特許 6555835 バッテリーパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6555835

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】バッテリーパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20190729BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20190729BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 E

   H01M2/10 Y

   H01M2/02 L

【請求項の数】17

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-40580(P2018-40580)

(22)【出願日】2018年3月7日

(62)【分割の表示】特願2013-236561(P2013-236561)の分割

【原出願日】2013年11月15日

(65)【公開番号】特開2018-120865(P2018-120865A)

(43)【公開日】2018年8月2日

【審査請求日】2018年3月7日

(31)【優先権主張番号】61/745,301

(32)【優先日】2012年12月21日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/025,757

(32)【優先日】2013年9月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】590002817

【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(74)【代理人】

【識別番号】100159042

【弁理士】

【氏名又は名称】辻 徹二

(72)【発明者】

【氏名】王 漢 準

【審査官】 冨士 美香

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６３０５７３２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１０−２４４８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６５１７９６７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０７８５３５（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２０１２−１４２２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１４６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１１４６２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０１２３８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーセルと、
互いに結合され、バッテリーセルを収容する第１及び第２ケースと、を備え、
前記第１ケースは、
前記第１ケースの縁部に沿って延び、その内部でバッテリーセルの収容空間を定義する第１リブであり、前記第１リブは、互いに交互に厚肉部及び薄肉部を備える凹凸部を持ち、
前記第１リブの外部に形成されたフランジ部をさらに備え、
前記凹凸部は、前記フランジ部と隣接している第１リブに形成され、
前記フランジ部は、互いに離れた第１及び第２フランジ部を備えることを特徴とするバッテリーパック。

【請求項2】

前記第１及び第２ケースは、前記フランジ部を露出させるように互いに結合されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記凹凸部は、第１リブの全長に沿って延びることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記凹凸部は、前記第１リブのコーナー部分に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記第１ケースは、第１ベースプレートを備え、
前記第１リブは、前記第１ベースプレートから遠ざかる方向に延びることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記フランジ部は、前記第１ケースのコーナー部分に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

保護回路モジュールをさらに備え、
前記第１リブは、保護回路モジュールの収容空間をさらに定義することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

前記保護回路モジュールは、前記第１及び第２フランジ部の間に形成されることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記凹凸部は、第１凹凸部及び第２凹凸部を備え、
前記第１リブは、前記第１及び第２凹凸部の間の平坦部を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

前記平坦部は、前記第１及び第２ケースの結合のための結合手段を収容するための結合孔を備えることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパック。

【請求項11】

前記第１リブからオフセットされた結合プレートをさらに備え、
前記結合孔は、前記結合プレートに形成されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。

【請求項12】

前記平坦部は、前記厚肉部と同じ厚さを持つことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項13】

前記凹凸部は、互いに離れた複数の凹凸部を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項14】

前記厚肉部の厚さ及び薄肉部の厚さは、第１ベースプレートの厚さと同一またはそれより薄いことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項15】

段差を形成するように積層された複数のバッテリーセルを備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項16】

前記第２ケースは、バッテリーセルの段差形状を収容するように段差部を持つ第２ベースプレートを備えることを特徴とする請求項１５に記載のバッテリーパック。

【請求項17】

前記厚肉部は、前記薄肉部よりバッテリーセルに向かって突出することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のバッテリーセルを連結して一つの単位に集束したバッテリーパックに関する。

【背景技術】

【0002】

通常、二次電池は、充電の不可能な一次電池とは異なって、充電及び放電の可能な電池である。二次電池は、モバイル機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車、無停電電源供給装置などのエネルギー源として使われ、適用される外部機器の種類によって単一バッテリーセルの形態で使われてもよく、複数のバッテリーセルを連結して一つの単位に集束したバッテリーパックの形態で使われてもよい。

【0003】

携帯電話などの小型モバイル機器は、単一電池の出力及び容量で所定時間作動できるが、電力消耗の相対的に多いノート型パソコンなどのモバイル機器や電気自動車、ハイブリッド自動車のように長期間駆動、高電力駆動の必要な場合には、出力及び容量の問題でバッテリーパックが好まれ、バッテリーパックは、内蔵された電池セルの数によって出力電圧や出力電流を高める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】韓国公開特許第２０１２−００５２０３５号公報

【特許文献2】韓国公開特許第２００４−００８５４７８号公報

【特許文献3】韓国公開特許第２０１２−００５４８０７号公報

【特許文献4】特開２０００−１４９８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、バッテリーセルの収容空間を提供するケースの高温成形後の冷却収縮による変形を抑制でき、組み立てノイズが減少するバッテリーパックを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題及びそれ以外の課題を解決するために、本発明のバッテリーパックは、バッテリーセルと、互いに結合され、バッテリーセルを収容する第１及び第２ケースと、を備え、前記第１ケースは、前記第１ケースの縁部に沿って延び、その内部でバッテリーセルの収容空間を定義する第１リブであり、前記第１リブは、互いに交互に厚肉部及び薄肉部を備える凹凸部を持つ。

【0007】

例えば、前記第１リブの外部に形成されたフランジ部をさらに備え、前記凹凸部は、前記フランジ部と隣接している第１リブに形成される。

【0008】

例えば、前記フランジ部は、外部機器を収容するためのボスを備える。例えば、前記第１及び第２ケースは、前記フランジ部を露出させるように互いに結合される。

【0009】

例えば、前記凹凸部は、第１リブの全長に沿って延びる。例えば、前記凹凸部は、前記第１リブのコーナー部分に形成される。

【0010】

例えば、前記第１ケースは、第１ベースプレートを備え、前記第１リブは、前記第１ベースプレートから遠ざかる方向に延びる。

【0011】

例えば、前記フランジ部は、前記第１ケースのコーナー部分に形成される。例えば、前記フランジ部は、互いに離れた第１及び第２フランジ部を備える。

【0012】

例えば、前記バッテリーパックは、保護回路モジュールをさらに備え、前記第１リブは、保護回路モジュールの収容空間をさらに定義する。例えば、前記保護回路モジュールは、前記第１及び第２フランジ部の間に形成される。

【0013】

例えば、前記凹凸部は、第１凹凸部及び第２凹凸部を備え、前記第１リブは、前記第１及び第２凹凸部の間の平坦部を備える。

【0014】

例えば、前記平坦部は、前記第１及び第２ケースの結合のための結合手段を収容するための結合孔を備える。

【0015】

例えば、前記バッテリーパックは、前記第１リブからオフセットされた結合プレートをさらに備え、前記結合孔は、前記結合プレートに形成される。

【0016】

例えば、前記平坦部は、前記厚肉部と同じ厚さを持つ。例えば、前記凹凸部は、互いに離れた複数の凹凸部を備える。

【0017】

例えば、前記厚肉部の厚さ及び薄肉部の厚さは、第１ベースプレートの厚さと同一またはそれより薄い。

【0018】

例えば、前記バッテリーパックは、段差を形成するように積層された複数のバッテリーセルを備える。

【0019】

例えば、前記第２ケースは、バッテリーセルの段差形状を収容するように段差部を持つ第２ベースプレートを備える。例えば、前記厚肉部は、前記薄肉部よりバッテリーセルに向かって突出する。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、バッテリーケースの高温成形後に冷却収縮による変形が発生せず、バッテリーケースの組み立てノイズが発生しないバッテリーパックが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの分解斜視図である。

【図2】図１に示した第１ケースの斜視図である。

【図3】図１に示した第２ケースの斜視図である。

【図4】図２のＩＶ部分を拡大した斜視図である。

【図5】図２のＶ部分を拡大した斜視図である。

【図6】図２のＶＩ部分を拡大した斜視図である。

【図7】図３のＶＩＩ部分を拡大した斜視図である。

【図8】図４の一部の平面図であり、凹凸部及び平坦部を拡大図示した平面図である。

【図9】本発明と対比される第１ないし第３比較例による第１リブの構造を示す図面である。

【図10】本発明と対比される第１ないし第３比較例による第１リブの構造を示す図面である。

【図11A】本発明と対比される第１ないし第３比較例による第１リブの構造を示す図面である。

【図11B】本発明と対比される第１ないし第３比較例による第１リブの構造を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態によるバッテリーパックについて説明する。

【0023】

図１には、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの分解斜視図が示されている。図２及び図３には、図１に示した第１ケース１１０及び第２ケース１２０の斜視図がそれぞれ示されている。参考までに、図２及び図３で、第１及び第２ケース１１０、１２０は、組み立て軸Ｃを中心として旋回して互いに対向するように組み立てられる。

【0024】

図面を参照すれば、前記バッテリーパック１００は、少なくとも一つ以上複数のバッテリーセル１５０と、前記バッテリーセル１５０の収容空間Ｇを提供するように互いに対向する方向に結合される第１及び第２ケース１１０、１２０と、を備える。

【0025】

前記第１及び第２ケース１１０、１２０は、その間に少なくとも一つ以上のバッテリーセル１５０を介して対向するように組み立てられ、バッテリーセル１５０の収容空間Ｇを提供する。例えば、前記第１ケース１１０は、第１ベースプレート１１１と、第１ベースプレート１１１から突設して収容空間Ｇを区切る第１リブ１１５と、を備える。同様に、前記第２ケース１２０は、第２ベースプレート１２１と、第２ベースプレート１２１から突設して収容空間Ｇを区切る第２リブ１２５と、を備える。

【0026】

前記第１及び第２ベースプレート１１１、１２１は、扁平な板状に形成され、バッテリーセル１５０を介して互いに対向して配される。全体的に前記第１及び第２ベースプレート１１１、１２１は、互いに対応する形状を持つことができ、長辺方向（ｘ方向）に延びる一対の長辺と、短辺方向（ｙ方向）に延びる一対の短辺とを備える略長方形に形成される。

【0027】

本発明の一実施形態で、前記第１及び第２ベースプレート１１１、１２１は、互いに異なる形状に形成される。すなわち、第１ベースプレート１１１は、長方形に形成され、第２ベースプレート１２１は、第１ベースプレート１１１のフランジ部１１４と対向しない形状を持つ。後述するように、前記フランジ部１１４は、バッテリーパック１００と機器本体（図示せず）との結合を媒介するものであるため、第２ベースプレート１２１がフランジ部１１４と機器本体（図示せず）との間に介入しないように、第２ベースプレート１２１とフランジ部１１４とは互いに排他的な位置に形成される。

【0028】

言い換えれば、前記第１ベースプレート１１１のフランジ部１１４は、第２ベースプレート１２１から逸脱した位置に形成される。例えば、前記フランジ部１１４は、第１ベースプレート１１１の左右両端のコーナー部分に長辺方向（ｘ方向）に沿って形成（部分的に）され、前記第２ベースプレート１２１は、コーナー部分のフランジ部１４１を回避して内側に引き込まれた形状、即ち、相対的に長辺方向（ｘ方向）の中央部が突出した形状を持つ。前記第２ベースプレート１２１の突出部分は、第１ベースプレート１１１と共に回路収納空間Ｇ２を形成するための回路収納部１２２を形成する。

【0029】

一方、前記第１ベースプレート１１１は、機器本体（図示せず）に組み立てられることで、全体機器の外観一部を形成し、第１ベースプレート１１１の下面には、全体機器を支持するためのゴムパッド（図示せず）が形成される。

【0030】

前記第１及び第２リブ１１５、１２５は、前記第１及び第２ベースプレート１１１、１２１のエッジから突出する。前記第１及び第２リブ１１５、１２５は、バッテリーセル１５０を取り囲んで収容空間Ｇを区切るように互いに対応する位置に形成される。例えば、前記第１及び第２リブ１１５、１２５は、収容空間Ｇを密閉するように閉ループ状に設けられる。

【0031】

前記第１リブ１１５は、第１ベースプレート１１１のエッジに沿って形成されるものの、フランジ部１１４を迂回してその内側に形成される。すなわち、前記フランジ部１１４は、直接機器本体（図示せず）と対向して配されて機器本体（図示せず）との結合を媒介するものであるため、バッテリーパック１００の収容空間Ｇは、フランジ部１１４の結合を妨害しない位置に形成される。すなわち、バッテリーパック１００の収容空間Ｇは、フランジ部１１４と排他的な位置に形成される。一方、前記第２リブ１２５は、第２ベースプレート１２１のエッジに沿って形成される。

【0032】

図２及び図３を参照すれば、前記第１及び第２リブ１１５、１２５には、第１及び第２ケース１１０、１２０の結合を媒介する結合手段１１８、１２８が形成される。例えば、前記第１及び第２ケース１１０、１２０が互いに対向して結合される時、前記第１及び第２リブ１１５、１２５は、互いに当接するように組み立てられ、互いに対応する位置に形成された結合手段１１８、１２８により互いに結合される。

【0033】

図４ないし図６にはそれぞれ、図２のＩＶ部分と、Ｖ部分、ＶＩ部分を拡大した斜視図が示されており、図７には、図３のＶＩＩ部分を拡大した斜視図が示されている。

【0034】

図面を参照すれば、前記第１及び第２リブ１１５、１２５には、第１及び第２ケース１１０、１２０の結合のための結合手段１１８、１２８が形成される。例えば、前記第１及び第２結合手段１１８、１２８は、フック結合を形成する。後述するように、前記第１結合手段１１８は、第１リブ１１５からオフセットされた位置に配され、かつ結合孔１１８’が形成された結合プレートを備える。そして、前記第２結合手段１２８は、前記結合孔１１８’に挟み込んで締結される係止爪を備える。第２リブ１２５側に形成された係止爪（第２結合手段）１２８が第１リブ１１５側に形成された結合孔１１８’にかかって支持されることで、相互離脱が阻止される。

【0035】

以下は、図２及び図４ないし図６を参照して、第１リブ１１５の凹凸部１１５ａについて説明する。

【0036】

図面を参照すれば、前記第１リブ１１５には凹凸部１１５ａが形成される。例えば、前記凹凸部１１５ａは、収容空間Ｇと対向する第１リブ１１５の内側面に形成される。

【0037】

前記凹凸部１１５ａは、収縮防止のための目的に寄与する。例えば、前記第１及び第２ケース１１０、１２０は、高温成形により適正形状に形成される。この時、前記凹凸部１１５ａは、冷却収縮を防止するための目的に寄与する。

【0038】

後述するように、前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の長手方向に沿って厚肉部及び薄肉部が繰り返される凹凸パターンを含むことで、第１リブ１１５の収縮を防止しつつも適正の厚さを維持し、第１リブ１１５上に組み立てられる第２リブ１２５を安定して支持する。

【0039】

前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５に沿ってその長さほど全体的に形成されても、第１リブ１１５の一部区間に対して選択的に形成されてもよい。さらに具体的に本発明の一実施形態で、前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の一部区間に選択的に形成される。本発明の一実施形態で、前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５のうちフランジ部１１４と境界を形成する第１リブ１１５に形成される。言い換えれば、前記凹凸部１１５ａは、フランジ部１１４と収容空間Ｇを区切る第１リブ１１５に形成される。

【0040】

前記フランジ部１１４は、バッテリーパック１００と機器本体との組み立てを媒介するためのものであり、前記フランジ部１１４上には組み立て手段１１４ａが形成されている。もし、フランジ部１１４と境界をなす第１リブ１１５に収縮変形が発生すれば、フランジ部１１４に歪み（ｗａｒｐａｇｅ）をもたらし、これは機器本体との組み立て自体を困難にする。

【0041】

例えば、本発明の一実施形態で、前記フランジ部１１４には、機器本体との組み立てのための組み立て手段１１４ａとしてボスが形成され、前記組み立て手段１１４ａには、ねじ結合のための締結孔が形成される。フランジ部１１４に歪みが発生する場合、ボス位置やボスの直立度などが歪曲して機器本体との結合が困難になるため、フランジ部１１４と当接する第１リブ１１５に選択的に凹凸部１１５ａを形成する。

【0042】

一方、本発明の他の実施形態で、前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の長手方向に沿って全体的に形成され、この時にも前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の収縮変形を防止して組み立てノイズを改善させる効果を奏するということはいうまでもない。

【0043】

前記フランジ部１１４と凹凸部１１５ａとの位置関係について、さらに具体的に説明すれば、次の通りである。例えば、前記フランジ部１１４は、第１ベースプレート１１１の長辺方向（ｘ方向）に沿って左右両側に第１フランジ部１１４１及び第２フランジ部１１４２を備え、前記第１及び第２フランジ部１１４１、１１４２を取り囲む第１リブ１１５に凹凸部１１５ａが形成される。

【0044】

図５を参照すれば、前記フランジ部１１４は、第１ベースプレート１１１のコーナー位置に形成され、フランジ部１１４を取り囲むように屈折した形態の第１リブ１１５に沿って凹凸部１１５ａが形成される。すなわち、前記凹凸部１１５ａは、フランジ部１１４を取り囲むように屈折した第１リブ１１５に沿って形成され、互いに異なる２つの方向（ｘ、ｙ方向）に延びる第１リブ１１５上にわたって形成される。

【0045】

互いに異なる２つの方向（ｘ、ｙ方向）に分岐される第１リブ１１５のコーナー部分には、凹凸部１１５ａが設けられる。例えば、前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の長手方向に沿って間歇的な位置に選択的に形成されるが、第１リブ１１５のコーナー部分には凹凸部１１５ａが形成されることが望ましい。互いに異なる２つの方向（ｘ、ｙ方向）に分岐されるコーナー部分では、高温成形後に冷却収縮時に互いに異なる２つの方向（ｘ、ｙ方向）に収縮応力を受け、これによって収縮応力が集中する。例えば、第１リブ１１５のコーナー部分では、集中する収縮応力によって、その他の部分に比べて相対的に多い体積収縮が発生する。よって、コーナー部分に凹凸部１１５ａを設けることで、コーナー部分の収縮応力を低減させてフランジ部１１４に伝播される応力を最小化させることが望ましい。

【0046】

図５とは異なって、図６では互いに異なる２つの方向（ｘ、ｙ方向）に分岐される第１リブ１１５のコーナー部分にかけて凹凸部１１５ａが形成されず、いずれか一方向（ｙ方向）に延びる第１リブ１１５には凹凸部１１５ａが形成され、他の一方向（ｘ方向）に延びる第１リブ１１５には、実質的に均一な厚さを持つ平坦部１１５ｂが形成されている。後述するように、前記平坦部１１５ｂには第２ケース１２０との結合のための第１結合手段１１８が形成されるので、結合を妨害しないように相対的に滑らかな面を持つ平坦部１１５ｂが形成される。一方、図６で図面番号１１７は、回路収納空間Ｇ２に収納される回路部を固定させるための締結部材を示す。

【0047】

図２を参照すれば、前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の長手方向に沿って間歇的に形成され、前記第１リブ１１５の凹凸部１１５ａの間には、実質的に均一な厚さを持つ平坦部１１５ｂが形成される。

【0048】

前記平坦部１１５ｂには第１結合手段１１８が形成される。前記第１結合手段１１８は、第２結合手段１２８と共に締結を形成することで、第１及び第２ケース１１０、１２０が互いに離脱しないように結合される。前記平坦部１１５ｂは、第１及び第２結合手段１１８、１２８の結合位置を提供する。例えば、前記平坦部１１５ｂは、第２結合部１２８との結合を妨害しないように均一な厚さを持つ相対的に滑らかな面を持つ。

【0049】

前記第１結合手段１１８は、平坦部１１５ｂからオフセットされた位置に配され、結合孔１１８’が形成された結合プレートを備える。例えば、前記第２結合手段１２８（係止爪）は、平坦部１１５ｂと結合プレート１１８との間を介して結合孔１１８’に挟み込んで固定され、均一な厚さの滑らかな面を持つ平坦部１１５ｂにより進入抵抗を低減させる。前記結合部材１１８は、平坦部１１５ｂからオフセットされた位置で平行に延び、全体的に扁平な斑状に形成される。

【0050】

前記第１結合手段１１８は、第１リブ１１５の全長にかけて形成される。ここで、第１リブ１１５の全長にかけて形成されるというのは、フランジ部１１４と境界をなす部分に限らず、バッテリーセル１５０を取り囲むように延びる第１リブ１１５の全長にかけて形成されるということである。

【0051】

前記第１結合手段１１８は、第１リブ１１５の長手方向に沿って間歇的に形成される。前記第１及び第２結合手段１１８、１２８は、互いに締結をなすように対応する位置に形成され、第１及び第２ケース１１０、１２０間の堅い締結を形成するように、第１及び第２リブ１１８、１２８の全長にかけて形成される。

【0052】

例えば、前記第１リブ１１５の長手方向に沿って間歇的な位置には、第１リブ１１５と平行に延びる結合プレート（第１結合手段１１８）が配される。そして、前記結合プレート１１８には、第２結合手段１２８（係止爪）が係止される結合孔１１８’が形成される。前記第２結合手段１２８は、前記第１リブ１１５と結合プレート１１８との間を通じて進入して結合孔１１８’に結着される。

【0053】

図１を参照すれば、前記フランジ部１１４は、第１ベースプレート１１１の長辺方向（ｘ方向）に沿って所定位置に形成され、例えば、長辺方向（ｘ方向）に沿って左右両側のコーナー位置に形成される。例えば、前記フランジ部１１４は、前記第１ベースプレート１１１の左右コーナーに形成された第１及び第２フランジ部１１４１、１１４２を備える。前記第１フランジ部１１４１は、第２フランジ部１１４２より長く延び、長辺方向（ｘ方向）にコーナー位置から相対的に長く延びる。

【0054】

後述するように、前記第１及び第２フランジ部１１４１、１１４２の間には、バッテリーセル１５０の充放電動作を制御するための保護回路モジュール１３０が収容される回路収納空間Ｇ２が設けられる。第１及び第２フランジ部１１４１、１１４２間の空間を活用して保護回路モジュール１３０を収納させることで、全体的なバッテリーパック１００の構造をコンパクト化させる。

【0055】

前記フランジ部１１４は、機器本体との結合を媒介するためのものであり、機器本体との結合のためのボスなどの組み立て手段１１４ａが形成され、前記ボスには、ねじ結合のためのねじ締結孔が形成される。例えば、前記組み立て手段１１４ａは、フランジ部１１４の上面から上方に突設されるが、締結対象になる機器本体との整合のためのいかなる構造でも形成される。

【0056】

前記フランジ部１１４には、強度補強部１１４ｂが形成される。前記フランジ部１１４は、機器本体との結合を媒介するためのものであり、機器本体との結合のためのボスなどの組み立て手段１１４ａが形成されるため、フランジ部１１４に収縮変形などが形成される場合、機器本体との組み立てが困難であるからである。例えば、前記強度補強部１１４ｂは、フランジ部１１４の上面に突設したストライプパターンのリブ構造に形成される。

【0057】

図８は、図４の凹凸部１１５ａを拡大図示した平面図である。図面を参照すれば、前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の長手方向に沿って厚肉部１１５１及び薄肉部１１５２が繰り返される凹凸パターンを含む。例えば、前記厚肉部１１５１及び薄肉部１１５２は、互いに異なる第１及び第２厚さｔ１、ｔ２にそれぞれ形成される。

【0058】

前記凹凸部１１５ａは、収縮防止のための目的に寄与する。例えば、前記第１及び第２ケース１１０、１２０は、高温成形により適正形状に形成される。この時、前記凹凸部１１５ａは、冷却収縮を防止するための目的に寄与する。

【0059】

前記凹凸部１１５ａは、第１リブ１１５の長手方向に沿って厚肉部１１５１及び薄肉部１１５２が繰り返される凹凸パターンを含むことで、第１リブ１１５の収縮を防止しつつも適正の厚さを維持し、第１リブ１１５上に組み立てられる第２リブ１２５を安定して支持する。

【0060】

前記第１リブ１１５は、第１ベースプレート１１１から突設し、互いに隣接している第１リブ１１５及び第１ベースプレート１１１は、厚さの大小関係によって冷却収縮時に互いに応力を作用する。後述するように、第１ベースプレート１１１より第１リブ１１５がさらに厚く形成される場合、第１リブ１１５の体積収縮で第１ベースプレート１１１が引き寄せられつつ歪みが発生する恐れがあるため、前記凹凸部１１５ａの厚さ、即ち、厚肉部１１５１及び薄肉部１１５２の厚さｔ１、ｔ２は、第１ベースプレート１１１の厚さと同一またはそれより薄く形成される。

【0061】

本発明の一実施形態で、前記厚肉部１１５１の第１厚さＴ１及び薄肉部１１５２の第２厚さＴ２は、０．６ｍｍ〜０．８ｍｍ範囲に設定される。さらに具体的に、前記厚肉部１１５１の第１厚さＴ１は０．８ｍｍに、前記薄肉部１１５２の第２厚さＴ２は０．６ｍｍに設計される。この時、前記第１ベースプレート１１１は０．８ｍｍ厚さに形成される。

【0062】

図９には、本発明と比較される第１比較例による第１リブ１５の構造が示されている。前記第１リブ１５は、第１ベースプレート１１から上方に突設し、第１ベースプレート１１の厚さｔ０１より厚い厚さｔ０２に形成される。前記第１リブ１５及び第１ベースプレート１１は、高温成形後の冷却により収縮変形を経験し、相対的に厚く形成された第１リブ１５が、第１ベースプレート１１より相対的に強い収縮応力を受け、第１リブ１５が厚さ方向に収縮されつつ第１ベースプレート１１を上方に引き上げる。

【0063】

第１リブ１５及び第１ベースプレート１１は、収縮変形時に相互干渉を引き起こすが、相対的に強い収縮が発生する第１リブ１５が体積収縮を引き起こしつつ第１ベースプレート１１を引き寄せる。結果的に、第１ベースプレート１１は第１リブ１５側に凹状になっており、全体的に平坦ではなくて歪曲した形状を持つ、いわゆる歪みが形成される。

【0064】

図１０には、本発明と対比される第２比較例による第１リブ１５’の形状が示されている。前記第１リブ１５’は、第１ベースプレート１１’から突設し、第１ベースプレート１１’と当接する下部１５ａ’は相対的に薄い厚さに形成され、上部１５ｂ’は相対的に厚い厚さに形成される。これは、第１リブ１５’の収縮変形と、干渉効果による第１ベースプレート１１’の歪みとを考慮したものであるが、第１リブ１５’の全長にかけて厚い上部１５ｂ’及び薄い下部１５ａ’を形成するのは、第１リブ１５’の金型設計を困難にし、第１リブ１５’の構造的な強度が弱くなるという短所がある。

【0065】

図１１Ａ及び図１１Ｂには、本発明と対比される第３比較例による第１リブ１５”の形状が示されている。図１１Ａ及び図１１Ｂには、それぞれ収縮変形以前及び以後の第１リブ１５”の形状が示されている。

【0066】

前記第１リブ１５”は、第１ベースプレート１１”から突設し、前記第１リブ１１”は、全体的に薄く形成される。第１リブ１５”の収縮変形及び第１リブ１５”の金型設計を含む量産過程を考慮したものであるが、バッテリーパックの緩い結合をもたらして組み立てノイズを生じ、組み立て強度を弱める短所がある。

【0067】

さらに具体的に、第１リブ１５”は、バッテリーパックの組み立て時に第２リブ２５”と当接し、第２リブ２５”を支持する支持構造を提供する。収縮変形により、前記第１リブ１５”が第２リブ２５”より薄く収縮されることで、第１リブ１５”と第２リブ２５”との当接面積が減少し、緩い結合を形成する。例えば、第１リブ１５”が第２リブ２５”と精巧な整合を形成せずに第２リブ２５”より薄く収縮されることで、第１リブ１５”の組み立て位置が正確に定義されずに組み立てノイズを引き起こす。

【0068】

図８に示した本発明の一実施形態では、第１リブ１１５を全体的に厚く形成するか、または全体的に薄く形成するものではなく、第１リブ１１５の長手方向に沿って厚肉部１１５１及び薄肉部１１５２が繰り返して交互する凹凸部１１５ａを形成することで、前記第１ないし第３比較例による問題点を根本的に解消することができ、第１リブ１１５の冷却収縮を低減させつつも金型設計などの量産性問題をもたらさず、また第２リブ１２５との結合による組み立てノイズの問題を発生させない。

【0069】

図８を参照すれば、前記凹凸部１１５ａと隣接している位置、すなわち、凹凸部１１５ａの間には平坦部１１５ｂが形成される。前記平坦部１１５ｂは、第１リブ１１５の長手方向に沿って均一な第３厚さｔ３を持つ。

【0070】

例えば、平坦部１１５ｂの第３厚さｔ３は、凹凸部１１５ａのうち厚肉部１１５１と同じ厚さ（第１厚さ）ｔ１に形成されうるが、相対的に厚く形成されることで第２リブ１２５と当接する面積を増大させ、特に結合位置の第２リブ１２５を安定して支持する。但し、本発明はこれに限定されず、例えば、前記平坦部１１５ｂの第３厚さｔ３は、厚肉部１１５１の厚さＴ１と薄肉部１１５２の厚さＴ２との間の範囲で定められる。

【0071】

以下、図１を参照して本発明の一実施形態によるバッテリーパック１００の全体構造について説明する。

【0072】

前記第１及び第２ケース１１０、１２０は、少なくとも一つ以上複数のバッテリーセル１５０を介在して互いに対向する方向に組み立てられ、バッテリーセル１５０の収容空間Ｇを区切る。例えば、前記第１ケース１１０は、バッテリーセル１５０の第１主面１５０ａと対向して配される第１ベースプレート１１１と、第１ベースプレート１１１で突設してバッテリーセル１５０を取り囲む第１リブ１１５と、を備える。類似して、第２ケース１２０は、バッテリーセル１５０の第２主面１５０ｂと対向して配される第２ベースプレート１２１と、第２ベースプレート１２１から突設してバッテリーセル１５０を取り囲む第２リブ１２５と、を備える。

【0073】

前記バッテリーセル１５０の第１及び第２主面１５０ａ、１５０ｂとは、バッテリーセル１５０が略六面体に形成されるとする時に最も大きい面積を占める面であり、第１及び第２主面１５０ａ、１５０ｂは互いに逆の位置に配される。

【0074】

前記第１及び第２ケース１１０、１２０によって区画される収容空間Ｇは、バッテリーセル１５０の収納のためのセル収納空間Ｇ１と、バッテリーセル１５０充放電動作を制御するための回路部の収納のための回路収納空間Ｇ２と、を備える。

【0075】

例えば、前記セル収納空間Ｇ１は、収容空間Ｇの大部分の面積を占め、全体バッテリーパック１００に要求される出力性能を合わせるために適当数のバッテリーセル１５０を収容する。例えば、本発明の一実施形態で、前記セル収納空間Ｇ１には６個のバッテリーセル１５０が収容される。

【0076】

バッテリーセル１５０の配置に関して、バッテリーセル１５０は、互いに平行に（ｓｉｄｅ ｂｙ ｓｉｄｅ）同じレベルをなすように並列に配され、いずれか一つのバッテリーセル１５０上に他のバッテリーセル１５０が積もって互いに異なる上位／下位レベルをなすように積層される。このようなバッテリーセル１５０の並列配置または積層配置は互いに混用される。

【0077】

例えば、本発明の一実施形態で、互いに平行に配された４個のバッテリーセル１５０が１層を形成し、その上に２個のバッテリーセル１５０が２層を形成する。さらに具体的に、第１ケース１１０上に４個のバッテリーセル１５０が平行に配され、このように配された４個のバッテリーセル１５０上に、左右両端に２個のバッテリーセル１５０が積層される。

【0078】

隣接するバッテリーセル１５０が互いに異なる層数に積層された時、隣接するバッテリーセル１５０の第２主面１５０ｂは、互いに高さ段差１５０ｃを形成する。そして、前記第２主面１５０ｂ上に配される第２ケース１２０は、第２主面１５０ｂのプロファイルに整合される段差１２０ａ形状を持つ。さらに具体的に、前記第２ケース１２０は、長辺方向（ｘ方向）に沿って左右両端が上方にオフセットされた段差１２０ａを持つ。このような第２ケース１２０の段差１２０ａは、選択的に２層に積層された左右両端のバッテリーセル１５０に密着されてバッテリーセル１５０を堅く位置固定させ、無駄使いの空間なしに全体バッテリーパック１００をコンパクト化するためのものである。

【0079】

前記バッテリーセル１５０は、再充電可能な二次電池であり、例えば、リチウム−イオン電池で構成される。前記バッテリーセル１５０は、電極組み立て体（図示せず）及び電極組み立て体を収容する外装材１５１を備える。図面に図示されてはいないが、前記電極組み立て体（図示せず）は、例えば、正極板と負極板及びこれらの間に介在されたセパレータを積層した後、ゼリーロール状に巻き取って形成される。前記外装材１５１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されるが、これらに限定されるものではない。

【0080】

前記バッテリーセル１５０の外部には、バッテリーセル１５０と保護回路モジュール１３０との電気的な連結を媒介する柔軟性回路基板１４０（ＦＰＣＢ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）が配される。前記柔軟性回路基板１４０は、バッテリーセル１５０から生成された電力を引き出すか、または外部充電器（図示せず）からの充電電力を入力するための配線を提供する。前記柔軟性回路基板１４０は、バッテリーセル１５０の電極組み立て体（図示せず）と電気的な連結を形成し、電極組み立て体の電力を外部に引き出す。

【0081】

前記柔軟性回路基板１４０は、互いに隣接して配されたバッテリーセル１５０を電気的に結束させる役割を行うが、例えば、互いに隣接して配されたバッテリーセル１５０らを直列接続するために、互いに逆の極性同士で連結するか、または互いに隣接するように配されたバッテリーセル１５０を並列接続するために、互いに同じ極性同士で連結する。前記直列接続または並列接続は混用されてもよく、例えば、上下方向に積層されたバッテリーセル１５０を並列接続すると同時に、互いに平行に配されたバッテリーセル１５０を直列接続する。

【0082】

前記柔軟性回路基板１４０は、複数のバッテリーセル１５０らを電気的に結束させ、充放電経路を形成するための配線を備え、外部環境からの絶縁のための絶縁フィルムを備える。

【0083】

前記収容空間Ｇの一側には回路収納空間Ｇ２が設けられる。前記回路収納空間Ｇ２には、バッテリーセル１５０充放電動作を制御するための保護回路モジュール１３０が収容される。例えば、前記保護回路モジュール１３０は、バッテリーセル１５０充放電動作を制御するためのものであり、例えば、各バッテリーセル１５０の状態をモニタリングするためにバッテリーセル１５０の電流、温度などの状態変数を測定し、バッテリーセル１５０充放電を制御する。また、過充電、過放電または過電流などの誤動作を予め捕捉して過熱及び爆発を防止するための安全動作を行う。

【0084】

前記保護回路モジュール１３０は、バッテリーセル１５０充放電経路上に配されて充放電経路の開閉を制御することができ、このためにスイッチング素子などを含む。前記保護回路モジュールの一側には、機器本体への電力の供給のためのコネクタ（図示せず）が設けられる。

【0085】

前記回路収納空間Ｇ２は、バッテリーセル１５０と電気的に連結された保護回路モジュール１３０を収容するためのものであり、バッテリーセル１５０との接続のために、バッテリーセル１５０の端子が向かう収容空間Ｇのエッジ側に配される。この時、回路収納空間Ｇ２の両側には第１及び第２フランジ部１１４１、１１４２が配される。第１及び第２フランジ部１１４１、１１４２と回路収納空間Ｇ２とを効率的に配置することで、無駄使いの空間なしにバッテリーパック１００をコンパクト化させる。

【0086】

本発明は図面に示した実施形態を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより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できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明は、バッテリーパック関連の技術分野に好適に用いられる。

【符号の説明】

【0088】

１００ バッテリーパック
１１０ 第１ケース
１１１ 第１ベースプレート
１１４ フランジ部
１１４１ 第１フランジ部
１１４２ 第２フランジ部
１１４ａ 組み立て手段
１１４ｂ 強度補強部
１１５ 第１リブ
１１５ａ 凹凸部
１１５１ 厚肉部
１１５２ 薄肉部
１１５ｂ 平坦部
１１７ 締結手段
１１８ 第１結合手段（結合プレート）
１１８’ 結合孔
１２０ 第２ケース
１２０ａ 第２ケースの段差
１２１ 第２ベースプレート
１２５ 第２リブ
１２８ 第２結合手段（係止爪）
１３０ 保護回路モジュール
１４０ 柔軟性回路基板
１５０ バッテリーセル
１５０ａ 第１主面
１５０ｂ 第２主面
Ｇ 収容空間
Ｇ１ セル収容空間
Ｇ２ 回路収納空間
Ｃ 組み立て軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】