(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の開口端をシーリングするキャッププレートとを含むベアセルと、
前記ベアセル上に配される保護回路モジュールであり、前記保護回路モジュールを、前記ベアセルに対して電気的に結合させるリード部材を含む保護回路モジュールと、
前記ベアセルに結合され、前記保護回路モジュールをカバーする上部カバーと、
前記上部カバーの長辺方向に沿った両側エンドのうち一方の第１エンドに配置された第１衝撃吸収部であって、前記第１エンドと前記リード部材との間に配置される第１衝撃吸収部と、
を含み、
前記第１衝撃吸収部は、ゴム系素材またはシリコン系素材を含むことを特徴とするバッテリ・パック。
【請求項２】
前記上部カバーと前記第１衝撃吸収部とは、互いに異なる素材を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項３】
前記上部カバーと前記第１衝撃吸収部とは、一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項４】
前記上部カバーの両側エンドのうち他方の第２エンドに配置された第２衝撃吸収部であって、前記ベアセルと直接接触する第２衝撃吸収部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項５】
前記第１衝撃吸収部の第１面は、前記リード部材と直接接触し、前記第１衝撃吸収部の第２面は、前記上部カバーと直接接触することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項６】
前記第１衝撃吸収部は、前記リード部材を前記ベアセルに向かって付勢させるように圧迫されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項７】
前記リード部材は、前記第１衝撃吸収部の開口と整列した開口を有し、締結部材が、前記リード部材と前記第１衝撃吸収部との開口を介して延び、前記リード部材と前記第１衝撃吸収部とを相互結合させることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項８】
前記第１衝撃吸収部は、互いに対して離隔された多数の前記第１衝撃吸収部を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項９】
前記第１衝撃吸収部の厚みは、前記第２衝撃吸収部の厚みと異なっていることを特徴とする請求項４に記載のバッテリ・パック。
【請求項１０】
前記上部カバーと前記第１衝撃吸収部とは、互いに対して整列した開口を有し、締結部材が、前記上部カバーと前記第１衝撃吸収部との開口を貫通して延び、前記上部カバーと前記第１衝撃吸収部とを相互結合させることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１１】
締結部材が、前記キャッププレートに締結され、前記締結部材は、前記上部カバーと、
前記第１衝撃吸収部と、前記リード部材及び前記ベアセルの前記キャッププレートとを相互結合させることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１２】
前記上部カバーは、段差部と、前記段差部と隣接したエッジ部と、を含み、
前記第１衝撃吸収部は、前記段差部と前記エッジ部とに接触することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１３】
前記上部カバーは、締結部材を収容することができる開口が形成された位置から延びる扁平な装着部を含み、
前記第１衝撃吸収部は、前記装着部と前記リード部材との間に配されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ・パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ・パックに係り、さらに具体的には、バッテリと回路構成とが組み合わされたバッテリ・パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ノート型パソコンなどのモバイル機器への技術開発及び生産増加によって、エネルギー源として二次電池の需要が急増している。最近では、化石燃料を代替するための代替エネルギー源として、電気自動車、ハイブリッド自動車の用途にも、活発な研究開発が進められている。
【０００３】
一般的に、このような二次電池は、可燃性物質を内蔵している二次電池の安定性を考慮し、過充電、過放電、過電流などの異常な動作状態を効果的に制御するための回路を含み、それら回路を外部環境から保護及び絶縁するためのカバーを含んでバッテリ・パックの形態を整える。
【０００４】
最近、モバイル機器の使用の増加によって、同じ体積対比でのバッテリ・パック容量が重視されている。しかし、バッテリ・パックを検証するための信頼性条件は、従来と同一である。
【０００５】
信頼性条件のうち、バッテリ・パックの重量と体積とが増加すれば、最も脆弱になる特性が落下特性であるが、これは、バッテリ・パックの重量増加によって、自由落下時に発生する衝撃量が増大するためである。このような現象は、落下実験においてバッテリ・パックに多くの損傷を与え、その中で、バッテリ・パックの効率と直結する充放電パス（ｐａｔｈ）の抵抗上昇が最も大きい問題になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一実施形態は、外部衝撃に対する信頼性が向上したバッテリ・パックを含むものである。
【０００７】
本発明の一実施形態は、外部衝撃にもかかわらず、充放電パスの電気抵抗を低レベルに維持するバッテリ・パックを含むものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記のような目的及びそれ以外の目的を達成するための本発明のバッテリ・パックは、電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の開口端をシーリングするキャッププレートとを含むベアセルと、前記ベアセル上に配される保護回路モジュールであり、前記保護回路モジュールを、前記ベアセルに対して電気的に結合させるリード部材を含む保護回路モジュールと、前記ベアセルに結合され、前記保護回路モジュールをカバーする上部カバーと、前記上部カバーとリード部材との間の衝撃吸収部と、を含む。
【０００９】
例えば、前記衝撃吸収部は、ゴム系素材またはシリコン系素材を含む。
例えば、前記上部カバーと衝撃吸収部とは、互いに異なる素材を含む。
例えば、前記上部カバーと衝撃吸収部とは、一体に形成される。
例えば、前記衝撃吸収部は、前記ベアセルと直接接触する。
例えば、前記衝撃吸収部の第１面は、前記リード部材と直接接触し、前記衝撃吸収部の第２面は、前記上部カバーと直接接触する。
例えば、前記衝撃吸収部は、前記リード部材を前記ベアセルに向かってバイアスさせるように圧迫されている。
例えば、前記リード部材は、前記衝撃吸収部の開口と整列した開口を有し、締結部材が、前記リード部材と衝撃吸収部との開口を介して延び、前記リード部材と衝撃吸収部とを相互結合させる。
例えば、前記衝撃吸収部は、互いに対して離隔された多数の衝撃吸収部を含む。
例えば、前記衝撃吸収部は、第１衝撃吸収部及び第２衝撃吸収部を含み、前記第１衝撃吸収部の厚みは、前記第２衝撃吸収部の厚みと異なる。
例えば、前記上部カバーと衝撃吸収部とは、互いに対して整列した開口を有し、締結部材が、前記上部カバーと衝撃吸収部との開口を貫通して延び、前記上部カバーと衝撃吸収部とを相互結合させる。
例えば、締結部材が、前記キャッププレートに締結され、前記締結部材は、前記上部カバーと、衝撃吸収部と、リード部材及びベアセルのキャッププレートとを相互結合させる。
例えば、前記上部カバーは、段差部と、前記段差部と隣接したエッジ部と、を含み、前記衝撃吸収部は、前記段差部とエッジ部とに接触する。
例えば、前記上部カバーは、締結部材を収容することができる開口が形成された位置から延びる扁平な装着部を含み、前記衝撃吸収部は、前記装着部とリード部材との間に配される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、充放電が可能なベアセル及び／またはベアセルに当接するように接続されるリード部材上に、上部カバーを組み付けるにあたって、衝撃吸収部を介在させて上部カバーを組み付けることによって、自由落下のように、上部カバーを介して強い外部衝撃が伝えられる状況でも、衝撃吸収部が、ベアセル及び／またはリード部材に伝えられる衝撃を吸収ないし緩衝することによって、ベアセル及びリード部材の損傷や変形を防止することができる。電気的な接点を形成するベアセルとリード部材との接続部分が外部衝撃にもかかわらず安全に保護され、外部衝撃による変形が防止されることによって、リード部材が形成する充放電電流パスの電気抵抗を低レベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の望ましい一実施形態に係わるバッテリ・パックの分解斜視図である。
【図２】本発明の望ましい一実施形態に係わるバッテリ・パックの分解斜視図である。
【図３】本発明の望ましい一実施形態に係わるバッテリ・パックの分解斜視図である。
【図４】本発明の変形された実施形態によるバッテリ・パックの分解斜視図である。
【図５】上部カバーの第１エンドに配される第１衝撃吸収部をさらに詳細に図示した分解斜視図である。
【図６】上部カバーの第２エンドに配される第２衝撃吸収部をさらに詳細に図示した分解斜視図である。
【図７】本発明と対比される比較例によるバッテリ・パックの分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態によるバッテリ・パックの断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるバッテリ・パックの断面図である。
【図１０】第１衝撃吸収部をさらに詳細に図示した断面図である。
【図１１】第２衝撃吸収部をさらに詳細に図示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態に係わるバッテリ・パックについて説明する。図１ないし図３は、本発明の一実施形態によるバッテリ・パックの分解斜視図である。
【００１３】
図示されたバッテリ・パックは、充放電が可能なベアセル１００と、ベアセル１００上に搭載されて充放電動作を制御する保護回路モジュール１５０と、保護回路モジュール１５０を収容するように、ベアセル１００上に結合される上部カバー１６０と、を含む。
【００１４】
前記ベアセル１００は、再充電が可能な二次電池であり、リチウムイオン電池によって構成され、正極板１１、負極板１３及びセパレータ１５を含む電極組立体１０を、電解質（図示せず）と共に缶２０内部に密封して形成することができる。例えば、前記ベアセル１００は、正極板１１と負極板１３とセパレータ１５とがゼリーロール状に巻き取られた電極組立体１０と、電極組立体１０と電解質とを収容するように上端が開口された缶２０と、缶２０の開口端を密封するキャッププレート３０と、を含む。前記キャッププレート３０と缶２０とが当接する部分は、レーザ溶接によって気密性結合を形成することができる。
【００１５】
前記正極板１１と負極板１３との少なくとも一ヵ所には、正極タブ１７及び負極タブ１９が接続されうる。例えば、前記正極タブ１７は、キャッププレート３０自体に接続され、前記負極タブ１９は、キャッププレート３０の上面に引き出された電極端子３５に接続されうる。前記電極端子３５は、キャッププレート３０と絶縁性結合をなし、キャッププレート３０の上面に突出する。
【００１６】
前記保護回路モジュール１５０はベアセル１００の充放電動作を制御し、臨界値以上の過大な電流が流れる場合、ベアセル１００が設定値以上の高温に上昇する場合、または過充放電の際に、通電を遮断し、ベアセル１００を保護するための保護動作を行う。例えば、前記保護回路モジュール１５０は、電流、電圧などの状態情報を検出するためのセンシング回路（図示せず）や充放電保護回路（図示せず）などを備えた回路基板１４０と、回路基板１４０と連結され温度上昇による充放電電流を制限する保護素子１２０と、を含むことができる。
【００１７】
前記回路基板１４０は、外部機器（図示せず）とベアセル１００との間で、充放電電流パスを形成する配線パターン（図示せず）を含み、保護回路（図示せず）などを備えた印刷回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）によって、構成されうる。前記回路基板１４０上には、外部機器（図示せず）との電気接続を中継する外部接続端子１４５が形成されうる。
【００１８】
前記保護素子１２０は、キャッププレート３０の電極端子３５と回路基板１４０との間において電流パスを形成する。前記保護素子１２０は、ベアセル１００の温度が設定された臨界値を超えれば、電気抵抗が上昇することによって、充放電電流を強制的に低減させる機能を有する。前記保護素子１２０は、ＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子または温度ヒューズを含むことができ、ＰＴＣ素子によって具現された保護素子１２０は、温度によって電気抵抗値が変化する可変抵抗体１２０ｃと、前記可変抵抗体１２０ｃに接続され、互い反対方向に延長する第１接続部材１２０ａと、第２接続部材１２０ｂと、を含むことができる。例えば、前記第１接続部材１２０ａは、キャッププレート３０上の電極端子３５と接続される一方、前記第２接続部材１２０ｂは、回路基板１４０に接続される。
【００１９】
ベアセル１００の正極タブ１７及び負極タブ１９は、回路基板１４０の各電極パッド（図示せず）と電気的に連結される。例えば、ベアセル１００の負極タブ１９は、電極端子３５と保護素子１２０とを介して、回路基板１４０の第１電極パッド（図示せず）に接続され、ベアセル１００の正極タブ１７は、キャッププレート３０とリード部材１３２とを介して、回路基板１４０の第２電極パッド（図示せず）に接続されうる。前記リード部材１３２は、互いに対して段差つきの上下部を含むように折り曲げられた階段状をしており、回路基板１４０に接続された上部と、キャッププレート３０上に当接するように延びる下部と、を含むことができる。前記リード部材１３２は、回路基板１４０の第２電極パッド（図示せず）にソルダリング接合することができる。また前記リード部材１３２は、締結部材１７１を介して、キャッププレート３０上に固定され、このためにリード部材１３２には、締結部材１７１が嵌め込まれる開口１３１が形成されうる。
【００２０】
保護回路モジュール１５０とベアセル１００との間には、絶縁部材１１１，１１２が介在しうる。例えば、前記絶縁部材１１１，１１２は、電極端子３５を取り囲むように形成される第１絶縁部材１１１と、キャッププレート３０と回路基板１４０との間に介在される第２絶縁部材１１２と、を含むことができる。前記絶縁部材１１１，１１２は、ベアセル１００上の保護回路モジュール１５０を固定し、ベアセル１００と保護回路モジュール１５０との電気的な短絡を防止する機能を有する。また、前記絶縁部材１１１，１１２は、前記保護回路モジュール１５０とベアセル１００との間を弾性的に支持し、衝撃を吸収する機能を有することができる。一方、保護素子１２０とキャッププレート３０との間には、他の絶縁部材１１３が介在しうる。
【００２１】
保護回路モジュール１５０を収容するように、ベアセル１００上には、上部カバー１６０が組み付けられる。上部カバー１６０には、外部接続端子１４５を露出させ、外部機器（図示せず）との接続を許容するための開口パターンの端子ホール１６０’が形成されうる。
【００２２】
ベアセル１００の外周面には、裏面に接着剤を塗布した絶縁性のラベルシート（図示せず）を巻いて付着させることができる。例えば、図１に図示されているように、ベアセル１００の底には、両面テープなどの接着手段１９３を介在させて、下部カバー１９５が結合されうる。一方、図１で未説明の図面符号１９０は、締結部材１７１，１７２が嵌め込まれる開口１６１，１６２を仕上げるプラグ部材を示し、図面符号１９９は、ベアセル１００の外面を取り囲んで付着する外装ラベルを示す。
【００２３】
図３を参照すれば、上部カバー１６０のエンドＥ１，Ｅ２には、外部衝撃を吸収ないし緩和することができる衝撃吸収部１８１，１８２が設けられる。例えば前記衝撃吸収部１８１，１８２は、上部カバー１６０の長辺方向（ｘ方向）に沿って両側エンドＥ１，Ｅ２に配され、第１エンドＥ１に配された第１衝撃吸収部１８１と、第２エンドＥ２に配された第２衝撃吸収部１８２と、を含むことができる。
【００２４】
前記衝撃吸収部１８１，１８２は、ベアセル１００と対向する上部カバー１６０の下部に結合されうる。前記第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２は、互い対称的な形状に形成することができるが、これとは異なり、前記第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２は、それらが密着される上部カバー１６０の第１エンドＥ１及び第２エンドＥ２の構造によって、そこにフィッティング（ｆｉｔｔｉｎｇ）されるように、互いに異なる差別化された形状を有することもできる。
【００２５】
前記衝撃吸収部１８１，１８２は上部カバー１６０とは異なる異種の軟性素材によって設けられ、この衝撃吸収部１８１，１８２の素材は、上部カバー１６０より柔軟な材質特性であって、外部衝撃を吸収できるものであるならば十分である。例えば、上部カバー１６０はポリカーボネート素材から形成され、衝撃吸収部１８１，１８２は上部カバー１６０より柔軟なシリコン系やゴム系から形成されうる。ただし本発明は、これらに限定されるものではない。
【００２６】
前記衝撃吸収部１８１，１８２は、上部カバー１６０と共に一体に形成された射出成形物を含むことができる。例えば前記衝撃吸収部１８１，１８２は、上部カバー１６０と共に１回の射出工程で成形され、まず成形枠（図示せず）に注入された第１素材（例えば、ポリカーボネート）から上部カバー１６０が成形され、続いて注入された第２素材（例えば、ゴム系またはシリコン系）から上部カバー１６０と一体化した衝撃吸収部１８１，１８２が成形されうる。この際、前記第２素材は、上部カバー１６０によって限定された注入空間を充填し、上部カバー１６０と整合する形状に硬化され、上部カバー１６０と一体化した衝撃吸収部１８１，１８２を形成する。ただし本発明は、これに限定されるものではない。
【００２７】
図４を参照すれば、上部カバー１６０のエンドＥ１，Ｅ２には、衝撃吸収部１８１，１８２が配されるが、例えば上部カバー１６０の第１エンドＥ１及び第２エンドＥ２に、第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２が配されうる。さらに具体的には、前記上部カバー１６０は、上部カバー１６０から延びるタブ１６６によって形成された段差部を含むことができ、これによりエッジ部１６７を定義することができる。ここで、衝撃吸収部１８１は、前記段差部及びエッジ部１６７に接触しうる。前記衝撃吸収部１８１，１８２は、上部カバー１６０と共に一体に形成されずに、互いに異なる別個の工程を介して、別に形成された後、上部カバー１６０に組み付けられる。前記衝撃吸収部１８１，１８２は、上部カバー１６０を貫通してキャッププレート３０に結合される締結部材１７１，１７２を介して、上部カバー１６０と共にキャッププレート３０上に固定されうる。図面符号１８１’、１８２’は、締結部材１７１，１７２が貫通するように第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２にそれぞれ形成された、開口を示している。一方、上部カバー１６０と衝撃吸収部１８１，１８２とが互いに接触するインターフェースには、それらを一つの組み立て単位として結束させる適正な結合構造が設けられうる。
【００２８】
前記衝撃吸収部１８１，１８２は、上部カバー１６０とベアセル１００との間に介在し、上部カバー１６０とベアセル１００との間を弾性的に支持する。例えば、前記第１衝撃吸収部１８１は、上部カバー１６０とリード部材１３２との間に配され、第１衝撃吸収部１８１の上面は、上部カバー１６０と直接接触し、第１衝撃吸収部１８１の下面は、リード部材１３２と直接接触しうる。例えば、前記第２衝撃吸収部１８２は、上部カバー１６０とベアセル１００との間に配され、第２衝撃吸収部１８２は、ベアセル１００と直接接触しうる。例えば、前記第１衝撃吸収部１８１と第２衝撃吸収部１８２とは、互いに異なる厚みを有することができ、組み付けが完了した第１衝撃吸収部１８１と第２衝撃吸収部１８２とは、リード部材１３２の厚みほどの違いを有することができる。
【００２９】
前記衝撃吸収部１８１，１８２は、上部カバー１６０から伝えられる衝撃を吸収ないし緩和させることによって、ベアセル１００を保護する機能を有する。例えば、バッテリ・パックの落下衝撃により、上部カバー１６０がベアセル１００を加撃することによって生じうるベアセル１００の損傷を、防止する。
【００３０】
前記上部カバー１６０とベアセル１００とは、締結部材１７１，１７２を介して互いに対して結合されうる。例えば、図１から分かるように、前記締結部材１７１，１７２は、上部カバー１６０の開口１６１，１６２を介して、ベアセル１００の締結孔３１，３２に結合される。この際、前記締結部材１７１，１７２は、上部カバー１６０の第１エンドＥ１及び第２エンドＥ２にそれぞれ嵌め込まれる第１締結部材１７１及び第２締結部材１７２を含むことができる。例えば、前記第１締結部材１７１は、キャッププレート３０上に当接するように延びるリード部材１３２に形成された開口１３１を介して、キャッププレート３０の第１締結孔３１に結合されうる。前記リード部材１３２の開口１３１と、キャッププレート３０の第１締結孔３１とは、互いに対して整列し、前記締結部材１７１は、開口１３１を経由してキャッププレート３０に結合される。例えば、前記第１締結部材１７１は、互いに対して整列した上部カバー１６０の開口１６１、第１衝撃吸収部１８１の開口１８１’、リード部材１３２の開口１３１を貫通して、キャッププレート３０に結合されることによって、上部カバー１６０、第１衝撃吸収部１８１、リード部材１３２及びキャッププレート３０を互いに対して結合させることができる。
【００３１】
一方、前記第２締結部材１７２は、キャッププレート３０の第２締結孔３２に結合されうる。前記第１結合孔３１及び第２締結孔３２には、締結部材１７１，１７２との結合のためのネジ山が形成されうる。例えば、前記第２締結部材１７２は、互いに対して整列した上部カバー１６０の開口１６２、第２衝撃吸収部１８２の開口１８２’を貫通して、キャッププレート３０に結合されることによって、上部カバー１６０、第２衝撃吸収部１８２及びキャッププレート３０を互いに対して結合させることができる。
【００３２】
図５は、上部カバー１６０の第１エンドＥ１に配された第１衝撃吸収部１８１を、さらに詳細に図示した斜視図である。図面を参照すれば、キャッププレート３０上には、回路基板１４０が配され、回路基板１４０に接続されたリード部材１３２が、キャッププレート３０に当接するように延びる。そして、前記回路基板１４０を収容するように、上部カバー１６０がキャッププレート３０上に組み付けられる。上部カバー１６０の下部には、リード部材１３２及びキャッププレート３０と対向するように、第１衝撃吸収部１８１が配される。上部カバー１６０の開口１６１に嵌め込まれた第１締結部材１７１は、リード部材１３２の開口１３１を介して、キャッププレート３０上の締結孔３１に結合される。
【００３３】
前記衝撃吸収部１８１は、上部カバー１６０とリード部材１３２との間を弾性的に支持し、それらの間で衝撃を吸収することによって、リード部材１３２及び／またはベアセル１００の損傷或いは構造的な変形を防止し、リード部材１３２とベアセル１００との接続抵抗を変動させないようにする。
【００３４】
例えば、バッテリ・パックの落下の際、上部カバー１６０には外部から強い衝撃が加えられるが、上部カバー１６０の第１エンドＥ１に外部衝撃Ｆ０が加えられたとすれば、その外部衝撃Ｆ０は、互い緊密に接しているリード部材１３２及びベアセル１００に順次伝えられる。この際、上部カバー１６０とリード部材１３２との間に介在する第１衝撃吸収部１８１が衝撃伝達過程に介入し、伝えられる衝撃を吸収ないし緩和することによって、リード部材１３２及び／またはベアセル１００に伝えられる衝撃Ｆ１，Ｆ２を顕著に低減させ、外部衝撃Ｆ０によるリード部材１３２及び／またはベアセル１００の損傷や構造的な変形を防止する。
【００３５】
回路基板１４０とベアセル１００との電流パスを形成するリード部材１３２は、締結部材１７１の加圧力によってベアセル１００上に密着されることによって、低い接続抵抗を維持することが望ましい。外部衝撃Ｆ０によって、リード部材１３２とベアセル１００との境界部分が変形する場合、リード部材１３２とベアセル１００との密着状態が毀損されて接続抵抗が増大し、これは、バッテリ・パックの充放電効率を落とす原因になる。
【００３６】
ベアセル１００上に載置されたリード部材１３２上に衝撃吸収部１８１を介在させて、上部カバー１６０を組み付けることにより、上部カバー１６０の衝撃Ｆ１，Ｆ２によるリード部材１３２或いはベアセル１００の損傷を防止し、リード部材１３２とベアセル１００との変形による接続抵抗の増大を効果的に防止する。
【００３７】
図６は、上部カバー１６０の第２エンドＥ２に配された第２衝撃吸収部１８２を、さらに詳細に図示した斜視図である。図面を参照すれば、キャッププレート３０上には、回路基板１４０が配され、前記回路基板１４０を収容するように、キャッププレート３０上に上部カバー１６０が組み付けられる。上部カバー１６０の下部には、キャッププレート３０と対向するように、第２衝撃吸収部１８２が配される。上部カバー１６０の開口１６２に嵌め込まれた第２締結部材１７２は、キャッププレート３０上の締結孔３２に結合される。
【００３８】
前記衝撃吸収部１８２は、上部カバー１６０とベアセル１００との間を弾性的に支持し、それらの間で衝撃を吸収することによって、ベアセル１００の損傷或いは構造的な変形を防止する。例えばバッテリ・パックの落下時、上部カバー１６０には外部から強い衝撃が加えられるが、上部カバー１６０の第２エンドＥ２に外部衝撃Ｆ０’が加えられたとすれば、この外部衝撃Ｆ０’は、上部カバー１６０と緊密に接しているベアセル１００に伝えられうる。この際、上部カバー１６０とベアセル１００との間に介在する第２衝撃吸収部１８２が衝撃伝達過程に介入し、伝えられる衝撃を吸収ないし緩和することによって、ベアセル１００に伝えられる衝撃Ｆ１’を顕著に低減させることができ、外部衝撃Ｆ０’によるベアセル１００の損傷や変形を防止することができる。
【００３９】
図７は、本発明の比較例によるバッテリ・パックの斜視図である。図面を参照すれば、ベアセル２００上のリード部材２３２は、上部カバー２６０と当接するように組み付けられ、上部カバー２６０とリード部材２３２との間に別の緩衝部材が設けられていない。図示されたバッテリ・パックでは、外部衝撃Ｆ０”によって、上部カバー２６０がリード部材２３２及びベアセル２００上を加撃し、この衝撃Ｆ１”，Ｆ２”により、リード部材２３２及び／またはベアセル２００が損傷及び変形し、これによりリード部材２３２がベアセル２００上にしっかり密着された状態を維持することができなくなるか、またはリード部材２３２とベアセル２００との間に間隙が形成される。このために、リード部材２３２を介したベアセル２００と回路基板との接続抵抗が増大し、或いは甚だしい場合、電流パスが途絶される。
【００４０】
例えば、上部カバー２６０とベアセル２００とは、それぞれプラスチック素材とアルミニウム素材とから形成され、それらは緩衝特性に乏しい硬い素材であるから、上部カバー２６０とベアセル２００との接触部分において、衝撃を介して互いに対して外的な損傷を与える危険性が大きい。落下衝撃のような反復的な衝撃を介して、相対的に低硬度のベアセル２００の上部が損傷される危険性が高い。
【００４１】
一方、前記締結部材２７０は、上部カバー２６０の開口２６１と、リード部材２３２の開口２３１とを介して、ベアセル２００上の締結孔２３５に結合される。前記上部カバー２６０には締結部材２７０を導入するための円筒形中空構造２６０ａが設けられ、この円筒形中空構造２６０ａがリード部材２３２及び／またはベアセル２００上を直接加撃すれば、リード部材２３２及びベアセル２００の直下領域Ｒ１，Ｒ２が損傷する可能性が高い。
【００４２】
また、締結部材２７０の一端を固定する締結孔２３５が、ベアセル２００と共に変形し、締結部材２７０が、上部カバー２６０とベアセル２００との間において適正な加圧締結力を提供できず、このために、リード部材２３２がベアセル２００に対して十分に密着しないか、或いはさらに締結部材２７０の結合状態が解除され、リード部材２３２がベアセル２００上から分離される場合もある。結果として、回路基板とベアセル２００との接続抵抗が増大し、充放電効率が低下してしまう。
【００４３】
図５において提案された構造では、緊密に接する上部カバー１６０とリード部材１３２との間に衝撃吸収部１８１を介在させることによって、リード部材１３２及びベアセル１００の損傷を防止し、リード部材１３２の接続抵抗を低い状態に維持することができる。
【００４４】
また、提案された構造では、リード部材１３２及びベアセル１００に加えられる衝撃Ｆ１，Ｆ２を吸収し、ベアセル１００を保護することができる衝撃吸収部１８１が設けられるので、ベアセル１００の損傷変形を防止し、ベアセル１００の変形から引き起こされる接続抵抗の増大を防止する。すなわち、提案された構造では、外部衝撃Ｆ０にもかかわらず、リード部材１３２とベアセル１００との接続抵抗が増大しない。
【００４５】
さらに、締結部材１７１の加圧締結力によって、衝撃吸収部１８１が圧縮された状態で結合され、衝撃吸収部１８１の弾性復元力は、締結部材１７１とリード部材１３２とを互い離間する方向に弾性バイアスを形成することができる。これにより、リード部材１３２はベアセル１００上に付勢され、リード部材１３２の接続抵抗が低減し、外部衝撃Ｆ０にもかかわらず、接続抵抗が増大しなくなる。また、締結部材１７１の緩みが防止され、上部カバー１６０とベアセル１００との締結力が強化されることによって、上部カバー１６０とベアセル１００との間に介在されたリード部材１３２の位置がしっかりと固定され、外部衝撃Ｆ０にもかかわらず、接続抵抗が増大しなくなる。
【００４６】
図８及び図９は、図１に図示されたバッテリ・パックの断面図である。図１０及び図１１は、上部カバー１６０の第１エンドＥ１及び第２エンドＥ２にそれぞれ配される第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２をさらに詳細に図示した断面図である。
【００４７】
図面を参照すれば、上部カバー１６０とベアセル１００とは、締結部材１７１，１７２を介して互いに対して締結されうる。前記締結部材１７１，１７２は、上部カバー１６０を貫通してベアセル１００の締結孔３１，３２に対して結合される。例えば、前記締結部材１７１，１７２は、長手方向に延長する軸部１７０ａと、前記軸部１７０ａの一端から半径方向に拡張されたヘッド部１７０ｂと、を含むことができる。前記軸部１７０ａの外周には、締結孔３１，３２との螺合のためのネジ山が形成されうる。
【００４８】
前記上部カバー１６０には、締結部材１７１，１７２が嵌め込まれる開口１６１，１６２が形成されている。例えば、前記上部カバー１６０には、第１締結部材１７１及び第２締結部材１７２が嵌め込まれる第１開口１６１及び第２開口１６２が、上部カバー１６０の両側エンドＥ１，Ｅ２に形成されうる。
【００４９】
前記開口１６１，１６２は、上部カバー１６０の全体厚を貫通するように形成されうる。例えば、前記開口１６１，１６２は、ほぼ円筒形に形成され、締結部材１７１，１７２を収容することができる十分な内径を有して形成することができる。前記開口１６１，１６２には、半径方向内側に向かって入り込んだ段差形状の装着部Ｓを形成することができる。換言すれば、前記上部カバー１６０は、締結部材１７１，１７２を収容することができる開口１６１，１６２が形成された位置において内側へ向かって延伸する扁平な装着部Ｓを含むことができる。第１衝撃吸収部１８１は、上部カバー１６０の装着部Ｓと、リード部材１３２との間に配され、第２衝撃吸収部１８２は、上部カバー１６０の装着部Ｓと、ベアセル１００との間に配されうる。
【００５０】
前記装着部Ｓは、締結部材１７１，１７２の組み付け位置を定義するストッパの機能を有し、締結部材１７１，１７２は、ヘッド部１７０ｂが装着部Ｓに当接するように、上部カバー１６０に嵌め込まれる。前記締結部材１７１，１７２のヘッド部１７０ｂは、装着部Ｓ上に当接するように配され、前記装着部Ｓは、締結部材１７１，１７２のヘッド部１７０ｂを安定して支持する。
【００５１】
前記ベアセル１００のエンドには、締結孔３１，３２が形成されうる。前記締結孔３１，３２は、キャッププレート３０の両側エンドに形成され、キャッププレート３０と対向する上部カバー１６０に向かって開口されうる。前記締結孔３１，３２は、ベアセル１００の１つのエンドに形成された第１締結孔３１と、前記ベアセル１００の他のエンドに形成された第２締結孔３２と、を含むことができる。
【００５２】
前記締結孔３１，３２は、上部カバー１６０を貫通して、キャッププレート３０と当接するように延びる締結部材１７１，１７２と結合をなし、締結部材１７１，１７２の端部を収容して螺合することができる。前記締結孔３１，３２は、キャッププレート３０の上面から所定深さに入り込んだ凹型形状を有し、締結孔３１，３２の側壁には、締結部材１７１，１７２との螺合のためのネジ山（図示せず）が形成されうる。
【００５３】
前記締結部材１７１，１７２は、上部カバー１６０の開口１６１，１６２に嵌め込まれ、上部カバー１６０を貫通して、ベアセル１００の締結孔３１，３２に結合される。前記締結部材１７１，１７２は、一端のヘッド部１７０ｂが、上部カバー１６０の装着部Ｓに支持される一方、前記ヘッド部１７０ｂから延びた軸部１７０ａが、締結孔３１，３２に結合されるように組み付けられる。すなわち、締結部材１７１，１７２のヘッド部１７０ｂは、上部カバー１６０の装着部Ｓに密着し、締結部材１７１，１７２の軸部１７０ａは、ベアセル１００の締結孔３１，３２に固定され、締結部材１７１，１７２は、ヘッド部１７０ｂと軸部１７０ａとを介して、上部カバー１６０とベアセル１００とを互いに結合させる。
【００５４】
前記締結部材１７１，１７２のヘッド部１７０ｂが密着する装着部Ｓは、上部カバー１６０の一部に設けられ、装着部Ｓの下方、すなわち、装着部Ｓとベアセル１００との間に衝撃吸収部１８１，１８２が形成される。前記衝撃吸収部１８１，１８２は、ベアセル１００と直接接する位置、またはベアセル１００上のリード部材１３２と直接接する位置に形成されうる。例えば、上部カバー１６０の第１エンドＥ１に配された第１衝撃吸収部１８１は、ベアセル１００上のリード部材１３２と接する一方、上部カバー１６０の第２エンドＥ２に配された第２衝撃吸収部１８２は、ベアセル１００と接する。
【００５５】
前記上部カバー１６０は、相対的に硬性である第１素材から形成され、前記衝撃吸収部１８１，１８２は、相対的に軟性である第２素材から形成される。締結部材１７１，１７２のヘッド部１７０ｂが加圧接触する装着部Ｓを、硬性の第１素材（前記上部カバー１６０に該当）によって形成することによって、局部的に集中する圧力にもかかわらず、安定して締結部材１７１，１７２を支える。また、装着部Ｓとベアセル１００との間に、軟性の第２素材（前記衝撃吸収部１８１，１８２に該当）を配することによって、装着部Ｓとベアセル１００との間の圧力伝達を、弾性変形を介して効果的に吸収することができる。
【００５６】
図８及び図９をともに参照すれば、衝撃吸収部１８１，１８２は、締結部材１７１，１７２の加圧締結力によって、圧縮された状態で上部カバー１６０とベアセル１００との間に介在しうる。例えば、締結部材１７１，１７２の締結前に、第１厚さｔ１を有する衝撃吸収部１８１，１８２は、締結部材１７１，１７２の締結後には、第２厚さｔ２に圧縮され（ｔ１＞ｔ２）、締結部材１７１，１７２の加圧締結力によって、上部カバー１６０とベアセル１００との間で圧縮された状態を維持することができる。これにより、上部カバー１６０とベアセル１００との間には、衝撃吸収部１８１，１８２の弾性復元力が作用し、この弾性復元力は、締結部材１７１，１７２のヘッド部１７０ｂとリード部材１３２とを互いに離間する方向に弾性バイアスを形成することができる。これにより、リード部材１３２は、ベアセル１００上に弾性バイアスされ、リード部材１３２とベアセル１００との間の接続抵抗を低減させることができる。また、外部衝撃にもかかわらず、リード部材１３２が、ベアセル１００上に弾性バイアスされることによって、接続抵抗の増大を防止することができる。
【００５７】
また、締結部材１７１，１７２のヘッド部１７０ｂが、ベアセル１００から遠ざかる方向に弾性バイアスされることによって、締結部材１７１，１７２の緩みが防止され、上部カバー１６０とベアセル１００との締結力が強化されることによって、上部カバー１６０とベアセル１００との間に介在するリード部材１３２の位置がしっかり固定され、外部衝撃にもかかわらず、接続抵抗が増大しなくなる。
【００５８】
図１に図示された実施形態では、上部カバー１６０の第１エンドＥ１に配された第１衝撃吸収部１８１は、ベアセル１００上のリード部材１３２と接して、上部カバー１６０の第２エンドＥ２に配された第２衝撃吸収部１８２は、ベアセル１００と接すると、図示されている。ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２のいずれもが、ベアセル１００上のリード部材１３２と接するか、または第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２のいずれもがベアセル１００と接する形態も含む。
【００５９】
例えば、図１の実施形態では、ベアセル１００のある１つのエンドだけにリード部材１３２が配されると図示されているが、回路基板１４０とベアセル１００との電気接続を強化するための目的として、ベアセル１００の両側エンドにいずれもリード部材１３２が配され、それらリード部材１３２上に、第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２が配されうる。
【００６０】
例えば、上部カバー１６０の第１エンドＥ１に配された第１衝撃吸収部１８１は、その全部がリード部材１３２と接すると図示されているが、これは理解の便宜性のための１つの例示であるに過ぎず、他の実施形態において、第１衝撃吸収部１８１の一部はリード部材１３２と接するが、第１衝撃吸収部１８１の残りの部分はリード部材１３２を外れたキャッププレート３０上に接しうる。
【００６１】
図１の実施形態では、上部カバー１６０の第１エンドＥ１及び第２エンドＥ２に、第１衝撃吸収部１８１及び第２衝撃吸収部１８２が形成されているが、これと異なり、上部カバー１６０のある１つのエンドにのみ選択的に衝撃吸収部１８１，１８２を配しうる。例えば、リード部材１３２が配された第１エンドＥ１には、衝撃吸収部１８１を形成し、リード部材１３２の接続抵抗を低減させるが、第２エンドＥ２には、衝撃吸収部１８２を形成しないことによって、生産コストや工程を節減することができる。ただし、上部カバー１６０と衝撃吸収部１８１，１８２とを１回の射出成形で同時に形成する実施形態では、衝撃吸収部１８１，１８２の個数によって、生産コストや工程が大きく変わらない。
【００６２】
下記の表１は、本発明の効果を示す自由落下実験の結果を整理したものである。
【００６３】
本発明のバッテリ・パックは、図１に図示された構造を有する。そして、比較例は、本発明のバッテリ・パックと対比されるものであり、本発明とは、衝撃吸収部の有無において違いがある。抵抗値ＩＲは外部接続端子の正極と負極とを両末端とする電流パスの抵抗を測定した値である。それぞれのサンプルに対して、５０回、１００回、１５０回、２００回、そして２５０回の自由落下が行われ、それによる抵抗の変化を測定した。
【００６４】
【表１】
0005522856.tif 000002
【００６５】
比較例に該当するサンプル１及びサンプル２では、２５０回の自由落下後に、ほぼ１８％及び３０％の抵抗増大が測定された。これに対して、本発明に該当するサンプル３及びサンプル４では、同じ２５０回の自由落下後に、ほぼ４％及び７％の抵抗増大が測定された。
【００６６】
自由落下の回数が増加すれば、電流パスを形成する構成要素間の接続抵抗が増大し、抵抗増加が観測される。この際、本発明の構造は、比較例に比べて低い抵抗増大を示すが、これは衝撃吸収部が落下衝撃を吸収することによって、リード部材及びこれと当接したベアセル上部の構造的損傷を防止し、これにより、リード部材とベアセルとの接続抵抗の増大が抑制されるためであると理解することができる。
【００６７】
本発明は、図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから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することができるであろう。従って、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決まるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１０    電極組立体
１１    正極板
１３    負極板
１５    セパレータ
１７    正極タブ
１９    負極タブ
２０    缶
３０    キャッププレート
３１，３２    締結孔
３５    電極端子
１００    ベアセル
１１１，１１２，１１３    絶縁部材
１２０    保護素子
１２０ａ    第１接続部材
１２０ｂ    第２接続部材
１２０ｃ    可変抵抗体
１３１，１８１’，１８２’    開口
１３２    リード部材
１４０    保護回路基板
１４５    外部接続端子
１５０    保護回路モジュール
１６０    上部カバー
１６０’    端子ホール
１６１，１６２    上部カバーの開口
１６６    タブ
１６７    エッジ部
１７０    下部カバー
１７１，１７２    締結部材
１８１，１８２    衝撃吸収部
１９０    プラグ部材
１９１    接着手段
１９５    下部カバー
１９９    外装ラベル
Ｅ１    第１エンド
Ｅ２    第２エンド
Ｓ    装着部
【図１】
0005522856.tif 000003
【図２】
0005522856.tif 000004
【図３】
0005522856.tif 000005
【図４】
0005522856.tif 000006
【図５】
0005522856.tif 000007
【図６】
0005522856.tif 000008
【図７】
0005522856.tif 000009
【図８】
0005522856.tif 000010
【図９】
0005522856.tif 000011
【図１０】
0005522856.tif 000012
【図１１】
0005522856.tif 000013