(57)【要約】  本発明は、バッテリーパックを開示する。本発明によるバッテリーパックは、積層配列されたバッテリーセル、前記バッテリーセルを収容するセルケース、及び前記バッテリーセルに電気的に接続し、一端が前記セルケースの外部へ延びるように設けられる正極第１バスバー及び負極第１バスバーを備えるセルモジュールアセンブリーと、ＢＭＳ回路基板、前記ＢＭＳ回路基板の縁部に垂直に固定される電流センサーユニット、及び前記ＢＭＳ回路基板を支持するＢＭＳハウジングを備え、前記ＢＭＳハウジングの下部が前記セルケースに結合可能に設けられたＢＭＳアセンブリーと、正極ターミナル及び負極ターミナル、及び前記正極ターミナル及び負極ターミナルに電気的に接続する正極第２バスバー及び負極第２バスバーを備え、前記ＢＭＳハウジングの上部を覆うパックカバーと、を含み、前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーは、一端が各々前記電流センサーユニットに垂直に接続可能に設けられ得る。
2020517075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層配列されたバッテリーセルと、前記バッテリーセルを収容するセルケースと、前記バッテリーセルに電気的に接続し、一端が前記セルケースの外部へ延びるように設けられる正極第１バスバー及び負極第１バスバーと、を備えるセルモジュールアセンブリーと、
ＢＭＳ回路基板と、前記ＢＭＳ回路基板の縁部に垂直に固定される電流センサーユニットと、前記ＢＭＳ回路基板を支持するＢＭＳハウジングと、を備え、前記ＢＭＳハウジングの下部が前記セルケースに結合可能に設けられたＢＭＳアセンブリーと、
正極ターミナル及び負極ターミナルと、前記正極ターミナル及び負極ターミナルに電気的に接続する正極第２バスバー及び負極第２バスバーと、を備え、前記ＢＭＳハウジングの上部を覆うパックカバーと、を含み、
前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーは、一端が各々前記電流センサーユニットに垂直に接続可能に設けられたことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項２】
前記電流センサーユニットは、
前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーと接続するプレート形態の金属抵抗体であって、両端部にボルト締結用ホールを備え、前記ＢＭＳ回路基板に対して垂直に配置されるシャントと、
前記シャントを垂直に立てられるようにクランピングし、前記ＢＭＳ回路基板の上に固定結合するように設けられたシャント支持部材と、を含む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ＢＭＳ回路基板は、
縁部の一側に前記シャント支持部材とねじ結合するシャント設置部が設けられ、前記シャント設置部を基準にして両サイド部分は少なくとも前記シャントの長さだけ空間が形成されるように切り取られたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記シャント支持部材は、
前記シャントの中心部が挟まれ得るスロット形態で設けられるクランピング部と、前記シャント設置部の端部を囲み、前記シャント設置部に取り付けられるマウンティング部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記マウンティング部は、下面から垂直に延びる組立ガイドピンを備え、前記シャント設置部は、前記組立ガイドピンが挿入可能に形成されたガイドピンホールをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記ＢＭＳハウジングは、
前記ＢＭＳ回路基板が載置される水平面を有し、前記水平面には前記シャントのボルト締結用ホールの後方にナットが位置するように前記ナットを支持するように設けられたナット支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
前記ＢＭＳハウジングの水平面は、
前記負極第１バスバーを前記シャントの鉛直下部で直結できるように前記シャントの下部が開放された形態を有するバスバーアクセス部を含むことを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記パックカバー及び前記ＢＭＳハウジングには、外周方向に沿って相互にスナップフィット締結可能に設けられる第１係止ホール及び第１係止突起が設けられ、
前記ＢＭＳハウジング及び前記セルケースには外周方向に沿って相互にスナップフィット締結可能に設けられる第２係止ホール及び第２係止突起が設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
前記ＢＭＳハウジングは、
前記ＢＭＳハウジングの下面から鉛直下方へ予め決められた長さだけ延びて形成された少なくとも一つのレッグをさらに備え、
前記セルケースは、
前記少なくとも一つのレッグと一対一に挿入結合するレッグ挿入ホールを備え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１０】
前記少なくとも一つのレッグは、前記レッグ挿入ホールに挿入深さが制限されるように設けられ、前記ＢＭＳハウジングが前記バッテリーセルから所定の間隔を隔てて支持され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ＢＭＳハウジング及び前記パックカバーは各々、上下方向において対応する外周が部分的に切開されて設けられ、相互結合時、前記シャントの両端部に前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーをボルト締結できる空間を形成する締結口が設けられることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記パックカバーは、
外側方向へ膨らむように形成され、内側に空間を形成する突出部を備え、前記突出部に、バッテリーセルの電流を遮断する電流遮断ユニットが取り付けられるように設けられたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む、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、電流センサーとバスバーとの連結経路が単純化及び最小化するように主要構成品をモジュール化した組立構造を有するバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年１１月６日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１４６６５２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。
【背景技術】
【０００３】
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ー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。
【０００４】
二次電池を用いるバッテリーパックの電力供給システムには、一般的に電流を測定するための電流センサーが備えられる。電流センサーは、バッテリーパックの充放電経路に流れる電流を測定してバッテリーパックの状態をモニターし、バッテリーパックに流れる過電流などを検知する。そして、電流センサーによって測定された電流は、充填状態（ＳＯＣ：State of Charge）を計算する情報として活用されるか、または充放電過程が正常に行われているか否かなどを判断する指標として活用され得る。
【０００５】
最近、電気自動車のエネルギー貯蔵装置として脚光を浴びているリチウム二次電池バッテリーパックの場合、１００Ａ〜３００Ａ程度と充放電電流が大きいため、バッテリーパックの電流測定時にはシャント抵抗（shunt resistor）が電流センサーとして広く使われる。
【０００６】
従来技術によるバッテリーパックにおいて、シャント抵抗は、図１に示したように、ＢＭＳ回路基板２の上にリードピン４を半田付けした後、ＢＭＳ回路基板２と所定の間隔を空けて平行に装着される。そして、バッテリーパックの充放電経路を形成するバスバー３ａ、３ｂがシャント抵抗１の端子部にボルト締結される。
【０００７】
ところが、従来技術の場合、バスバーをシャント抵抗に締結するには、複雑な曲げ形状のバスバーが必要である。即ち、ＢＭＳ回路基板と他の主要構成品との組立空間を確保するためにバスバーが長くなり、その形状が複雑となる。それに加え、シャント抵抗の面積、バスバーによって干渉される面積などによって、ＢＭＳ回路基板の活用可能面積が減少する問題と、シャント抵抗とバスバーに対するＢＭＳ回路基板の絶縁処理が容易でない問題がある。このような電流センサーとバスバーとの連結問題は、他の主要構成品の配置及び締結構造にも影響を与え、バッテリーパックの設計を難しくする要因の一つとして作用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電流センサーとバスバーとの連結経路が単純化及び最小化するように主要構成品をモジュール化して組立構造を向上させたバッテリーパックを提供することを目的とする。
【０００９】
なお、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらなる他の課題は、後述する発明の説明から当業者によって明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、積層配列されたバッテリーセル、前記バッテリーセルを収容するセルケース、及び前記バッテリーセルに電気的に接続し、一端が前記セルケースの外部へ延びるように設けられる正極第１バスバー及び負極第１バスバーを備えるセルモジュールアセンブリーと、ＢＭＳ回路基板、及び前記ＢＭＳ回路基板を支持するＢＭＳハウジングを備え、前記ＢＭＳハウジングの下部が前記セルケースに結合可能に設けられたＢＭＳアセンブリーと、正極ターミナル及び負極ターミナル、及び前記正極ターミナル及び負極ターミナルに電気的に接続する正極第２バスバー及び負極第２バスバーを備え、前記ＢＭＳハウジングの上部を覆うパックカバーと、を含むバッテリーパックが提供され得る。
【００１１】
前記ＢＭＳアセンブリーは、前記ＢＭＳ回路基板の縁部に垂直に固定された電流センサーユニットをさらに含み、前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーは、一端が各々前記電流センサーユニットに接続可能に設けられ得る。
【００１２】
前記電流センサーユニットは、前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーと接続するプレート形態の金属抵抗体であって、両端部にボルト締結用ホールを備え、前記ＢＭＳ回路基板に対して垂直に配置されるシャントと、前記シャントを垂直に立てられるようにクランピングし、前記ＢＭＳ回路基板の上に固定結合するように設けられたシャント支持部材と、を含み得る。
【００１３】
前記ＢＭＳ回路基板は、縁部の一側に前記シャント支持部材とねじ結合するシャント設置部が設けられ、前記シャント設置部を基準にして両サイド部分は少なくとも前記シャントの長さだけ空間が形成されるように切り取られた形態であり得る。
【００１４】
前記シャント支持部材は、前記シャントの中心部が挟まれ得るスロット形態で設けられるクランピング部と、前記シャント設置部の端部を囲み、前記シャント設置部に取り付けられるマウンティング部と、を含み得る。
【００１５】
前記マウンティング部は、下面から垂直に延びる組立ガイドピンを備え、前記シャント設置部は、前記組立ガイドピンが挿入可能に形成されたガイドピンホールをさらに含み得る。
【００１６】
前記ＢＭＳハウジングは、前記ＢＭＳ回路基板が載置される水平面を有し、前記水平面には前記シャントのボルト締結用ホールの後方にナットが位置するように前記ナットを支持するように設けられたナット支持部材をさらに含み得る。
【００１７】
前記ＢＭＳハウジングの水平面は、前記負極第１バスバーを前記シャントの鉛直下部で直結できるように前記シャントの下部が開放された形態を有するバスバーアクセス部を含み得る。
【００１８】
前記パックカバー及び前記ＢＭＳハウジングには、外周方向に沿って相互にスナップフィット締結可能に設けられる第１係止ホール及び第１係止突起が設けられ、前記ＢＭＳハウジング及び前記セルケースには外周方向に沿って相互にスナップフィット締結可能に設けられる第２係止ホール及び第２係止突起が設けられ得る。
【００１９】
前記ＢＭＳハウジングは、前記ＢＭＳハウジングの下面から鉛直下方へ予め決められた長さだけ延びて形成された少なくとも一つのレッグをさらに備え、前記セルケースは、前記少なくとも一つのレッグと一対一に挿入結合するレッグ挿入ホールを備え得る。
【００２０】
前記少なくとも一つのレッグは、前記レッグ挿入ホールに挿入深さが制限されるように設けられ、前記ＢＭＳハウジングが前記バッテリーセルから所定の間隔を隔てて支持され得る。
【００２１】
前記ＢＭＳハウジング及び前記パックカバーは各々、上下方向において対応する外周が部分的に切開されて設けられ、相互結合時、前記シャントの両端部に前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーをボルト締結できる空間を形成する締結口が設けられ得る。
【００２２】
前記パックカバーは、外方へ膨らむように形成され、内側に空間を形成する突出部を備え、前記突出部にバッテリーセルの電流を遮断する電流遮断ユニットが取り付けられるように設けられ得る。
【００２３】
本発明の他の一態様によれば、前述のバッテリーパックを含む自動車を提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一態様によれば、電流センサーとバスバーとの連結経路が単純化及び最小化したバッテリーパックを提供することができる。
【００２５】
また、ＢＭＳ回路基板の上に電流センサーが垂直配置されるので、ＢＭＳ回路基板の活用面積を拡大することができ、バスバーとの電気的干渉の恐れを解消することができる。
【００２６】
本発明の他の一態様によれば、容易に互いを締結できるようにバッテリーパックの主要構成品をモジュール化することにより組立性が向上したバッテリーパックを提供することができる。
【００２７】
本発明の効果は上述した効果に限定されず、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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術によるバッテリーパックにおいて、ＢＭＳ回路基板の上に水平に取り付けられた電流センサーと周辺バスバーとの連結構造を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバッテリーパックにおいてパックケースを除いたバッテリーパックの主要構成を部分的に分解して示した斜視図である。
【図５】図４におけるセルモジュールアセンブリーの部分拡大図である。
【図６】図４におけるＢＭＳアセンブリーとパックカバーとを組み立てた状態を示した斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＢＭＳアセンブリーの斜視図である。
【図８】図７の分解斜視図である。
【図９】図７におけるＢＭＳ回路基板及び電流センサーユニットの分解斜視図である。
【図１０】図７におけるＢＭＳ回路基板及び電流センサーユニットの結合斜視図である。
【図１１】電流センサーユニットを後方から見た斜視図である。
【図１２】ＢＭＳ回路基板のシャント設置部の下面視による斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるパックカバーの斜視図である。
【図１４】図１３におけるパックカバーの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。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一般的な意味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じた意味及び概念で解釈されねばならない。
【００３０】
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、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。
【００３１】
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比率は、実際の大きさや比率を完全に反映するものではないことがある。
【００３２】
図２及び図３は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックにおいてパックケースを除いたバッテリーパックの主要構成を部分的に分解して示した斜視図である。
【００３３】
これらの図面を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、セルモジュールアセンブリー１００、ＢＭＳアセンブリー２００、パックカバー３００及びパックケース４００を含み得る。
【００３４】
前記バッテリーパック１０は、図４に示したように、セルモジュールアセンブリー１００を一つのモジュールにし、ＢＭＳアセンブリー２００及びパックカバー３００から構成された組立体を他の一つのモジュールにして、これら二つのモジュールをスナップフィット方式で組立て及び分解可能に構成し得る。そして、前記組み立てられたセルモジュールアセンブリー１００、ＢＭＳアセンブリー２００及びパックカバー３００は、パックケース４００に収納されてパッケージングされ得る。
【００３５】
即ち、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、主要構成品がモジュール化しているため、組立て及び分解作業が容易であり、メインテナンスも非常に容易となる。
【００３６】
特に、詳しくは後述するが、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、前記セルモジュールアセンブリー１００に、ＢＭＳアセンブリー２００及びパックカバー３００から構成された組立体を効率的に直結できるように電流センサーユニット２１１とバスバーとの連結構造が単純化及び最小化するように構成されているため、従来技術に比べて空間効率性及び組立て作業の効率性がより向上する。
【００３７】
図４及び図５を共に参照して本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０を構成するセルモジュールアセンブリー１００を説明すると、セルモジュールアセンブリー１００は、バッテリーセル１１０と、前記バッテリーセル１１０の電圧センシングのための電圧センシングボード１３０を含む電圧センシングユニットと、正極第１バスバー１２０ａ及び負極第１バスバー１２０ｂと、バッテリーセル１１０を支持及びホルディングするためのセルケース１４０と、を含み得る。
【００３８】
バッテリーセル１１０は、広い面が一方向へ積層されるように配列され、電極リード１１１が端部方向へ延びた形態を有するパウチ型のバッテリーセル１１０であり得る。ここで、パウチ型のバッテリーセル１１０は、パウチ外装材、前記パウチ外装材に収納可能に設けられた電極組立体及び電解質から構成された二次電池を意味する。
【００３９】
例えば、パウチ型外装材は二つのパウチで構成され得、そのうちの少なくとも一つには凹んだ内部空間が形成され得る。そして、このようなパウチの内部空間に電極組立体が収納され得る。二つのパウチの縁部は相互溶着することにより、電極組立体が収容された内部空間を密閉できる。前記電極組立体に電極リード１１１が取り付けられ得、このような電極リード１１１がパウチ外装材の溶着部の間に介在されてパウチ外装材の外部へ露出することでバッテリーセル１１０の電極端子として機能できる。
【００４０】
電圧センシングボード１３０を含む電圧センシングユニットは、バッテリーセル１１０において電極リード１１１が突出した部分に配置され得る。電圧センシングユニットは、ＢＭＳ回路基板２１０と接続してバッテリーセル１１０の電圧情報などをＢＭＳに提供でき、ＢＭＳは、このような情報に基づいて充電や放電などのバッテリーセル１１０の動作を制御できる。
【００４１】
このような電圧センシングユニットは、電圧センシングボード１３０と複数のリード連結用バスバー１３１を含み得る。各々のバッテリーセル１１０の電極リード１１１は、例えば、超音波溶接で前記複数のリード連結用バスバー１３１に直列及び／又は並列に接続され得り、前記リード連結用バスバー１３１は、前記電圧センシングボード１３０に連結され得る。ここで、リード連結用バスバー１３１は、電流の通路の役割を果す部品であって、銅やアルミニウムのような電気伝導性金属から形成され得る。
【００４２】
正極第１バスバー１２０ａ及び負極第１バスバー１２０ｂは、リード連結用バスバー１３１のうちの二つを、他のものよりも長く形成したものであり得、バッテリーセル１１０の層状配列順が一番目のバッテリーセル１１０及び最後のバッテリーセル１１０に連結されたものであり得る。即ち、負極第１バスバー１２０ｂは、一番目のバッテリーセル１１０の負極電極リード１１１と連結されたものであり、正極第１バスバー１２０ａは、最後のバッテリーセル１１０の正極電極リード１１１と連結されたものであり得る。後述するが、前記正極第１バスバー１２０ａ及び負極第１バスバー１２０ｂは、一端が垂直に延びてセルケース１４０の外部へ突出するように設けられ得る。
【００４３】
セルケース１４０は、積層されたバッテリーセル１１０のうちの最外側のバッテリーセル１１０の広い面を覆う第１プレート１４３及び第２プレート１４４と、第１プレート１４３及び第２プレート１４４の一側エッジを連結し、前記バッテリーセル１１０を基準に電圧センシングユニットが位置する箇所の反対側を覆う第３プレート１４５と、四角のリング形態で第１プレート１４３及び第２プレート１４４とスナップフィット締結され、電極リードと電圧センシングユニットが位置した箇所の周りを囲むように設けられたキャップフレーム１４６と、を含み得る。
【００４４】
パウチ型バッテリーセル１１０は、特性上、積層が容易であるが、アルミニウムシートでパッケージングされていて機械的剛性が十分でない。セルケース１４０は、このようなパウチ型バッテリーセル１１０の積層及び動きを阻む構造物であるといえる。
【００４５】
本発明の一実施形態によるセルケース１４０は、積層されたバッテリーセル１１０の側面部に位置したセルエッジ領域がセルケース１４０の外部に露出可能に構成されている。追って、セルエッジ領域の間にはレジンが充填され得る。参考までに、前記レジンは、パックケース４００の側面に形成されたレジン注入ホール４１０からパックケース４００の内部へ注入され得、このようなレジンは、バッテリーセル１１０の固定及び熱伝導媒介体として機能できる。
【００４６】
セルケース１４０のキャップフレーム１４６には、その外周に第２係止ホール１４２が備えられ得る。前記第２係止ホール１４２は、ＢＭＳハウジング２２０の外周に備えられた第２係止突起２２６と一対一で対応する締結手段である。
【００４７】
このようなセルモジュールアセンブリー１００は、ＢＭＳアセンブリー２００及びパックカバー３００から構成された組立体とスナップフィット方式で締結できる。この際、負極第１バスバー１２０ｂは、前記組立体の電流センサーユニット２１１に垂直にアクセスされ、正極第１バスバー１２０ａは、正極第２バスバー３３０ａに垂直にアクセスされ得る。そして、前記負極第１バスバー１２０ｂと電流センサーユニット２１１との接触面及び正極第１バスバー１２０ａと正極第２バスバー３３０ａとの接触面に各々ボルトＢを締結してこれらを固定することができる。
【００４８】
以下、このような連結を可能にするＢＭＳアセンブリー２００及びパックカバー３００の構成について詳しく説明する。
【００４９】
図６は、図４のＢＭＳアセンブリーとパックカバーとを組み立てた状態を示した斜視図であり、図７は、本発明の一実施形態によるＢＭＳアセンブリー２００の斜視図であり、図８は、図７の分解斜視図である。
【００５０】
図６及び図７を参照すると、ＢＭＳアセンブリー２００及びパックカバー３００も、容易に組立て及び分解できるようにスナップフィット方式で結合するように設けられ得る。
【００５１】
前記ＢＭＳアセンブリー２００は、ＢＭＳ回路基板２１０と、前記ＢＭＳ回路基板２１０を支持するＢＭＳハウジング２２０と、で構成される。そして、前記パックカバー３００は、正極ターミナル３１０及び負極ターミナル３２０と、前記正極ターミナル３１０及び負極ターミナル３２０に電気的に接続する正極第２バスバー３３０ａ及び負極第２バスバー３３０ｂと、を備え、ＢＭＳ回路基板２１０及び電流遮断ユニット３４０を含めた各種電装部品を介在してＢＭＳハウジング２２０の上部を覆うように設けられ得る。
【００５２】
先ず、ＢＭＳアセンブリー２００を構成するＢＭＳ回路基板２１０は、中央情報処理装置ＣＰＵを含めた各種コネクターと、印刷回路パターンと、電流センサーユニット２１１と、を含み得る。
【００５３】
電流センサーユニット２１１は、図３及び図４と、図７及び図８とを共に参照して見ると、前記ＢＭＳ回路基板２１０の縁部に垂直に固定されるように設けられており、負極第１バスバー１２０ｂ及び負極第２バスバー３３０ｂが垂直に連結され得る。このような電流センサーユニット２１１は、シャント２１２及びシャント支持部材２１３を含む。
【００５４】
ここで、シャント２１２とは、大きい値の電流を直接測定しにくい場合、電圧を測定してこれを電流に換算するための構成であって、中央に予め決められた抵抗値を有する抵抗部を有し、抵抗部の両側に導電性金属からなるプレート形態の金属抵抗体を有する構成を意味する。前記シャント２１２は、抵抗部に被測定電流が適用され、前記被測定電流の大きさを検出できるように前記抵抗部の両端に電圧測定用リードピン２１８をＢＭＳ回路基板２１０に半田付けして電圧を測定する。
【００５５】
本実施形態において、前記シャント２１２は、シャント支持部材２１３によってＢＭＳ回路基板２１０の上に垂直に立てられた状態で、前記抵抗部を基準に一端部には負極第１バスバー１２０ｂが連結され、他端部には負極第２バスバー３３０ｂが連結される。この際、シャント２１２の両端部と、負極第１バスバー１２０ｂ及び負極第２バスバー３３０ｂの一端部には、同じ直径のボルト締結用ホールＨが備えられ、前記ボルト締結用ホールＨにボルトを挿入してこれらを一体で固定結合することができる。
【００５６】
シャント支持部材２１３は、シャント２１２を垂直に立てるようにクランピングしながらＢＭＳ回路基板２１０の上のシャント設置部２１６に固定結合するように設けられる。ここで、シャント設置部２１６は、図９に示したように、ＢＭＳ回路基板２１０の縁部の一部であって、ＢＭＳ回路基板２１０は、前記シャント設置部２１６を基準にして両サイド部分が少なくともシャント２１２の長さだけ空間が形成されるように切り取られた形態を有する。ＢＭＳ回路基板２１０がこのように切り取られた形態を有するため、後述するＢＭＳハウジング２２０のバスバーアクセス部２２２の下方で負極第１バスバー１２０ｂを前記シャント２１２の一端部に垂直に直結することができる。また、シャント設置部２１６がＢＭＳ回路基板２１０の上で他の部分に比べて突出していることから、後述するシャント支持部材２１３をこれにかぶせる方式で設置することが容易である。
【００５７】
シャント支持部材２１３は、クランピング部２１４及びマウンティング部２１５を含み得る。前記クランピング部２１４は、シャント２１２の中心部または抵抗部が挟まれ得るスロット形態で設けられ得る。図１０及び図１１に示したように、前記マウンティング部２１５は、前記クランピング部２１４と一体でシャント設置部２１６の端部を囲むキャップ形態でシャント設置部２１６に装着されるように設けられ得る。シャント支持部材２１３は、このようなマウンティング部２１５がシャント設置部２１６にねじ締結されることで取り付けられ得る。参考までに、本実施形態の場合、シャント設置部２１６には、縁部にねじを挟み得るように凹んだ形態の凹部２１６ａが設けられており、ねじを前記凹部２１６ａの下方から上方へ入れてシャント支持部材２１３のマウンティング部２１５に締結することができる。
【００５８】
このようなマウンティング部２１５を有するシャント支持部材２１３及びシャント設置部２１６の構成によれば、これらを組み立てるとき、ＢＭＳ回路基板２１０の上に電流センサーユニット２１１を整列しやすく、外部からの衝撃に対しても電流センサーユニット２１１がＢＭＳ回路基板２１０の内側へ移動しないため、組立て状態がより安定的になる。
【００５９】
また、前記シャント支持部材２１３のマウンティング部２１５には、組立ガイドピン２１５ａが備えられ得る。前記組立ガイドピン２１５ａは、一対であってマウンティング部２１５の下面から鉛直下方へ予め決められた長さだけ延びるように設けられ得る。このような一対の組立ガイドピン２１５ａは、シャント設置部２１６に形成されているガイドピンホール２１６ｂに挿入され得る。このような組立ガイドピン２１５ａ及びガイドピンホール２１６ｂの構成によれば、シャント設置部２１６に対する電流センサーユニット２１１の組立位置がガイドされるだけでなく、ねじ結合時、電流センサーユニット２１１の動きが阻まれるので、組立公差が減少する。
【００６０】
図１１及び図１２を参照すれば、前記電流センサーユニット２１１は、ＢＭＳ回路基板に半田付けされる電圧測定用リードピン２１８をさらに備え得る。前記電圧測定用リードピンを用いてシャント２１２の抵抗部の両端の電圧降下を測定し、電流の大きさを推正することができる。
【００６１】
図７及び図８をさらに参照してＢＭＳハウジングを見ると、ＢＭＳハウジング２２０は、ＢＭＳ回路基板２１０を載置できる水平面２２１と、前記水平面２２１の周りに沿って突出した壁体と、ナット支持部材２２３と、前記水平面２２１の下方へ突出した少なくとも一つのレッグ２２４と、前記壁体に形成される第１係止ホール２２５と、第２係止突起２２６と、を含み得る。
【００６２】
水平面２２１は、少なくとも前記ＢＭＳ回路基板２１０よりも広い面積を有し、前記ＢＭＳ回路基板２１０をねじ結合して固定できるように設けられる。特に、前記水平面２２１は、前記電流センサーユニット２１１が位置する下部が開放された形態を有するようにバスバーアクセス部２２２を含み得る。言い換えれば、バスバーアクセス部２２２は、水平面２２１が上下方向に開放された部分であって、セルモジュールアセンブリー１００の負極第１バスバー１２０ｂを垂直に電流センサーユニット２１１のシャント２１２に直結できるように通路を形成する。
【００６３】
ナット支持部材２２３は、前記シャント２１２のボルト締結用ホールＨの後方にナット２３０が位置するように前記ナット２３０を支持する前記水平面２２１の上の構造物であり得る。ナット支持部材２２３は、ナット２３０をシャント２１２のボルト締結用ホールＨの高さまで上方から下方へ挿入可能に設けられ得る。例えば、ボルトＢの一端は、負極第１バスバー１２０ｂとシャント２１２の一側、または負極第２バスバー３３０ｂとシャント２１２の他側に各々備えられたボルト締結用ホールＨを通して前記ナット２３０に締結され得る。
【００６４】
少なくとも一つのレッグ２２４は、ＢＭＳハウジング２２０の下面、即ち、前記水平面２２１の下面から鉛直下方へ予め決められた長さだけ延びて形成された柱状のものであって（図４参照）、セルケース１４０に備えられるレッグ挿入ホール１４１に一対一に挿入結合可能に設けられる。
【００６５】
特に、少なくとも一つのレッグ２２４は、前記レッグ挿入ホール１４１に挿入深さが制限されるように設けられることにより、セルケース１４０に対するＢＭＳハウジング２２０の挿入深さを制限し、ＢＭＳハウジング２２０をバッテリーセル１１０ないし電圧センシングボード１３０から所定間隔ほど離隔するように支持する役割を果す。
【００６６】
第１係止ホール２２５及び第２係止突起２２６は各々、セルモジュールアセンブリー１００のセルケース１４０及びパックカバー３００とのスナップフィット結合のための手段であって、前記ＢＭＳハウジング２２０の壁体に周方向に沿って設けられる。勿論、パックカバー３００の外周方向に沿っては前記第１係止ホール２２５に対応する第１係止突起３５０が設けられ、セルケース１４０の外周方向に沿っては前記第２係止突起２２６に対応する第２係止ホール１４２が設けられ得る。参考までに、第１係止ホール２２５と第１係止突起３５０との形成位置及び第２係止ホール１４２と第２係止突起２２６との形成位置は、自由に変更可能である。
【００６７】
一方、前記のようなスナップフィット締結手段によってＢＭＳハウジング２２０とパックカバー３００とを結合すれば、シャント２１２の両端部に前記負極第１バスバー１２０ｂ及び前記負極第２バスバー３３０ｂをボルト締結できる空間である締結口２２７が形成される（図６参照）。即ち、ＢＭＳハウジング２２０とパックカバー３００とは、上下方向において対応する外周に前記締結口２２７が形成されるように部分的に切開された形状を有し得る。
【００６８】
また、図１３及び図１４を参照すれば、パックカバー３００には、正極ターミナル３１０及び負極ターミナル３２０と、前記正極ターミナル３１０及び負極ターミナル３２０に電気的に接続する正極第２バスバー３３０ａ及び負極第２バスバー３３０ｂと、電流遮断ユニット３４０と、を備え得る。
【００６９】
正極ターミナル３１０及び負極ターミナル３２０は、バッテリーパック１０の電源端子であって、パックカバー３００の外側に露出するように設けられ得る。
【００７０】
正極第２バスバー３３０ａ及び負極第２バスバー３３０ｂは各々、一端が前記正極ターミナル３１０及び負極ターミナル３２０に連結され、他端は、セルモジュールアセンブリー１００の正極第１バスバー１２０ａ及び電流センサーユニット２１１に連結され得る。
【００７１】
このような正極第２バスバー３３０ａ及び負極第２バスバー３３０ｂは、相手物との連結時、経路上の妨害物を回避できる範囲内で最短距離として形成することが望ましい。この場合、前記正極第２バスバー３３０ａ及び負極第２バスバー３３０ｂの形状を曲げることがあり得る。
【００７２】
本実施形態の負極第２バスバー３３０ｂを説明すれば、従来技術（図１参照）に比べて、負極第２バスバー３３０ｂの一端が上下方向へ電流センサーユニット２１１と直結可能であるため、負極第２ターミナルは、単一の曲げ形状のみで電流センサーユニット２１１と負極ターミナル３２０とを連結できるように構成されていることが分かる。参考までに、本実施形態とは異なり、負極ターミナル３２０の位置が電流センサーユニット２１１の鉛直上部にあれば、負極第２バスバー３３０ｂを一切曲げることなく電流センサーユニット２１１に直結することも可能である。一方、負極第２バスバー３３０ｂと同様に負極第１バスバー１２０ｂも、セルモジュールアセンブリー１００から垂直に延びた形態のまま電流センサーユニット２１１に直結できる。これは、従来技術による場合と比較すれば、負極第１バスバー１２０ｂの形状が単純化及び最小化しているためであることがよく分かる。
【００７３】
電流遮断ユニット３４０は、高圧の電流が流れる場合、必要に応じてこれを遮断できるスイッチの役割を果す構成品である。前記電流遮断ユニット３４０は、リレーなどの電気部品を含み得る。前記電流遮断ユニット３４０は、正極ターミナル３１０と正極第２バスバー３３０ａとの間に電気的に接続され、前記パックカバー３００の内側空間に固定されるように装着され得る。
【００７４】
例えば、本実施形態によるパックカバー３００は、外側方向へ膨らむように形成され、その内側に前記電流遮断ユニット３４０と形合わせとなる空間を有する突出部３４０ａを有しており、電流遮断ユニット３４０を前記突出部３４０ａに取り付けることができる。したがって、ＢＭＳアセンブリー２００の上部に前記パックカバー３００を結合しても電流遮断ユニット３４０とＢＭＳ回路基板２１０または他の部品とをＢＭＳアセンブリー２００とパックカバー３００との間の空間に空間効率的かつ集約的に配置できる。
【００７５】
以上のように上述の本発明の一実施形態によれば、バッテリーパック内の電気的接続構成を単純化及び最小化することができ、体積が相対的に大きい電流センサーユニット２１１をＢＭＳ回路基板２１０の上に垂直に設けることで従来よりもＢＭＳ回路基板２１０の空間効率性が向上し、ＢＭＳ回路基板との絶縁処理が容易になる。また、バッテリーパック１０の主要構成品が互いに容易に締結されるようにモジュール化することで生産性が向上し、製品のメインテナンスも従来より容易になる。
【００７６】
一方、本発明の一実施形態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可能である。即ち、本発明の一実施形態による自動車は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０を含み得る。
【００７７】
以上、本発明を特定の実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野において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あれば、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。
【００７８】
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、説明の便宜上のためのものに過ぎず、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】
【００７９】
１０  バッテリーパック
１００  セルモジュールアセンブリー
１１０バッテリーセル
１２０ａ  正極第１バスバー
１２０ｂ  負極第１バスバー
１４０  セルケース
２００  ＢＭＳアセンブリー
２１０  ＢＭＳ回路基板
２１１  電流センサーユニット
２２０  ＢＭＳハウジング
３００  パックカバー
３１０  正極ターミナル
３２０  負極ターミナル
３３０ａ  正極第２バスバー
３３０ｂ  負極第２バスバー
４００  パックケース
【図１】
2020517075.tif 000003
【図２】
2020517075.tif 000004
【図３】
2020517075.tif 000005
【図４】
2020517075.tif 000006
【図５】
2020517075.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2020517075.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020517075.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2020517075.tif 000014
【図１３】
2020517075.tif 000015
【図１４】
2020517075.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月15日(2019.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層配列されたバッテリーセルと、前記バッテリーセルを収容するセルケースと、前記バッテリーセルに電気的に接続し、正極第１バスバーの一端及び負極第１バスバーの一端が前記セルケースの外部へ延びる正極第１バスバー及び負極第１バスバーと、を含むセルモジュールアセンブリーと、
ＢＭＳ回路基板と、前記ＢＭＳ回路基板の縁部に垂直に固定される電流センサーユニットと、前記ＢＭＳ回路基板を支持するＢＭＳハウジングと、を含み、前記ＢＭＳハウジングの下部が前記セルケースに結合されるように設けられたＢＭＳアセンブリーと、
正極ターミナル及び負極ターミナルと、前記正極ターミナル及び前記負極ターミナルに電気的に接続する正極第２バスバー及び負極第２バスバーと、を含み、前記ＢＭＳハウジングの上部を覆うパックカバーと、
を備え、
前記負極第１バスバーの一端及び前記負極第２バスバーの一端はそれぞれ、前記電流センサーユニットに垂直に接続されたことを特徴とするバッテリーパック。
【請求項２】
前記電流センサーユニットは、前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーと接続するプレート状の金属抵抗体の形態で設けられたシャントであって、前記シャントの両端部にボルト締結用ホールを備え、前記ＢＭＳ回路基板に対して垂直に配置されるシャントと、
前記シャントを垂直に立てられるようにクランピングし、前記ＢＭＳ回路基板の上に固定的に結合されたシャント支持部材と、を含む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ＢＭＳ回路基板は、その縁部の一側に前記シャント支持部材とねじ結合するシャント設置部が設けられ、前記シャント設置部を基準にして前記ＢＭＳ回路基板の両側部分は少なくとも前記シャントの長さ分だけ空間が形成されるように切り取られたことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記シャント支持部材は、前記シャントの中心部が挟まれるスロット形態で設けられたクランピング部と、前記シャント設置部の端部を囲むように、前記シャント設置部に取り付けられたマウンティング部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記マウンティング部は、前記マウンティング部の下面から垂直に延びる組立ガイドピンを備え、前記シャント設置部は、前記組立ガイドピンが挿入されるガイドピンホールをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記ＢＭＳハウジングは、前記ＢＭＳ回路基板が載置される水平面を有し、
前記ＢＭＳハウジングの水平面には、ナットが前記シャントのボルト締結用ホールの後方に位置するように、前記ナットを垂直に支持するナット支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
前記ＢＭＳハウジングの水平面は、前記負極第１バスバーを前記シャントの鉛直下部で直結できるように前記シャントの下部が開放された形態を有するバスバーアクセス部を含むことを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記パックカバー及び前記ＢＭＳハウジングには、その外周方向に沿って互いにスナップフィット締結される第１係止ホール及び第１係止突起が設けられ、
前記ＢＭＳハウジング及び前記セルケースには、その外周方向に沿って互いにスナップフィット締結される第２係止ホール及び第２係止突起が設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項９】
前記ＢＭＳハウジングは、前記ＢＭＳハウジングの下面から鉛直下方へ予め決められた長さ分だけ延びるように形成された少なくとも一つのレッグをさらに備え、
前記セルケースは、前記少なくとも一つのレッグと一対一に挿入結合するレッグ挿入ホールを備え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１０】
前記少なくとも一つのレッグは、前記レッグ挿入ホールに挿入深さが制限されるように設けられ、その結果、前記ＢＭＳハウジングは、前記バッテリーセルから所定の間隔で離間されるように支持され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】
上下方向において互いに対応する前記ＢＭＳハウジングの外周及び前記パックカバーの外周は前記ＢＭＳハウジングと前記パックカバーとが結合された時に締結口が前記ＢＭＳハウジングと前記パックカバーとの間に形成されるように、部分的に凹んでおり、前記締結口は、前記シャントの両端部に前記負極第１バスバー及び前記負極第２バスバーをボルト締結できる空間を形成することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１２】
前記パックカバーは、外側方向へ膨らむように形成されて、前記パックカバーの内側に空間を形成する突出部を備え、前記突出部に、バッテリーセルの電流を遮断する電流遮断ユニットが取り付けられることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
【国際調査報告】
2020517075.tif 000017
2020517075.tif 000018
2020517075.tif 000019
2020517075.tif 000020