JP2013235828A - バッテリ・パック - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ・パックを提供する。
【解決手段】バッテリ・パックに係り、該バッテリ・パックは、それぞれ電極端子を含む多数の電池セル；並びに互いに隣接する電池セルの電極端子を電気的に連結する第１回路基板、第１回路基板と電気的に連結された第２回路基板、第１回路基板及び第２回路基板の間で電気的に連結された接続配線を含む回路基板組立体；を含む。これにより、多数の電池セルを電気的に結束するための連結構造と、多数の電池セルからの測定信号をまとめ合わせるための配線構造と、が１つの構造に統合されることにより、組み立て工程が単純化されるバッテリ・パックが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ・パックに係わる。

一般的に二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池である。二次電池は、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車、無停電電源供給装置（ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）などのエネルギー源として使用され、適用される外部機器の種類によって、単一電池セルの形態で使用されたり、あるいは多数の電池セルを連結し、１つの単位にまとめたバッテリ・パックの形態で使用されたりもする。

携帯電話のような小型モバイル機器は、単一電池の出力と容量とで、所定時間の間、作動が可能であるが、電力消耗が多い電気自動車、ハイブリッド自動車のように、長時間駆動、高電力駆動が必要な場合には、出力及び容量の問題によって、バッテリ・パックが好まれ、バッテリ・パックは、内蔵した電池セルの個数により、出力電圧や出力電流を高めることができる。

このようなバッテリ・パックでは、多数の電池セルを相互に電気的に結束するための連結構造が要求され、多数の電池セルから測定された測定信号を、バッテリ管理システム（ＢＭＳ：ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）などに伝送するための配線構造が要求される。

本発明の課題は、多数の電池セルを電気的に結束するための連結構造と、多数の電池セルからの測定信号をまとめ合わせるための配線構造とが１つの構造に統合されることにより、組み立て工程が単純化されるバッテリ・パックを提供することである。

前記のような課題及びそれ以外の課題を解決するための本発明のバッテリ・パックは、それぞれ電極端子を含む多数の電池セル；並びに互いに隣接する電池セルの電極端子を電気的に連結する第１回路基板と、前記第１回路基板と電気的に連結された第２回路基板と、前記第１回路基板及び第２回路基板の間で電気的に連結された接続配線を含む回路基板組立体；を含む。

例えば、前記第１回路基板は、互いに隣接する電池セルの電極端子を電気的に連結するバスパターンを含んでもよい。

例えば、前記第１回路基板は、互いに隣接する電池セルの電極端子を収容する締結ホールの対を含み、前記第１回路基板を電極端子に締結する締結部材の対をさらに含んでもよい。

例えば、前記第１回路基板は、絶縁性の基底基板；及び前記基底基板の一面上のバスパターン；を含み、前記基底基板の面積は、バスパターンの面積より広く形成され、前記電極端子の外側で、基底基板と締結部材との間には、ギャップが存在する。

例えば、前記バスパターンの電圧は、接続配線を介して、第２回路基板に出力されてもよい。

例えば、前記第１回路基板は、前記バスパターン上のサーミスタをさらに含んでもよい。

例えば、前記サーミスタは、互いに隣接する電池セルの電極端子間に配置され、いずれか１つの電極端子にさらに近く配置されてもよい。

例えば、前記第１回路基板は、絶縁性基底基板と、前記基底基板の一面上のバスパターンとを含んでもよい。

例えば、前記第１回路基板は、絶縁性基底基板と、前記基底基板の互いに異なる面に形成された第１バスパターン及び第２バスパターンと、前記第１バスパターン及び第２バスパターンを電気的に連結する連結部とを含んでもよい。

例えば、前記第１回路基板は、絶縁性基底基板と、前記基底基板内に収容されたバスパターンとを含んでもよい。

例えば、前記第２回路基板は、第１回路基板及び接続配線を経由して、電池セルの電圧測定信号及び温度測定信号を受信し、バッテリ管理システム機能を遂行することができる。

例えば、第１回路基板は、互いに隣接する電池セルの各対の電極端子を電気的に連結する多数の第１回路基板を含んでもよい。

例えば、互いに隣接する第１回路基板は、余裕間隙によって互いから離隔される。

例えば、前記第１回路基板は、前記第２回路基板の互いに反対になる側に、第１列及び第２列に配置されてもよい。

例えば、前記第１回路基板は、それぞれのバスパターンを含み、第１列の第１回路基板のバスパターンと、第２列の第１回路基板のバスパターンとは、電池セルの配列方向に沿って、互いに食い違うように配置されてもよい。

例えば、前記バッテリ・パックは、電池セルと回路基板組立体との間のトッププレート；電池セルの互いに反対になる端部に配置された１対のエンドプレート；及び電池セルの互いに反対になる側に配置され、１対のエンドプレート間に結合される第１サイドプレート及び第２サイドプレート；をさらに含んでもよい。

例えば、前記第１回路基板は、互いに隣接する電池セルの各対の電極端子を電気的に連結する多数の第１回路基板を含み、前記トッププレートは、１対のエンドプレートに結合されるベースフレーム；前記ベースフレームと第１サイドプレートとの間に結合されることにより、互いに隣接する第１回路基板間に配置される第１支持フレーム；及び前記ベースフレームと第２サイドプレートとの間に結合されることにより、互いに隣接する第１回路基板間に配置される第２支持フレーム；を含んでもよい。

例えば、前記第１支持フレーム及び第２支持フレームの少なくとも一つは、それぞれの第１サイドプレート及び第２サイドプレートと対向するベンディング部を含んでもよい。

例えば、前記接続配線は、コネクタを介して、第１回路基板と電気的に連結されてもよい。

例えば、前記接続配線は、可撓性を有することができる。

本発明によれば、多数の電池セルの電気的な結束のための連結構造と、各電池セルからの電圧／温度測定信号をまとめ合わせるための配線構造とを１つの回路基板組立体内に統合させることにより、回路基板組立体の装着を介して、電気的な結束のための連結構造と、測定信号のまとめ合わせのための配線構造と、が同時に装着されることもできる。これにより、結束作業と配線作業とが一回になされ、何本もの配線を一つ一つ確認し、配線を連結することに比べ、作業生産性が向上する。

本発明の一実施形態によるバッテリ・パックの分解斜視図である。 図１に図示された回路基板組立体が図示されている図面である。 図１に図示された第１回路基板と電極端子との連結状態を示す図面である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面図である。 本発明と対比される比較例によるバッテリ・パックが図示されている図面である。 本発明の実施形態に適用される第１回路基板の断面構造を示す図面である。 本発明の実施形態に適用される第１回路基板の断面構造を示す図面である。 本発明の実施形態に適用される第１回路基板の断面構造を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるバッテリ・パックの分解斜視図である。 第１回路基板とトッププレートとの配置関係を示す図面であり、バッテリ・パックの上部構造を示す図面である。

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に係わるバッテリ・パックについて説明する。

図１には、本発明の一実施形態によるバッテリ・パックの分解斜視図が図示されている。図２には、図１に図示された回路基板組立体が図示されている。

図１を参照すれば、バッテリ・パックは、前後方向に沿って配列された多数の電池セル１０と、電池セル１０上に配置される回路基板組立体１８０と、を含む。回路基板組立体１８０は、電池セル１０の電極端子１０ａと電気的に連結された第１回路基板１８１と、第１回路基板１８１と電気的に連結された第２回路基板１８２と、第１回路基板１８１及び第２回路基板１８２の間の連結を媒介する接続配線１８５と、を含んでもよい。第１回路基板１８１は、前後方向に隣接する電池セル１０を連結するように、電極端子１０ａ上に配置されてもよい。例えば、第１回路基板１８１は、電池セル１０の電極端子１０ａが露出された上方に配置される。

電池セル１０としては、リチウムイオン電池のような二次電池が適用され、円筒状二次電池や角形二次電池、またはポリマー二次電池など多様な形態の二次電池が適用され、いずれか１つの形態に限定される必要はない。

例えば、各電池セル１０は、ケース１０ｂと、ケース１０ｂ内に収容された電極組立体（図示せず）と、電極組立体（図示せず）と電気的に連結され、ケース１０ｂ外部に引き出される電極端子１０ａと、を含んでもよい。例えば、電極端子１０ａは、電池セル１０の上部を形成することができ、ケース１０ｂ上に露出される。そして、電池セル１０の左右側に、互いに反対極性の電極端子１０ａがそれぞれ形成されてもよい。

例えば、前後方向に隣接する電池セル１０は、電極端子１０ａの結束を介して、互いに電気的に連結され、回路基板組立体１８０を介して、隣接する電極端子１０ａが互いに電気的に連結される。

回路基板組立体１８０は、前後方向に配列された多数の電池セル１０を電気的に結束してモジュール化させることができる。例えば、回路基板組立体１８０は、隣接する電池セル１０の対を直列または並列に連結することができる。

回路基板組立体１８０は、互いに異なる電池セル１０の対を連結する多数の第１回路基板１８１を含んでもよい。第１回路基板１８１は、互いに異なる電極端子１０ａの対を相互連結するように、前後方向に沿って列をなして配置される。例えば、第２回路基板１８２を挟んで、第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２の複列をなし、多数の第１回路基板１８１が配置される。

第１回路基板１８１の第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２は、前後方向に沿って、並んで延長される。そして、各列をなす第１回路基板１８１は、余裕間隙ｇを間に置いて離隔される。従って、第１回路基板１８１は、隣接する１対の電極端子１０ａを連結するのに十分な長さＬに形成されながら、第１回路基板１８１間に、余裕間隙ｇを形成するのに十分に短い長さＬに形成される。電極端子１０ａの位置は、許容公差範囲内で、ある程度偏差を有することができるので、電極端子１０ａの位置によって、第１回路基板１８１が相対的に位置移動するように、第１回路基板１８１間で余裕間隙ｇが確保される。

第１回路基板１８１の第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２は、電池セル１０の左右電極端子１０ａに対応し、第２回路基板１８２の左右側にそれぞれ形成されてもよい。このように、第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２の複列に配列された多数の第１回路基板１８１を介して、１列の電池セル１０は、ジグザグパターンによって、互いに直列に連結されてもよい。前後に隣接する電池セル１０が、互いに反対極性同士接するように配置されるとするとき、例えば、前後方向に沿って、電池セル１０が左右反転されるパターンに配置されるとするとき、第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２をなして配置された第１回路基板１８１は、ジグザグパターンで電池セル１０を直列連結することができる。

例えば、第１回路基板１８１は、電池セル１０の列方向（前後方向）に沿って交互に、第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２に配置される食い違いパターンを有することができる。すなわち、第１回路基板１８１、または第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂは、前後方向に沿って、第１列Ｒ１に配置された後、第２列Ｒ２に配置され、その次には、再び第１列Ｒ１に配置される食い違いパターンを有することができる。さらに具体的には、１つの第１回路基板１８１、または第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂは、第１列Ｒ１に配置され、隣接する他の第１回路基板１８１、または第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂは、第２列Ｒ２に配置され、隣接する他の第１回路基板１８１、または第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂは、さらに第１列Ｒ１に配置される。

第１回路基板１８１は、互いに隣接する電極端子１０ａの対を電気接続するためのバスパターン１８１ｂを含んでもよい。例えば、バスパターン１８１ｂは、絶縁性の基底基板１８１ａ上に、パターン形成された導電性素材から形成されてもよい。本発明の一実施形態で、第１回路基板１８１は、絶縁性の基底基板１８１ａと、基底基板１８１ａの少なくとも一面上に形成されたバスパターン１８１ｂと、を含む。第１回路基板１８１には、隣接する電極端子１０ａの対が嵌め込まれる締結ホール１８１’が形成される。締結ホール１８１’を貫いた電極端子１０ａの対を相互連結するように、締結ホール１８１’間に、バスパターン１８１ｂが形成される。

第１回路基板１８１には、互いに隣接する電極端子１０ａが嵌め込まれる締結ホール１８１’の対が形成され、締結ホール１８１’を介して嵌め込まれた電極端子１０ａの上部に、締結部材１９０、例えば、ナットが結合されることにより、第１回路基板１８１が電極端子１０ａに固定される。例えば、電極端子１０ａの上部には、螺合のための螺旋形状が形成され、螺旋形状を介して、締結部材１９０が結合される。一方、締結部材１９０は、電極端子１０ａとバスパターン１８１ｂとの導電性連結を媒介するように、導電性素材から形成されてもよい。

第１回路基板１８１のうち一部には、３個の締結ホール１８１’が形成される。これは、前後方向に隣接する電極端子１０ａのための１対の締結ホール１８１’に加え、隣接する電極端子１０ａと結合されず、入出力端子を形成する電極端子１０ａのための締結ホール１８１’が追加されたためである。

図３には、図１に図示された第１回路基板１８１と電極端子１０との連結状態を示す図面が図示されている。そして、図４には、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切り取った断面図が図示されている。図面を参照すれば、第１回路基板１８１は、電極端子１０ａと導電性連結され、各電池セル１０の状態情報を生成することができる。本明細書を通じて、導電性連結は、電気的な連結及び／または熱的な連結を意味することができる。各電池セル１０の状態情報は、電池セル１０の加熱、過充電のような誤動作の有無を確認したり、あるいは満充電のような充放電の程度を把握したりするための判断根拠として、電池セル１０の温度測定信号や電圧測定信号を含んでもよい。

第１回路基板１８１は、電極端子１０ａと電気的に連結され、電圧測定信号を出力することができ、電極端子１０ａと熱的に連結され、温度測定信号を出力することができる。さらに具体的には、第１回路基板１８１は、電極端子１０ａと電気的に連結されてもよい。例えば、第１回路基板１８１は、第１回路基板１８１を固定する締結部材１９０を介して、電極端子１０ａと、第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂとが事実上同電位を形成することができる。そして、第１回路基板１８１、バスパターン１８１ｂの電圧を測定することにより、電池セル１０の電圧を測定することができ、バスパターン１８１ｂから電圧測定信号が出力される。

第１回路基板１８１は、電極端子１０ａと熱的に連結されてもよい。例えば、第１回路基板１８１は、第１回路基板１８１を固定する締結部材１９０を介して、電極端子１０ａの作動熱が第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂに伝達される。そして、第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂ上には、温度測定のためのサーミスタ１８３が配置され、サーミスタ１８３から温度測定信号が出力される。サーミスタ１８３は、温度によって抵抗が可変する可変抵抗体からなり、サーミスタ１８３の両端にかかる電圧を測定することにより、温度を算出することができる。

サーミスタ１８３は、第１回路基板１８１のバスパターン１８１ｂ上に装着されるが、サーミスタ１８３の装着位置について説明すれば、以下の通りである。第１回路基板１８１には、電極端子１０ａが嵌め込まれる締結ホール１８１’が形成され、締結ホール１８１’に嵌め込まれた電極端子１０ａからの熱伝達を介して、電極端子１０ａの温度を測定する。このために、サーミスタ１８３は、１対の締結ホール１８１’間に装着され、特に、いずれか１つの締結ホール１８１’に対して偏った位置に装着される。これは、電池セル１０の発熱が、相対的に正極よりは負極の方に偏重するという点を考慮したものである。すなわち、相対的に発熱が集中する負極の電極端子１０ａと近い位置に、サーミスタ１８３を配置することにより、電池セル１０の加熱を敏感に捕捉することができる。

一方、図３及び図４を参照すれば、第１回路基板１８１は、絶縁性の基底基板１８１ａと、基底基板１８１ａの一面上のバスパターン１８１ｂとを含む。そして、基底基板１８１ａの面積は、バスパターン１８１ｂの面積より広く形成され、電極端子１０ａの外側で、基底基板１８１ａと締結部材１９０との間にギャップが存在する。

図１及び図２を参照すれば、第１回路基板１８１の電圧測定信号及び温度測定信号は、接続配線１８５を介して、第２回路基板１８２に伝送される。第２回路基板１８２は、電池セル１０の上部を横切って前後方向に延長され、電池セル１０のほぼ中央位置に配置される。第２回路基板１８２は、第１回路基板１８１より相対的に長く延長され、第１回路基板１８１の第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２の間に並んで延長されながら、左右方向に配置された第１回路基板１８１と電気的に連結される。

第２回路基板１８２は、電池セル１０の電極端子１０ａ上に分散配置された多数の第１回路基板１８１から受信された電池セル１０の状態情報をまとめ合わせ、まとめ合わされた状態情報によって、電池セル１０の加熱、過充電のような誤動作の有無を確認したり、あるいは満充電のような充放電の程度を把握したりすることができる。そして、まとめ合わされた状態情報を利用して、電池セル１０の充放電動作を制御するためのバッテリ管理システム（ＢＭＳ：ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）機能を遂行することができる。図面に図示されていないが、第２回路基板１８２上には、ＢＭＳ機能を遂行するための多数の電気素子が搭載される。

例えば、第２回路基板１８２は、第１回路基板１８１から接続配線１８５を介して伝送される電圧測定信号や温度測定信号のようなアナログ測定信号を、デジタル信号に変換することができ、電池セル１０の充放電動作を制御するためのデータとして使用される。

第１回路基板１８１及び第２回路基板１８２は、接続配線１８５を介して、互いに電気的に連結されている。接続配線１８５は、第１回路基板１８１で出力される電圧測定信号、及び／または温度測定信号を、第２回路基板１８２に伝送するための信号伝送ラインを形成することができる。例えば、接続配線１８５は、多数の導電配線がパターン化されたＦＰＣＢ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）の形態に形成され、図面に図示されていないが、例えば、絶縁基板（図示せず）上に、互いに異なる信号を伝送するための多数の導電配線がパターン化されて形成されてもよい。本発明の他の実施形態で、接続配線１８５は、ケーブル形態に形成され、互いに異なる信号を伝送するための多数本のケーブル（図示せず）を含む。

接続配線１８５は、第１回路基板１８１及び第２回路基板１８２を電気的に連結させることができる限り、特別に限定されるものではなく、多様な形態に形成される。例えば、第１回路基板１８１及び第２回路基板１８２と、接続配線１８５とは、コネクタｃを介して、互いに電気的に連結される。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、第１回路基板１８１及び第２回路基板１８２と、接続配線１８５とは、装着脱装可能なコネクタｃを利用して、相互接続されたり、あるいは一体に連結されたりしてもよい。

接続配線１８５は、第１回路基板１８１及び第２回路基板１８２の間の相対的な位置移動を許容するように、柔軟に反る可撓性を有することができる。従って、回路基板組立体１８０は、多数の回路基板１８１，１８２が、接続配線１８５を介して、互いに電気的に連結されながらも、可撓性の接続配線１８５を介して、回路基板１８１，１８２間に相対的な位置移動が許容される。すなわち、電極端子１０ａに対応して、多数の箇所に分散配置された第１回路基板１８１と、第１回路基板１８１と電気的な連結を形成して測定信号をまとめ合わせる第２回路基板１８２とは、１つの連続的な基板に形成されず、互いに個別化された基板に形成された後、可撓性の接続配線１８５を介して連結されることにより、互いに相対的な位置移動が許容され、これによって、バッテリ・パックの振動／衝撃を吸収ないし緩和させることができ、耐振動特性及び耐衝撃特性を向上させることができる。

また、前後方向に沿って配列された電極端子１０ａの位置は、許容公差範囲内で偏差を有することができるが、可撓性接続配線１８５の変形を介して、第１回路基板１８１の位置は、各電極端子１０ａの位置に対応してある程度可変される。

本発明によれば、電池セル１０の上部に、回路基板組立体１８０を配置して、電極端子１０ａに、第１回路基板１８１を嵌め込んで締結させることにより、電池セル１０の結束及び配線作業が同時に完了する。従って、例えば、前後方向に配列された一群の電池セル１０が直列接続されると同時に、各電池セル１０の温度及び電圧のような状態情報を測定し、これをまとめ合わせるための配線作業が共に完了する。

一方、図１を参照すれば、隣接する電池セル１０間には、スペーサ５０が介在されてもよい。スペーサ５０は隣接する電池セル１０を電気的に絶縁させることができる。例えば、ケース１０ｂは、電気的に極性を帯びることができるが、絶縁性素材から形成されたスペーサ５０を介在して、隣接する電池セル１０間の電気的な干渉を遮断することができる。

また、スペーサ５０は、電池セル１０間に介在されて電池セル１０の熱的膨脹、すなわち、スウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を抑制することができる。電池セル１０のケース１０ｂは、変形が可能な金属素材から形成されるが、高分子素材のように、変形が少ない素材を利用して、スペーサ５０を形成することにより、電池セル１０のスウェリングを抑制することができる。

図５には、本発明と対比される比較例によるバッテリ・パックが図示されている。図５に図示されたバッテリ・パックの組み立てでは、互いに隣接する電極端子１０ａを電気的に結束するためのバスバー１５を設けた後、電池セル１０の状態情報をまとめ合わせるための配線作業が行われる。すなわち、電池セル１０の電極端子１０ａとＢＭＳ（図示せず）との間に、電圧測定信号を伝達するための電圧測定用配線８１を設け、また、バスバー１５とＢＭＳ（図示せず）との間に、温度測定信号を伝達するための温度測定用配線８５を設ける。このとき、何本もの配線８１，８５を１本ずつ確認し、配線８１，８５の一端に形成されたリングターミナル（図示せず）を、電極端子１０ａやバスバー１５に締結する。このように、多数の配線８１，８５を一つ一つ組み立てる配線作業では、多くの工数が要求され、作業時間が長くなるなど、全般的な作業生産性が低下するという問題がある。

図１及び図２に図示されたように、本発明の一実施形態では、電池セル１０の電気的な結束のためのバスパターン１８１ｂと、測定信号の送信のための接続配線１８５とを１つの回路基板組立体１８０内に統合させることにより、回路基板組立体１８０の装着を介して、バスパターン１８１ｂと接続配線１８５とが同時に装着される。例えば、前後方向に配列された電池セル１０の上部に、回路基板組立体１８０を配置するが、各電極端子１０ａ上に、第１回路基板１８１を配置し、電池セル１０の中央を横切る方向に、第２回路基板１８２を配置する。そして、第１回路基板１８１と電極端子１０ａとの締結を介して、回路基板組立体１８０を固定させることにより、隣接する電池セル１０を相互に電気的に連結する結束作業と、電池セル１０の状態情報を伝送するための配線作業とが同時に完了する。

図６ないし図８は、本発明の互いに異なる実施形態に適用される第１回路基板１８１，２８１，３８１の断面構造を示す図面である。

図６を参照すれば、第１回路基板１８１は、絶縁性の基底基板１８１ａと、基底基板１８１ａの第１面Ａ１に形成されたバスパターン１８１ｂと、を含む。バスパターン１８１ｂは、締結ホール１８１’に嵌め込まれた電極端子１０ａの対を電気的に連結するように、導電性素材から形成されてもよい。

図７を参照すれば、第１回路基板２８１は、絶縁性の基底基板２８１ａと、基底基板２８１ａの互いに反対になる第１面Ａ１及び第２面Ａ２にそれぞれ形成された第１バスパターン２８１ｂ１及び第２バスパターン２８１ｂ２と、第１バスパターン２８１ｂ１及び第２バスパターン２８１ｂ２を導電性連結する連結部２８１ｃと、を含む。

第１バスパターン２８１ｂ１及び第２バスパターン２８１ｂ２は、締結ホール２８１’に嵌め込まれた電極端子１０ａの対を電気的に連結するように、導電性素材から形成されてもよい。第１バスパターン２８１ｂ１及び第２バスパターン２８１ｂ２は、連結部２８１ｃを介して、互いに電気的に連結されることにより、電極端子１０ａの対を相互連結する電気パスの抵抗を低減させることができる。連結部２８１ｃは、絶縁性基底基板２８１ａを貫くように形成されたビアホール（ｖｉａ−ｈｏｌｅ）の内部に、導電性素材を充填することによって形成されてもよいが、本発明は、ここに限定されるものではない。

図８を参照すれば、第１回路基板３８１は、絶縁性の基底基板３８１ａと、基底基板３８１ａ内部に収容されたバスパターン３８１ｂと、を含む。バスパターン３８１ｂは、締結ホール３８１’に嵌め込まれた電極端子１０ａの対を電気的に連結するように、導電性素材から形成されてもよい。バスパターン３８１ｂは、電極端子１０ａの対を連結する低抵抗のパスを提供するように、十分な厚みｔに形成されてもよい。このように、基底基板３８１ａ内部にバスパターン３８１ｂを形成することにより、基底基板３８１ａの表面にバスパターン３８１ｂを形成する場合より、バスパターン３８１ｂの厚みｔを増大させやすい。例えば、基底基板３８１ａの表面に、バスパターン３８１ｂを成膜するよりは、ブロック形態のバスパターン３８１ｂを利用することにより、バスパターン３８１ｂの厚みｔを容易に増大させることができる。

図９には、本発明の他の実施形態によるバッテリ・パックの分解斜視図が図示されている。図面を参照すれば、バッテリ・パックは、前後方向に沿って配列された多数の電池セル１０と、電池セル１０と電気的に連結される回路基板組立体１８０と、電池セル１０を取り囲むように配置されるプレート１２０，１４０，１５０と、を含んでもよい。

プレート１２０，１４０，１５０は、１列の電池セル１０を構造的に結合し、１列の電池セル１０を１つのモジュール単位にまとめて結束させることができる。また、プレート１２０，１４０，１５０は、充放電動作による電池セル１０の体積膨脹を抑制し、抵抗特性を維持することにより、電池セル１０の電気的特性の低下を防止することができる。例えば、電池セル１０の列方向（前後方向）の両側には、エンドプレート１５０が配置され、電池セル１０の両側面（左右方向）には、サイドプレート１４０が配置される。また、電池セル１０上には、トッププレート１２０が配置される。

エンドプレート１５０は、電池セル１０の列方向（前後方向）の両側に配置される。エンドプレート１５０の一面は、電池セル１０の外面と対向するように配置されてもよい。エンドプレート１５０は、ベースプレート１５１と、ベースプレート１５１の端から電池セル１０と反対になる方向に曲折されたフランジ部１５２，１５３，１５５と、を含む。ベースプレート１５１は、電池セル１０の外面をカバーすることができるほどの十分な面積に形成される。

フランジ部１５２，１５３，１５５は、ベースプレート１５１の端から、電池セル１０の反対方向に曲折されている。フランジ部１５２，１５３，１５５は、ベースプレート１５１の両側面に形成された１対の側面フランジ部１５２と、ベースプレート１５１の上部及び下部にそれぞれ形成された上部フランジ部１５３及び下部フランジ部１５５と、を含んでもよい。

フランジ部１５２，１５３，１５５は、エンドプレート１５０と接した構成要素間の結合のための結合位置を提供することができ、例えば、エンドプレート１５０のエッジに沿って互いに当接するように組み立てられたサイドプレート１４０及びトッププレート１２０との結合を媒介することができる。また、フランジ部１５２，１５３，１５５は、エンドプレート１５０の機械的な剛性を補強する役割を兼ねることができる。

側面フランジ部１５２は、エンドプレート１５０とサイドプレート１４０との結合を媒介するための結合位置を提供し、側面フランジ部１５２上に重ねられたサイドプレート１４０の端部は、螺合を介して、側面フランジ部１５２と結合をなすことができる。このために、側面フランジ部１５２には、多数の結合孔が形成される。

電池セル１０の側面には、サイドプレート１４０が配置される。サイドプレート１４０は、一列に配列された電池セル１０の側面を覆うように配置される。サイドプレート１４０は、電池セル１０の互いに反対になるように側面に対に配置される第１サイドプレート１４１及び第２サイドプレート１４２を含んでもよい。サイドプレート１４０は、電池セル１０の列方向に沿って延長され、一端部と他端部とがそれぞれ互いに反対になる側に配置されたエンドプレート１５０に結合されてもよい。

サイドプレート１４０は、全体的に板状に形成され、電池セル１０の底面一部を支えるように曲折された係止爪１４０ａを含んでもよい。電池セル１０の互いに反対になる側面に配置される両側のサイドプレート１４０は、互いに対向する方向に曲折された係止爪１４０ａの対を利用して、電池セル１０の底を支持することができる。

係止爪１４０ａは、電池セル１０の列方向（前後方向）に沿って、サイドプレート１４０の全体長にわたって延長され、係止爪１４０ａの一端部及び他端部は、エンドプレート１５０の下部フランジ部１５３と螺合を形成することができる。

サイドプレート１４０には、放熱孔１４０’が形成されてもよい。例えば、放熱孔１４０’は、電池セル１０の列方向（前後方向）に沿って、一定間隔を置いて複数個形成されてもよい。放熱孔１４０’は、電池セル１０と外気との接触を許容することにより、電池セル１０から生成された駆動熱を迅速に排出させるのに寄与することができる。

電池セル１０の下部は、サイドプレート１４０の係止爪１４０ａによって支えられる部分を除き、サイドプレート１４０から露出され、サイドプレート１４０から露出した電池セル１０の下部を介して、電池セル１０間に外気の流れが許容され、電池セル１０の放熱を促進することができる。

電池セル１０の上部には、トッププレート１２０が配置されてもよい。例えば、トッププレート１２０は、電池セル１０と回路基板組立体１８０との間に配置されてもよい。トッププレート１２０は、電池セル１０の列方向（前後方向）に沿って、電池セル１０の上部中央を横切って延長される基底フレーム１２１と、基底フレーム１２１からサイドプレート１４０側で延長される支持フレーム１２５と、を含む。

基底フレーム１２１の一端部及び他端部は、電池セル１０の互いに反対になる側に形成されたエンドプレート１５０に締結されてもよい。基底フレーム１２１は、エンドプレート１５０の上部端に形成された上部フランジ部１５５と螺合をなすことができる。

基底フレーム１２１は、電池セル１０の列方向（前後方向）に沿って、両端に配置されたエンドプレート１５０を互いに対して支持し、エンドプレート１５０間に一定間隔を維持させることにより、列方向（前後方向）に電池セル１０の膨脹を抑制し、電池セル１０の変形による充放電特性の劣化を防止する。

支持フレーム１２５は、基底フレーム１２１と交差する方向、例えば、基底フレーム１２１と垂直な方向（左右方向）に沿って、電池セル１０の上部を横切ってサイドプレート１４０に対して結合される。支持フレーム１２５は、基底フレーム１２１と一体的に成形されてもよい。

さらに具体的には、支持フレーム１２５は、基底フレーム１２１から延長される一端と、一端から延長されてサイドプレート１４０に締結される他端と、を含む。例えば、支持フレーム１２５の一端は、基底フレーム１２１から一体に延長され、支持フレーム１２５の他端は、サイドプレート１４０に対して螺合されてもよい。このために、支持フレーム１２５の他端は、サイドプレート１４０と対向するように曲折され、サイドプレート１４０上に重ねられるベンディング部１２５ａを含んでもよい。

支持フレーム１２５は、電池セル１０の両側に配置されたサイドプレート１４０を互いに対して支持し、サイドプレート１４０間に一定間隔を維持させることにより、左右方向に電池セル１０の膨脹を抑制し、電池セル１０の変形による充放電特性の劣化を防止することができる。

一方、電池セル１０の上部には、回路基板組立体１８０と共に、トッププレート１２０が配置される。トッププレート１２０は、回路基板組立体１８０と電池セル１０との間に介在してもよいが、回路基板組立体１８０中における第１回路基板１８１は、トッププレート１２０が介在されることがなく、電池セル１０と電気的に連結され、電池セル１０の電極端子１０ａに直接締結されてもよい。このために、第１回路基板１８１とトッププレート１２０とは、互いに対する機械的／電気的干渉を避けるため、干渉を起こさない位置に形成されてもよい。

図１０は、第１回路基板１８１とトッププレート１２０との配置関係を示す図面であり、バッテリ・パックの上部構造を示す図面である。

前後方向に隣接する電池セル１０は、第１回路基板１８１を介して互いに電気的に連結され、例えば、直列接続されてもよい。第１回路基板１８１は、それぞれ互いに異なる電池セル１０の対を連結するように多数に設けられ、第１回路基板１８１間には、余裕間隙ｇが設けられる。

トッププレート１２０は、基底フレーム１２１の一側から第１サイドプレート１４１に向けて延長される第１支持フレーム１２５１と、基底フレーム１２１の他側から第２サイドプレート１４２に向けて延長される第２支持フレーム１２５２と、を含んでもよい。そして、第１支持フレーム１２５１及び第２支持フレーム１２５２は、第１回路基板１８１間の余裕間隙ｇを介して、第１サイドプレート１４１及び第２サイドプレート１４２に延長されてもよい。例えば、第１支持フレーム１２５１及び第２支持フレーム１２５２は、第１回路基板１８１間の余裕間隙ｇを介して延長され、前後方向に沿って、左右相互に食い違う位置に形成されてもよい。

本発明は、添付された図面に図示された実施形態を参照して説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本発明が属する技術分野における当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することができるであろう。従って、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決まらなければならないものである。

本発明のバッテリ・パックは、例えば、二次電池関連の技術分野に効果的に適用可能である。

１０ 電池セル
１０ａ 電極端子
１０ｂ 電池セルのケース
１５ バスバー
５０ スペーサ
８１，８５ 配線
１２０ トッププレート
１２１ 基底フレーム
１２５ 支持フレーム
１２５１ 第１支持フレーム
１２５２ 第２支持フレーム
１２５ａ 支持フレームのベンディング部
１４０ サイドプレート
１４０’ 放熱孔
１４０ａ 係止爪
１４１ 第１サイドプレート
１４２ 第２サイドプレート
１５０ エンドプレート
１５１ ベースプレート
１５２ 側面フランジ部
１５３ 下部フランジ部
１５５ 上部フランジ部
１８０ 回路基板組立体
１８１，２８１，３８１ 第１回路基板
１８１ａ，２８１ａ，３８１ａ 基底基板
１８１ｂ，２８１ｂ１，２８１ｂ２，３８１ｂ バスパターン
１８１’，２８１’，３８１’ 締結ホール
１８２ 第２回路基板
１８３ サーミスタ
１８５ 接続配線
１９０ 締結部材
２８１ｃ 連結部
Ａ１ 第１面
Ａ２ 第２面
Ｒ１ 第１回路基板の第１列
Ｒ２ 第１回路基板の第２列
ｃ コネクタ
ｇ 余裕間隙
ｔ 厚み

Claims (20)

1. それぞれ電極端子を含む多数の電池セルと、
   互いに隣接する前記電池セルの前記電極端子を電気的に連結する第１回路基板と、前記第１回路基板と電気的に連結された第２回路基板と、前記第１回路基板及び第２回路基板の間で電気的に連結された接続配線と、を含む回路基板組立体と、を含む、バッテリ・パック。
2. 前記第１回路基板が、互いに隣接する前記電池セルの前記電極端子を電気的に連結するバスパターンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。
3. 前記第１回路基板が、互いに隣接する前記電池セルの前記電極端子を収容する締結ホールの対を含み、
   前記第１回路基板を前記電極端子に締結する締結部材の対をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ・パック。
4. 前記第１回路基板が、
   絶縁性の基底基板と、
   前記基底基板の一面上のバスパターンと、を含み、
   前記基底基板の面積が、前記バスパターンの面積より広く形成され、前記電極端子の外側で、前記基底基板と前記締結部材との間には、ギャップが存在することを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ・パック。
5. 前記バスパターンの電圧が、前記接続配線を介して、前記第２回路基板に出力されることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ・パック。
6. 前記第１回路基板が、前記バスパターン上のサーミスタをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ・パック。
7. 前記サーミスタが、互いに隣接する前記電池セルの前記電極端子間に配置され、いずれか１つの前記電極端子にさらに近く配置され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. 前記第１回路基板が、絶縁性基底基板と、前記基底基板の一面上のバスパターンとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ・パック。
9. 前記第１回路基板が、絶縁性基底基板と、前記基底基板の互いに異なる面に形成された第１バスパターン及び第２バスパターンと、前記第１バスパターン及び第２バスパターンを電気的に連結する連結部と、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ・パック。
10. 前記第１回路基板が、絶縁性基底基板と、前記基底基板内に収容されたバスパターンと、を含むことを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ・パック。
11. 前記第２回路基板が、前記第１回路基板及び前記接続配線を経由し、前記電池セルの電圧測定信号及び温度測定信号を受信し、
    バッテリ管理システム機能を遂行することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。
12. 前記第１回路基板が、互いに隣接する前記電池セルの各対の前記電極端子を電気的に連結する多数の第１回路基板を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。
13. 互いに隣接する前記第１回路基板が、余裕間隙によって互いから離隔され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. 前記第１回路基板が、前記第２回路基板の互いに反対になる側に、第１列及び第２列に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリ・パック。
15. 前記第１回路基板が、それぞれのバスパターンを含み、
    前記第１列の前記第１回路基板の前記バスパターンと、前記第２列の前記第１回路基板の前記バスパターンとが、前記電池セルの配列方向に沿って、互いに食い違うように配置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. 前記電池セルと前記回路基板組立体との間のトッププレートと、
    前記電池セルの互いに反対になる端部に配置された１対のエンドプレートと、
    前記電池セルの互いに反対になる側に配置され、前記１対のエンドプレート間に結合される第１サイドプレート及び第２サイドプレートと、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・パック。
17. 前記第１回路基板が、互いに隣接する前記電池セルの各対の前記電極端子を電気的に連結する多数の第１回路基板を含み、
    前記トッププレートが、
    前記１対のエンドプレートに結合されるベースフレームと、
    前記ベースフレームと前記第１サイドプレートとの間に結合されることにより、互いに隣接する前記第１回路基板間に配置される第１支持フレームと、
    前記ベースフレームと前記第２サイドプレートとの間に結合されることにより、互いに隣接する前記第１回路基板間に配置される第２支持フレームと、を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のバッテリ・パック。
18. 前記第１支持フレーム及び第２支持フレームの少なくとも一つが、それぞれの第１サイドプレート及び第２サイドプレートと対向するベンディング部を含むことを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリ・パック。
19. 前記接続配線が、コネクタを介して、前記第１回路基板と電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
20. 前記接続配線が、可撓性を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。

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