が形成された位置は、ホルダ２０を上部から見た時、ジグザグ形態を有することができる。つまり、本発明のガイド部４７は、それぞれ複数の連結タブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ上に位置しつつ、第１延長部２０ｂおよび第２延長部２０ｃ上に形成可能である。したがって、前記第１延長部２０ｂ、第２延長部２０ｃ上に形成された複数の連結タブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃによって複数のバッテリセル１０がジグザグ形態で固定され、流動を防止することができる。また、ジグザグに位置した複数のガイド部４７は、ガイド溝４７ａ、４７ａ’、４７ａ”を備え、前記ガイド溝４７ａ、４７ａ’、４７ａ”に載置されたリード線５０が溶接されることにより、リード線５０の離脱を防止することができる。つまり、衝撃や落下および振動によるバッテリパックの耐久性を向上させることができる。

また、溶接工程をバッテリパックの上側で行うことができるため、溶接工程の作業性を向上させることができる。したがって、溶接工程での未ろう付けの有無に対する識別が容易なだけでなく、バッテリパックの外部ケースの締結時における設計的マージンを確保することができるという利点がある。これ以外にも、溶接部がバッテリパックの上側に位置するため、液体状態のろうがバッテリパックの下端部に流れ落ちることを防止することができる。また、バッテリセル１０の過熱時に溶接部が溶けてリード線５０が分離される場合にも、リード線５０が後述する貫通ホール４５ｂにかかるようになり、リード線５０が離脱されることを防止することができる。

図３Ａないし図３Ｃを参照して、本発明の第１実施形態にかかる連結タブにリード線が収容される過程を説明する。

図３Ａを参照すれば、リード線５０の一部分５０ａは、バッテリセル１０と対面するガイド部４７の一面に対面して配置される。これにより、リード線５０の一部分５０ａに連結されたリード線５０の他の部分５０ｂは、貫通ホール４５ｂを貫通する。次に、図３Ｂを参照すれば、リード線５０の他の部分５０ｂが貫通ホール４５ｂを貫通した状態で、折曲部４５がバッテリセル１０方向に折曲げられる。この時、貫通ホール４５ｂを貫通したリード線５０の他の部分５０ｂは、バッテリセル１０の反対方向に突出する。次に、図３Ｃを参照すれば、突出したリード線５０の他の部分５０ｂがバッテリセル１０方向に折曲げられ、図３Ｂのガイド溝４７ａに収容され、以降に溶接される。

前記貫通ホール４５ｂは、図２のように円の形態であることが一般的であるが、図４Ａを参照すれば、本発明の第２実施形態にかかる連結タブ４０ａ、４０ｂ（４０）には、延長部４３方向の貫通ホール４５ｂの一部領域を塞ぐ貫通ホールカバー４５ｃが備えられ、貫通ホール４５ｂは半円の形態になってもよい。

また、図４Ｂを参照すれば、本発明の第３実施形態にかかる連結タブ４０において、貫通ホールカバー４５ｃ’は、外部方向に突出するように形成されてもよい。このような貫通ホールカバー４５ｃ、４５ｃ’は、被覆のない部分に位置したリード線（図示せず）が被覆で取り囲まれたリード線に比べて相対的に弱くなった強度を補強できる構成である。また、貫通ホールカバー４５ｃ、４５ｃ’は、貫通ホール４５ｂを通過して略１８０゜に折れた後、ガイド溝４７ａ、４７ａ’、４７ａ”に収容されるリード線をより容易にガイドすることができる。

前記のように、ガイド溝４７ａは、リード線（図示せず）に対応して形成可能であるが、図５Ａを参照すれば、本発明の第４実施形態にかかる連結タブ４０は、リード線（図示せず）が締まり嵌めされるようにガイド溝４７ａ’が狭い入口を有するように形成されてもよい。この場合、リード線５０をより安定的に収容することができる。

また、図５Ｂを参照すれば、本発明の第５実施形態にかかる連結タブ４０は、ガイド部４７のガイド溝４７ａの周辺に突出リブ４７ｂをさらに備えてもよい。ガイド溝４７ａの周辺に突出リブ４７ｂをさらに備えることにより、リード線（図示せず）の水平流動をさらに抑制できる効果がある。ここで、突出リブ４７ｂは、ガイド溝４７ａの長手方向に沿って延びるように備えられる。

さらに、リード線（図示せず）は、リード線５０を取り囲む被覆部分が折曲げられてもよい。図５Ｃを参照すれば、本発明の第６実施形態にかかる連結タブ４０は、ガイド溝４７ａ”において、リード線５０を取り囲む被覆に対応する部分は、被覆と同幅を有するように形成され、リード線５０に対応する部分は、リード線５０と同幅を有するように形成可能である。

図６は、本発明にかかる外装ケースを備えるバッテリパックを示す斜視図である。

図６を参照すれば、複数のバッテリセル１０を取り囲むホルダ２０の外部には、外装ケース１００がさらに形成可能である。外装ケース１００は、第１ケース１００ａと第２ケース１００ｂとに分けられて形成され、互いに締結できる。第１ケース１００ａと第２ケース１００ｂは、それぞれに形成された溝１０１ａと突起１０１ｂによって締結できる。

図示しないが、第１ケース１００ａと第２ケース１００ｂは、ねじ固定や嵌合式などの連結方法によって固定されてもい。また、第１ケース１００ａと第２ケース１００ｂの対向する内面には、相互締結のための溝と突起がさらに形成されてもよい。

絶縁シート６０は、複数のバッテリセル１０の第１極性および第２極性は、溶接などの方法で固定された連結タブ４０（図１参照）と外装材の外装ケース１００とが互いに接触することを防止するために形成する。絶縁シート６０は、連結タブ４０やリード線５０に電流が流れる時に発生する熱による損傷を防止するために、耐熱性が優れた材質で形成されることが好ましい。

そして、保護回路モジュール３０は、ホルダ２０の蓋面２０ａ上に設置できる。このような保護回路モジュール３０は、電子部品などを実装し、保護回路などを構成する。保護回路モジュール３０は、ホルダ２０とねじ結合によって固定されるが、他の締結手段によって固定されてもよい。

本発明の実施形態では、円筒状のバッテリセルを用いたが、その他、他の形状のバッテリセルを用いてもよいことが勿論である。

本発明の技術思想は、上記の好ましい実施形態によって具体的に記述されたが、上述した実施形態は、その説明のためのものであって、それを制限するためのものではないことに注意しなければならない。また、本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形例が可能であることを理解することができる。

上述した発明に対する権利範囲は、以下の特許請求の範囲で定められるものであって、明細書本文の記載に拘束されず、請求の範囲の均等範囲に属する変形と変更はすべて本発明の範囲に属する。

１０：バッテリセル
２０：ホルダ
３０：保護回路モジュール
４０：連結タブ
４１：連結部
４３：延長部
４５：折曲部
４５ａ：折曲溝
４５ｂ：貫通ホール
４７：ガイド部
４７ａ、４７ａ’、４７ａ”：ガイド溝
５０：リード線
６０：絶縁シート
１００：外装ケース

Claims (20)

1. 第１および第２電極部を備え、第１方向に実質的に平行に配置された複数のバッテリセルと、
   前記複数のバッテリセルを収容するホルダと、
   前記バッテリセルに連結される少なくとも１つのリード線と、
   前記バッテリセルの少なくとも一部と電気的に連結される少なくとも１つの連結タブとを含み、
   前記連結タブは、前記少なくとも１つのリード線を収容するガイド溝を含む延長部を備えていることを特徴とするバッテリパック。
2. 前記少なくとも１つの連結タブは、前記バッテリセルの少なくとも一部の端部側に装着され、平らな（ｐｌａｎａｒ）形態からなり、前記第１方向に垂直な第２方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
3. 前記延長部は、連結タブから折曲げられた形態であって、前記第１方向に延びていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリパック。
4. 前記延長部は、前記１つのリード線が延びるガイド溝内に貫通ホールを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のバッテリパック。
5. 前記延長部は、前記連結タブとの連結部で折曲げられ、前記延長部は、前記ホルダに隣接した第２領域でさらに折曲げられ、前記貫通ホールは、前記第２領域に隣接して形成されることを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
6. 前記延長部は、前記貫通ホールに隣接して形成された貫通ホールカバーを含み、前記貫通ホールは半円形であることを特徴とする請求項４に記載のバッテリパック。
7. 前記貫通ホールカバーは、前記貫通ホールから外側に延び、前記貫通ホールが位置した領域で前記リード線を安定的に収容するようにすることを特徴とする請求項６に記載のバッテリパック。
8. 前記ガイド溝の少なくとも一領域は、前記リード線の外径より小さく形成されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のバッテリパック。
9. 前記連結タブは、前記ガイド溝の外側に延びた突出リブをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のバッテリパック。
10. 前記少なくとも１つのリード線は、絶縁部と非絶縁部とを含み、前記貫通ホールに隣接したガイド溝の一領域は、前記リード線の絶縁部より小さく形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のバッテリパック。
11. 第１および第２電極部を備え、第１方向に実質的に平行に配置された複数のバッテリセルと、
    前記複数のバッテリセルを収容するホルダと、
    前記バッテリセルに連結される複数のリード線と、
    前記バッテリセルの第１電極部および第２電極部と電気的に連結される複数の連結タブと、
    前記ホルダに隣接して装着され、前記バッテリにおいて複数のリード線を収容する保護回路モジュールと、
    前記複数のバッテリ、ホルダおよび連結タブを収容する外装ケースとを含み、
    前記連結タブの各々は、前記リード線の１つを収容するガイド溝を含む延長部を備えていることを特徴とするバッテリパック。
12. 前記少なくとも１つの連結タブは、前記第１電極部または第２電極部上で前記バッテリセルの少なくとも一部の端部側に装着され、平らな（ｐｌａｎａｒ）形態からなり、前記第１方向に垂直な第２方向に延びることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリパック。
13. 前記延長部は、各々の連結タブ上で前記連結タブから折曲げられた形態であって、前記第１方向に延びていることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。
14. 前記連結タブの延長部は、前記１つのリード線が延びるガイド溝内に貫通ホールを含むことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか一項に記載のバッテリパック。
15. 前記延長部は、前記連結タブとの連結部で折曲げられ、前記延長部は、前記ホルダに隣接した第２領域でさらに折曲げられ、前記貫通ホールは、前記第２領域に隣接して形成されることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。
16. 前記連結タブと延長部は、前記ホルダの上部の前記複数のバッテリの第１電極部および第２電極部の間でジグザグ形態に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のバッテリパック。
17. 前記ガイド溝の少なくとも一領域は、前記リード線の外径より小さく形成されることを特徴とする請求項１１乃至１６の何れか一項に記載のバッテリパック。
18. 前記連結タブの各々は、前記ガイド溝の外側に延びた突出リブをさらに含むことを特徴とする請求項１１乃至１７の何れか一項に記載のバッテリパック。
19. 前記少なくとも１つのリード線は、絶縁部と非絶縁部とを含み、前記貫通ホールに隣接したガイド溝の一領域は、前記リード線の絶縁部より小さく形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１８の何れか一項に記載のバッテリパック。
20. 前記連結タブと外装ケースとの間に絶縁シートをさらに含むことを特徴とする請求項１１乃至１９の何れか一項に記載のバッテリパック。

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