JP6616511B2 - バッテリー接続部及びそれを含むバッテリーパック - Google Patents

Description

本発明は、外部からの水の浸透を防止するのに好適なバッテリー接続部及びそれを含むバッテリーパックに関する。

本出願は、２０１５年１０月２２日出願の韓国特許出願第１０−２０１５−０１４７５１４号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

近年、車両の排出ガスに因る大気汚染を減らすため、内燃機関及び／または電気モータを用いて駆動力を確保する研究に基づいて車両が製造されている。それにより、車両はハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、そして電気自動車の順に進化してきた。ハイブリッド自動車及びプラグインハイブリッド自動車は、内燃機関、電気モータと電池パックを備える。一方、電気自動車は、内燃機関なしに、電気モータと電池パックを有する。

バッテリーパックもハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車及び電気自動車とともに進化してきた。バッテリーパックは電気自動車の外部及び／または内部から充電可能に構成される。前記バッテリーパックは下部ハウジング及び上部ハウジングで囲まれて、その内部に複数の二次電池からなる電池積層体を有する。ここで、前記下部ハウジングは、電池積層体に電気的に接続される少なくとも１つの電気ターミナルを有する。前記電気ターミナルはゴムシールで囲まれ、上部ハウジングの貫通孔に挿入されて上部ハウジングから突出する。

この場合、前記ゴムシールが下部ハウジングと上部ハウジングとの間で不良に弾性変形すれば、前記ゴムシールは上部ハウジングと電気ターミナルとの間の空間を部分的に開口させる。前記ゴムシールの不良な弾性変形は上部ハウジングの外部から上部ハウジングの貫通孔を通って水が浸透することを許容するようになる。このような水の浸透は、電気ターミナルに沿ってバッテリーパックの内部に向かって水の流れ経路を形成し、バッテリーパックの内部における構成要素間の電気的短絡をもたらす。

したがって、水の浸透によってバッテリーパックの内部で構成要素間に電気的短絡が生じることを予め防止するための研究が活発に行われている。その一例が特開平１０−６９８９３号公報（公開日；１９９８年３月１０日）「電極窓を防水構造とするパック電池」に開示されている。前記パック電池は、下ケースと上ケースとの間にゴムスポンジと端子ホルダーを有する。前記ゴムスポンジは端子ホルダー上に位置し、前記端子ホルダーはゴムスポンジで囲まれる電極凸部を有する。

前記電極凸部は上側から電極端子で覆われて上ケースの電極窓に挿入される。前記ゴムスポンジは、パック電池の内部で上ケースによって安定的に押されて弾性変形し、電極窓と端子凸部との間の空間を閉塞する。しかし、前記ゴムスポンジは電池パックの使用とともに老朽化して硬化し、端子凸部に取り付けられるとき周辺の構成要素と摩擦して磨耗または腐食し易くなる。

このようにゴムスポンジが磨耗または腐食すれば、上ケースの電極窓を通じて上ケースと端子凸部との間の空間を完全に閉塞することができない。それにより、前記ゴムスポンジの老朽化は上ケースの外部から上ケースの電極窓を通って水が浸透することを許容するようになる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、下部ハウジングと上部ハウジングとを結合するため下部ハウジングに設けられ、上部ハウジングの接続窓から突出して、上部ハウジングの外部から接続窓を通じて水が浸透することを確実に防止するバッテリー接続部、及びそれを含むバッテリーパックを提供することを目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリー接続部は、バッテリーパックにおいて下部ハウジングと上部ハウジングとの間の電池積層体に電気的に接続され、前記上部ハウジングに接触されるプラスチック部材と前記上部ハウジングに挿入される金属ターミナルを含み、前記プラスチック部材は前記金属ターミナルの下部側を円筒状に囲んで前記金属ターミナルの上部側を露出させ、前記金属ターミナルは円柱からなり、前記下部側で前記円柱の側壁に環状の突起とギア状の突起パターンを順次含むことを特徴とする。

望ましくは、前記プラスチック部材は、順次位置して一体的に形成される下部バッファーと上部バッファーとを含み、前記下部バッファーは前記上部バッファーよりも小さい外径を有し得る。

一態様において、前記下部バッファーは前記環状の突起を囲み、前記上部バッファーは前記ギア状の突起パターンを囲むことができる。

他の態様において、前記下部バッファーは前記下部ハウジングの支持台に挿入され、前記上部バッファーは端部を通じてプラスチックからなる上部ハウジングに融接され得る。

一方、前記突起は、前記円柱の前記側壁で異なるレベルに複数位置し、前記突起パターンは前記円柱の前記側壁で異なるレベルに複数位置することができる。

ここで、前記突起パターンは、前記円柱の前記側壁で同一レベルに鋸歯状を有し得る。

本発明において、前記金属ターミナルは、前記上部側で前記円柱にプラグコンタクト（ｐｌｕｇ ｃｏｎｔａｃｔ）を有し、前記上部側で前記円柱の側壁に接続溝を有し得る。

本発明において、前記金属ターミナルは前記下部バッファーを通じて前記電池積層体に電気的に接続され得る。

上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーパックは、少なくとも１つのバッテリー接続部を含む下部ハウジング；前記下部ハウジングに収容されて前記バッテリー接続部に電気的に接続される電池積層体；及び前記下部ハウジングと前記電池積層体とを覆ってプラスチックからなる上部ハウジングを含み、前記バッテリー接続部は金属ターミナルと前記金属ターミナルを部分的に囲むプラスチック部材とを含み、前記金属ターミナルは前記上部ハウジングを貫通し、前記プラスチック部材は前記上部ハウジングの下側で前記上部ハウジングに固定されることを特徴とする。

望ましくは、前記金属ターミナルは円柱からなり、下部側で前記円柱の側壁に環状の突起とギア状の突起パターンとを順次含み、上部側で前記円柱にプラグコンタクトを有し得る。

一態様において、前記プラスチック部材は、順次位置して一体的に形成される下部バッファーと上部バッファーとを含み、前記下部バッファーは円筒状からなって前記環状の突起を囲み、前記上部バッファーは前記下部バッファーよりも大きい外径を有する円筒状からなって前記ギア状の突起パターンを囲むことができる。

本発明において、前記上部ハウジングは、前記プラスチック部材に接触する一面と前記一面の反対側の他面で偏平な表面を有し得る。

選択的に、前記上部ハウジングは、前記プラスチック部材に接触する一面で前記プラスチック部材を収容する凹部、及び前記一面の反対側の他面で前記凹部に対応する凸部を有し得る。

本発明において、前記上部ハウジングは、レーザー溶接を通じて前記プラスチック部材の端部に位置する突出部に沿って融接され得る。

選択的に、前記上部ハウジングは、レーザー溶接を通じて前記凸部に沿って前記プラスチック部材の端部に位置する突出部に融接され得る。

本発明よるバッテリー接続部は、バッテリーパックにおいて下部ハウジングに載置されるプラスチック部材と、プラスチック部材で部分的に囲まれて上部ハウジングの接続窓から突出する金属ターミナルとを備えるため、プラスチック部材とプラスチックからなる上部ハウジングにレーザー溶接が適用されるとき、上部ハウジングの外部から接続窓を通って水が浸透することを確実に防止することができる。

本発明よるバッテリーパックは、上部ハウジングの下側でバッテリー接続部のプラスチック部材と金属ターミナルを用いてプラスチック部材を上部ハウジングに融接し、金属ターミナルを上部ハウジングの接続窓から露出させることで、上部ハウジングの外部から接続窓を通って水が浸透して下部ハウジングと上部ハウジングとの間の構成要素に電気的な短絡が生じることを予め防止することができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の実施例によるバッテリーパックを概略的に示した分解斜視図である。 図１の下部ハウジングに載置されたバッテリー接続部を部分的に拡大して示した斜視図である。 図１のバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。 図１のバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。 図１のバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。 図１のバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。 図１のバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。 本発明の実施例の変形によるバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。 本発明の実施例の変形によるバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

後述する実施例において、電池セルとはリチウム二次電池を称する。ここで、リチウム二次電池とは、充電及び放電中に、リチウムイオンが作動イオンとして働き、正極と負極とで電気化学的反応を引き起こす二次電池を総称する。しかし、本発明が電池の種類によって限定されることはない。

図１は、本発明の実施例によるバッテリーパックを概略的に示した分解斜視図である。

図１を参照すれば、本発明によるバッテリーパック１４０は、下部ハウジング９０、電池積層体１００、電装回路部品１１０及び上部ハウジング１３０を含む。前記下部ハウジング９０は電池積層体１００を収容するように構成される。前記下部ハウジング９０は、内部で電池積層体１００の周辺に位置する複数の支持台１０、及び支持台１０上にそれぞれ位置するバッテリー接続部８０を含む。

前記支持台１０にはバッテリー接続部８０が載置される。前記バッテリー接続部８０は支持台１０上で、図２の電気線Ｌを介して電池積層体１００に電気的に接続される。望ましくは、前記下部ハウジング９０はプラスチックまたはその外の絶縁体からなり得る。前記電池積層体１００は支持台１０同士の間に位置し、複数の電池セル（図示せず）を含む。

望ましくは、前記電池セルは、それぞれパウチ型であり得る。前記電装回路部品１１０は、電池積層体１００に電気的に接続され、図示されていないが、電池積層体１００の電池セルの充電及び放電を制御するか、または、電池セルのそれぞれの電流及び電圧をセンシングするプロセッサ、アナログ回路、スイッチなどのような電気素子を含むことができる。

前記上部ハウジング１３０は、電装回路部品１１０の電気素子の形状に応じて屈曲部１２４を有し、下部ハウジング９０、電池積層体１００及び電装回路部品１１０を覆う。また、前記上部ハウジング１３０は、バッテリー接続部８０にそれぞれ対応する接続窓１２２を有する。望ましくは、前記上部ハウジング１３０はプラスチックからなり得る。

図２は、図１の下部ハウジングに載置されたバッテリー接続部を部分的に拡大して示した斜視図である。

図２を参照すれば、前記バッテリー接続部８０は、下部ハウジング９０の支持台１０に位置して、支持台１０の挿入孔５に挿入される。前記バッテリー接続部８０は、金属ターミナル５０及び金属ターミナル５０の下部を部分的に囲むプラスチック部材７０を含む。望ましくは、前記金属ターミナル５０は円柱状の銅（Ｃｕ）材質からなる。

一態様において、前記プラスチック部材７０は金属ターミナル５０の下部側を円筒状に囲み、金属ターミナル５０の上部側を露出させる。より詳しくは、前記プラスチック部材７０は、順次位置して一体的に形成される下部バッファー６３と上部バッファー６６を含む。望ましくは、前記下部バッファー６３は上部バッファー６６よりも小さい外径を有する。

より望ましくは、前記下部バッファー６３は、図示されていないが、上部バッファー６６の反対側で金属ターミナル５０の底面を露出させる。ここで、前記金属ターミナル５０は下部バッファー６３を通じて電気線Ｌと接触し、電気線Ｌを用いて図１の電池積層体１００に電気的に接続される。

図３〜図７は、図１のバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。

図３を参照すれば、金属ターミナル５０が用意される。望ましくは、前記金属ターミナル５０は円柱４０状の銅材質からなり得る。前記金属ターミナル５０は下部側で円柱４０の側壁に環状の突起２３とギア状の突起パターン２９を順次含むことができる。一態様において、前記突起２３は円柱４０の側壁で異なるレベルに複数位置することができる。

他の態様において、前記突起パターン２９は円柱４０の側壁で異なるレベルに複数位置することができる。前記突起パターン２９は円柱４０の側壁で同一レベルに複数の鋸歯状２６を有し得る。また、前記金属ターミナル５０は、上部側で円柱４０の側壁に複数の接続溝３４を有し、上部側で円柱４０にプラグコンタクト３８を有し得る。

望ましくは、前記円柱４０は金属ターミナル５０の下部側で実質的に同じ外径を有し、金属ターミナル５０の上部側で突起パターン２９からプラグコンタクト３８の端部に向かってテーパー状になる。ここで、前記プラグコンタクト３８は、図１のバッテリーパック１４０の周辺で外部電気装置（図示せず）から引き出される蓋状の電気端子に差し込まれるように構成され、前記接続溝３４は電気端子の内部に位置する接続突起を収容して接続突起とそれぞれ接触するように構成され得る。

図４を参照すれば、前記金属ターミナル５０はプラスチックにインサート射出され得る。前記インサート射出によって金属ターミナル５０の下部側上にプラスチック部材７０を形成することができる。前記プラスチック部材７０は、順次位置する下部バッファー６３と上部バッファー６６を含むことができる。望ましくは、前記下部バッファー６３は金属ターミナル５０で図３の環状の突起２３を囲むことができる。

前記突起２３は、外力が上部バッファー６６の反対側に向かって下部バッファー６３に加えられるとき、下部バッファー６３に挿入されて下部バッファー６３を支持し、金属ターミナル５０からプラスチック部材７０が分離されることを防止できる。一態様において、前記上部バッファー６６は金属ターミナル５０で図３のギア状の突起パターン２９を囲むことができる。

前記突起パターン２９は、外力が上部バッファー６６の周り方向に上部バッファー６６に加えられるとき、上部バッファー６６に挿入されて上部バッファー６６を支持し、金属ターミナル５０からプラスチック部材７０が分離されることを防止できる。ここで、前記金属ターミナル５０とプラスチック部材７０とはバッテリー接続部８０を構成することができる。

図５を参照すれば、前記バッテリー接続部８０において、前記プラスチック部材７０は端部に突出部６９を有する。望ましくは、前記突出部６９はプラスチック部材７０の上部バッファー６６の端部に沿って金属ターミナル５０の周囲に位置する。前記突出部６９はプラスチック部材７０の先端に位置して、図７の上部ハウジング１３０に接触することができる。

次いで、図１に示されたように、下部ハウジング９０、電池積層体１００、電装回路部品１１０及び上部ハウジング１３０が個別的に用意され得る。

図６を参照すれば、前記下部ハウジング９０において、前記バッテリー接続部８０は下部ハウジング９０に載置される。より詳しくは、前記バッテリー接続部８０は、プラスチック部材７０の下部バッファー６３を通じて、所定方向Ｄ１に沿って下部ハウジング９０の支持台１０の挿入孔５に挿入され得る。その後、前記電池積層体１００が下部ハウジング９０に図１のように収容され得る。

望ましくは、前記電池積層体１００は図２の電気線Ｌを介してバッテリー接続部８０に電気的に接続され得る。次いで、図示されていないが、前記電装回路部品１１０が電池積層体１００上に位置して電池積層体と電気的に接続され得る。その後、前記上部ハウジング１３０が下部ハウジング９０、電池積層体１００及び電装回路部品１１０の上側に位置する。

望ましくは、前記上部ハウジング１３０の接続窓１２２は下部ハウジング９０のバッテリー接続部８０と整列することができる。すなわち、前記上部ハウジング１３０の接続窓１２２はバッテリー接続部８０で金属ターミナル５０のプラグコンタクト３８と整列することができる。

図７を参照すれば、前記上部ハウジング１３０には接続窓１２２を通ってバッテリー接続部８０が差し込まれ得る。望ましくは、前記バッテリー接続部８０のプラグコンタクト３８は接続窓１２２を通って上部ハウジング１３０を貫通し、前記バッテリー接続部８０のプラスチック部材７０は上部ハウジング１３０に接触される。

ここで、前記上部ハウジング１３０はプラスチック部材７０に接触する一面と、一面の反対側の他面で偏平な表面を有し得る。その後、前記上部ハウジング１３０にレーザー溶接が施され得る。望ましくは、前記レーザー溶接は所定方向Ｒに沿ってプラグコンタクト３８の周囲で上部ハウジング１３０に施され得る。

より詳しくは、前記上部ハウジング１３０はレーザー溶接によってプラスチック部材７０の上部バッファー（図５の６６）の端部に位置する突出部６９に沿って融接され得る。したがって、前記上部バッファー６６は端部を通じてプラスチックからなる上部ハウジング１３０に融接され得る。それにより、前記プラスチック部材７０は上部ハウジング１３０の下側で上部ハウジング１３０に固定できる。

図８及び図９は、本発明の実施例の変形によるバッテリーパックの製造方法を説明する概略図である。

図８及び図９を参照すれば、図６のバッテリー接続部８０が下部ハウジング９０に載置され、上部ハウジング１３０の接続窓１２８に差し込まれ得る。前記バッテリー接続部８０と下部ハウジング９０との結合段階は図６を参照して上述した。ここで、前記上部ハウジング１３０は、プラスチック部材７０に接触する一面でプラスチック部材７０を収容する凹部Ｇ、及び一面の反対側の他面で凹部Ｇに対応する凸部１２９を有し得る。

望ましくは、前記上部ハウジング１３０はその一面に凹部Ｇを開口させる収容口１２７を有し得る。それにより、前記バッテリー接続部８０のプラスチック部材７０は収容口１２７を通じて凹部Ｇに差し込まれ得る。その後、前記上部ハウジング１３０にレーザー溶接が施され得る。望ましくは、前記レーザー溶接は上部ハウジング１３０の凸部１２９に所定方向Ｒ２に沿って施され得る。

それによって、前記上部ハウジング１３０はレーザー溶接を通じてプラスチック部材７０の端部に位置する突出部６９に融接され得る。

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

５ 挿入孔
１０ 支持台
２３ 突起
２６ 鋸歯状
２９ 突起パターン
３４ 接続溝
３８ プラグコンタクト
４０ 円柱
５０ 金属ターミナル
６３ 下部バッファー
６６ 上部バッファー
６９ 突出部
７０ プラスチック部材
８０ バッテリー接続部
９０ 下部ハウジング
１００ 電池積層体
１１０ 電装回路部品
１２２ 接続窓
１２４ 屈曲部
１２７ 収容口
１２８ 接続窓
１２９ 凸部
１３０ 上部ハウジング
１４０ バッテリーパック
Ｄ１ 所定方向
Ｒ２ 所定方向

Claims (10)

1. バッテリーパックにおいて下部ハウジングと上部ハウジングとの間の電池積層体に電気的に接続され、前記上部ハウジングに接触されるプラスチック部材と前記上部ハウジングに挿入される金属ターミナルを含み、
   前記プラスチック部材は、前記金属ターミナルの下部側を円筒状に囲んで前記金属ターミナルの上部側を露出させ、
   前記金属ターミナルは、円柱からなり、前記下部側で前記円柱の側壁に環状の突起とギア状の突起パターンを順次含み、
   前記プラスチック部材は、順次位置して一体的に形成される下部バッファーと上部バッファーとを含み、
   前記下部バッファーは前記上部バッファーよりも小さい外径を有し、
   前記下部バッファーは前記下部ハウジングの支持台に挿入され、
   前記上部バッファーは端部を通じてプラスチックからなる上部ハウジングに融接されることを特徴とするバッテリー接続部。
2. 前記下部バッファーは前記環状の突起を囲み、
   前記上部バッファーは前記ギア状の突起パターンを囲むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー接続部。
3. 前記突起は、前記円柱の前記側壁で異なるレベルに複数位置し、
   前記突起パターンは、前記円柱の前記側壁で異なるレベルに複数位置することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー接続部。
4. 前記突起パターンは、前記円柱の前記側壁で同一レベルに鋸歯状を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー接続部。
5. 前記金属ターミナルは、前記上部側で前記円柱にプラグコンタクトを有し、前記上部側で前記円柱の側壁に接続溝を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリー接続部。
6. 前記金属ターミナルは、前記下部バッファーを通じて前記電池積層体に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー接続部。
7. 少なくとも１つのバッテリー接続部を含む下部ハウジング；
   前記下部ハウジングに収容されて前記バッテリー接続部に電気的に接続される電池積層体；及び
   前記下部ハウジングと前記電池積層体とを覆ってプラスチックからなる上部ハウジングを含み、
   前記バッテリー接続部は、金属ターミナルと前記金属ターミナルを部分的に囲むプラスチック部材とを含み、
   前記金属ターミナルは、前記上部ハウジングを貫通し、前記プラスチック部材は前記上部ハウジングの下側で前記上部ハウジングに固定され、
   前記上部ハウジングは、前記プラスチック部材に接触する一面と前記一面の反対側の他面で偏平な表面を有し、
   前記上部ハウジングは、レーザー溶接を通じて前記プラスチック部材の端部に位置する突出部に沿って融接されることを特徴とするバッテリーパック。
8. 少なくとも１つのバッテリー接続部を含む下部ハウジング；
   前記下部ハウジングに収容されて前記バッテリー接続部に電気的に接続される電池積層体；及び
   前記下部ハウジングと前記電池積層体とを覆ってプラスチックからなる上部ハウジングを含み、
   前記バッテリー接続部は、金属ターミナルと前記金属ターミナルを部分的に囲むプラスチック部材とを含み、
   前記金属ターミナルは、前記上部ハウジングを貫通し、前記プラスチック部材は前記上部ハウジングの下側で前記上部ハウジングに固定され、
   前記上部ハウジングは、前記プラスチック部材に接触する一面で前記プラスチック部材を収容する凹部、及び前記一面の反対側の他面で前記凹部に対応する凸部を有し、
   前記上部ハウジングは、レーザー溶接を通じて前記凸部に沿って前記プラスチック部材の端部に位置する突出部に融接されることを特徴とするバッテリーパック。
9. 前記金属ターミナルは円柱からなり、下部側で前記円柱の側壁に環状の突起とギア状の突起パターンとを順次含み、上部側で前記円柱にプラグコンタクトを有することを特徴とする請求項７又は８に記載のバッテリーパック。
10. 前記プラスチック部材は、順次位置して一体的に形成される下部バッファーと上部バッファーとを含み、
    前記下部バッファーは、円筒状からなって前記環状の突起を囲み、
    前記上部バッファーは、前記下部バッファーよりも大きい外径を有する円筒状からなって前記ギア状の突起パターンを囲むことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。

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