(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状に配列される複数のバッテリーセルの電極リード部分が通過できるスリット状に設けられた複数のリード通過孔を備える前面板、及び前記前面板の両端から各々相互並んで延び、前記複数のバッテリーセルが自由端から前記前面板まで挿入可能に相互対向する内側面に設けられた複数のセル挿入スロットを備える第１及び第２側面板で構成されたメインフレームと、
前記第１及び第２側面板と結合し、前記第１及び第２側面板の間に層状で配列される前記複数のバッテリーセルを覆うように構成されたカバープレートと、
前記前面板に装着され、前記電極リードと電気的に接続して前記複数のバッテリーセルの電気的特性をセンシングするセンシング部であって、前記複数のリード通過孔を通して外部へ引き出された前記電極リードと各々接触する複数のリード接続用バスバーと、前記複数のリード接続用バスバーの一端と電気的に接続するＰＣＢ回路基板と、前記ＰＣＢ回路基板から外部へ延びる正極端子連結用バスバー及び負極端子連結用バスバーと、を含むセンシング部と、
一端が前記ＰＣＢ回路基板に連結された前記正極端子連結用バスバー及び前記負極端子連結用バスバーの他端に各々結合する２つの第１端子接続部材と、
外部電源に連結される正極ターミナル及び負極ターミナルと各々電気的に接続するための２つの第２端子接続部材と、を含み、
前記第１端子接続部材及び前記第２端子接続部材の２つの組の一方は、前記第１側面板の外側面に配置されるとともに、リレーアセンブリーを介して互いに電気的に接続されるように構成されており、
前記第１端子接続部材及び前記第２端子接続部材の２つの組の他方は、前記第２側面板の外側面に配置されるとともに、ＢＭＳアセンブリーを介して互いに電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする統合型カートリッジ。
【請求項２】
前記第１側面板、前記第２側面板及び前記前面板は、一体で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の統合型カートリッジ。
【請求項３】
前記複数のリード接続用バスバーが、前記前面板にスナップ‐フィットまたはフック方式によって各々締結されることを特徴とする請求項１に記載の統合型カートリッジ。
【請求項４】
前記前面板が、前記ＰＣＢ回路基板の形状に対応する基板載置部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の統合型カートリッジ。
【請求項５】
前記カバープレートは、前記第１及び第２側面板の上端部及び下端部に各々結合する上部プレート及び下部プレートと、前記上部プレート及び前記下部プレートの一側の端部を連結する背面プレートと、を含み、前記第１側面板、前記第２側面板及び前記前面板とともにボックス形態をなすことを特徴とする請求項１に記載の統合型カートリッジ。
【請求項６】
前記第１及び第２側面板は、各々上端部及び下端部に、前記上部プレート及び前記下部プレートの両辺部位が各々差し込まれて結合するように構成された差込部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の統合型カートリッジ。
【請求項７】
前記差込部には、上下貫通して形成される貫通孔が設けられ、前記上部及び下部プレートには、前記第１及び第２側面板の差込部に差し込まれて結合した状態で前記貫通孔と連通するボルト締結孔が設けられ、
前記貫通孔と前記ボルト締結孔に結束部材が挿入され、前記カバープレートが前記メインフレームに拘束されることを特徴とする請求項６に記載の統合型カートリッジ。
【請求項８】
請求項１に記載の統合型カートリッジと、
前記カートリッジに収容される複数のバッテリーセルと、
前記統合型カートリッジの第１側面板の外側面に付着されるリレーアセンブリーと、
前記統合型カートリッジの第２側面板の外側面に付着されるＢＭＳアセンブリーと、を含むことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項９】
相互結合して前記複数のバッテリーセル、前記リレーアセンブリー及び前記ＢＭＳアセンブリーを収容するバッテリーパックハウジング及びバッテリーパックカバーと、
前記複数のバッテリーセルと電気的に接続し、前記バッテリーパックカバーの外に貫通して外部電源と連結され、前記バッテリーパックカバーにインサート射出される少なくとも一つのターミナルと、を含むことを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。
【請求項１０】
前記少なくとも一つのターミナルの外周面が、前記バッテリーパックカバーにボンディング結合することにより、前記少なくとも一つのターミナルが前記バッテリーパックカバーに密に装着されてい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】
請求項８に記載のバッテリーパックを含むことを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックに関し、より詳しくは、一部構成品の機能及び構造を統合したバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１６年２月１２日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００１６３９０号及び２０１６年９月１３日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−０１１８０８８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。
【背景技術】
【０００３】
最近は、携帯型電子機器のような小型装置のみならず、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電気自動車にも二次電池が広く用いられている。前記電気自動車には、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内燃機関なく電気モーターとバッテリーのみで駆動される純粋な電気自動車等が含まれる。
【０００４】
電気自動車の場合、容量及び出力を高めるために複数の二次電池が電気的に接続される。特に、中・大型装置には、積層が容易であるという長所によってパウチ型二次電池がよく用いられる。
【０００５】
パウチ型二次電池は、通常、アルミニウム及びポリマー樹脂のラミネートシートの電池ケースで包まれており、機械的剛性が大きくないため、複数のパウチ型二次電池を含んでバッテリーモジュールを構成するとき、二次電池を外部の衝撃などから保護し、動きを防止して積層を容易にするために、カートリッジを用いる場合が多い。
【０００６】
パウチ型二次電池が収納された複数のカートリッジは、相互積層可能に設けられ、バッテリーモジュールは、このように積層された複数の二次電池及びカートリッジで構成できる。
【０００７】
一方、従来のカートリッジは、下部フレーム及び上部フレームで構成され、例えば、下部フレームの上面に二つの二次電池セルを積層した後、その上に上部フレームを載置し、上部フレームと下部フレームとを結合できるように構成されている。このような方式によって構成された単位カートリッジは、上下に積層されることでセルカートリッジアセンブリーを形成する。セルカートリッジアセンブリーが準備されれば、複数の二次電池と電気的に接続して二次電池の電圧特性をセンシングするためのセンシングアセンブリー及びＢＭＳを含むその他の電装品が組み立てられることで一つのバッテリーパックが完成する。
【０００８】
ところが、従来の場合、いずれか一つの単位カートリッジは、他のカートリッジと組み立てられなければならず、組み立てられて積層されたカートリッジは一体となるよう固定部材を用いてさらに拘束しなくてはならない製造工程上の煩雑さがある。また、このように完成したセルカートリッジアセンブリーは、別のセンシングアセンブリーを含む他の電装品とさらに組み立てられなければならないため、これらの組立のための追加的なハウジング及び組立部材が必要となる。
【０００９】
このようにバッテリーパックの製造において、組立／締結部位が多くなれば、製造工程が複雑になり、それによって公差率も増加する可能性が大きい。また、バッテリーパックにおいて二次電池セルの個数に比べて他の部品数が占める空間比重が高いため、エネルギー集約度が低く、部品数の増加によって製造コストが高くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーパックの一部構成品の機能及び構造を統合することで製造工程及び部品数を簡素化できるバッテリーパックを提供することを目的とする。
【００１１】
但し、本発明が解決しようとする課題はこれに限定されず、ここに言及されていないさらに他の技術的課題は、以下に記載された発明の説明からより明確に理解されるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するため、本発明の一面によれば、層状に配列される複数のバッテリーセルの電極リード部分が通過できるスリット状に設けられた複数のリード通過孔を備える前面板、及び前記前面板の両端から各々相互並んで延び、前記複数のバッテリーセルが自由端から前記前面板まで挿入可能に相互対向する内側面に設けられた複数のセル挿入スロットを備える第１及び第２側面板で構成されたメインフレームと、前記第１及び第２側面板と結合し、前記第１及び第２側面板の間に層状で配列される前記複数のバッテリーセルを覆うように構成されたカバープレートと、前記前面板に装着され、前記電極リードと電気的に接続して前記複数のバッテリーセルの電気的特性をセンシングするセンシング部と、を含む統合型カートリッジが提供できる。
【００１３】
前記第１側面板、第２側面板及び前面板は、一体で形成され得る。
【００１４】
前記センシング部は、前記複数のリード通過孔を通して外部へ引き出された前記電極リードと各々接触する複数のリード接続用バスバーと、前記複数のリード接続用バスバーの一端と電気的に接続するＰＣＢ回路基板及び前記ＰＣＢ回路基板から外部へ延びる端子連結用バスバーと、を含み得る。
【００１５】
前記複数のリード接続用バスバーは、前記前面板にスナップ−フィットまたはフック方式によって各々締結され得る。
【００１６】
前記前面板は、前記ＰＣＢ回路基板の形状に対応する基板載置部をさらに備え得る。
【００１７】
前記端子連結用バスバーは、正極端子連結用バスバー及び負極端子連結用バスバーを含み、前記正極端子連結用バスバーは、一端が前記ＰＣＢ回路基板に連結され、他端が前記第１側面板の外側面に密着するように配置され、前記負極端子連結用バスバーは、一端が前記ＰＣＢ回路基板に連結され、他端が前記第２側面板の外側面に密着するように配置され得る。
【００１８】
前記正極端子連結用バスバー及び前記負極端子連結用バスバーの他端に各々結合する第１端子接続部材と、前記第１端子接続部材と予め決められた間隔を置いて前記第１及び第２側面板に各々結合する第２端子接続部材と、をさらに含み得る。
【００１９】
前記カバープレートは、前記第１側面板及び前記第２側面板の上端部及び下端部に各々結合する上部プレート及び下部プレートと、前記上部プレート及び前記下部プレートの一側の端を連結する背面プレートと、を含み、前記第１側面板、第２側面板及び前面板とともにボックス形態をなし得る。
【００２０】
前記第１及び第２側面板は、各々上端部及び下端部に、前記上部プレート及び前記下部プレートの両辺部位が各々差し込まれて結合するように構成された差込部をさらに備え得る。
【００２１】
前記差込部には、上下貫通して形成される貫通孔が設けられ、前記上部プレート及び前記下部プレートには、前記第１及び第２側面板の差込部に差し込まれて結合した状態で前記貫通孔と連通するボルト締結孔が設けられ、前記貫通孔と前記ボルト締結孔に結束部材が挿入され、前記カバープレートが前記メインフレームに拘束され得る。
【００２２】
本発明の他の様態によれば、前述の統合型カートリッジと、前記カートリッジに収容される複数のバッテリーセルと、前記統合型カートリッジの第１側面板の外側面に付着されるリレーアセンブリーと、前記統合型カートリッジの第２側面板の外側面に付着されるＢＭＳアセンブリーと、を含むバッテリーパックが提供される。
【００２３】
前記バッテリーパックは、相互結合して前記複数のバッテリーセル、前記リレーアセンブリー及びＢＭＳアセンブリーを収容するバッテリーパックハウジング及びバッテリーパックカバーと、前記複数のバッテリーセルと電気的に接続し、前記バッテリーパックカバーの外に貫通して外部電源と連結され、前記バッテリーパックカバーにインサート射出される少なくとも一つのターミナルと、を含み得る。
【００２４】
前記少なくとも一つのターミナルは、前記バッテリーパックカバーに追加的にボンディング結合し得る。
【００２５】
本発明の他の様態によれば、前述のバッテリーパックを含む自動車を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一面によれば、バッテリーセルの組立及び電圧のセンシング機能を行う統合型カートリッジが提供できる。
【００２７】
本発明の他面によれば、既存のものに比べてバッテリーパックを構成する主要部品数を減らすことができる。したがって、製造コストが節減でき、部品同士の組立／締結部位が減少してバッテリーパックの製造工程が簡素化する。また、バッテリーセルの個数に比べて他の構成品の体積が従来よりも減少し、バッテリーパックのエネルギー集約度が高くなる。
【００２８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例による統合型カートリッジの概略的な斜視図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本発明の一実施例によるメインフレーム及びセンシング部の分解斜視図である。
【図４】図３の主要部分の拡大図である。
【図５】図３のメインフレームとセンシング部との結合斜視図である。
【図６】図５のメインフレームの下面図である。
【図７】本発明の一実施例によるカバープレートの概略的な斜視図である。
【図８】本発明の一実施例によるメインフレーム及びカバープレートの部分結合斜視図である。
【図９】本発明の一実施例によるバッテリーパックの部分分解斜視図である。
【図１０】図９のバッテリーパックの結合斜視図である。
【図１１】図９のバッテリーパックのターミナルの斜視図である。
【図１２】図１１のターミナルの断面図である。
【図１３】図９のバッテリーパックの主要部の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであり、図面における構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、概略的に示されることがある。したがって、各構成要素の大きさや割合は、実際の大きさや割合を完全に反映することではない。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例による統合型カートリッジの概略的な斜視図であり、図２は、図１の正面図である。
【００３４】
これら図面を参照すれば、本実施例による統合型カートリッジ１００は、略「コ」字形状のメインフレーム１１０、１２０、１３０、メインフレーム１１０、１２０、１３０に相補的に結合するカバープレート１４０、及びメインフレーム１１０、１２０、１３０の前面に装着されるセンシング部１５０を含み得る。このような統合型カートリッジ１００は、メインフレーム１１０、１２０、１３０とカバープレート１４０とが相補的に結合して内部に空間を形成し、内部空間に複数のバッテリーセルが積層して配置されるように構成できる。
【００３５】
本発明によるメインフレーム１１０、１２０、１３０は、バッテリーセルが層状に配列されるよう、組立をガイドしてこれらを把持することでその動きを防止する。また、メインフレーム１１０、１２０、１３０は、バッテリーセルの電気的特性をセンシングするためのセンシング部１５０の装着が便利に構成されている。
【００３６】
具体的に、メインフレーム１１０、１２０、１３０は、前面板１１０と、前面板１１０の両端から各々相互並んで延びる第１及び第２側面板１２０、１３０と、で構成され得る。前記前面板１１０と、第１及び第２側面板１２０、１３０とは、概念的に区分する要素であり、この三枚の板は一体で成形することも可能である。
【００３７】
図３は、本発明の一実施例によるメインフレーム及びセンシング部の分解斜視図であり、図４は、図３の主要部分の拡大図であり、図５は、図３のメインフレーム及びセンシング部の結合斜視図であり、図６は、図５のメインフレームの下面図である。
【００３８】
まず、図３及び図４を参照すれば、前面板１１０は、スリット形態に切開された複数のリード通過孔１１１を備え得る。前記複数のリード通過孔１１１は、前面板１１０の中心部を基準でその両側に多段に設けられ得る。
【００３９】
このような構成でバッテリーセルの電極リードＬ、即ち、正極リード及び負極リードは、前記リード通過孔１１１を通して前面板１１０の内側から外へ延び得る。そして、上下に隣接して積層された各々のバッテリーセルの電極リードＬは、その末端部が前面板１１０の外で曲げられ、相互接触するように配置され得る。
【００４０】
例えば、いずれか一つの電極リードＬの末端部は（図１参照）、下方へ９０°角度に曲げ、他の一つの電極リードＬは上方へ９０°角度に曲げ、その末端部が相互対向するように重ねて配置した後、例えば、レーザー溶接機を用いて重ねて配置した前記電極リードＬの末端部を後述のリード接続用バスバー１５１に溶接することで、これらを通電させることができる。
【００４１】
また、前面板１１０には、前記リード接続用バスバー１５１が固定されるよう、フック１１２をさらに備え得る。例えば、本実施例の図３及び図４に示したように、フック１１２は、リード接続用バスバー１５１が装着されるリード通過孔１１１の周辺に設けられ得る。このような各々のフック１１２は、射出成形によって予め形成でき、リード接続用バスバー１５１のフック締結溝１５１ａに選択的に結合し得る。また、前面板１１０の中心部には、後述するＰＣＢ回路基板１５２が装着される基板載置部１１３を成形し得る。基板載置部１１３は、ＰＣＢ回路基板１５２の広い板面の形状に対応し、その内側領域にねじ締結孔１１３ａを設け得る。そして、ＰＣＢ回路基板１５２は、基板載置部１１３のねじ締結孔１１３ａと形状が合わせられ、ねじが通過可能な通過孔１５２ｂを備え得る。勿論、本実施例他とは相違に、ＰＣＢ回路基板１５２は、基板載置部にスナップ−フィット（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）方式によって装着され得る。
【００４２】
第１及び第２側面板１２０、１３０は、前面板１１０の両端部で相互並んで延び得る。第１及び第２側面板１２０、１３０における相互対向する内側面には、複数のセル挿入スロット１２１、１３１が形成されている。例えば、図５及び図６に示したように、第１及び第２側面板１２０、１３０の内側面には、セル挿入スロット１２１、１３１が所定間隔を置いて上端部から下端部まで（図５及び図６におけるＺ軸方向）形成され得る。
【００４３】
各々のバッテリーセルは、電極リード部分が前面板１１０に向けるように前記セル挿入スロット１２１、１３１に一つずつ差し込まれ得る。即ち、バッテリーセルは、第１及び第２側面板１２０、１３０の自由端から前面板１１０に隣接した位置まで挿入され得、この際、バッテリーセルの電極リード部分は、前面板１１０のリード通過孔１１１の外に引き出され得る。このように、各々のバッテリーセルが、対応のセル挿入スロット１２１、１３１に一つずつ挿入されることで、メインフレーム１１０、１２０、１３０の内部空間Ｓに積層配置可能となる。
【００４４】
また、第１及び第２側面板１２０、１３０の内側面には、上端部及び下端部に各々差込部１２２、１３２をさらに備え得る。そして、差込部１２２、１３２を上下貫通して第１及び第２側面板１２０、１３０の上端部から下端部まで（図５及び図６のＺ軸方向）連通する貫通孔Ｈ１がさらに設けられ得る。前記貫通孔Ｈ１には張ボルトＢが通過し得る。本実施例において貫通孔Ｈ１は、第１及び第２側面板１２０、１３０の自由端部位の二ヶ所に一つずつ設けられており、貫通孔Ｈ１の位置と個数は追加しても構わない。
【００４５】
本実施例の差込部１２２、１３２は、第１及び第２側面板１２０、１３０のセル挿入スロット１２１、１３１の上部と下部に一つずつ総４ヶ所に設けられ得る。前記差込部１２２、１３２は、第１及び第２側面板１２０、１３０の長手方向（図５におけるＸ軸方向）、即ち、第１及び第２側面板１２０、１３０の自由端から前面板１１０に隣接した位置まで形成され、その幅は、カバープレート１４０の厚さに相応し得る。
【００４６】
図７は、本発明の一実施例によるカバープレートの概略的な斜視図であり、図８は、本発明の一実施例によるメインフレームとカバープレートとの部分結合斜視図である。
【００４７】
カバープレート１４０は、メインフレーム１１０、１２０、１３０と結合して統合型カートリッジの外形を形成する構成である。より具体的には、図７及び図８に示したように、本実施例のカバープレート１４０は、メインフレーム１１０、１２０、１３０と相補的な「コ」字形状の板状構造物であって、上部プレート１４１、下部プレート１４２及び背面プレート１４３を含み得る。
【００４８】
上部プレート１４１及び下部プレート１４２は所定間隔に並んで離隔し、背面プレート１４３は、上部及び下部プレート１４１、１４２の一側の端部を連結する。したがって、カバープレート１４０は、メインフレーム１１０、１２０、１３０と相補的な略「コ」字形状に形成できる。このようなカバープレート１４０は、メインフレーム１１０、１２０、１３０と結合してボックス形態をなし得る。参考までに、前記３つのプレートは概念的に区分される要素であり、この３つのプレートは一体に成形できることは勿論である。
【００４９】
図８を参照すれば、上部プレート１４１は、第１及び第２側面板１２０、１３０の上端部に設けられている差込部１２２、１３２にその両辺部位が差し込まれて結合でき、同時に、下部プレート１４２は、第１及び第２側面板１２０、１３０の下端部に設けられている差込部１２２、１３２にその両辺部位が差し込まれて結合され得る。
【００５０】
このような上部プレート１４１は、最上部に位置したバッテリーセルの上部に配置され、上部でバッテリーセル積層体を支持できる。そして、下部プレート１４２は、最下部に位置したバッテリーセルの下部に配置され、その下部でバッテリーセル積層体を支持できる。参考までに、上部及び下部プレート１４１、１４２は、ほぼ類似な形態に設けられ、その表面に凸なパターンがさらに形成され得る。
【００５１】
そして、上部及び下部プレート１４１、１４２は、上述の第１及び第２側面板１２０、１３０の貫通孔Ｈ１に対応する位置に、ボルト締結孔Ｈ２をさらに備え得る。上部及び下部プレート１４１、１４２が第１及び第２側面板１２０、１３０の差込部１２２、１３２に完全に押し込まれれば、前記貫通孔Ｈ１とボルト締結孔Ｈ２とが上下に連通可能となる。そして、例えば、長ボルトＢのような締結部材を貫通孔Ｈ１及びボルト締結孔Ｈ２の中に挿入し、反対側からナットで締めることで、カバープレート１４０とメインフレーム１１０、１２０、１３０とを一体に結束できる。
【００５２】
このようなカバープレート１４０は、バッテリーセルに対する機械的支持力を提供し、外部の衝撃などからバッテリーセルを保護する役割を果たすことができる。したがって、カバープレート１４０は、剛性が確保できるようにスチールなどの金属材質から製作し得る。一方、本実施例でカバープレート１４０が一体に形成されているが、代案的実施例として、上部プレート１４１、下部プレート１４２及び背面プレート１４３を独立した構成で製作し、これらを各々メインフレーム１１０、１２０、１３０と結合するように構成することもできる。
【００５３】
また、図３〜図６を参照すれば、センシング部１５０は、複数のリード接続用バスバー１５１と、ＰＣＢ回路基板１５２と、端子連結用バスバー１５３ａ、１５３ｂと、第１及び第２端子接続部材１５５と、を含む。
【００５４】
複数のリード接続用バスバー１５１は、銅やアルミニウムのような電気伝導性材質から製作され、バッテリーセルの正極リードや負極リードと直接接触して電気的に接続することで、バッテリーセルの電気的特性をセンシング可能にする。
【００５５】
本実施例において複数のリード接続用バスバー１５１は、各々前面板１１０に着脱可能に構成される。例えば、バスバーは、略アーク形態に設けられており、前面板１１０のリード通過孔１１１の周辺の構造物にスナップ−フィット方式によって装着されるとともに、本体に形成されているフック締結溝１５１ａは、前面板１１０のフック１１２に係合し得る。このようなリード接続用バスバー１５１の本体に電極リードが溶接できる。そして、各々のリード接続用バスバー１５１は、一端部がＰＣＢ回路基板１５２に電気的に接続し得る。
【００５６】
ＰＣＢ回路基板１５２は、複数のリード接続用バスバー１５１が独立的にコネクター端子に連結できるように構成された内部回路を備えるものであって、例えば、このような内部回路のパターンが印刷された印刷回路基板の形態として具現され得る。コネクター端子１５２ａは、バッテリーセル各々の電圧を測定する外部デバイスが接続する端子である。このようなＰＣＢ回路基板１５２は、基板載置部１１３のねじ締結孔１１３ａにねじ締結され、前面板１１０に安定的に固定結合できる。
【００５７】
端子連結用バスバー１５３ａ、１５３ｂは、正極端子連結用バスバー１５３ａ及び負極端子連結用バスバー１５３ｂを含む。電流は、正極端子連結用バスバー１５３ａを通してバッテリーモジュールの外部へ流れ、負極端子連結用バスバー１５３ｂを通してバッテリーモジュールへ流れる。
【００５８】
正極端子連結用バスバー１５３ａは、その一端がＰＣＢ回路基板１５２に接続し、他端が第１側面板１２０の外側面に密着して配置される。これと類似に、負極端子連結用バスバー１５３ｂは、その一端がＰＣＢ回路基板１５２に接続し、他端が第２側面板１３０の外側面に密着して配置される。そして、正極端子連結用バスバー１５３ａ及び負極端子連結用バスバー１５３ｂの他端には、各々第１端子接続部材１５４が結合し得る。そして、第１端子接続部材１５４と予め決められた間隔を置いて第１及び第２側面板１２０、１３０に第２端子接続部材１５５が結合し得る。前記第１及び第２端子接続部材１５５は、電気伝導性材質であってボルト形態であり得る。
【００５９】
このように、正極端子連結用バスバー１５３ａ及び負極端子連結用バスバー１５３ｂの他端部を、各々第１側面板１２０及び第２側面板１３０に密着させ、第１及び第２端子接続部材１５５を第１及び第２側面板１２０、１３０に結合させることで、統合型カートリッジ１００とリレーアセンブリー２００及びＢＭＳアセンブリー３００の組立及び締結が非常に容易となる。
【００６０】
図９は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの部分分解斜視図であり、図１０は、図９のバッテリーパックの結合斜視図である。
【００６１】
図９を参照してさらに説明すれば、前記リレーアセンブリー２００は、第１側面板に付着され、正極端子連結用バスバー１５３ａと電気的に接続し得る。例えば、リレーアセンブリー２００は、二つの締結用フランジ２１０を備え、そのいずれか一つには第１端子接続部材１５４が挿入されてからナットで固定され、他の一つには第２端子接続部材１５５及び正極ターミナル連結用バスバー４２３が挿入されてからナットで固定され得る。正極ターミナル連結用バスバー４２３は、バッテリーパックカバー４２０の正極ターミナル４２１と連結され得る。
【００６２】
また、ＢＭＳアセンブリー３００は、第２側面板１３０に付着され、負極端子連結用バスバー１５３ｂと電気的に接続し得る。例えば、ＢＭＳアセンブリー３００は、二つの締結用フランジ３１０を備え得る。そのいずれか一つには、負極端子連結用バスバー１５３ｂの他端に結合した第１端子接続部材１５４が挿入されてからナットで固定され、他の一つには、第２端子接続部材１５５及び負極ターミナル連結用バスバー４２４が挿入されてからナットで固定され得る。負極ターミナル連結用バスバー４２４は、バッテリーパックカバー４２０の負極ターミナル４２２と連結され得る。また、ＢＭＳアセンブリー３００は、コーナー部位に、第２側面板とねじ締結されるねじ固定部３２０をさらに設け得る。
【００６３】
このように、リレーアセンブリー２００及びＢＭＳアセンブリー３００が統合型カートリッジ１００に電気的、機械的に結合できるため、その組立及び締結工程が非常に簡素化する。また、本実施例によれば、リレーアセンブリー２００及びＢＭＳアセンブリー３００は、別途のハウジングなく締結用フランジ２１０、３１０のみで第１及び第２側面板１２０、１３０に密着して組み立てることができるため、空間効率性が高くなる。したがって、バッテリーパック１０を既存よりもコンパクトに構成することができる。
【００６４】
一方、本発明によるバッテリーパック１０は、図９及び図１０に示したように、上述の統合型カートリッジ１００、前記統合型カートリッジ１００に収容される複数のバッテリーセル、統合型カートリッジ１００の第１側面板１２０の外側面に付着されるリレーアセンブリー２００、統合型カートリッジ１００の第２側面板１３０の外側面に付着されるＢＭＳアセンブリー３００、これらを内部に収容するバッテリーパックハウジング４１０及びバッテリーパックカバー４２０を含み得る。
【００６５】
リレーアセンブリー２００は、電流が流れる充放電経路を選択的に開閉するスイチング部品であり得る。バッテリーパック１０における異常状況の発生時、充放電電流の流れを遮断することができる。
【００６６】
ＢＭＳアセンブリー３００は、バッテリーセルの充放電動作を全般的に制御するバッテリー管理装置をいい、バッテリーパックに通常含まれる構成要素であるといえる。このようなＢＭＳアセンブリー３００は、センシング部１５０と連結され、各バッテリーセルの電圧情報などに基づいてバッテリーセルを制御できる。
【００６７】
前記リレーアセンブリー２００、ＢＭＳアセンブリー３００及び統合型カートリッジ１００、そしてバッテリーパックカバー４２０を組立／締結した状態でこれらの組立体にバッテリーパックハウジング４１０を覆った後、バッテリーパックカバー４２０とバッテリーパックハウジング４１０とが当接する部位をレーザーを用いて溶接することで、バッテリーパックが完成できる。
【００６８】
図１１は、図９のバッテリーパックのターミナルの斜視図であり、図１２は、図１１のターミナルの断面図であり、図１３は、図９のバッテリーパックの主要部の部分断面図である。
【００６９】
図１１〜図１３を参照すれば、前記バッテリーパック１０の前記正極ターミナル５１０及び前記負極ターミナル５２０は、即ち、前記バッテリーパック１０の前記一対のターミナル５１０、５２０は、前記バッテリーパックカバー４２０にインサート射出及びボンディング結合によって前記バッテリーパックカバー４２０に固定できる。
【００７０】
このような前記インサート射出によって前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０と前記バッテリーパックカバー４２０との間において間隙のない密封を図ることができるため、防水のための別途の封止部材なくとも前記バッテリーパックカバー４２０の内側における前記バッテリーパックハウジング４１０の内部への水分や異物などの浸透を効果的に防止することができる。
【００７１】
また、前記ボンディング結合によって、前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０は、前記バッテリーパックカバー４２０にさらに堅固に固定装着できるとともに、水分や異物などの浸透を防止するための封止効果もさらに向上させることができる。
【００７２】
以下、このような前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０について、より詳しく説明する。
【００７３】
前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０は、各々、外部電源連結部５３０、バスバー装着部５４０、カバー装着部５５０及びボンディング結合部５７０を含み得る。
【００７４】
前記外部電源連結部５３０は、前記バッテリーパックカバー４２０の外で前記外部電源などと連結され得る。このような前記外部電源連結部５３０は、前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０の前記バッテリーパックカバー４２０への装着時、前記バッテリーパックカバー４２０の上側に所定長さが突出し得る。
【００７５】
前記バスバー装着部５４０は、前記バッテリーセルとの電気的な接続のために、各々のターミナル連結用バスバー４２３、４２４に装着され得る。ここで、前記バスバー装着部５４０は、各々のターミナル連結用バスバー４２３、４２４のターミナル貫通孔４２５に挿入装着され得る。
【００７６】
前記カバー装着部５５０は、前記バスバー装着部５４０と前記外部電源連結部５３０とを連結し、前記インサート射出によって前記バッテリーパックカバー４２０のインサート部４３２内に固定装着され得る。ここで、前記インサート部４３２は、インサート突起４３５を含み得る。前記インサート突起４３５は、前記インサート部４３２の内周面に備えられ、前記インサート部４３２の内周面から突出するように形成され得る。
【００７７】
前記カバー装着部５５０は、インサート溝５５５を含み得る。
【００７８】
前記インサート溝５５５は、前記カバー装着部５５０の外周面に形成され得る。このような前記インサート溝５５５には、前記バッテリーパックカバー４２０の前記インサート突起４３５が挿入され得る。
【００７９】
このような前記インサート突起４３５が挿入される前記インサート溝５５５は、前記バッテリーパックカバー４２０の外からの水分や異物などを一次的に遮断することができる。即ち、水分や異物などは、前記インサート部４３２の上側において前記カバー装着部５５０の上側から流入するとしても、前記インサート突起４３５と前記インサート溝５５５との間にかかるようになり、前記バッテリーパックハウジング４１０の方向である下側への追加的な流入を効果的に防止することができる。
【００８０】
前記ボンディング結合部５７０は、前記カバー装着部５５０の外周面に備えられ、前記インサート溝５５５と各々のターミナル連結用バスバー４２３、４２４との間に配置され得る。このような前記ボンディング結合部５７０は、接着剤６００によって前記バッテリーパックカバー４２０の前記インサート部４３２にボンディング結合し得る。
【００８１】
前記接着剤６００は、前記ボンディング結合のためのものであって、前記インサート溝５５５の下側で、前記バッテリーパックカバー４２０の前記インサート部４３２と前記ボンディング結合部５７０との間を埋めるように十分満たされ得る。
【００８２】
このような前記接着剤６００によるボンディング結合で、前記カバー装着部５５０は前記バッテリーパックカバー４２０の前記インサート部４３２に、より安定的に固定される。
【００８３】
また、前記接着剤６００は、前記インサート部４３２の下側と前記カバー装着部５５０の下側との空間をより確実に密封するため、もし水分や異物などが前記インサート突起４３５と前記インサート溝５５５との間を通して下側へ下るとしても、これらの水分や異物などの前記バッテリーパックハウジング４１０の内部への浸透を二次的に防止することができる。
【００８４】
支持ナット７００は、前記バスバー装着部５４０に結合し、前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０と前記正極及び負極ターミナル連結用バスバー４２３、４２４とを支持できる。
【００８５】
このような前記支持ナット７００は、前記正極及び負極ターミナル連結用バスバー４２３、４２４と前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０とを各々支持できるように、一対で備えられ得る。前記一対の支持ナット７００によって、前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０は、前記正極及び負極ターミナル連結用バスバー４２３、４２４に、より安定的に結合できる。
【００８６】
このように、本実施例による前記バッテリーパック１０は、前記インサート射出及び前記ボンディング結合によって前記バッテリーパックカバー４２０に前記正極及び負極ターミナル５１０、５２０を間隙なくより密に装着することができる。
【００８７】
したがって、本実施例による前記バッテリーパック１０は、さらなる別途の封止部材なくより気密の構造を具現することができる。
【００８８】
このような本発明によるバッテリーパック１０は、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用できる。即ち、本発明による自動車は、本発明によるバッテリーパック１０を含み得る。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【符号の説明】
【００９１】
前面板１１０
リード通過孔１１１
フック１１２
基板載置部１１３
締結孔１１３ａ
リード接続用バスバー１５１
フック締結溝１５１ａ
ＰＣＢ回路基板１５２
通過孔１５２ｂ
２００  セルカートリッジ
１５２、１５４  両面接着テープや接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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