JP2022525796A - Bmu部品の損傷防止構造を備えるバッテリーパック - Google Patents

Bmu部品の損傷防止構造を備えるバッテリーパック Download PDF

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Abstract

本発明は、バッテリー管理ユニット(BMU:Battery Managament Unit)の構成部品の損傷を防ぐ構造を備えるバッテリーパックに係り、さらに詳しくは、外部の振動や力により生じる応力がBMU取付け部に取り付けられたBMUに集中することを緩和し、前記BMUの組付けを行い易くする他、組み付けられたその位置に安定的に固定してBMUの構成部品の損傷を防止できる構造を備えるバッテリーパックに関する。

Description

本発明は、バッテリー管理ユニット(BMU:Battery Management Unit)の構成部品の損傷を防ぐ構造を備えるバッテリーパックに関する。
充電可能な二次バッテリーは、スマートフォン、ノート型パソコン、タブレットパソコンなどの小型先端電子機器の分野だけではなく、電気自動車、エネルギー貯蔵システム(ESS)に至るまで多種多様な分野において広く用いられている。
この種のバッテリーは、適用されるデバイス内において所望の容量特性を発揮できるように、多数のバッテリーセルがフレーム部材に取り付けられて直列又は並列に接続され、前記バッテリーセルの全体的な動作を制御するBMU(Battery Management Unit)を備えるバッテリーパックの形で用いられたりもする。
図1は、従来のバッテリーパックをなすフレーム部材の構造を概略的に示す図である。
図1を参照すると、バッテリーパック100は、一つのフレーム部材140に二つのバッテリーセル110、120及び一つのBMU(Battery Management Unit)130が搭載された構造を有する。
前記フレーム部材140は、バッテリーセル110、120及びBMU130の外周辺を全体的に包み込む構造であり、前記フレーム部材140の両側にはバッテリーセル110、120が取り付けられる二つのセル取付け部141、142がそれぞれ形成されており、セル取付け部141、142の間にはBMU130が取り付けられるBMU取付け部143が形成されており、セル取付け部141、142とBMU取付け部143とは隔壁により仕切られている。
このとき、BMU取付け部143の両隔壁は、その底面と直角をなしながら全体的に一定の高さを持つ構造を有する。したがって、前記BMU130は、BMU取付け部143の一方の側から対角線向きに嵌まり込みながらその内部に取り付けられ、前記BMU取付け部143の両隔壁の一方の終端にそれぞれ配備されているフック(図示せず)により固定される。
ところが、上述したようなBMU取付け部143の両隔壁の構造は、前記フレーム部材140に対して外部の力が加えられる場合、前記BMU取付け部143に取り付けられているBMU130に応力が集中してしまう構造である。これにより、前記フレーム部材140にバッテリーセル110、120及びBMU130を取り付けた状態でその信頼性の検査のために外部の振動を与えるなどの実験を行うとき、その過程においてBMU130の構成部品が損傷、破損されるという問題が生じてしまう
また、BMU取付け部143に取り付けられたBMU130がフック(図示せず)によってのみ固定される構造であるため、低い固定力により前記実験過程によるBMU130の頻繁な動きやBMU取付け部143からの抜脱などといった状況が生じてしまう。そこで、BMU130の構成部品が損傷、破損されるという問題が生じる。
韓国特許出願公開第10-2016-0142975号明細書
本発明は、上述した問題を解決するために案出されたものであって、その目的は、BMUの構成部品の損傷を防止できる構造を備えるバッテリーパックを提供することにある。
本発明に係るバッテリーパックは、正極端子及び負極端子が一方の側の外周辺から突出した二つ以上のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの正極端子及び負極端子に電気的に接続されて、前記バッテリーセルの動作を制御するバッテリー管理ユニット(BMU:Battery Managament Unit)と、前記バッテリーセル及びBMUがそれぞれ取り付けられるフレーム部材と、を備えてなり、前記フレーム部材は、前記バッテリーセルが取り付けられるセル取付け部と、前記BMUが取り付けられるBMU取付け部と、前記セル取付け部とBMU取付け部とを仕切る隔壁と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記セル取付け部は、上面及び下面が開かれた枠状の構造を呈し、前記バッテリーセルを収めるように前記フレーム部材の両端に形成され、前記BMU取付け部は、上面が開かれた構造を有し、前記BMUを挿入して収め、前記セル取付け部同士の間に形成され、前記隔壁は、BMU取付け部の底面から互いに異なる高さを有する二つ以上の領域を含むことを特徴とする。
具体的に、前記隔壁は、前記BMU取付け部の底面から所定の第1の高さを有するように形成された領域である第1の隔壁と、前記第1の隔壁の上端の一部の領域から所定の第2の高さに見合う分だけ上向きに延設された領域である第2の隔壁と、を備えることを特徴とする。
このとき、前記第2の隔壁は、前記第1の隔壁の上端の両側に所定の間隔をあけて少なくとも二つ以上形成されることを特徴とする。
一方、前記バッテリーパックは、前記BMU取付け部に取り付けられるBMUを固定する固定部をさらに備え、前記固定部は、前記第2の隔壁のBMU取付け部を向く内側壁に形成されることを特徴とする。
具体的に、前記固定部は、前記第2の隔壁からBMU取付け部の内側の向きに所定の長さに見合う分だけ突設されて、前記BMU取付け部に取り付けられたBMUの抜脱を防ぐ突出部と、前記突出部の両側面から第2の隔壁の内側面に向かって曲線状に所定の長さに見合う分だけ延設されて、前記第2の隔壁と突出部との連結を支持する連結支持部と、を備えることを特徴とする。
一方、前記第1の隔壁及び第2の隔壁からなる隔壁は、前記セル取付け部の向きに所定の角度(θ)に見合う分だけ傾いた勾配を有するように形成されることを特徴とする。
一方、前記隔壁は、前記BMU取付け部の底面に対して全体的に一定の高さを有するように形成されるが、その下部領域に孔が形成されたことを特徴とする。
ここで、前記孔は、前記隔壁の長手方向に、所定の間隔をあけて少なくとも二つ以上形成されることを特徴とする。
一方、このように構成されるバッテリーパックは、携帯電話、ノート型パソコン、タブレットパソコンなどをはじめとするデバイスに適用可能である。
本発明のバッテリーパックは、BMU部品の損傷を防ぐ構造が適用されて、たとえBMUがフレーム部材に取り付けられた状態で外部の振動や力が加えられるとしても、前記構造によりBMUへの応力が分散され、取付け位置に安定的に固定される。
したがって、BMUの構成部品が損傷されることを効果的に防ぐことができ、さらに、既存の工程に比べてバッテリーパックの生産性を向上させることができる。
従来のバッテリーパックをなすフレーム部材の全体的な構造を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係るバッテリーパックをなすフレーム部材の全体的な構造を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る隔壁の内側の一部を示す図である。 本発明の実施形態に係る隔壁構造の原理を概略的に示す図である。 本発明の他の実施形態に係る隔壁構造の一部を概略的に示す図である。 一方の隔壁を正面から眺めた状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る固定部を示す図である。
以下では、添付図面に基づいて、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施形態について詳しく説明する。しかしながら、本発明は、種々の異なる形態に具体化可能であり、ここで説明する実施形態に何ら限定されるものではない。なお、図中、本発明について明確に説明するために、説明とは無関係な部分は省略し、明細書の全般に亘って、類似の部分には類似の図面符号を付している。
以下、添付図面に基づいて、本発明について詳しく説明する。
図2は、本発明の実施形態に係るバッテリーパックを概略的に示す図であって、これを参照すると、本発明に係るバッテリーパック200は、一つのフレーム部材240に二つのバッテリーセル210、220及び一つのBMU(Battery Management Unit)230が搭載された構造を呈している。
1.バッテリーセル210、220
本発明に係るバッテリーパック200は、正極端子及び負極端子が少なくとも一方の側の外周辺から突出した構造を有するバッテリーセルを一つ以上備えていてもよい。バッテリーセル210、220は、後述するフレーム部材240に備配されたセル取付け部241、242にそれぞれ取り付けられてもよい。
2.BMU(Battery Management Unit)230
BMU230は、前記バッテリーセル210、220の充/放電、冷却などを制御するための構成部品(図示せず)を備えており、バッテリーセル210、220の正極端子及び負極端子と電気的に接続されてバッテリーセル210、220の全体的な動作を制御する公知の構成要素である。
前記BMU230は、ワイヤー231により連結された外部入出力端子232がフレーム部材240の外周辺から外向きに突出した状態で、後述するフレーム部材240のBMU取付け部243に取り付けられてもよい。
3.フレーム部材240
フレーム部材240は、図2及び図3に示すように、バッテリーセル210、220及びBMU230の外周辺を全体的に包み込む構造を呈しており、バッテリーセル210、220の上面及び下面がそれぞれ開かれる構造を呈している。
3.1.セル取付け部241、242
セル取付け部241、242は、バッテリーセル210、220がそれぞれ取り付けられる構成要素である。セル取付け部241、242は、フレーム部材240の両側にそれぞれ形成されており、上面及び下面が開かれた枠状の構造を呈している。そのため、前記セル取付け部241、242に取り付けられるバッテリーセル210、220は、その外周辺のみが包み込まれる形状に取り付けられる。
3.2.BMU取付け部243
BMU取付け部243は、BMU230が取り付けられる構成要素である。BMU取付け部243は、前記セル取付け部241、242の間に形成され、BMU230取付け部の底面に対向する面であるBMU取付け部243の上面が開かれた構造を呈している。これにより、その上面からBMU取付け部243の底面の向きにBMU230を取り付けることができる。
3.3.隔壁244
隔壁244は、前記セル取付け部241、242とBMU取付け部243とを仕切り、前記BMU取付け部243に取り付けられるBMU230を安定的に固定し且つ支持する構造を呈している。
<応力集中緩和構造の実施形態1>
具体的に、図3は、隔壁の一部を示す図である。図3を参照すると、本発明に係る隔壁244は、BMU取付け部243の底面から所定の第1の高さを有するように形成された領域である第1の隔壁244a及び前記第1の隔壁244aの上端の一部から所定の第2の高さに見合う分だけ上向きに延設された領域である第2の隔壁244bからなる構造である。
より分かりやすく説明すると、隔壁244は、互いに異なる高さを有する二つの領域からなるものであって、これらの領域をそれぞれ第1の隔壁244a及び第2の隔壁244bと区別して称する。
このように、互いに異なる高さを有する第1の隔壁244a及び第2の隔壁244bからなる隔壁244は、BMU取付け部243にBMU230が取り付けられた状態で、外部から加えられる振動や力により生じる応力がBMU230に集中することを防ぐことができる。
図4は、本発明に係る隔壁構造の原理を概略的に示す図である。図4(a)に示すように、従来の隔壁は、全体的に一定の高さを有するようになっている。したがって、これは、外部の振動や力が加えられる場合、BMU取付け部に取り付けられたBMUに応力が集中するため、BMUの構成部品が損傷されたり破損されたりするという問題を有する。
これを改善するために、図4(b)に示すように、本発明の隔壁は、互いに異なる高さを有する領域である第1の隔壁244a及び第2の隔壁244bにより構成する。第1の隔壁244aと第2の隔壁244bとの高さの差により形成された第2の隔壁244bの左右の空き領域により、外部の振動や力により生じる応力が分散されてBMU230に集中することを緩和するという効果を発揮することができる。
すなわち、本発明に係る互いに異なる高さを有する第1の隔壁244a及び第2の隔壁244bからなる隔壁244は、外部の振動や力により生じる応力がBMU230に集中することを緩和する構造となっている。このような構造によりバッテリーパックの信頼性の検査のために外部の振動を与えるなどの実験を行う場合、その過程においてBMU230の構成部品が損傷、破損されるという問題が生じることを低減できるという効果がある。さらに、既存の工程に比べて生産性を向上させるという結果をもたらすことができる。
また、互いに異なる高さを有する第1の隔壁244a及び第2の隔壁244bからなる隔壁244の構造により、フレーム部材240の材質が有する弾性力の特性が効果的に発揮される。これにより、BMU取付け部243の前面方向にBMU230を取り付けるとき、隔壁244が押されながらBMU230が挿入されて取り付けられて、BMUの取付けをより一層行い易くするという効果もまた奏される。
<応力集中緩和構造の実施形態2>
BMUへの応力の集中を緩和するための他の実施形態として、図5に示すように、隔壁244が全体的にその底面から一定の高さを有するように形成されるが、その下部領域に孔244cが形成された構造が挙げられる。
孔244cを形成する場合、前記孔244cが外部の振動や力により生じる応力を分散させて、従来に比べてBMUに応力が集中することが緩和されてBMUの構成部品が損傷、破損されるという問題を低減させることができる。
ここで、隔壁244に孔244cが形成される場合であっても、実施形態1の第2の隔壁244bのように、前記孔244cもまた一定の間隔をあけて少なくとも二つ以上形成されてもよい。
一方、上述したように構成される隔壁244は、図2に示す矢印の方向に勾配aを有する形状であって、具体的に、セル取付け部241、242の向きにそれぞれ所定の角度(θ)に見合う分だけ傾くように形成されてもよい。
図6は、両隔壁のうち一方の隔壁を正面から眺めたときの様子を概略的に示す断面図である。これを参照すると、従来では、点線にて示すように、隔壁がその底面と直角をなしていたのに対し、本発明に係る隔壁244は、セル取付け部の向きに所定の角度(θ)に見合う分だけ傾いた構造を呈している。
その理由は、BMU230の組付けに際して、隔壁244を互いに異なる高さを有する第1の隔壁244a及び第2の隔壁244bにより構成することにより、例えば、加圧治具を用いて前記BMU230をBMU取付け部243の前面方向に押し付けて取り付ける方式で組み付けることができる。このとき、本発明のように、隔壁244を垂直ではなく、セル取付け部241、242の向きにそれぞれ所定の角度(θ)に見合う分だけ傾くように形成すると、前記傾いた隔壁244がBMU230をBMU取付け部243の前面
に容易に位置付ける機能をする。したがって、BMU取付け部243へのBMU230の組付け性を向上させるという効果が奏される。
換言すれば、セル取付け部241、242の向きに所定の角度(θ)に見合う分だけ傾いた隔壁244は、BMU取付け部243へのBMU230の取付け位置の公差を吸収する構造を呈する構造であって、BMU230の組付け性を向上させるという効果を発揮するのである。
ここで、所定の角度(θ)は、隔壁244が上述した機能を効果的に発揮できる範囲内において設定可能である。
一方、第1の隔壁244aから所定の第2の高さに見合う分だけ上向きに延設される第2の隔壁244bは、一つの隔壁に少なくとも二つ以上が構成されてもよい。BMU230への応力の集中の緩和効果が最も効果的に発揮できるように、例えば、一定の間隔をあけて二つの第2の隔壁244bを形成することが好ましい。
すなわち、BMU取付け部243を基準としたとき、左側方向のセル取付け部241とBMU取付け部243とを仕切る隔壁244に一定の間隔をあけて二つの第2の隔壁244bが構成され、右側方向のセル取付け部242とBMU取付け部243とを仕切る隔壁244にも一定の間隔をあけて二つの第2の隔壁244bが構成されることが好ましい。
このように、本発明は、隔壁244を互いに異なる高さを有する第1の隔壁244a及び第2の隔壁244bにより構成し、第2の隔壁244bを一定の間隔をあけて一方の側あたりに少なくとも二つ以上形成する。また、前記隔壁244をセル取付け部241、242の向きに所定の角度(θ)に見合う分だけ傾いた構造に設計する。このような構造により前記外部の振動や力による応力がBMUに集中することを緩和してBMUの構成部品の破損、損傷を防ぐことができる。なお、BMUの組付け性を向上させて既存の工程に比べて生産性を向上させるという効果が奏される。
3.4.固定部245
固定部245は、BMU取付け部243に取り付けられたBMU230がその位置に安定的に固定できるようにする構成要素であって、図5に示すように、第2の隔壁244bのBMU取付け部243を向く内側壁に配備されてもよい。
具体的に、図3において固定部を拡大したA部分を参照すると、固定部245は、前記第2の隔壁244bからBMU取付け部243の内側の向きに所定の長さに見合う分だけ突設されて、前記BMU取付け部243に取り付けられたBMU230がその外部に抜脱されないように固定する突出部245aと、前記突出部245aの両側面から第2の隔壁244bの面に向かって曲線状に所定の長さに見合う分だけ延設されて前記突出部245aが第2の隔壁244bに安定的に連結できるように支持する連結支持部245bと、を備える構造を呈していてもよい。
ここで、前記突出部245aの第2の隔壁244bからBMU取付け部243の内側の向きに突出する長さLは、BMU取付け部243に取り付けられたBMU230をその位置に安定的に固定できる度合いを考慮して設定可能である。例えば、0.5mmに設定されてもよい。
また、前記連結支持部245bが突出部245aの両側面から第2の隔壁244bの面の向きに延びる曲線状の長さRは、前記突出部245aを第2の隔壁244bに安定的に固定できる度合いを考慮して設定可能である。例えば、0.5mmに設定可能である。
図7(b)に示すように、従来の固定部の構造を示す図7(a)とは異なり、突出部245aの両側面には連結支持部245bをさらに構成して、突出部245aが第2の隔壁244bにより一層安定的に連結されるようにして突出部245aの剛性を強化させることができる。したがって、突出部245aは、BMU230をBMU取付け部243に固定する機能をさらに効果的に発揮することができる。
一方、本発明の技術的思想は、前記実施形態に基づいて具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が実施可能であるということが理解できる筈である。
100、200:バッテリーパック
110、120、210、220:バッテリーセル
130、230:BMU
231:ワイヤー
232:外部入出力端子
140、240:フレーム部材
141、142、241、242:セル取付け部
143、243:BMU取付け部
244:隔壁
244a:第1の隔壁
244b:第2の隔壁
244c:孔
245:固定部
245a:突出部
245b:連結支持部

Claims (10)

  1. 正極端子及び負極端子が一方の側の外周辺から突出した二つ以上のバッテリーセルと、
    前記バッテリーセルの正極端子及び負極端子に電気的に接続されて、前記バッテリーセルの動作を制御するバッテリー管理ユニット(BMU:Battery Managament Unit)と、
    前記バッテリーセル及びバッテリー管理ユニット(BMU)がそれぞれ取り付けられるフレーム部材と、
    を備え、
    前記フレーム部材は、
    前記バッテリーセルが取り付けられるセル取付け部と、
    前記バッテリー管理ユニット(BMU)が取り付けられるバッテリー管理ユニット(BMU)取付け部と、
    前記セル取付け部と前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部とを仕切る隔壁と、
    を備えることを特徴とするバッテリーパック。
  2. 前記セル取付け部は、
    上面及び下面が開かれた枠状の構造を呈し、前記バッテリーセルを収めるように前記フレーム部材の両端に形成され、
    前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部は、
    上面が開かれた構造を有し、前記バッテリー管理ユニット(BMU)を挿入して収め、前記セル取付け部同士の間に形成され、
    前記隔壁は、前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部の底面から互いに異なる高さを有する二つ以上の領域を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。
  3. 前記隔壁は、
    前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部の底面から所定の第1の高さを有するように形成された領域である第1の隔壁と、
    前記第1の隔壁の上端の一部の領域から所定の第2の高さに見合う分だけ上向きに延設された領域である第2の隔壁と、
    を備え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. 前記第2の隔壁は、前記第1の隔壁の上端の両側に所定の間隔をあけて少なくとも二つ以上形成されることを特徴とする請求項3に記載のバッテリーパック。
  5. 前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部に取り付けられる前記バッテリー管理ユニット(BMU)を固定する固定部をさらに備え、
    前記固定部は、前記第2の隔壁の前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部を向く内側壁に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のバッテリーパック。
  6. 前記固定部は、
    前記第2の隔壁から前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部の内側の向きに所定の長さに見合う分だけ突設されて、前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部に取り付けられた前記バッテリー管理ユニット(BMU)の抜脱を防ぐ突出部と、
    前記突出部の両側面から前記第2の隔壁の内側面に向かって曲線状に所定の長さに見合う分だけ延設されて、前記第2の隔壁と前記突出部との連結を支持する連結支持部と、
    を備える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. 前記第1の隔壁及び前記第2の隔壁からなる隔壁は、
    前記セル取付け部の向きに所定の角度(θ)に見合う分だけ傾いた勾配を有するように形成されていることを特徴とする請求項3に記載のバッテリーパック。
  8. 前記隔壁は、
    前記バッテリー管理ユニット(BMU)取付け部の底面に対して全体的に一定の高さを有するように形成されているが、その下部領域に孔が形成されてい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。
  9. 前記孔は、
    前記隔壁の長手方向に、所定の間隔をあけて少なくとも二つ以上形成されている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. 請求項1から9のいずれか一項に記載のバッテリーパックを備えるデバイス。
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