JP7045535B2 - コネクタが設けられたハウジングを含むバッテリモジュール - Google Patents

コネクタが設けられたハウジングを含むバッテリモジュール Download PDF

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Description

［関連出願との相互引用］
本出願は、２０１７年１１月１６日付韓国特許出願第１０－２０１７－０１５３３３０号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれている。
本発明は、コネクタが設けられたハウジングを含むバッテリモジュールに関する。
一般にバッテリモジュールには二次電池に電気的に接続される多数の電線が提供される。この電線は通常、コネクタと接続されたワイヤハーネス（ｗｉｒｅ ｈａｒｎｅｓｓ）形態で設けられる。
ここで、コネクタは、バッテリモジュールで発生した電気エネルギーを外部装置に提供できるように、外部装置と電気的な接続をなすことができ、また、バッテリモジュールの二次電池の特性を感知するためにバッテリモジュールの製造工程時に検査装置と電気的に接続することができる。
このようなコネクタは、バッテリモジュール上に安定した状態で固定されることが求められる。
本発明は、バッテリモジュールのハウジングに接触面積を最小化し、かつ堅固に固定できるコネクタが設けられたハウジングを含むバッテリモジュールを提供する。
発明の一特徴によるバッテリモジュールは、複数の二次電池セルが収容される下部ハウジングと、前記下部ハウジングのカバーに結合されて前記複数の二次電池セルをカバーする上部ハウジングと、前記下部ハウジングおよび前記上部ハウジングのうち少なくとも一つのハウジングに着脱可能に設けられるメス型コネクタと、前記コネクタと前記複数の二次電池セルと電気的に接続されるワイヤハーネスとを含む。前記コネクタは、複数のターミナルが配置されたボディを含む。前記ボディの底面は、前記少なくとも一つのハウジングの外面から離隔して前記少なくとも一つのハウジングの外面と前記底面との間に空間が形成され、前記ボディの両側面は、前記少なくとも一つのハウジングの外面に固定して設けられ得る。
前記少なくとも一つのハウジングは、前記上部ハウジングであり得、前記コネクタの底面の全面が前記上部ハウジングの外面から離隔し得る。
前記コネクタの底面は、前記上部ハウジングの外面に配置された突出部に支持され得、前記突出部は、任意の間隔を置いて複数に配置され得る。
前記ターミナルに挿入されるピンを有する検査治具が前記コネクタに接続されるとき、前記空間には前記検査治具の底板が挿入され、前記突出部は、前記底板に配置された凹部に挿入され得る。前記突出部は、直線型からなる。
前記ボディの第１側面には、第１突起を形成する第１溝部が配置され、前記上部ハウジングの外面には前記第１突起に支持され、一方向に対する前記コネクタの動きを防止する第１掛かり突起と前記コネクタのコーナー部に支持され、前記一方向に垂直である他の一方向に対する前記コネクタの動きを防止する第２掛かり突起とが配置され得る。
前記ボディの第２側面には、前記上部ハウジングの外面に突出した弾性フックが結合される第２突起を形成する第２溝部が配置され得る。
前記少なくとも一つのハウジングには凸部の間に配置された凹部が提供され、前記ワイヤハーネスは、前記凹部に嵌挿結合され得る。
本発明によれば、別途の締結部材なしにコネクタを、ハウジングに接触面積を最小化して安定的に固定させることができる。
本発明によれば、コネクタとハウジングとの間に確保される空間にバッテリモジュールの検査に必要な治具の挿入が可能であるため自動化検査を実現することができる。
本発明の実施形態によるバッテリモジュールを概略的に示す斜視図である。 図１に示すバッテリモジュールに収容されるセルアセンブリを示す斜視図である。 図１に示すＩＩＩ部分に対する拡大斜視図である。 本発明の実施形態による上部ハウジングに対するコネクタの結合部位を説明するために示す上部ハウジングの側面図である。 本発明の実施形態による上部ハウジングに対するコネクタの結合部位において、上部ハウジングの掛かり突起を説明するために示す部分斜視図である。 本発明の実施形態による上部ハウジングに対するコネクタの結合部位において、上部ハウジングの弾性フックを説明するために示す部分斜視図である。 本発明の実施形態による上部ハウジングに対するコネクタの結合部位において、コネクタの突起および溝部を説明するために示す斜視図である。 本発明の実施形態による上部ハウジングに対するコネクタの結合部位において、コネクタの突起および溝部を説明するために示す斜視図である。 本発明の実施形態によるコネクタに検査治具が挿入される前の状態を説明するために示す斜視図である。 本発明の実施形態によるコネクタに検査治具が挿入された後の状態の説明するために示す斜視図である。 本発明の実施形態によるコネクタに検査治具が挿入された状態で検査治具と上部ハウジングとの間の結合関係を説明するために示す斜視図である。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素に対しては同じ参照符号を付する。
明細書全体において、ある部分が他の部分と「接続」されているというとき、これは「直接的に接続」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を間に挟んで「電気的に接続」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図１はバッテリモジュールの構成を概略的に示す斜視図であり、図２は図１に示すバッテリモジュールに収容されるセルアセンブリを示す斜視図である。
図１に示すように、実施形態によるバッテリモジュール１は、図２に示すセルアセンブリ１００が収容される下部ハウジング２と下部ハウジング２に結合されてセルアセンブリ１００をカバーする上部ハウジング３を含む。バッテリモジュール１は、下部ハウジング２と上部ハウジング３の両側面に配置される第１側面カバー４および第２側面カバー５をさらに含み得る。
セルアセンブリ１００は、複数の二次電池セル１１０を含む二次電池の集合体として、二次電池セル１１０は、例えばパウチ型セルからなり、一方向、例えば図２に示すように、ｙ軸方向に沿って配列され得る。
それぞれの二次電池セル１１０は、電極リード１１１を含む。電極リード１１１には正極リードおよび負極リードが含まれ得る。ここで、それぞれの電極リード１１１は、図２に示すように、プレート形態で構成されて各二次電池セル１１０のパウチ外装材の外部に突出する。本実施形態で、各二次電池セルの電極リード１１１は、ｘ軸方向に突出し、端部がｙ軸方向を基準に左側または右側に曲がる。左側（または右側）方向に曲がった電極リード１１１は隣接する他の二次電池セルの右側（または左側）方向に曲がった電極リード１１１と当接し得る。そして、このように当接した２個の電極リード１１１は互いに溶接等により固定され得、これによりセルアセンブリ１００の二次電池間の電気的な接続がなされる。
一方、セルアセンブリ１００は、複数の二次電池セル１１０を配列するためにカートリッジ（図示せず）を備え得る。カートリッジは、二次電池セル１１０の配列に用いられる構成要素であり、二次電池セル１１０を保持してその遊動を防止し、複数の二次電池セル１１０の配列がガイドされるようにする。このようなカートリッジは、中央部分が空いている四角リング形態で構成され得る。この場合、カートリッジの四つの角は二次電池の外周部に位置し得る。
一方、下部ハウジング２と上部ハウジング３のうち少なくとも一つにはコネクタ２０が固定して設けられる。本実施形態でコネクタ２０は、上部ハウジング３の外面一側に着脱可能に固定して設けられるため、本発明でコネクタの設置部位はこれに限定されるものではない。
本実施形態でコネクタ２０は、図３に示すように、複数のターミナル２０ａが配置されたボディ２０ｂを含むメス（ｆｅｍａｌｅ）型のコネクタで備えられ、このコネクタ２０にはワイヤハーネス２２の一端が着脱可能に接続される。ワイヤハーネス２２の他の一端は二次電池セル１１０と電気的に接続されるように、例えば、バスバーアセンブリ（図示せず）に接続される。
図３に示すように、コネクタ２０は、上部ハウジング３の外面から一定間隔ｄを置いて離隔して浮遊状態で上部ハウジング３に固定して設けられる。より具体的に、コネクタ２０は、ボディ２０ｂの底面が上部ハウジング３の外面から離隔した状態を維持し、ボディ２０ｂの両側面が上部ハウジング３に固定されることにより上部ハウジング３と結合される。これにより、コネクタ２０のボディ２０ｂの底面と上部ハウジング３の外面との間には一定の大きさの空間３０が設けられる。
図４は上部ハウジング３に対するコネクタ２０の結合部位を説明するために示す上部ハウジングの側面図である。図面に示すように、前記したコネクタ２０のボディ２０ｂの底面に対応する上部ハウジング３の外面には、２個の直線型突出部３０ａが任意の間隔を置いて配置され得る。ここで突出部３０ａは、コネクタ２０が上部ハウジング３に結合されるとき、コネクタ２０のボディ２０ｂの底面に密着してコネクタ２０を支持し得る。コネクタ２０のボディ２０ｂの底面と上部ハウジング３の外面との間に突出部３０ａを除いた残り部分が前記空間３０をなす。突出部３０ａは、後述した検査治具と結合関係を考慮して一定の長さを有し得る。本発明においてこの突出部の形状、配置状態、備えられる数などは図面の例示に限定されるものではなく、検査治具の結合関係により適切に変更することができる。
一つの突出部３０ａを隣接して上部ハウジング３の外面には第１掛かり突起３２ａと第２掛かり突起３４ａが配置される（図５参照）。他の一つの突出部３０ａを隣接する上部ハウジング３の外面には弾性フック３６ａが突出して配置される（図６参照）。
コネクタ２０が上部ハウジング３の外面に固定されるとき、第１掛かり突起３２ａと第２掛かり突起３４ａは、コネクタ２０のボディ２０ｂの第１側面に設けられた第１突起２２ａおよびコネクタ２０のコーナー部２１ａに噛み合い、弾性フック３６ａは第１側面を対向したコネクタ２０のボディ２０ｂの第２側面に設けられた第２突起２４ａに噛み合う。
このためにコネクタ２０のボディ２０ｂの第１側面には第１突起２２ａが形成されるように第１溝部２３ａが設けられ（図７参照）、コネクタ２０のボディ２０ｂの第２側面には第２突起２４ａが形成されるように第２溝部２５ａが設けられる（図８参照）。
このようなコネクタ２０は、上部ハウジング３に固定されるように、第１側面における第１突起２２ａとコーナー部２１ａがそれぞれ上部ハウジング３の第１掛かり突起３２ａと第２掛かり突起３４ａに噛み合って支持されるようにし、第２側面における第２突起２４ａが弾性的に動くことのできる弾性フック３６ａに噛み合って支持されるようにすることができる。この時、コネクタ２０のボディ２０ｂの底面は突出部３０ａにのみ当接するようにする。このようにコネクタ２０は、ボディ２０ｂの一側においては上部ハウジング３に支持されると共にボディ２０ｂの他の一側においては弾性的に動く弾性フック３６ａの作動により上部ハウジング３の外面との接触面積を最小化させつつ、上部ハウジング３に固定されるか、逆に上部ハウジング３から分離されることができる。
コネクタ２０が上部ハウジング３に固定された状態で、第１掛かり突起３２ａは、コネクタ２０の一方向、例えば図３を基準にコネクタ２０の高さ方向（ｙ軸方向）にコネクタ２０が遊動することを防止することができ、第２掛かり突起３４ａは、前記一方向に対して垂直である方向、例えばコネクタ２０の長さ方向（ｘ軸方向）にコネクタ２０が遊動することを防止することができる。
このようなコネクタ２０の固定構造によれば、コネクタ２０は、固定のための別途の機構物がなくとも上部ハウジング３に対して安定して堅固に固定されることができる。また、コネクタ２０は、上部ハウジング３に対する接触面積を最小化しながらもある方向に対する遊動を防止し、かつ上部ハウジング３に固定されることができる。
一方、ワイヤハーネス２２は、上部ハウジング３に設けられた凸部３２の間に提供される凹部３４に嵌挿結合され得る。
図９は自動化検査に必要な治具４０が実施形態によるコネクタ２０に結合される前の状態を示す斜視図であり、図１０は治具４０がコネクタ２０に結合された状態を示す斜視図である。
治具４０は、バッテリモジュールの製造完了後、二次電池セルの電気的特性などを検査するための装置と接続される検査治具であり、図９および１０には便宜上治具自体のみを示す。
治具４０は、コネクタ２０のターミナル２０ａに挿入される複数のピン４０ａが配列されたボディ４０ｂとこのボディ４０ｂと任意の間隔を置いてボディ４０ｂに連結された底板４０ｃを含む。底板４０ｃには一定の長さを有する凹部４０ｄが配置されるため、この凹部４０ｄは上部ハウジング３の突出部３０ａに対応する形状と数を有し得る。これにより、凹部４０ｄも直線型からなり、その数は２個にして突出部３０ａの間の間隔に合わせて任意の間隔を置いて底板４０ｃに配置され得る。
このような治具４０は、二次電池セルの検査時、コネクタ２０との結合のために、その底板４０ｃをコネクタ２０と上部ハウジング３との間の空間３０に進入させるが、この時、上部ハウジング３の突出部３０ａは、治具４０の凹部４０ｄに合うように配列され、治具４０のピン４０ａはコネクタ２０のターミナル２０ａに挟まれるように配列される。
図１１に示すように、上部ハウジング３の突出部３０ａが治具４０の凹部４０ｄに完全に挟まれて治具４０がもう動かないように、治具４０がコネクタ２０に結合されると、治具４０も図１０に示すように、上部ハウジング３に堅固に固定されたコネクタ２０に安定して結合され、二次電池セルに対する検査が行われるようにする。治具４０は検査完了後、コネクタ２０から分離する。
このように本実施形態によれば、メス型コネクタをハウジングに別途の締結部材なしに堅固に固定させ、二次電池セルの検査時に必要な検査治具との結合も容易であり、かつ堅固にすることができ、自動化検査による生産性向上および生産コスト節減を期待することができる。
また、バッテリモジュールの運送過程で外部衝撃などによりコネクタがハウジングから離脱するか、固定状態に不良を招くことも未然に防止することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１ バッテリモジュール
１１０ 二次電池セル
２ 下部ハウジング
３ 上部ハウジング
４ 第１側面カバー
５ 第２側面カバー
２０ コネクタ
２２ ワイヤハーネス
２０ａ ターミナル
２０ｂ ボディ
２１ａ コーナー部
２２ａ 第１突起
２３ａ 第１溝部
２４ａ 第２突起
２５ａ 第２溝部
３０ 空間
３０ａ 突出部
３２ 凸部
３２ａ 突起
３４ 凹部
３４ａ 突起
３６ａ 弾性フック
４０ 治具
４０ａ ピン
４０ｂ ボディ
４０ｃ 底板
４０ｄ 凹部
１００ セルアセンブリ
１１０ 二次電池セル
１１１ 電極リード

Claims (9)

  1. 複数の二次電池セルが収容される下部ハウジングと、
    下部ハウジングのカバーに結合されて前記複数の二次電池セルをカバーする上部ハウジングと、
    前記下部ハウジングおよび前記上部ハウジングのうち少なくとも一つのハウジングに着脱可能に設けられるメス型コネクタと、
    前記コネクタと前記複数の二次電池セルと電気的に接続されるワイヤハーネスと、
    を含み、
    前記コネクタは、複数のターミナルが配置されたボディを含み、前記ボディの底面は前記少なくとも一つのハウジングの外面から離隔して前記少なくとも一つのハウジングの外面と前記底面との間に空間が形成され、前記ボディの両側面は前記少なくとも一つのハウジングの外面に固定して設けられ、
    前記ボディの底面は、前記少なくとも一つのハウジングの外面に配置された突出部に支持される、バッテリモジュール。
  2. 前記少なくとも一つのハウジングは、前記上部ハウジングである、請求項１に記載のバッテリモジュール。
  3. 前記コネクタの底面の全面が前記上部ハウジングの外面から離隔した、請求項２に記載のバッテリモジュール。
  4. 前記突出部は、任意の間隔を置いて複数に配置される、請求項３に記載のバッテリモジュール。
  5. 前記ターミナルに挿入されるピンを有する検査治具が前記コネクタに接続されるとき、前記空間には前記検査治具の底板が挿入され、前記突出部は前記底板に配置された凹部に挿入される、請求項３または４に記載のバッテリモジュール。
  6. 前記突出部が直線型である、請求項５に記載のバッテリモジュール。
  7. 前記ボディの第１側面には、第１突起を形成する第１溝部が配置され、
    前記上部ハウジングの外面には前記第１突起に支持されて一方向に対する前記コネクタの動きを防止する第１掛かり突起と前記コネクタのコーナー部に支持されて前記一方向に垂直である他の一方向に対する前記コネクタの動きを防止する第２掛かり突起とが配置される、請求項２～６のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
  8. 前記ボディの第２側面には、前記上部ハウジングの外面に突出した弾性フックが結合される第２突起を形成する第２溝部が配置された、請求項２または７に記載のバッテリモジュール。
  9. 前記少なくとも一つのハウジングには凸部の間に配置された凹部が提供され、前記ワイヤハーネスは前記凹部に嵌挿結合される、請求項１～８のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
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