JP7277012B2 - Ｆｆｃケーブル組立体 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＦＣケーブル組立体に関し、より詳しくは、高電圧／高電流に対応可能なＦＦＣケーブル組立体に関する。

本出願は、２０１９年１０月１４日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１２７２５２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、すべて本出願に組み込まれる。

現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、電気自動車や電力貯蔵装置（ＥＳＳ）のような中・大型装置にも二次電池が広く用いられている。例えば、電気自動車に用いられる場合、エネルギー容量及び出力を向上させるために複数の二次電池が電気的に接続しているバッテリーモジュールと、このようなバッテリーモジュールを複数個接続してバッテリーパックを構成する。

バッテリーモジュールの電気的な接続手段としては、高電圧／高電流に対応可能なワイヤまたはバスバーが使われている。高電圧または高電流ワイヤは、通常のワイヤに比べて重さと体積が大きいという短所があることに対し、バスバー１（図１参照）は、電気伝導性の良い銅またはアルミニウムプレート２を絶縁チューブ３などで被覆した電装品であって、小さい幅と厚さでも十分な通電性能を備えることから、バッテリーパックの電装品としてよく使用されている。しかし、多い数のバスバーがバッテリーパックに使用されることによって、バッテリーパックの全体重量が増加し、その資材費用も少なくない負担として作用している。

そこで、高電圧／高電流に対応可能でありながら、バスバーよりも経済的かつ軽い電気的接続手段に対するニーズが増加しつつある。

本発明は、高電圧／高電流に対応可能でありながら、従来のバスバーよりも経済的かつ軽い電気的接続手段を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

本発明の一面によれば、層状に配列された複数個のＦＦＣフィルム、及び複数個のＦＦＣフィルムを囲む絶縁チューブを備えるマルチＦＦＣケーブルと、マルチＦＦＣケーブルの両端部に取り付けられる大電流端子と、を含むＦＦＣケーブル組立体が提供され得る。

絶縁チューブは、熱収縮チューブとして提供され得る。

複数個のＦＦＣフィルムの各々は、同じ平面上で平行する二本またはそれ以上の導線と、導線を囲んで封止する被覆部材と、を含み得る。

導線は、端部が絶縁チューブの外側に露出するように長手方向に沿って延び、マルチＦＦＣケーブルは、導線の端部が個別的に挿入される複数個のスロットを内側に備え、絶縁チューブの両端部を囲むように設けられる導線ホルダーをさらに含み得る。

導線ホルダーは、絶縁チューブの両端部に締まりばめになるように設けられ得る。

導線ホルダーは、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）材質から形成され得る。

導線ホルダーは、絶縁チューブの両端部に厚さ方向へ押し付けられ得る。

大電流端子は、導線ホルダーの外側に締まりばめになるように設けられる万力部と、万力部から所定の厚さで一方向へ突出する端子部と、を含み得る。

万力部は、マルチＦＦＣケーブルの厚さ方向における導線ホルダーの少なくとも一面が露出するように少なくとも一面が開放されて設けられる開口部と、開口部内で弾性変形されて導線ホルダーの一部を押し付ける押付け部材と、を含み得る。

本発明の他の様態によれば、前述したＦＦＣケーブル組立体を含むバッテリーパックを提供し得る。

本発明の一面によれな、高電圧／高電流に対応が可能でありながらも従来のバスバーよりも経済的かつ軽い電気的接続手段として機能できるＦＦＣケーブル組立体を提供することができる。

本発明の効果は上述の効果に限定されず、言及していない効果は、本明細書及び添付の図面から本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者に明確に理解されるだろう。

従来技術によるフレキシブルバスバーの概略的な斜視図である。 本発明の一実施例によるＦＦＣケーブル組立体の概略的な斜視図である。 図２のマルチＦＦＣケーブルを構成するＦＦＣフィルム一つを示す図である。 本発明の一実施例によるマルチＦＦＣケーブルの積層構造を示す図である。 図４のマルチＦＦＣケーブルの一端部を示す斜視図である。 図５において、導線ホルダーを取り付けたマルチＦＦＣケーブルの一端部を示す斜視図である。 本発明の一実施例による大電流端子を取り付けたマルチＦＦＣケーブルの一端部を示す斜視図である。 図７における大電流端子の押付け部材で押し付けたマルチＦＦＣケーブルの一端部を示す斜視図である。 図８のＡ－Ａ'線に沿った概略的な断面図である。

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、本明細書及び特許請求の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。

以下で説明するＦＦＣ（Ｆｌａｔ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃａｂｌｅ、フレキシブルフラットケーブル）ケーブル組立体、例えば、二つのバッテリーモジュールを相互に直列接続するか、またはバッテリーモジュールのターミナルとリレーまたはバッテリーパック内の装置とを電気的に接続するのに使われ得る。

勿論、本発明によるＦＦＣケーブル組立体は、バッテリーパックの電装品にその用途が限定されることではない。即ち、ＦＦＣケーブル組立体は、高電圧または高電流が流れる多様な装置または装備に電気的接続部品として使われ得る。

図２は、本発明の一実施例によるＦＦＣケーブル組立体の概略的な斜視図であり、図３は、図２のマルチＦＦＣケーブルを構成するＦＦＣフィルムの一つを示す図であり、図４は、本発明の一実施例によるマルチＦＦＣケーブルの積層構造を示す図であり、図５は、図４のマルチＦＦＣケーブルの一端部を示す斜視図である。

これら図面を参照すれば、本発明の一実施例によるＦＦＣケーブル組立体１０は、マルチＦＦＣケーブル２０と、マルチＦＦＣケーブル２０の両端部に取り付けられる大電流端子３０と、を含む。

マルチＦＦＣケーブル２０は、層状に配列される複数個のＦＦＣフィルム２１と、複数個のＦＦＣフィルム２１を囲む絶縁チューブ２２と、を含み得る。

単位ＦＦＣフィルム２１は、図３のように、同じ平面上に平行する二本またはそれ以上の導線２１ａと、導線２１ａを囲んで封止する被覆部材２１ｂと、を含む。単位ＦＦＣフィルム２１は、厚さが約０．５ｍｍ～２ｍｍ内外に薄く製作され得る。このような単位ＦＦＣフィルム２１は軽く、柔軟性が良いという長所を有する。

また、導線２１ａは、一本当たりの対応可能な通電電流の水準は、導線２１ａの構成をどのようにするかによって変わり得るが、通常、単位ＦＦＣフィルム２１の導線２１ａは、一本当たり約３Ａ程度の電流に対応可能である。したがって、発熱を除いて単に計算すると、１０本の導線２１ａは３０Ａ程度の電流に対応可能であり、１０個の単位ＦＦＣフィルム２１を１０層積層すると、３００Ａ程度の電流に対応可能となる。

本発明はこれに基づいて、図４のように、単位ＦＦＣフィルム２１を多層にして積み上げてマルチＦＦＣケーブル２０を構成することで高電圧／高電流に対応可能にしたことである。図面上のマルチＦＦＣケーブル２０は、図面の便宜上、４個の単位ＦＦＣフィルム２１を積層しているが、本発明の権利範囲がこれに制限されない。即ち、本実施例に対応可能な電流水準をより高めようとしたら、その分単位ＦＦＣフィルム２１の個数を増やせば良い。

絶縁チューブ２２は熱収縮性の材質であって、積層された複数個のＦＦＣフィルム２１を囲み、これらが動かないように一つに束ねる機能を果たす。このような絶縁チューブ２２を用いることで複数個のＦＦＣフィルム２１が一束になって一体でツイストまたはベンディングされ得る。

一方、マルチＦＦＣケーブル２０と相対物（例えば、バッテリーモジュールのターミナル）の接続または締結を容易にするための手段として、大電流端子３０がマルチＦＦＣケーブル２０の両端部に備えられる。

大電流端子３０は、マルチＦＦＣケーブル２０の両端部を内側へ挿入して固定する万力（Ｖｉｃｅ）方式が採用され得る。この際、複数個のＦＦＣフィルム２１の各導線２１ａと大電流端子３０との電気的接続性と固定性の確保が重要である。本実施例は、このような事項を解決するために次のような構成を有する。

本実施例によるマルチＦＦＣケーブル２０は、図５のように、各単位ＦＦＣフィルム２１の導線２１ａの端部が絶縁チューブ２２の外側に露出するように長手方向に沿って被覆部材２１ｂの外へさらに延び得る。

そして、マルチＦＦＣケーブル２０は、このような導線２１ａの端部を整列及び固定するために導線ホルダー２３をさらに含み得る。

導線ホルダー２３は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）材質から形成され得、導線２１ａの端部を個別的に通過させる複数個のスロットを内側に備えて絶縁チューブ２２の両端部を囲むように設けられ得る。

より具体的に、図６のように、導線ホルダー２３の後端部２３ａは管状であって絶縁チューブ２２の外側に締まりばめになり、前端部２３ｂは、内側に横及び縦方向へ形成される隔壁によって複数個のスロットが備えられ、スロットの各々に導線２１ａが個別的に挿入されて固定されるように設けられ得る。

図面においては、導線２１ａがスロットを通過して導線ホルダー２３の外に突出するように構成したが、導線２１ａが突出せずスロットの内部に位置するようにしてもよい。

このような導線ホルダー２３によれば、複数個のＦＦＣフィルム２１の両端部が把持されることで、複数個のＦＦＣフィルム２１の一部が長手方向へ突出するか、または入り込むことが防止でき、導線２１ａ同士の上、下、前、後、左、右の間隔が一定に維持される。

このように、導線ホルダー２３を絶縁チューブ２２の両端部に取り付けた後、導線ホルダー２３がよく分離されないように厚さ方向へもう一回押し付けても良い。このような導線ホルダー２３の表面に大電流端子３０が取り付けられ得る。

大電流端子３０は、相対物（例えば、バッテリーモジュールのターミナル）とマルチＦＦＣケーブル２０とを接続するための手段であって、万力部３１及び端子部３２を含む。

図７及び図８を参照すれば、万力部３１は、導線ホルダー２３の外側に締まりばめになるソケット形状で設けられた部分であり、端子部３２は、万力部３１から所定の厚さを有して長手方向に沿って突出するように設けられた部分である。万力部３１及び端子部３２は概念的に区分しているだけであり、これらは一体に形成され得る。

具体的に、万力部３１は、マルチＦＦＣケーブル２０の厚さ方向における導線ホルダー２３の少なくとも一面が露出するように少なくとも一面が開放された形態で設けられる開口部３１ａと、開口部３１ａ内で弾性変形され、導線ホルダー２３の一部を押し付ける押付け部材３１ｂと、を含み得る。

言い換えれば、万力部３１は、ＦＦＣフィルム２１の積層方向における最上層に位置する一側面及び最下層に位置する他側面に開口部３１ａが設けられ、言わば、窓枠構造といえる。

そして、押付け部材３１ｂは、その一端部及び他端部が万力部３１の枠部の一側及び他側に各々連結され、開口部３１ａの外方へ膨らんでいる形状を有し、膨らんでいる部分に力を加えると、弾性変形されて開口部３１ａの内側へ凹んだ形状になって導線ホルダー２３の一部を押し付けることができる。ここで、導線ホルダー２３の一部には、押付け部材３１ｂが部分挿入される溝が設けられ得る。

即ち、万力部３１の中にマルチＦＦＣケーブル２０を挿入した後、押付け部材３１ｂを押し付けると、図８及び図９に示したように、導線ホルダー２３が厚さ方向へ押し付けられる。これによって、大電流端子３０とマルチＦＦＣケーブル２０との固定性を充分に確保することができる。

勿論、ＦＦＣフィルム２１の導線２１ａは、金属素材の導線ホルダー２３内に拘束されており、導線ホルダー２３は、万力部３１に拘束されているため、大電流端子３０とマルチＦＦＣケーブル２０との電気的接続の安定性も充分に確保できる。

端子部３２は、万力部３１の先端中心から突出したプレート形状で提供され得る。端子部３２は、相対物のターミナルとボルトまたはねじ締結可能にホールをさらに備え得る。このような端子部３２は、従来技術によるバスバーの端部の形状と類似であるといえる。

以上のように、ＦＦＣケーブル組立体１０は、複数個のＦＦＣフィルム２１が積層されたものであって、高電圧／高電流に対応可能ながらも、同じ電流通電の水準を有する従来のバスバーに比べてさらに軽量であることから、バッテリーパック内に複数個を使用してもバッテリーパックの全体重量を大きく増加させることはない。

また、ＦＦＣケーブル組立体１０は、ツイストやベンディングが可能であるので、直線経路のみならず経路が複雑な箇所にも使用可能である。また、ＦＦＣケーブル組立体１０は、既存のワイヤやバスバーに比べて経済的な費用で製作可能であるという長所がある。

一方、本発明によるバッテリーパックは、上述したＦＦＣケーブル組立体１０を含んで構成され得る。ＦＦＣケーブル組立体１０は、二つのバッテリーモジュールを相互に直列接続するか、またはバッテリーモジュールのターミナルとリレーまたはバッテリーパック内の装置同士を電気的に接続するのに適用できる。

バッテリーパックは、ＦＦＣケーブル組立体１０に加え、複数個のバッテリーセルの集合体であるセル積層体を備える少なくとも一つ以上のバッテリーモジュールと、バッテリーセルの電圧及び温度に基づいてバッテリーセルの充放電及び電流の流れを制御するための制御装置としてヒューズ、リレー、ＢＭＳなどをさらに含み得る。

以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、だれでも多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は請求範囲内に含まれる。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

Claims (9)

1. 層状に配列された複数のＦＦＣフィルムと、前記複数のＦＦＣフィルムを囲む絶縁チューブと、前記絶縁チューブの端部を囲むように設けられる、金属材質から成る導線ホルダーと、を備えるマルチＦＦＣケーブルと、
   前記導線ホルダーに取り付けられる大電流端子と、を含み、
   前記複数のＦＦＣフィルムの各々は、同じ平面上で平行する二本またはそれ以上の導線と、前記導線を囲んで封止する被覆部材と、を有し、
   前記導線は、前記導線ホルダーと電気的に接続される、ＦＦＣケーブル組立体。
2. 前記絶縁チューブは、熱収縮チューブである、請求項１に記載のＦＦＣケーブル組立体。
3. 前記導線は、端部が前記絶縁チューブの外側に露出するように長手方向に沿って延び、
   前記導線ホルダーは、前記導線の端部が個別的に挿入される複数のスロットを内側に備える、
   請求項１または２に記載のＦＦＣケーブル組立体。
4. 前記導線ホルダーは、前記絶縁チューブの端部に締まりばめになるように設けられた、請求項１から３のいずれか一項に記載のＦＦＣケーブル組立体。
5. 前記導線ホルダーは、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）材質から形成された、請求項１から４のいずれか一項に記載のＦＦＣケーブル組立体。
6. 前記導線ホルダーは、前記絶縁チューブの端部に厚さ方向へ押し付けられる、請求項１から５のいずれか一項に記載のＦＦＣケーブル組立体。
7. 前記大電流端子は、
   前記導線ホルダーの外側に締まりばめになるように設けられる万力部と、
   前記万力部から所定の厚さで一方向へ突出する端子部と、を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のＦＦＣケーブル組立体。
8. 前記万力部は、
   前記マルチＦＦＣケーブルの厚さ方向における前記導線ホルダーの少なくとも一面が露出するように少なくとも一面が開放されて設けられる開口部と、前記開口部内で弾性変形されて前記導線ホルダーの一部を押し付ける押付け部材と、を含む、請求項７に記載のＦＦＣケーブル組立体。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のＦＦＣケーブル組立体を含む、バッテリーパック。

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