JP5295183B2 - 大容量バッテリパック及び大容量バッテリパックの組立体 - Google Patents

Description

本発明は、大容量バッテリパック及び大容量バッテリパックの組立体に係り、さらに詳細には、ケーシングの外部に突出した端子が外側に向かって延び、バスバーと面接触をなすことができる拡大部を具備することにより、バッテリパックの電気的連結を安定化することが可能な大容量バッテリパック及び大容量バッテリパックの組立体に関する。

無停電電源供給装置（ＵＰＳ：ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）は、停電が存在しない電源供給装置をいう。ＵＰＳは、商用供給電源（ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙ ｓｕｐｐｌｉｅｄ ｐｏｗｅｒ）と、中断のない電源供給が要求される電気的負荷（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｌｏａｄ）との間で、緩衝装備（ｂｕｆｆｅｒ）として使われる。かようなＵＰＳは、常用時には電源を蓄電池に保存し、停電や設備の電源供給入力端に問題が発生したとき、蓄電池に保存しておいた良質かつ安全な電源を設備に安定して供給できる。

かようなＵＰＳは、整流器（ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）、インバータ（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）、そしてバッテリシステム（ｂａｔｔｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ）から構成される。ＵＰＳに備わるバッテリシステムの容量は、停電時に電源の供給を受ける設備の種類によって変わり、一般的に大規模の生産設備やコンピュータシステムなどを支援するために、大容量のバッテリシステムが使われる。

従って、ＵＰＳ用バッテリシステムは、複数個の大容量バッテリパックが連結された構造を有する。それぞれのバッテリパックは、複数個の二次電池セルを具備する。設備が要求する電源を供給するために、バッテリパックの高電流端子は、金属材質のバスバーを利用して互いに連結される。しかし、従来のバッテリパックから引き出された高電流端子がバッテリパックによって支持される構造が脆弱なので、バスバーを連結する過程で、バッテリパックのケースや高電流端子などが破損し、変形することで、電気的連結が不良になるという問題点があった。

本発明の目的は、バスバーを利用し、複数個のバッテリパックを連結するときに、電気的連結状態が安定して維持される大容量バッテリパック及び大容量バッテリパックの組立体を提供するところにある。

本発明の他の目的は、複数個のバッテリパックを互いに連結する組立作業時にも、バッテリパックの高電流用端子の結合状態が安定して維持されうる大容量バッテリパックと、大容量バッテリパックの組立体とを提供するところにある。

本発明は、ケーシングの外部に突出した端子が外側に向かって延び、バスバーと面接触をなすことができる拡大部を具備することにより、バッテリパックの電気的連結を安定化することが可能な大容量バッテリパック及び大容量バッテリパックの組立体を提供する。

本発明に関する大容量バッテリパックは、複数個のセルを収容するケーシングと、セルに連結されてケーシングの内側に配されるタブと、一側端部はケーシングの内部でタブに連結され、他側端部はケーシングの外側に突出し、表面から外側に向かって延びる拡大部を具備する端子とを具備する。

本発明において、前記端子の一側端部は、ケーシングの内側に固定されてケーシングに対する動きを防止する遊動防止部を具備できる。

本発明において、前記遊動防止部は、前記ケーシングに形成された収容溝に対応する形状を有して収容溝に挿入されうる。

本発明において、前記遊動防止部は、貫通孔を具備でき、前記ケーシングは、前記貫通孔に対応する位置にねじ溝を具備でき、前記遊動防止部は、前記貫通孔を貫通して前記ねじ溝に螺合するねじによって、前記ケーシングに固定されうる。

本発明において、前記タブは、一側端部に、前記ねじと前記遊動防止部との間に挿入されるように折り曲げられた端子連結部を具備できる。

本発明において、前記端子連結部は、前記ねじが貫通する貫通孔を具備できる。

本発明において、前記タブは、一側端部に収容溝と遊動防止部の間に挿入されるように折り曲げられた端子連結部を具備できる。

本発明において、端子の他側端部は、円筒形状を有して外側面にねじ面が形成され、拡大部は、リング状を有することができる。

本発明に係わる大容量バッテリパック組立体は、複数個のセルを収容するケーシングと、前記セルに連結されてケーシングの内側に配されるタブと、一側端部は、前記ケーシングの内部で前記タブに連結され、他側端部は、表面にねじ面を有する円筒状になってケースの外側に突出する端子とを具備し、前記端子の他側端部は、表面から外側に向かって延びる拡大部を具備する大容量バッテリパック；端子が貫通する２以上の通孔を具備して複数個の大容量バッテリパックの端子を連結する電気伝導性金属材のバスバー；前記端子の他側端部に螺合することによってバスバーが拡大部と接触するように、バスバーを端子に固定するナット；を具備できる。

本発明の大容量バッテリパックは、ケーシングの外側に突出した端子が外側に向かって延びる拡大部を具備し、この拡大部がバスバーと面接触をなすので、バッテリパックを互いに連結するときに、電気的な連結状態をさらに安定化することが可能である。

また、ケーシング内部に位置する端子の一側端部は、端子の動きを防止する遊動防止部を具備するので、バッテリパックにナットなどを利用してバスバーを連結する組立作業を実施する間、端子の機械的な結合状態が安定して維持されうる。また、タブの端部が遊動防止部とねじの間に挿入されるか、又は遊動防止部とケーシングの収容溝との間に挿入されるので、ケーシング内のセルと端子との電気的な連結状態がさらに安定して維持されうる。

本発明の一実施形態に係わる大容量バッテリパックの斜視図である。 図１の大容量バッテリパックの構成要素を分解して示した分解斜視図である。 図１の大容量バッテリパックの端子を含む一部分を図示した平面図である。 図１の大容量バッテリパックが組み立てられた状態を示した斜視図である。 図４の大容量バッテリパックの組立体を示した斜視図である。 本発明の他の実施形態に係わる大容量バッテリパックの分解斜視図である。

以下、添付図面の実施形態を介して、本発明に係る大容量バッテリパックの構成と作用とについて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る大容量バッテリパックの斜視図であり、図２は、図１の大容量バッテリパックの構成要素を分解して示した分解斜視図である。

図１に示した実施形態に係る大容量バッテリパックは、複数個のセル２０を収容するケーシング１０と、セル２０に連結され、ケーシング１０の内側に配されるタブ３０と、タブ３０に連結され、ケーシング１０の外側に突出する端子４０とを具備する。

複数個のセル２０は、円筒形二次電池を使用する。円筒形二次電池は、電極組立体を内部に収容する円筒形缶と、円筒形缶を密封するキャップ組立体とを具備できる。大容量バッテリパックは、並んで配置された電極が電気的に連結された複数個のセル２０を具備する。また、本発明のバッテリパックに使用されるセルは、図示してあるような円筒形二次電池に限定されるものではなく、角形に製造された二次電池も使用されうる。

複数個のセル２０は、タブ３０によって電気的に連結される。図１でセル２０は、タブ３０によって並列連結される。しかし、本発明は、かようなセル２０の連結方式に限定されるものではなく、セル２０は、直列に連結されてよく、又は、直列と並列とを組み合わせて使用することによって、連結されてもよい。

ケーシング１０は、収容されるセル２０の大きさと数量とに適切なサイズの装着空間１１を具備するので、複数個のセル２０を収容することができる。

セル２０は、ケーシング１０の内側に配されるタブ３０によって、互いに電気的に連結される。タブ３０は、ニッケルのように電気伝導性を有する金属素材を含み、板状に製造される。ニッケル以外にも、電気伝導性を有する多様な形態の素材が、タブ３０に使用されうる。タブ３０は、互いに並んで配置されたセル２０の電極と接触するように、ケーシング１０の内側面に沿って延長するように配される。タブ３０は、溶接によって、それぞれのセル２０の電極に連結されうる。

ケーシング１０には、セル２０の電流をケーシング１０の外部に流す、及び、充電電流をセル２０に流す機能を行う端子４０が配される。端子４０の一側端部は、ケーシング１０の内部でタブ３０に連結され、端子４０の他側端部４１は、ケーシング１０の外側に突出する。

端子４０の一側端部は、ケーシング１０の内側に固定され、ケーシング１０に対する端子４０の動きを防止する遊動防止部４２を具備する。端子４０の他側端部４１は、円筒形状を有し、外側面にねじ面４４を具備する。端子４０のねじ面４４は、バッテリパックを連結するバスバー６０を固定するためのナット７１が結合する部分である。バスバー６０は、端子４０が貫通する貫通孔６１を具備する。

端子４０の遊動防止部４２は、四角形のブロック状に製造され、貫通孔４３を具備する。ケーシング１０には、貫通孔４３に対応する位置に、ねじ溝１９が形成される。遊動防止部４２は、貫通孔４３を貫通し、ケーシング１０のねじ溝１９に螺合するねじ５０によって、ケーシング１０に固定されうる。

端子４０の他側端部４１は、表面から外側に向かって延長する拡大部４５を具備する。拡大部４５は、他側端部４１に一体に形成される。拡大部４５は、リング状であるので、バスバー６０と面接触が可能である。従って、バッテリパックを互いに連結するときに、バッテリパックの電気的連結がさらに安定して維持されうる長所がある。

タブ３０は、遊動防止部４２とねじ５０との間に挿入される端子連結部３１を具備する。タブ３０の一側端部が、遊動防止部４２とねじ５０との間に挿入されるように、折り曲げられることによって、端子連結部３１が形成される。端子連結部３１は、十分な接触面積を有して遊動防止部４２と接するように、遊動防止部４２に対応する形状を有するように拡大される。

端子連結部３１には、ねじ５０が貫通する貫通孔３２が形成される。従って、図２に図示されているように、ねじ５０が、タブ３０の端子連結部３１の貫通孔３２と、遊動防止部４２の貫通孔４３とを順に貫通し、ケーシング１０のねじ溝１９に螺合すれば、遊動防止部４２が、ケーシング１０に安定して固定されると同時に、タブ３０と遊動防止部４２との連結も、安定化されうる。

図３は、図１の大容量バッテリパックの端子を含む一部分を図示した平面図であり、図４は、図１の大容量バッテリパックが組み立てられた状態を示した斜視図であり、図５は、図４の大容量バッテリパックの組立体を示した斜視図である。

ケーシング１０の内部に、複数個のセル２０と、タブ３０と、端子４０とを組み立てた後、ケーシング１０にカバー１３を結合すれば、図４のように、バッテリパック３の組立てが完了する。図面に図示されていないが、ケーシング１０の内部には、保護回路がさらに内蔵されもする。保護回路は、セル２０の充電時または放電時の過電流や短絡（ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）のような安全ではない条件を検出し、セル２０の損傷を防止し、過熱、発火、爆発などの危険な事故を防止する動作を行うことができる。

バッテリパック３の組立てが完了した状態では、端子４０の他側端部４１がケーシング１０の外部に突出する。ケーシング１０の外部に突出した端子４０をバスバー６０の貫通孔６１に挿入した後、ワッシャ７２を介在させてナット７１を端子４０に螺合する。

図５に図示されているように、同一の形状を有するように組み立てられたバッテリパック３は、端子４０を連結する電気伝導性金属材のバスバー６０によって、機械的及び電気的に互いに連結されうる。バスバー６０は、図１ないし図４で説明されたように、ワッシャ７２とナット７１とによって、バッテリパック３の端子４０に結合される。

バスバー６０とナット７１とを利用し、複数個のバッテリパック３を連続的に連結すれば、大容量バッテリパック組立体４が完成する。大容量バッテリパック組立体４に含まれるバッテリパック３の個数は、要求される蓄電及び放電容量を考慮し、決まりうる。

このように、バスバー６０がケーシング１０の端子４０に結合されるときには、ナット７１の作用によって遊動防止部４２が、図３での上側方向に強い力で引っ張られる。しかし、遊動防止部４２は、ねじ５０によって、ケーシング１０に固定された状態を維持するので、バスバー６０を組立てるときのナット７１の結合力によって遊動しない。かような組立て状態で、端子４０の拡大部４５は、バスバー６０と面接触をなすために、バッテリパックの電気的な連結状態が良好に維持されうるという長所がある。

また、タブ３０の端部に備わった端子連結部３１がねじ５０と遊動防止部４２との間に挿入されているので、バスバー６０を連結する作業を実施しても、タブ３０と端子４０との連結が安定して維持され、端子連結部３１と遊動防止部４２とが大きな接触面積をなしているので、接触部位での電気抵抗を減少させることができる。

図６は、本発明の他の実施形態に係わる大容量バッテリパックの分解斜視図である。

図６に示した実施形態に係わる大容量バッテリパックにおいて、大容量バッテリパックは、複数個のセル１２０を収容するケーシング１１０と、セル１２０に連結されてケーシング１１０の内側に配されるタブ１３０と、タブ１３０に連結されてケーシング１１０の外側に突出する端子１４０とを具備する。

複数個のセル１２０は、タブ１３０によって電気的に連結される。ケーシング１１０は、複数個のセル１２０を収容することができる。セル１２０は、ケーシング１１０の内側に配されるタブ１３０によって、互いに電気的に連結される。タブ１３０は、ニッケルのように電気伝導性を有する金属素材を含み、板状に製造される。タブ１３０は、互いに並んで配置されたセル１２０の電極と接触するように、ケーシング１１０の内側面に沿って延長するように配される。タブ１３０は、溶接によってそれぞれのセル１２０の電極に連結されうる。

ケーシング１１０には、セル１２０の電流をケーシング１１０の外部に流し、及び充電電流をセル１２０に流す機能を行う端子１４０が配される。端子１４０の一側端部は、ケーシング１１０の内部でタブ１３０に連結され、端子１４０の他側端部１４１は、ケーシング１１０の外側に突出する。

端子１４０の一側端部は、ケーシング１１０の内側に固定され、ケーシング１１０に対する端子１４０の動きを防止する遊動防止部１４２を具備する。端子１４０の他側端部１４１は、円筒形状を有し、外側面にねじ面１４４を具備する。端子１４０のねじ面１４４は、バッテリパックを連結するバスバー（図示せず）を固定するためのナット（図示せず）が結合する部分である。

端子１４０の遊動防止部１４２は、四角形のブロック状に製造される。ケーシング１１０には、遊動防止部１４２の外郭形状に対応する形状の収容溝１１５を具備する。従って、遊動防止部１４２は、ケーシング１１０の収容溝１１５に挿入されるので、端子１４０にバスバーを連結する組立て作業を実施する間にも、収容溝１１５によって、回転したり上下左右に動かない。

バスバーがケーシング１１０の端子１４０に結合されるときには、端子１４０のねじ面１４４に螺合するナット（図示せず）の作用によって、遊動防止部１４２が強い力によって引っ張られる。しかし、遊動防止部１４２は、ケーシング１０の収容溝１１５に収容された状態を維持するので、バスバーを組立てるときのナットの結合力によって遊動しない。

端子１４０の他側端部１４１は、表面から外側に向かって延長する拡大部１４５を具備する。拡大部１４５は、他側端部１４１に一体に形成される。拡大部１４５は、リング状であるので、バスバー（図示せず）と面接触が可能である。すなわち、ナットを使用してバスバーを端子１４０に結合した状態で、端子１４０の拡大部１４５は、バスバーと面接触をなすために、バッテリパックの電気的な連結状態が良好に維持されうるという長所がある。

タブ１３０は、一側端部に遊動防止部１４２と収容溝１１５との間に挿入される端子連結部１３１を具備する。端子連結部１３１は、タブ１３０の一側端部で、収容溝１１５に挿入されうる方向に折り曲げられて形成される。従って、遊動防止部１４２がケーシング１１０の収容溝１１５に収容されるとき、収容溝１１５と遊動防止部１４２との間に端子連結部１３１が挿入されれば、セル１２０は、タブ１３０の端子連結部１３１を介して、端子１４０の遊動防止部１４２との電気的な連結がなされる。

遊動防止部１４２の大きさと収容溝１１５の大きさとをほぼ同一に製作することによって、遊動防止部１４２を強制的にはめ込む方式で結合できる。かような構成によれば、遊動防止部１４２がケーシング１１０に安定して固定されると同時に、タブ１３０と遊動防止部１４２との連結も安定してなされうる。

本発明は、前述の実施形態を参考に説明されたが、それらは例示的なものに過ぎず、当技術分野で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可能であろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるものである。

３ バッテリパック
４ 大容量バッテリパック組立体
１０，１１０ ケーシング
１１ 装着空間
１３ カバー
１９ ねじ溝
２０，１２０ セル
３０，１３０ タブ
３１，１３１ 端子連結部
３２，４３，６１ 貫通孔
４０，１４０ 端子
４１，１４１ 他側端部
４２，１４２ 遊動防止部
４４，１４４ ねじ面
４５，１４５ 拡大部
５０ ねじ
６０ バスバー
７１ ナット
７２ ワッシャ
１１５ 収容溝
１３０ タブ

Claims (12)

1. 複数個のセルを収容するケーシングと、
   前記セルに連結されて前記ケーシングの内側に配されるタブと、
   一側端部は、前記ケーシングの内部で前記タブに連結され、前記ケーシングの内側に固定されて前記ケーシングに対する動きを防止する遊動防止部を具備し、他側端部は、前記ケーシングの外側に突出し、表面から外側に向かって延びる拡大部を具備する端子と、を具備し、
   前記遊動防止部は、前記ケーシングに形成された収容溝に対応する形状を有し、前記収容溝に挿入される大容量バッテリパック。
2. 前記タブは、一側端部に前記収容溝と前記遊動防止部の間に挿入されるように折り曲げられた端子連結部を具備することを特徴とする請求項１に記載の大容量バッテリパック。
3. 複数個のセルを収容するケーシングと、
   前記セルに連結されて前記ケーシングの内側に配されるタブと、
   一側端部は、前記ケーシングの内部で前記タブに連結され、前記ケーシングの内側に固定され、前記ケーシングに対する動きを防止する遊動防止部を具備し、他側端部は、前記ケーシングの外側に突出し、表面から外側に向かって延びる拡大部を具備する端子と、を具備し、
   前記遊動防止部は、貫通孔を具備し、前記ケーシングは、前記貫通孔に対応する位置にねじ溝を具備し、前記遊動防止部は、前記貫通孔を貫通して前記ねじ溝に螺合するねじによって、前記ケーシングに固定される大容量バッテリパック。
4. 前記タブは、一側端部に前記ねじと前記遊動防止部との間に挿入されるように折り曲げられた端子連結部を具備することを特徴とする請求項３に記載の大容量バッテリパック。
5. 前記端子連結部は、前記ねじが貫通する貫通孔を具備することを特徴とする請求項４に記載の大容量バッテリパック。
6. 前記端子の前記他側端部は、円筒形状を有して外側面にねじ面が形成され、前記拡大部は、リング状であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の大容量バッテリパック。
7. 複数個のセルを収容するケーシングと、前記セルに連結されて前記ケーシングの内側に配されるタブと、一側端部は、前記ケーシングの内部で前記タブに連結され、前記ケーシングの内側に固定されて前記ケーシングに対する動きを防止する遊動防止部を具備し、他側端部は、表面にねじ面を有する円筒状になって前記ケースの外側に突出する端子とを具備し、前記端子の前記他側端部は、表面から外側に向かって延びる拡大部を具備し、前記遊動防止部は、前記ケーシングに形成された収容溝に対応する形状を有し、前記収容溝に挿入される大容量バッテリパックと、
   前記端子が貫通する２以上の通孔を具備し、複数個の前記大容量バッテリパックの前記端子を連結する電気伝導性金属材のバスバーと、
   前記端子の前記他側端部に螺合することによって、前記バスバーが前記拡大部と接触するように、前記バスバーを前記端子に固定するナットと、を具備する大容量バッテリパック組立体。
8. 前記タブは、一側端部に前記収容溝と前記遊動防止部との間に挿入されるように折り曲げられた端子連結部を具備することを特徴とする請求項７に記載の大容量バッテリパック組立体。
9. 複数個のセルを収容するケーシングと、前記セルに連結されて前記ケーシングの内側に配されるタブと、一側端部は、前記ケーシングの内部で前記タブに連結され、前記ケーシングの内側に固定され、前記ケーシングに対する動きを防止する遊動防止部を具備し、他側端部は、表面にねじ面を有する円筒状になって前記ケースの外側に突出する端子とを具備し、前記端子の前記他側端部は、表面から外側に向かって延びる拡大部を具備し、前記遊動防止部は、貫通孔を具備し、前記ケーシングは、前記貫通孔に対応する位置にねじ溝を具備し、前記遊動防止部は、前記貫通孔を貫通して前記ねじ溝に螺合するねじによって、前記ケーシングに固定される大容量バッテリパックと、
   前記端子が貫通する２以上の通孔を具備し、複数個の前記大容量バッテリパックの前記端子を連結する電気伝導性金属材のバスバーと、
   前記端子の前記他側端部に螺合することによって、前記バスバーが前記拡大部と接触するように、前記バスバーを前記端子に固定するナットと、を具備する大容量バッテリパック組立体。
10. 前記タブは、一側端部に前記ねじと前記遊動防止部との間に挿入されるように折り曲げられた端子連結部を具備することを特徴とする請求項９に記載の大容量バッテリパック組立体。
11. 前記端子連結部は、前記ねじが貫通する貫通孔を具備することを特徴とする請求項１０に記載の大容量バッテリパック組立体。
12. 前記端子の前記他側端部は、円筒形状を有して外側面にねじ面が形成され、前記拡大部は、リング状であることを特徴とする請求項７から１１の何れか一項に記載の大容量バッテリパック組立体。

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