JP2009537946A - 防水機能を有するｂｍｓ - Google Patents

Abstract

ここでは、中型または大型のバッテリパックの動作を制御するためのバッテリ取扱システムが開示されており、バッテリ取扱システムは、バッテリパックの動作を制御するための回路及び素子を備えるバッテリ取扱システムプリント基板（ＢＭＳＰＣＢ）と、ＢＭＳＰＣＢの一側に取り付けられたコネクタと、ＢＭＳＰＣＢを収容するためのハウジング本体部を有し、ハウジング本体部がコネクタとハウジング本体部を被覆するためのカバーとを部分的に露出させ、カバーがハウジング本体部に配置されながらカバーがハウジング本体部に結合されるハウジングと、ハウジングを構成するハウジング本体部及びカバーの間に介在される防水部材であって、防水部材がハウジング本体部及びカバーの間の接触面に密接しており、防水部材がハウジング本体部及びカバーの結合領域において結合されるための構造内に構成されている防水部材と、を備える。

Description

本発明は、防水バッテリ取扱システム（ＢＭＳ: battery management system）に関し、より詳細には、中型または大型のバッテリパックを制御するためのバッテリ取扱システムであって、当該バッテリ取扱システムは、回路及びバッテリパックの動作を制御するための素子を備えるバッテリ取扱システムプリント基板（ＢＭＳＰＣＢ）と、ＢＭＳＰＣＢの一面に取り付けられたコネクタと、コネクタとハウジング本体部を被覆するためのカバーとを部分的に露出しながらＢＭＳＰＣＢを収容するためのハウジング本体部を有するハウジングであって、カバーがハウジング本体部に配置されながらカバーがハウジング本体部に結合されるハウジングと、ハウジングを構成するハウジング本体部及びカバーの間に介在された防水部材であって、当該防水部材がハウジング本体部及びカバーの間の接触面と密接し、当該防水部材がハウジング本体部及びカバーの結合領域において結合される構造内に構成されている防水部材と、を備えるバッテリ取扱システムに関する。

近年、充電及び放電されうる補助バッテリは、無線携帯装置のための電源として広く使用されている。同様に、補助バッテリは、化石燃料を使用するガソリン及びディーゼル車両により引き起こされる大気汚染のような問題を解決するために開発された電気車両及びハイブリッド電気車両のための電源としてかなりの注目を引いている。その結果、補助バッテリを使用する用途の種類は、補助バッテリの有利点のため増大しており、今後補助バッテリは、現在よりも多くの用途及び製品に適用されると見込まれている。

補助バッテリが適用可能な用途及び製品の種類が増大するにしたがって、バッテリの種類は、バッテリが用途及び製品について適した出力及び容量を提供するように、同様に増加する。例えば、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルカメラ及びラップトップコンピュータのような小型の携帯装置は、対応する製品のサイズ及び重量の低減にしたがって、それぞれの装置について１または複数の小型の軽量なバッテリセル（ユニットセル）を使用する。一方、電気自転車、電気車両及びハイブリッド電気車両のような中型または大型の装置は、高出力及び大容量が中型または大型の装置のために必要なため、互いに電気的に接続された複数のユニットセルを有するバッテリパックを使用している。

中型または大型のバッテリパックは、互いに電気的に接続されながら所定サイズを有するハウジング（ケース）に取り付けられた複数のユニットセルと、ユニットセルの電圧、電流及び温度を検出するためにケースの内面及び外面に取り付けられてこれによりバッテリパックの動作を制御するバッテリ取扱システム（ＢＭＳ）回路ユニットと、を有する。

他方、バッテリパックが電気自転車、電気車両またはハイブリッド電気車両に使用される場合において、バッテリパックは、例えばバッテリパックが長期間使用される雨季のような高湿状態のようなさまざまな環境において耐久性を有する必要がある。

特に、ＢＭＳの回路は、密集しており、このため、素子の搭載密度は、コンパクトなバッテリパックの構造に起因して非常に高い。したがって、異物、特に水分がＢＭＳに導入されると、ＢＭＳの回路及び素子は、水分に起因して腐食されやすくなる。その結果、ＢＭＳの回路及び素子の短絡は、容易に発生し、バッテリパックは、誤動作し、バッテリパックの耐用年数は、大きく減少する。水分の浸透に起因するバッテリパックの誤動作を防止するための防水部材をそれぞれ有するさまざまなバッテリ取扱システムが提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２は、防水部材としてＯリングであってハウジングを構成するハウジング本体部及びカバーの間に介在され、水分がバッテリパック内に浸透することを防止するためのＯリングを開示している。

特開２００４−０５６１６４号公報 特開２００１−００７５４７号公報

しかしながら、Ｏリングを単に介在させるための技術は、中型または大型のバッテリパックが厳しい状態にさらされる高い可能性を有する中型または大型のバッテリパックに好ましくは適用されることに限定される。特に、Ｏリングは、Ｏリングが振動や衝撃に起因して中型または大型のバッテリパックから分離される高い可能性を有する。Ｏリングがバッテリパックから分離されると、Ｏリングの分離に起因して形成されたギャップを介してバッテリパック内により多くの水分が浸透しうる。さらに、微小の導電粒子は、同様にバッテリパック内に導入されうる。

したがって、上述した問題を根本的に解決して好ましくは中型または大型のバッテリパックに適用されるバッテリ取扱システムについて高い必要性がある。

したがって、本発明は、上記問題及び未だ解決されていない他の技術的な問題を解決するように形成されている。

上記問題を解決するためのさまざまな広範かつ集中的な研究及び実験の結果、本発明の発明者らは、防水部材が、バッテリパックの動作を制御するための回路及び素子を備えるバッテリ取扱システムプリント基板（ＢＭＳＰＣＢ）が搭載されるハウジングを構成するハウジング本体部及びカバーの間に介在され、防水部材が、ハウジング本体部及びカバーの間の接触面に密接し、したがって、防水部材が、ハウジング本体部及びカバーの間の結合領域において結合され、スイングが、高温、高湿環境にあるバッテリ取扱システムのハウジングに浸透することから回避され、これにより、ＢＭＳＰＣＢへの損傷及び腐食を回避し、バッテリパックの信頼性を改善してバッテリパックの耐用年数が増大することを見出した。本発明は、これら研究の成果に基づいて完成した。

本発明の一態様において、上記及び他の目的は、中型または大型のバッテリパックの動作を制御するためのバッテリ取扱システムの提供により達成され、当該バッテリ取扱システムは、バッテリパックの動作を制御するための回路及び素子を備えるバッテリ取扱システムプリント基板（ＢＭＳＰＣＢ）と、ＢＭＳＰＣＢの一側に取り付けられたコネクタと、ＢＭＳＰＣＢを収容するためのハウジング本体部を有するハウジングであって、当該ハウジングがコネクタ及びハウジング本体部を被覆するためのカバーを部分的に露出し、カバーがハウジング本体部に配置される間にカバーがハウジング本体部に結合されるハウジングと、ハウジングを構成するハウジング本体部お酔いカバーの間に介在される防水部材であって、当該防水部材がハウジング本体部及びカバーの間の接触面と密接し、当該防水部材が、ハウジング本体部及びカバーの結合領域において結合される構造内に構成される防水部材と、を備える。

したがって、ハウジング本体部及びカバーが互いに結合されて本発明におけるバッテリ取扱システムを構成すると、防水部材は、ハウジング本体部及びカバーの間の接触面と完全に密接し、ハウジング本体部及びカバーによって構成されるハウジングに取り付けられたＢＭＳＰＣＢは、水分のような異物から保護される。さらに、防水部材の固定状態は、バッテリ取扱システムに外部からの振動及び衝撃が加わった場合であっても維持され、これにより、バッテリパックの安全性は、さらに改善される。

バッテリ取扱システムが防水部材を用いて封止されると、他方では、バッテリ取扱システムの動作中に発生した熱は、バッテリ取扱システム内に蓄積する。しかしながら、現在使用されているまたは現在使用されているバッテリ取扱システムに基づいて改良されたバッテリ取扱システムにおいて、最高動作温度を有する電源部品に起因した温度の増大は、たいてい室温に基づいて、たかが８℃に過ぎない。したがって、発生した熱の蓄積は、無視できる。

本発明において、防水部材は、防水部材がハウジング本体部及びカバーの間の接触面に適用される構造内に構成される限り、限定されない。防水部材は、接触面の形状に応じて変形可能である。好ましくは、防水部材は、Ｏリングである。Ｏリングは、ハウジング本体部及びカバーの間の結合領域に対応する結合構造を有する。

好ましい形態において、ハウジング本体部には、ハウジング本体部の側壁の内側に結合溝部であってそれぞれが結合溝部に形成されたネジ部分を有する結合溝部が形成されており、カバーには、ハウジング本体部の結合溝部と対応するスルーホールが形成され、ネジは、スルーホールを通って結合溝部に螺入され、カバーは、ハウジング本体部に結合される。この場合、結合溝部は、ハウジング本体部の側壁とカバーとの間の接触面に形成される。あるいは、結合溝部は、ハウジング本体部の延長部であってハウジング本体部の内壁から内方に突出する延長部とカバーとの間の接触面に形成されてもよい。

上記構造において、Ｏリングには、カバーのスルーホールと対応する結合穴部が形成されており、防水部材は、ネジを用いて結合することによってハウジング本体部及びカバーの間に固定される。具体的には、ネジは、カバーのスルーホール及びＯリングの結合穴部を通ってハウジング本体部の結合溝部に螺入される。Ｏリングの結合穴部の形状は、ハウジング本体部の結合溝部に応じて変形してもよい。例えば、上述のように、結合溝部がハウジング本体部の側壁とカバーとの間の接触面に形成されていると、結合穴部は、Ｏリングを貫通して形成されてもよい。他方、結合溝部がハウジング本体部の延長部であってハウジング本体部の内壁から内方に突出する延長部とカバーとの間の接触面に形成されていると、結合穴部には、Ｏリングが取り付けられてもよい。

本発明において、防水部材は、防水部材が高い耐久性及び弾性を有する材料で形成されている限り、制限されない。例えば、防水部材は、ゴムで形成されてもよい。

好ましい実施形態において、バッテリ取扱システムは、コネクタ及びハウジングの間の接触面に介在された他の防水部材をさらに備える。具体的には、コネクタの外面がハウジング本体部及びカバーの双方とＢＭＳＰＣＢの一側において接触する構造内にコネクタが構成されていると、防水部材は、防水部材がコネクタの外面と密接するように配置されるが、防水部材の形状は、コネクタの取り付け位置に応じて変化する。

同様に、ハウジング本体部及びカバーの間の接触面としての同様の結合領域は、コネクタ及びハウジングの間の接触面に適用されてもよい。この場合、コネクタ及びハウジングの間の接触面に取り付けられた防水部材には、ハウジング本体部及びカバーの間の接触面に取り付けられた防水部材のような同一構造を有する結合穴部が形成されている。しかしながら、ＢＭＳＰＣＢ及びコネクタが互いに結合されると、コネクタ及びハウジングの間の接触面に取り付けられている防水部材は、ハウジング本体部及びカバーの間の結合を達成するために使用されたネジと異なるネジを用いてＢＭＳＰＣＢ及びコネクタを結合する。

本発明において、接触面は、対応する部材の間の接触する面を意味する。しかしながら、接触面は、対応する部材が実際に互いに接触していなくても、対応する部材であって対応する部材の組立工程中において互いに接触して対応する部材間の結合を達成する対応する部材の表面を意味する。

本発明の他の態様においては、バッテリ取扱システムを有する中型または大型のバッテリパックが提供される。

本発明における中型または大型のバッテリパックは、好ましくは、高出力かつ大容量を有する中型または大型のバッテリシステムに使用される。高出力かつ大容量の範囲は、特に制限されない。

例えば、本発明におけるバッテリパックは、振動または衝撃のような大きな外部からの力が付与される電気自転車（ｅ−ｂｉｋｅ）、電気自動車、電気車両またはハイブリッド電気車両のような車両のための電源を含むさまざまな用途及び製品のための電源として使用されうる。とりわけ、本発明におけるバッテリパックは、バッテリモジュールがコンパクトな構造において構成されて高い安全性を示すため、好ましくは、電気車両またはハイブリッド電気車両のための電源として使用される。

本発明の上記及び他の目的と特徴と他の有利点は、添付の図面と共に利用される以下の詳細な記述からより明確に理解されるだろう。

本発明の好ましい実施形態におけるバッテリ取扱システムを示す分解斜視図である。 図１の改良例におけるバッテリ取扱システムを示す部分拡大図である。

ここで、本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して詳細に説明される。しかしながら、本発明の範囲は、図示の実施形態によって制限されないことに留意すべきである。

図１は、本発明の好ましい実施形態におけるバッテリ取扱システムを有するバッテリパックを主として示す分解斜視図であり、図２は、図１の変形におけるバッテリ取扱システムを主として示す部分拡大図である。

まず図１を参照すると、バッテリ取扱システム１００は、バッテリパック（図示略）の動作を制御するためのバッテリ取扱システムプリント基板（ＢＭＳＰＣＢ）２００と、ＢＭＳＰＣＢ２００の一側に取り付けられたコネクタ３００と、コネクタ３００及びハウジング本体部４００を被覆するためのカバー５００を部分的に露出させながらＢＭＳＰＣＢ２００を収容するためのハウジング本体部４００を有するハウジング４００及び５００と、を備える。さらに、バッテリ取扱システム１００は、２つのＯリング、例えば第１Ｏリング６００及び第２Ｏリング７００であって、バッテリ取扱システム１００内への水分の浸透を防止するためのハウジング本体部４００とカバー５００との間とコネクタ３００とハウジング４００及び５００との間とに密接に介在された２つのＯリングを有する。

ハウジング本体部４００の対向する側壁４１０及び４２０の内側には、結合溝部４８０であって結合溝部４８０に形成されたネジ部分を有して内方に突出する結合溝部４８０が形成されている。カバー５００には、結合溝部４８０と対応するスルーホール５８０が形成されている。第１Ｏリング６００には、カバー５００のスルーホール５８０と対応する結合穴部６８０が形成されている。したがって、ネジ８００は、カバー５００のスルーホール５８０及び第１Ｏリング６００の結合穴部６８０を通って結合溝部４８０に螺入される。その結果、第１Ｏリング６００は、第１Ｏリング６００の結合穴部６８０を用いてハウジング本体部４００及びカバー５００の間で安定して固定され、第１Ｏリング６００の固定状態は、バッテリ取扱システム１００に外部の振動及び衝撃が加わったときでも安定して維持される。

ＢＭＳＰＣＢ２００の対辺には、スルーホール５８０及び結合穴部６８０の外形に対応する凹部分２５０が形成されており、ＢＭＳＰＣＢ２００は、ハウジング本体部４００に容易に取り付けられる。

図２に示すように、結合穴部７９１は、コネクタ３００とハウジング４００及び５００との間に介在される第２Ｏリング７０１に形成されている。この場合、追加のネジ９００は、ＢＭＳＰＣＢ２００の結合穴部２９０及び第２Ｏリング７０１の結合穴部７９１を通ってコネクタ３００の結合穴部（図示略）に螺入される。

本発明の好ましい実施形態は説明の目的で開示されているが、当業者が添付の特許請求の範囲において開示された発明の範囲及び精神から逸脱しないでさまざまな改良、追加、及び置換できることは、理解されるだろう。

上記説明から明確であるように、本発明におけるバッテリ取扱システムは、水分が高温、高湿環境にあるバッテリ取扱システムのハウジングに浸透することを回避する構造内に構成される。したがって、本発明は、ＢＭＳＰＣＢに損傷を与えかつ腐食することを防止し、これにより、バッテリパックの信頼性を改善してバッテリパックの耐用年数を増大する働きを有する。

１００ バッテリ取扱システム、２００ バッテリ取扱システムプリント基板（ＢＭＳＰＣＢ）、２９０，６８０，７９１ 結合穴部、３００ コネクタ、４００ ハウジング本体部（ハウジング）、４８０ 結合溝部、５００ カバー（ハウジング）、５８０ スルーホール、６００ 第１Ｏリング（防水部材）、７００ 第２Ｏリング（防水部材）、７０１ Ｏリング（他の防水部材）、８００，９００ ネジ

Claims (8)

1. 中型または大型のバッテリパックの動作を制御するためのバッテリ取扱システムであって、当該バッテリ取扱システムは、
   前記バッテリパックの動作を制御するための回路及び素子を備えるバッテリ取扱システムプリント基板（ＢＭＳＰＣＢ）と、
   前記ＢＭＳＰＣＢの一面に取り付けられたコネクタと、
   前記ＢＭＳＰＣＢを収容するためのハウジング本体部を有し、前記ハウジング本体部が前記コネクタと前記ハウジング本体部を被覆するためのカバーとを部分的に露出させ、前記カバーが前記ハウジング本体部に配置されながら前記カバーが前記ハウジング本体部に結合されるハウジングと、
   前記ハウジングを構成する前記ハウジング本体部及び前記カバーの間に介在される防水部材であって、当該防水部材が前記ハウジング本体部及び前記カバーの間の接触面に密接しており、当該防水部材が前記ハウジング本体部及び前記カバーの結合領域において結合される構造内に構成されている防水部材と、
   を備えることを特徴とするバッテリ取扱システム。
2. 前記防水部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ取扱システム。
3. 前記ハウジング本体部には、当該ハウジング本体部の側壁の内側に結合溝部であってそれぞれが当該結合溝部に形成されたネジ部分を有する結合溝部が形成されており、
   前記カバーには、前記ハウジング本体部の前記結合溝部と対応するスルーホールが形成され、
   ネジは、前記スルーホールを通って前記結合溝部に螺入されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ取扱システム。
4. 前記防水部材には、前記カバーの前記スルーホールと対応する結合穴部が形成されており、
   ネジは、前記カバーの前記スルーホール及び前記防水部材の前記結合穴部を通って螺入され、したがって、前記防水部材は、前記ハウジング本体部及び前記カバーの間に固定されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ取扱システム。
5. 前記防水部材は、高い耐久性及び弾性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ取扱システム。
6. 前記コネクタ及び前記ハウジングの間の接触面に介在される他の防水部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ取扱システム。
7. 中型または大型のバッテリパックであって、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のバッテリ取扱システムを有することを特徴とするバッテリパック。
8. 当該バッテリパックは、電気車両またはハイブリッド電気車両のための電源として使用されることを特徴とする請求項７に記載のバッテリパック。

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