JP5386447B2 - バッテリーパック - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、複数の電池を一単位に連結したバッテリーパックに関する。
バッテリーパックは、複数の電池を連結して作った電源供給ユニットであって、例えば、無停電電源供給装置（ＵＰＳ；uninterruptible power supply）のような大容量電源供給装置に採用されて、停電などの問題が発生した時に電池に充電された電源を該当設備に供給する用途などに使われている。そして、この無停電電源供給装置のような大容量電源供給装置は、バッテリーパックを一つのみ使用するものではなく、複数を連結して使用するため、複数のバッテリーパックを円滑に運用できるように、各バッテリーパックの電圧、電流及び温度などをモニタリングして制御するためのコントローラであるＢＭＳ（Battery management system；以下、コントローラと通称する）を備えている。
したがって、各バッテリーパックには、前記コントローラに電圧、電流、温度などの情報を送るための信号伝送ラインが設けられねばならないが、これが効率的に配置されなければ、バッテリーパックの構造がかなり複雑になり、組み立て過程もかなり面倒になりうる。
本発明の実施形態は、コントローラへの信号伝送のための構造を簡素化できるように改善されたバッテリーパックを提供する。
また本発明の実施形態は、放熱性能及び組み立て性も優れたバッテリーパックを提供する。
本発明の実施形態によるバッテリーパックは、複数の電池が内蔵されたケースと、前記複数の電池に設けられた各電極を一単位に連結する電極タブと、前記複数の電池の信号伝送ラインになるように一側が前記電極タブに連結されたデータワイヤーとを備える。
ここで、前記データワイヤーの一側は、前記電極タブにスクリューで締結されるリング端子を備え、または前記データワイヤーの一側が前記電極タブにハンダ付けで連結されるハンダ付け部を備えることもある。
前記ケースに前記データワイヤーの他側が連結されるコネクタが設置され、前記コネクタに、該当コントローラに信号を送るためのプラグが結合されうる。
前記ケースの内部温度信号を伝送するためのサーミスターワイヤーがさらに備えられ、前記データワイヤーが伝送する信号は、前記電池の電圧及び電流信号を含むことができる。
また、前記ケースに内外部を貫通する通風ホールが形成され、前記ケースの外側面には、所定モジュールの結合溝に、スライド自在に挿入されるように、スライドリブが備えられうる。
そして、前記ケースは、互いに分離自在に結合される上部ケース及び下部ケースを備え、前記上下部ケースが所定の位置のみに結合されるようにガイドする定位置結合ガイド機構がさらに備えられうる。
前記定位置結合ガイド機構は、前記上下部ケースのうちいずれか一側に非対称形状に設けられた結合リブと、その対向側に前記非対称形状の結合リブと型合わせされるように設けられた結合溝とを備えて、定位置で前記結合リブと結合溝との正しい結合が行われるように構成されうる。
前記結合リブは、前記ケースの一側から他側へ行きつつ、その高さが段々高くなる形状であり、前記結合溝も前記結合リブと型合わせされるように、一側から他側へ行きつつ、その深さが段々深くなる形状であり、前記上下部ケースは、スクリューで締結されうる。
前記結合リブは、前記ケースの一側から他側へ行きつつ、その高さが段々高くなる形状であり、前記結合溝も、前記結合リブと型合わせされるように一側から他側へ行きつつ、その深さが段々深くなる形状であり、前記上下部ケースは、スクリューで締結されうる。
本発明の実施形態によるバッテリーパックは、電極タブに連結されたデータワイヤーを信号伝送ラインとして使用するため、構造が非常に簡素になり組み立ても容易になる。
また、バッテリーパックのケースに通風ホールが形成されていて放熱性能が向上し、ケース結合時に定位置でのみ結合を正常に行わせる結合構造を備えていて、安定した組み立てを具現できる。
そして、バッテリーパックが装着されるモジュールにスライド方式で結合されるため、モジュールの組み立ても非常に便利になる。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構造を示した図面である。 図１に図示されたバッテリーパックの分離斜視図である。 図１のＡ部位を拡大した図面である。 図１のＡ部位を拡大した図面である。 図１に図示されたバッテリーパックが装着されるモジュールを示した図面である。 図１に図示されたバッテリーパックで、データワイヤー連結構造の変形可能な例を示す図面である。 図１に図示されたバッテリーパックで、データワイヤー連結構造の変形可能な例を示す図面である。
以下、本発明の実施形態を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構造について、結合状態と分離状態とにそれぞれ図示したものである。図示されたように、本実施形態のバッテリーパックは、複数の電池２０が装入されたケース１０と、複数の電池２０の電極を一単位に連結する電極タブ３０と、前記複数の電池２０の信号伝送ラインになるようにその一側が前記電極タブに連結されたデータワイヤー８０と、ケース１０の内部の温度情報を伝送する信号伝送ラインであるサーミスターワイヤー９０とを備えている。参照符号４０は、電極タブ３０とスクリュー５０で締結されて、前記１単位に連結された電池２０の電流を外部に供給するための外部端子であって、この外部端子４０に、ナット７１とワッシャー７２とを利用してバスバー６０が結合されることによって、例えば、図４に示したように、隣接した他のバッテリーパックと直列または並列に連結が可能になる。参照符号１３は、スライドリブを示すが、この部材の機能は後述する。
まず、前記電池２０として、図面では円筒形二次電池を例示したが、それ以外に角形二次電池のように他の形態の電池ももちろん使われうる。この電池２０が電極タブ３０により、正極は正極同士で１単位に、負極は負極同士で１単位になるように、並列に連結されている。もちろん、必要に応じて電池２０の連結を直列に構成することもできる。
そして、この電池２０が上部ケース１２と下部ケース１１とで形成されたケース１０内に設置されるが、前記ケース１０には、内外部が貫通された通風ホール１４が各電池２０の設置位置ごとに形成されている。したがって、電池２０が通風ホール１４を通じて外気と直接接触するので、放熱性能の向上を期することができる。
また、上部ケース１２と下部ケース１１とが、スクリュー５１で分離自在に締結される構造であるので、必要時にケース１０を分離してその内部を整備しやすい構造になっている。
そして、参照符号１１ａは、下部ケース１１に設けられた結合リブを、参照符号１２ａは、その結合リブ１１ａがはめ込まれるように上部ケース１２に設けられた結合溝を示すが、これが、上下部ケース１２、１１が常に定位置で結合されるように、ガイドする定位置結合ガイド機構の役割を行う。すなわち、前記結合リブ１１ａは、一定な高さではなく、例えば、外部端子４０側が相対的に低く、その反対側へ行くほど相対的に高くなるように構成されており、結合溝１２ａもそれに合わせて、外部端子側は深さが深く、反対側は浅く構成されている。したがって、定位置では無難に結合されるが、もし、方向が逆になった状態ならば、高い側の結合リブ１１ａが低い側の結合溝１２ａにはめ込まれるようになるので、正常に結合されなくなる。結局、この構造により正確な方向に置かれる場合にのみ正常に結合が行われうる。前記結合リブ１１ａと結合溝１２ａとは相補的な結合構造であるため、逆に下部ケース１１に結合溝を、上部ケース１２に結合リブを形成することもできる。
次いで、前記電極タブ３０はニッケルのような金属素材からなり、例えば、溶接などにより各電池２０の電極に連結されうる。この電極タブ３０の端部には、外部端子４０とスクリュー５０で締結される端子連結部３１が設けられていて、この端子連結部３１の貫通ホール３２を通じて、外部端子４０と共にケース１０のねじ溝１９にスクリュー５０で締結される。すなわち、スクリュー５０が端子連結部３１の貫通ホール３２、外部端子４０の貫通ホール４３及びケース１０のねじ溝１９に締結されるのである。そして、前記スクリュー５０により、前記電極タブ３０の端子連結部３１に同時に締結される他の部材として、リング端子８１が設けられたデータワイヤー８０があるが、これについては後述する。
一方、前記外部端子４０は、前記貫通ホール４３が形成された内側端部４２と、外部に突出した外側端部４１とを備えており、外側端部４１には前記ナット７１が締結されるようにねじ面４４が形成されている。参照符号４５は、前記バスバー６０がナット７１に締結される時に密着されるように、外部端子４０に設けられた密着部４５を示す。
そして、参照符号１００は、前記したデータワイヤー８０とサーミスターワイヤー９０との端部が連結されるコネクタを示す。したがって、このコネクタ１００にコントローラ１２０と連結されたプラグ１１０を差し込めば、前記データワイヤー８０とサーミスターワイヤー９０とを通じて伝送されてきた入力信号をコントローラ１２０は処理できるようになる。
ここで、まず前記サーミスターワイヤー９０は導電性部材であって、一端部に、温度検出素子であるサーミスター９１が設置されており、その他端部は前記コネクタ１００に連結されている。したがって、サーミスター９１で測定されたケース１０内部の温度に対応する信号が、サーミスターワイヤー９０を通じて前記コネクタ１００及びプラグ１１０を経由してコントローラ１２０に送られる。すなわち、温度測定のための別途のラインを設置しなくても、コネクタ１００とプラグ１１０のみ連結すれば、温度信号は直ちにコントローラ１２０に伝送され、コントローラ１２０がその温度信号を処理できるようになるのである。
そして、前記データワイヤー８０は、前記電極タブ３０とコネクタ１００とに両端部が連結されて、電池２０の情報信号を中継する役割を行う導電性部材であって、図１のＡ部位を拡大した図３Ａ及び図３Ｂに図示されたように、一端部に設けられたリング端子８１が、前記スクリュー５０により電極タブ３０の端子連結部３１に結合され、その他端部はコネクタ１００に連結される。したがって、別途のデータ信号ラインを設置しなくても、コネクタ１００とプラグ１１０のみ連結すれば、電池２０の情報信号は直ちにコントローラ１２０に伝送され、コントローラ１２０が伝送されてきた情報信号を処理できるようになるのである。ここで電池２０の情報信号は、電圧、電流情報信号などがある。結局、コネクタ１００とプラグ１１０とを連結すれば、バッテリーパックの電圧、電流及び温度情報信号がコントローラ１２０に直ちに伝送されて、各バッテリーパックの状況を把握できるようになり、別途のラインを複雑に設置しなくてもよいので、構造が簡素化される。
このようなバッテリーパックは、図４に示したように所定モジュール２００に装着されて、複数のバッテリーパックが前記バスバー６０に直列または並列に連結された大容量電源供給ユニットとして使われうる。この時、モジュール２００に設けられた結合溝２０１に前述したケース１０のスライドリブ１３が挿入される。したがって、結合溝２０１にスライドリブ１３を合わせてバッテリーパックを押込めば、前記スライドリブ１３が結合溝２０１に沿ってスライドしつつ容易に挿入が行われる。
一方、本実施形態ではデータワイヤー８０を電極タブ３０に結合させるための構造としてリング端子８１を採用した構造を例示したが、それ以外にも他の結合構造を採用することもできる。図５Ａ及び図５Ｂは、データワイヤー８０を電極タブ３０に結合させる他の実施形態の構造を例示したものである。ここでは、リング端子８１（図３Ａ）のような締結構造を使用する代わりに、ハンダ付けを利用する構造を例示する。すなわち、データワイヤー８０の一端８２を電極タブ３０に設けられたホール３０ａに差し込んでハンダ付けして固定させ、他端部は前述した実施形態と同様にコネクタ１００に連結する。このようになれば、導電性データワイヤー８０を通じて電池２０の電圧、電流などのデータ信号がコネクタ１００及びプラグ１１０を経由してコントローラ１２０に伝送され、同様に、別途のラインを設置しなくてもよいので構造が簡単になる。その他の部分は、前述した実施形態と同一に構成すればよい。
本発明は、電源関連の技術分野に好適に用いられる。
１０ ケース
１１ 下部ケース
１１ａ 結合リブ
１２ 上部ケース
１２ａ 結合溝
１３ スライドリブ
１４ 通風ホール
１９ ねじ溝
２０ 電池
３０ 電極タブ
３１ 端子連結部
３２ 貫通ホール
４０ 外部端子
４１ 外側端部
４２ 内側端部
４３ 貫通ホール
４４ ねじ面
４５ 密着部
５０ スクリュー
５１ スクリュー
６０ バスバー
７１ ナット
７２ ワッシャー
８０ データワイヤー
８１ リング端子
９０ サーミスターワイヤー
９１ サーミスター
１００ コネクタ
１１０ プラグ
１２０ コントローラ
２００ モジュール
２０１ 結合溝

Claims (8)

  1. 複数の電池が内蔵されたケースと、
    前記複数の電池に設けられた各電極を一単位に連結する電極タブと、
    前記複数の電池の信号伝送ラインになるように一側が前記電極タブに連結されたデータワイヤーと、
    前記ケースの内部温度信号を検出するサーミスタに一側が接続されて、前記サーミスタによる検出信号を伝送するサーミスターワイヤと、
    前記データワイヤーの他側及び前記サーミスタワイヤの他側が連結されるコネクタとを備え、
    さらに前記データワイヤーの一側は、前記電極タブにスクリューで締結されるリング端子を備え、
    前記ケースの外側面には、所定モジュールの結合溝にスライド自在に挿入されるようにスライドリブが備えられるバッテリーパック。
  2. 前記コネクタには、該当コントローラに信号を送るためのプラグが結合される請求項１に記載のバッテリーパック。
  3. 前記データワイヤーが伝送する信号は、前記電池の電圧及び電流信号を含む請求項１又は２に記載のバッテリーパック。
  4. 前記ケースに内外部を貫通する通風ホールが形成された請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  5. 前記ケースは、互いに分離自在に結合される上部ケース及び下部ケースを備え、前記上下部ケースが所定の位置のみに結合されるようにガイドする定位置結合ガイド機構がさらに備えられた請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
  6. 前記定位置結合ガイド機構は、前記上下部ケースのうちいずれか一側に非対称形状に設けられた結合リブと、その対向側に前記非対称形状の結合リブと型合わせされるように設けられた結合溝とを備えて、定位置のみで前記結合リブと結合溝の正しい結合が行われる請求項５に記載のバッテリーパック。
  7. 前記結合リブは、前記ケースの一側から他側へ行きつつ、その高さが段々高くなる形状であり、前記結合溝も前記結合リブと型合わせされるように、一側から他側へ行きつつ、その深さが段々深くなる形状である請求項６に記載のバッテリーパック。
  8. 前記上下部ケースは、スクリューで締結される請求項５〜７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
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