JP7612274B2

JP7612274B2 - デバイスとの接触不良を防止することができる部材を含むバッテリーパック

Info

Publication number: JP7612274B2
Application number: JP2022562565A
Authority: JP
Inventors: ヒュク・ジュン・ソン; ジン・ヒュン・イ; ジェ・ヨン・ジャン; ジェ・ヒュン・キム; デ・ホ・ジュン
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2025-01-14
Anticipated expiration: 2041-12-21
Also published as: CN115516714A; KR20220102023A; EP4113756A1; US12614807B2; EP4113756A4; CN115516714B; JP2023522662A; WO2022154295A1; KR102886158B1; US20230139879A1

Description

本出願は２０２１年１月１２日付の韓国特許出願第２０２１－０００４２０５号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容はこの明細書の一部として含まれる。

本発明はコネクタの周囲に支持部材を備えてコネクタの変形などによるデバイスピンとの接触不良を防止することができるバッテリーパックに関する。

スマートフォン、ノートブック型ＰＣ、デジタルカメラなどのモバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するのに伴い、充放電の可能な二次電池に関する技術が活発に開発されている。また、二次電池は大気汚染物質を発生させる化石燃料の代替エネルギー源であり、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）、エネルギー貯蔵デバイス（ＥＳＳ）などに適用されている。

現在、広く使われる二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、すなわち、単位バッテリーセルの作動電圧は約２．０Ｖ～５．０Ｖである。よって、これより高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列に連結してセルモジュールアセンブリーを構成することもあり、またセルモジュールアセンブリーを所要の出力電圧または充放電容量に応じて直列にまたは並列に連結してバッテリーモジュールを構成することもできる。このように、少なくとも一つのバッテリーモジュールを用い、追加的な構成要素を付け加えてバッテリーパックを製作することが一般的である。

このようなバッテリーパックはコネクタを介して多様なデバイスと電気的に連結することができる。

図１は従来のバッテリーパックの一部を概略的に示す斜視図であり、図２はデバイスピンが挿入された従来のコネクタの切断面を概略的に示す斜視図である。

図１及び図２を参照して従来のバッテリーパックとデバイスとを連結するコネクタの構造を説明すると、まずバッテリーパックは一つ以上のバッテリーモジュールまたはバッテリーセルがケースに収納された形態を有する。

このようなケースは、一般的に、下部ケースと上部カバー１とから構成され、上部カバー１には、バッテリーパックを電源として使用するデバイスとバッテリーパックとを電気的に連結するためのデバイスピン５が挿入されるピン挿入口２が形成されている。

また、バッテリーパックの内部には、バッテリーパックの作動を制御する部品が実装されたＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ）３、及び外部デバイスとの電気的連結のためにＰＣＢ３上に結合されるコネクタ４が備えられている。

しかし、バッテリーパックをデバイスと電気的に連結するためには、ピン挿入口２を通してデバイスピン５をコネクタに挿入して接点を形成することになるが、従来のバッテリーパックのコネクタは、デバイスピン５の挿入及び分離を繰り返せば、コネクタの接点部が開くなどの変形によって、挿入されるデバイスピン５との接触不良が発生することがある。

このような接触不良が発生すれば、接触抵抗が増加して熱が発生するか、デバイスの動作不良などが発生することがあるという問題がある。

本発明は前記のような問題点を解決するために、コネクタの周囲に支持部材を備えることで、コネクタの変形などによるデバイスピンとの接触不良を防止することができるバッテリーパックを提供することを目的とする。

前記のような目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを内蔵する下部ケース及び上部カバーを含むパックケースと、前記パックケースの内部に位置し、デバイスとバッテリーパックとを電気的に連結するコネクタと、前記パックケースの内部に位置するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ）であって、その一面に前記コネクタが結合されるＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ）と、を含むバッテリーパックであって、前記上部カバーには、前記コネクタにデバイスピンを挿入することができるように、複数のピン挿入口が形成されており、前記上部カバーの内側には、前記コネクタの外郭に位置して前記コネクタの変形を制限する支持部材が形成されていることを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、コネクタが一定地点で内側に折り曲げられてデバイスピンとの接点を形成する一対のコネクタアームと、一側がコネクタアームと連結されているコネクタ連結部であって、その他側がＰＣＢに結合されているコネクタ連結部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、支持部材がピン挿入口を挟んで向き合う一対のバー（ｂａｒ）の形態を有することを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、支持部材がピン挿入口のそれぞれに備えられることを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、支持部材の一側が上部カバーの内側に連結されており、その支持部材の他側がＰＣＢの方向に延びていることを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、支持部材の一対のバーの間の間隔が、デバイスピンが挿入された状態でコネクタアームの一部が支持部材の内側に接触してコネクタアームの拡開を制限することができるサイズを有することを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、支持部材のそれぞれに、コネクタアームの方向に突出した突起が形成されていることを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、突起の一面が、コネクタにデバイスピンが挿入されるとき、コネクタアームと接触することを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、支持部材が弾性素材から形成されていることを特徴とする。

また、本発明によるバッテリーパックは、支持部材の一対のバーの間の間隔が、デバイスピンが挿入された状態でコネクタアームの一部が支持部材の内側または突起のうちのいずれか一つ以上に接触してコネクタアームの拡開を制限することができるサイズを有することを特徴とする。

また、本発明によるデバイスは、本発明のバッテリーパックのうちのいずれか一つを含むことを特徴とする。

本発明のバッテリーパックは、支持部材を備えてコネクタの変形を制限することで、コネクタとデバイスピンとの接触不良を防止することができる利点がある。

また、本発明のバッテリーパックは、繰り返し使用にもかかわらず、コネクタとデバイスピンとの電気的接触を良好に維持することができ、長時間の間に接触不良なしに使うことができる利点がある。

また、本発明のバッテリーパックは、接触不良によるデバイスの動作不良を減少させて製品の信頼度を向上させることができる利点がある。

従来のバッテリーパックの一部を概略的に示す斜視図である。デバイスピンが挿入された従来のコネクタの断面を概略的に示す斜視図である。本発明の一実施例による支持部材を備えたバッテリーパックの断面一部を概略的に示す斜視図である。本発明の一実施例による支持部材を備えたバッテリーパックにデバイスピンが挿入された状態の断面一部を概略的に示す斜視図である。本発明の他の実施例による支持部材を備えたバッテリーパックの断面一部を概略的に示す斜視図である。本発明の他の実施例による支持部材を備えたバッテリーパックにデバイスピンが挿入された状態の断面一部を概略的に示す斜視図である。本発明の他の実施例による支持部材の間にコネクタを挿入する過程を概略的に示す斜視図である。本発明の他の実施例による支持部材の間にコネクタを挿入する過程を概略的に示す斜視図である。

本出願で、「含む」、「有する」または「備える」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品またはこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組合せなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。

また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般にわたって、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

以下、本発明によるバッテリーパックについて添付図面を参照して説明する。

図３は本発明の一実施例による支持部材を備えたバッテリーパックの断面一部を概略的に示す斜視図であり、図４は本発明の一実施例による支持部材を備えたバッテリーパックにデバイスピンが挿入された状態の断面一部を概略的に示す斜視図である。

図３及び図４を参照して本発明のバッテリーパックを詳細に説明すると、バッテリーパックは、上部カバー１００及び下部ケースを含むパックケース内に複数のバッテリーセルを収納している。

収納されるバッテリーセルの種類は特に限定されず、パウチ型バッテリーセル、円筒型バッテリーセル、角型バッテリーセルなどの公知の多様なバッテリーセルのうちで必要に応じて適切に使うことができ、場合によっては、複数のバッテリーセルをバッテリーモジュールの形態に製作して収納することも可能である。

また、パックケースの内部一側には、バッテリーパックの作動を制御する各種の部品が実装されたＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ）３００が備えられており、ＰＣＢ３００の一面には、外部デバイスとの電気的連結のためのコネクタ２００が接合される。

ここで、コネクタ２００は、図３に示すように、両端の間の一地点で内側に折り曲げられてデバイスピンＰとの接点を形成する一対のコネクタアーム２１０と、一側がコネクタアーム２１０と連結され、他側がＰＣＢ３００に結合されるコネクタ連結部２２０とを含む。

また、コネクタアーム２１０は金属のような電気伝導性素材からなる長いプレートが一部分で折り曲げられた形態を有し、コネクタ連結部２２０に接する部分から遠くなるほどコネクタアーム２１０の間の間隔が小さくなり、折曲地点を基準にコネクタアーム末端部２１１の方向に行くほどコネクタアーム２１０の間の間隔は再び大きくなる形態を有する。

一方、上部カバー１００には、デバイスピンＰをコネクタ２００に挿入することができるように、それぞれのコネクタ２００に対応する位置にピン挿入口１１０が形成されている。

また、上部カバー１００の内側には、デバイスピンＰの反復的な挿入及び分離の際、コネクタ２００の変形によるコネクタ２００とデバイスピンＰとの接触不良を防止するために、支持部材１２０が備えられている。

このような支持部材１２０は、コネクタ２００ごとに一対のバー（ｂａｒ）状の部材がそれぞれのピン挿入口１１０を中心に向き合う形態に位置しており、支持部材１２０の一側は上部カバー１００の内側と連結されており、他側はＰＣＢ３００の方向に延びた形態に形成されている。

このように、支持部材１２０にコネクタ２００を備えた上部カバー１００を使って、コネクタ２００を含むバッテリーパックを組み立てれば、コネクタ２００のそれぞれは一対の支持部材１２０の間に位置するようになる。

ここで、一対の支持部材１２０の間の間隔は、コネクタ２００にデバイスピンＰが挿入されなかった状態では二つのコネクタアーム末端部２１１の間の間隔より大きく、図４に示すように、デバイスピンＰがコネクタ２００に挿入された状態では二つのコネクタアーム末端部２１１が支持部材１２０と接触することができる間隔を有する。

一般的な場合、コネクタ２００は、デバイスピンＰが挿入されれば、自己弾性によってコネクタアーム２１０がデバイスピンＰを押圧して安定的に接触を維持するようになる。

しかし、繰り返し使用によってコネクタ２００の変形が発生した場合、コネクタ２００がデバイスピンＰと安定的に接することができなくて接触不良が発生することがあるが、上部カバー１００に支持部材１２０を備えることにより、このような問題を補うことができる。

すなわち、コネクタ２００にデバイスピンＰが挿入された状態の場合、二つのコネクタアーム末端部２１１が一定間隔以上に開くことを支持部材１２０によって防止することができ、よってコネクタ２００とデバイスピンＰとの間の接触を安定的に維持することができる。

一方、図５は本発明の他の実施例による支持部材を備えたバッテリーパックの断面一部を概略的に示す斜視図であり、図６は本発明の他の実施例による支持部材を備えたバッテリーパックにデバイスピンが挿入された状態の断面一部を概略的に示す斜視図である。

図５及び図６を参照して本発明の他の実施例による支持部材１３０について具体的に説明すると、支持部材１３０は内側に突出した突起１３１を含んでいる。

ここで、内側とはコネクタ２００が挿入される一対の支持部材１３０の間を意味する。

このように、突起１３１を備えた支持部材１３０の間に位置するコネクタ２００にデバイスピンＰが挿入される場合、コネクタアーム２１０の末端部が支持部材１３０の内側と接触して一定間隔以上に開くことを防止するだけでなく、突起１３１にコネクタアーム２１０が接触することにより、コネクタ２００が一定間隔以上に変形して接触不良が発生することを防止することができる。

ここで、一対の支持部材１３０の間の間隔は前述した図３及び図４の支持部材１２０の間の間隔と同じに形成することも可能である。

このように、一対の支持部材１３０の間に間隔を形成し、突起１３１のサイズ及び形状を適切に設計すれば、支持部材１３０にコネクタアーム末端部２１１が接触するとともに突起１３１にコネクタアーム２１０が接触することで、コネクタ２００が必要以上に開くことを防止することができる。

一方、一対の支持部材１３０の間の間隔と突起１３１のサイズ及び形状によって、支持部材１３０にコネクタアーム末端部２１１を先に接触させるか、突起１３１にコネクタアーム２１０を先に接触させることも可能である。

この場合にも、少なくともいずれか一方はコネクタ２００の拡開を制限することができ、よってコネクタ２００とデバイスピンＰとの間の接触不良を防止することができる。

一方、突起１３１の形状は、図６のように、コネクタアーム２１０と接触する一面が傾いた形態を有することができる。この場合、傾斜角度は接触するコネクタアーム２１０の傾斜角度と同一であることが好ましい。

このように、コネクタアーム２１０の傾斜角度と同じ角度に突起１３１の一面が形成されれば、コネクタアーム２１０と広い面積にわたって接触することができる利点がある。

しかし、突起１３１の形状はこれに限定されず、デバイスピンＰの挿入の際、コネクタアーム２１０と接触してコネクタアーム２１０の拡開を防止することができる範囲で選択可能である。

図７及び図８は本発明の他の実施例による支持部材の間にコネクタを挿入する過程を概略的に示す斜視図である。

図７及び図８を参照して、バッテリーパックを組み立てるとき、突起１３１を備えた支持部材１３０の間にコネクタ２００が挿入される過程を説明すると、まず支持部材１３０は弾性素材から形成され、一側のみが上部カバー１００に固定されているので、狭い突起１３１の間をコネクタアーム２１０が通過するとき、支持部材１３０の間の間隔が大きくなって挿入が可能になる。

ここで、弾性素材は特に限定されず、公知の多様な素材を使うことができるが、結合される上部カバー１００と同じ素材、または上部カバー１００に容易に接合可能な素材であることが好ましい。

このような支持部材１３０は、上部カバー１００の製作の際に一体に形成することもでき、別に製作して上部カバー１００に公知の多様な方法で接合することもできる。

本発明のバッテリーパックは、このように、上部カバー１００に支持部材１２０、１３０のような簡単な構成を付け加えることのみで、繰り返し使用によるコネクタ２００とデバイスピンＰとの間の接触不良を防止することができ、よってバッテリーパックの使用時間の増大が期待される効果がある。

また、このようなバッテリーパックを各種のデバイスに適用する場合、不良減少による製品の信頼性を向上させることができる利点がある。

以上で本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当該分野で通常の知識を有する者にこのような具体的技術はただ好適な実施様態であるだけで、これによって本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるというのは当業者に明らかなものであり、このような変形及び修正も添付の特許請求の範囲に属するものであるというのは言うまでもない。

１００上部カバー
１１０ピン挿入口
１２０、１３０支持部材
１３１突起
２００コネクタ
２１０コネクタアーム
２１１コネクタアーム末端部
２２０コネクタ連結部
３００ＰＣＢ
Ｐデバイスピン

Claims

複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルを内蔵する下部ケース及び上部カバーを含むパックケースと、
前記パックケースの内部に位置し、デバイスとバッテリーパックとを電気的に連結するコネクタと、
前記パックケースの内部に位置するＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ）であって、その一面に前記コネクタが結合されるＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ）と、
を含むバッテリーパックであって、
前記上部カバーには、前記コネクタにデバイスピンを挿入することができるように、複数のピン挿入口が形成されており、
前記上部カバーの内側には、前記コネクタの外郭に位置して前記コネクタの変形を制限する支持部材が形成されており、
前記コネクタは、一定地点で内側に折り曲げられて前記デバイスピンとの接点を形成する一対のコネクタアームを含み、
前記支持部材のそれぞれには、前記コネクタアームの方向に突出した突起が形成されており、
前記支持部材は、前記ピン挿入口を挟んで向き合う一対のバーの形態を有し、
前記支持部材は、その一側が前記上部カバーの内側に連結されており、その他側が前記ＰＣＢの方向に延びている、バッテリーパック。
前記コネクタは、一側が前記コネクタアームと連結されているコネクタ連結部であって、その他側が前記ＰＣＢに結合されているコネクタ連結部をさらに含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
前記支持部材は、前記ピン挿入口のそれぞれに備えられる、請求項１に記載のバッテリーパック。
前記支持部材の前記一対のバーの間の間隔は、前記デバイスピンが挿入された状態で前記コネクタアームの一部が前記支持部材の内側に接触して前記コネクタアームの拡開を制限することができるサイズを有する、請求項１に記載のバッテリーパック。
前記突起の一面は、前記コネクタに前記デバイスピンが挿入されるとき、前記コネクタアームと接触する、請求項１に記載のバッテリーパック。
前記支持部材は、弾性素材から形成されている、請求項１に記載のバッテリーパック。
前記支持部材の前記一対のバーの間の間隔は、前記デバイスピンが挿入された状態で前記コネクタアームの一部が前記支持部材の内側または前記突起のうちのいずれか一つ以上に接触して前記コネクタアームの拡開を制限することができるサイズを有する、請求項１に記載のバッテリーパック。
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を含む、デバイス。