JP7508172B2 - 過融着防止構造を有する電池パックケース - Google Patents

Description

本出願は２０２０年１１月２３日付の韓国特許出願第２０２０－０１５７６２４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。

本発明は過融着防止構造を有する電池パックケースに関するものである。具体的には、電池パックケースの結合のために超音波溶接を遂行する場合、過融着によって結合部に外観不良が発生することを防止するように、過融着防止構造を有する電池パックケースに関するものである。

高出力及び高容量のエネルギーが必要な中大型デバイスのエネルギー源として二次電池を直列にまたは並列に連結した電池パックが使われる。前記電池パックは、電池パックケースの内部に、複数の電池セル、前記電池セルの電気的連結のための構造、電池セルの作動を制御するための構造、及び電池セルの発熱／放熱を調節するための構造などを含むことができ、前記構造を収容した状態で前記電池パックケースを結合することで製造される。

高分子樹脂を使って製造された電池パックケースの結合方法として、超音波振動による摩擦熱を用いて前記高分子樹脂を溶融させた状態で押圧して溶着する方法が使われる。電池パックケースの接合部が過溶融するか押圧力の制御が誤った場合、溶融した樹脂が外側に漏れるバリ（Ｂｕｒｒ）が発生する。

図１は従来の電池パックケース結合部の垂直断面図であり、図２は図１の電池パックケースの結合部の正面図である。

図１及び図２を参照すると、電池パックケースは、上部に位置する第１ケース１０と、下部に位置する第２ケース２０とからなる。第１ケース１０の結合部には、厚さ方向Ｄの中心部が下方に突出した突出部１１が形成され、第２ケース２０の結合部には、厚さ方向Ｄの中心部が凹んでいる溝部２２が形成されている。第１ケース１０の突出部１１が第２ケース２０の溝部２２に挿入されて固定されることで、電池パックケースが組み立てられる。

突出部１１は、末端に厚さ方向Ｄの幅が小さくなる融着山１５を含む。第１ケース１０及び第２ケース２０に振動を印加すれば、融着山１５が第２ケース２０の溝部２２内で振動しながら溶融するので、溝部２２が突出部１１で満たされる。

ここで、融着山１５が溶融した状態で第１ケースを第２ケース側に過度に押圧すれば、過融着し、溶融した融着山の一部がケースの外に溢れて、図２のように、バリ（ｂｕｒｒ）３０が発生する。

図２は第１ケース１０と第２ケース２０との結合部で過融着によってバリ３０が発生した状態を示している。このように、バリが生じる不良が発生することを防止するために、第１ケースと第２ケースとの結合部で、第１ケースと第２ケースとの高さ方向の間隔を一定に維持することが重要である。

これに関連して、特許文献１は、バッテリーパックケースが前面ケース及び後面ケースを含み、前記後面ケースの縁面に沿って、すなわち、前記前面ケースと接触する部分には樹脂材の多数の融着突起が形成され、前記前面ケースの縁面に沿って後面ケースの融着突起と接触する部位に、融着突起が流出することを防止するための流出防止溝が形成されたバッテリーパックを開示する。

しかし、特許文献１の流出防止溝は、融着突起が溶融して前記流出防止溝から溢れることを完全に防止しにくい形態を有する。すなわち、前面ケースと後面ケースとを結合する時間及び力の調節が必要であり、融着突起が溶融した状態で前記流出防止溝を溢れて流出すれば、図２のバリのように電池ケースの間で外観不良が発生することを防止しにくい。

特許文献２は、樹脂材ケースと樹脂材カバーとを振動溶着するときに発生したバリが前記樹脂材ケース及び前記樹脂材カバーで取り囲まれた内部空間側に漏れることを防止するための樹脂材ケースと樹脂材カバーとの振動溶着構造であり、前記樹脂材ケースと前記樹脂材カバーとの溶着部は、前記樹脂材ケース及び前記樹脂材カバーのそれぞれから突出した突出部が互いに振動溶着して接合部が形成され、前記突出部が溶融して流れることを遮断するために、内側バリ隠蔽壁、外側バリ隠蔽壁、及び中間バリ隠蔽壁が形成される。

特許文献２は、複数の隠蔽壁が形成されているので、融着部が溶融する場合、樹脂材ケースと樹脂材カバーとの結合部で溢れることをある程度は防止することができるが、前記特許文献１のように、バリが樹脂材ケースと樹脂材カバーとの結合部で溢れることを完全に遮断することはできない形態を有する。

したがって、振動熱によって溶融した電池ケースの融着山が前記電池ケースの外側に溢れて外観不良が発生することを根本的に遮断することができる構造を有する電池パックケースが必要な実情である。

韓国公開特許第２００４－００８５４７８号公報 特許第４９４８００４号公報

本発明は前記のような問題を解決するためのものであり、電池パックケースの過融着によって電池パックケースの結合部にバリが発生することを防止して外観不良を改善するように過融着防止構造を有する電池パックケースを提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明による電池パックケースは、複数の電池セルを収納する電池パックケースであって、前記電池パックケースは、互いに噛み合って結合する第１ケース及び第２ケースを含み、前記第１ケースの結合部には、前記第１ケースの厚さ方向の中心部が突出した形態の突出部が形成されており、前記第２ケースの結合部には、前記突出部が挿入できるように、前記第２ケースの厚さ方向の中心部に溝部が形成されており、前記第１ケースと第２ケースとが結合して熱融着した状態で、前記第１ケースの突出部の外側部と前記第２ケースの溝部の外側部との間には均一な離隔間隔を形成することができる。

前記第２ケースの溝部には、前記離隔間隔を形成するための支持構造を形成することができる。

前記支持構造として、前記第２ケースの溝部内部にはストッパーリブを形成することができる。

前記第１ケースの突出部において前記ストッパーリブに対応する位置にストッパー溝を形成することができる。

前記ストッパー溝の深さは前記突出部の高さよりも小さくてもよい。

前記突出部の溶融前の状態を基準に、前記ストッパー溝の深さは前記ストッパーリブの高さよりも大きくてもよい。

前記突出部は、熱融着によって溶融する融着山、及び前記融着山を除いた支持部を含むことができる。

前記第１ケースと前記第２ケースとが結合して熱融着した状態で、前記ストッパーリブの高さと前記ストッパー溝が形成された部分の突出部の長さとの和は前記第２ケース溝部の深さよりも大きくてもよい。

前記第１ケースと前記第２ケースとが熱融着する前、前記突出部と前記溝部の内側面との間には離隔間隔があり、前記第１ケースと前記第２ケースとが熱融着した状態で、前記突出部と前記溝部とは融着した状態であることができる。

前記支持構造は、前記第１ケースと第２ケースとが結合する外周辺のうちの少なくとも一側外周辺上に形成することができる。

前記支持構造は、前記第１ケースと第２ケースとが結合する全外周辺上に形成することができる。

以上説明したように、本発明による電池パックケースは、第１ケースと第２ケースとの結合部に支持構造が形成されているので、第１ケースの突出部が溶融した状態で第１ケースと第２ケースとが結合する方向の力が過度に印加されても、前記第１ケースと第２ケースとの結合距離を一定の程度に維持することができる。

このように、第１ケースと第２ケースとの間の結合距離が一定に維持されることにより、前記第１ケースと第２ケースとの結合部で過融着によるバリが発生することを防止することができ、外観不良率を改善することができる。

従来の電池パックケース結合部の垂直断面図である。 図１の電池パックケースの結合部の正面図である。 本発明による第１ケースと第２ケースとの結合部の垂直断面図である。 本発明による第１ケースの斜視図である。 本発明による第２ケースの斜視図である。 第１ケースと第２ケースとが融着した状態の垂直断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる実施例を詳細に説明する。ただ、本発明の好適な実施例に対する動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

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。明細書全般で、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はなく、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。

また、構成要素を限定するか付け加えて具体化する説明は、特別な制限がない限り、すべての発明に適用可能であり、特定の発明に限定されない。

また、本発明の説明及び特許請求の範囲全般にわたって単数で表示したものは、別に言及しない限り、複数の場合も含む。

また、本発明の説明及び特許請求の範囲全般にわたって「または」は、別に言及しない限り、「及び」を含むものである。したがって、「ＡまたはＢを含む」はＡを含むか、Ｂを含むか、Ａ及びＢの両者を含む３種の場合を意味する。

また、すべての数値範囲は、はっきりと除くという記載がない限り、両端の値とその間のすべての中間値とを含む。

本発明を図面に基づいて詳細な実施例と一緒に説明する。

本発明による電池パックケースは、互いに分離された形態の第１ケース及び第２ケースを含む。前記第１ケースと第２ケースとは互いに噛み合って結合される構造を有する。

具体的には、前記第１ケースの結合部には前記第１ケースの厚さ方向の中心部が突出した形態の突出部が形成され、前記第２ケースの結合部には前記突出部が挿入できるように前記第２ケースの厚さ方向の中心部に溝部が形成される。したがって、前記突出部が前記溝部に挿入されて噛み合うことができる。

これに関連して、図３は本発明による第１ケースと第２ケースとの結合部の垂直断面図である。

図３を参照すると、図３（ａ）は第１ケース１００と第２ケース２００とが結合した状態で超音波溶接を遂行している状態であり、図３（ｂ）は超音波溶接が完了した状態である。

電池パックケースは第１ケース１００と第２ケース２００とを含む。第１ケース１００の結合部には第１ケース１００の厚さ方向Ｄの中心部が下方に突出した形態の突出部１１０が形成され、第２ケース２００の結合部には突出部１１０が挿入できるように第２ケース２００の厚さ方向Ｄの中心部に溝部２２０が形成されているので、溝部２２０に突出部１１０が挿入されることにより、まず第１ケースと第２ケースとが結合する。

この状態で、第１ケース１００及び第２ケース２００に超音波振動を印加すれば、第１ケース１００の突出部１１０と第２ケース２００の溝部２２０とが会う部分で摩擦熱が発生して突出部１１０の末端が溶融する。すなわち、突出部１１０は、熱によって溶融する融着山１５０と、融着山１５０を除いた支持部１６０とからなる。

第１ケース１００と第２ケース２００とが熱融着する前には、突出部１１０と溝部２２０の内側面との間に離隔空間が存在する。図３（ａ）は超音波溶接が遂行されている状態で、融着山１５０が半分以上に溶融した状態であるので、融着山１５０が溶融するのに伴って第１ケース１００と第２ケース２００とがさらに近づくように押圧されれば、溶融した融着山が突出部１１０と溝部２２０の内側面との間の離隔空間を完全に満たすようになる。

第２ケース２００の溝部２２０は凹んでいる溝を中心に両側が突出した構造を有する。したがって、突出部１１０が溝部２２０に挿入されて超音波溶接が遂行されるときに撓うことを防止することができ、溝部２２０内で突出した形態を維持することができる。

また、超音波溶接によって融着山１５０が溶融した状態でも、図４及び図５に示すように、本発明は、第１ケース１００及び第２ケース２００に支持構造が形成されているので、前記第１ケースの突出部１１０の外側部１１１と前記第２ケースの溝部２２０の外側部２２２との間には均一な離隔間隔Ｈが形成される。

このように、第１ケースと第２ケースとの結合部において、第１ケースの突出部の外側部１１１と前記第２ケースの溝部の外側部２２２との間の離隔間隔Ｈを全外周辺で一定に形成することができるので、従来のように電池ケースの過融着によって結合部にバリが発生した問題を解決することができる。したがって、外観不良が発生することを著しく減らすことができる。

図４は本発明による第１ケースの斜視図であり、図５は本発明による第２ケースの斜視図である。

図４及び図５を一緒に参照すると、第１ケース１００の開放した一面の外周辺と第２ケース２００の開放した一面の外周辺とには、図３の離隔間隔Ｈを形成するように、支持構造が形成されている。

具体的には、第１ケース１００の突出部１１０は融着山１５０と支持部１６０とを含み、突出部１１０にはストッパー溝１７０が形成されている。

第２ケース２００の溝部２２０の内部には、第１ケース１００と第２ケース２００との間の離隔間隔Ｈを維持するための支持構造としてストッパーリブ２７０が形成されている。ストッパーリブ２７０は溝部２２０内で上方に突出した形態に形成されるので、第１ケース１００の突出部が過度に溶融しても溝部に深く結合することを遮断する機能を果たす。

ただ、突出部１１０が溝部２２０内に挿入される挿入深さをある程度以上に確保した状態で超音波溶接を遂行する場合に安定した融着をなすことができるという点を考慮すると、突出部１１０のうちストッパーリブ２７０に対応する位置にストッパー溝１７０が形成され、ストッパーリブ２７０上にストッパー溝１７０が装着されることが好ましい。

また、ストッパー溝１７０がストッパーリブ２７０に装着された状態で融着山１５０が溶融し、溶融した融着山１５０が溝部２２０を満たすことによって電池パックの密封をなすという点を考慮すると、ストッパー溝１７０が形成される部分にも支持部１６０がある場合に電池パックが完全に密封されることができる。したがって、ストッパー溝の深さａ１は突出部の高さａ２より小さく形成されることが好ましい。

一方、突出した形態のストッパーリブ２７０にストッパー溝１７０が配置された状態で融着山が溶融して高さが減少するかまたはなくなる。この際、ストッパー溝の最内側までストッパーリブが深く挿入される場合にのみ第１ケースと第２ケースとを安定的に固定することができる。したがって、融着山が溶融する前の状態を基準に、ストッパー溝１７０の深さはストッパーリブ２７０の高さよりも大きく形成することができる。

図６は第１ケースと第２ケースとが融着した状態の垂直断面図である。

図６を参照すると、第１ケース１００と第２ケース２００とが結合して熱融着した状態で、ストッパーリブ２７０の高さとストッパー溝が形成された部分の突出部１１０の長さとの和ｂ１は第２ケース２００の溝部の深さｂ２よりも大きく形成される。すなわち、第１ケースと第２ケースとが結合して熱融着した状態で、支持部の下端はストッパーリブと接触するように結合し、支持部の高さとストッパーリブの高さとを合わせた高さは第２ケースの溝部の深さｂ２よりも大きく形成することができる。

これは、第１ケースと第２ケースとが結合して熱融着した状態で第１ケースの突出部の外側部１１１と第２ケースの溝部の外側部２２２との間に均一な離隔間隔Ｈが形成されるように第１ケースと第２ケースとに支持構造が形成されているからである。

一具体例で、前記支持構造は一対のストッパー溝及びストッパーリブから構成することができ、前記支持構造は前記第１ケースと第２ケースとが結合する外周辺のうちの少なくとも一側外周辺上に形成することができる。すなわち、前記一側外周辺上に一対以上のストッパー溝及びストッパーリブを形成することができる。

もしくは、前記支持構造は前記第１ケースと第２ケースとが結合する全外周辺上に形成されることができる。すなわち、一側外周辺を基準にストッパー溝及びストッパーリブからなる支持構造を一対以上形成することができ、このような形態に全外周辺に複数の支持構造を配置することができる。前記支持構造の配置間隔は一定の間隔で離隔するように配置することができ、または外周辺のコーナー部を除いた直線形外周辺上にのみ配置することができる。

このように、本発明は、第１ケースと第２ケースとが結合した状態で熱融着するとき、第１ケースと第２ケースとがあまりにも近くに結合して過融着が発生することを防止するための支持構造を有しているので、前記支持構造により第１ケースのストッパー溝が第２ケースのストッパーリブによって遮断されることにより、それ以上溝部に挿入されることができない。したがって、溶融した電池ケースの樹脂が溝部の側壁を越えて外部に溢れることを防止することができるので、電池パックケースの結合部で外観不良が発生することを防止することができる。

さらに、本発明による電池パックケースは多様な形態のデバイスのエネルギー源として使われる電池パック用ケースであるので、前記電池パックケースには、内部に収容された電池セルの電極端子を外部に引き出すための貫通口を形成することができる。

もしくは、本発明による電池パックケースは、前記多様な形態のデバイスの内部に安定的に装着するためのフック構造のような結合のための構造が付加された形態を有することができる。

本発明が属した分野で通常の知識を有する者であれば、前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形が可能であろう。

本発明は複数の電池セルを収納する電池パックケースに関するものであり、前記電池パックケースは、互いに噛み合って結合する第１ケース及び第２ケースを含み、前記第１ケースの結合部には前記第１ケースの厚さ方向の中心部が突出した形態の突出部が形成され、前記第２ケースの結合部には、前記突出部が挿入できるように、前記第２ケースの厚さ方向の中心部に溝部が形成され、前記第１ケースと第２ケースとが結合して熱融着した状態で、前記第１ケースの突出部の外側部と前記第２ケースの溝部の外側部との間には均一な離隔間隔を形成することができるので、超音波溶接時に溶融した前記突出部が前記第１ケースの突出部の外側部及び前記第２ケースの溝部の外側部に流出することを遮断する電池パックケースに関するものであるので、産業上利用可能である。

１０、１００ 第１ケース
１１、１１０ 突出部
１５、１５０ 融着山
２０、２００ 第２ケース
２２、２２０ 溝部
３０ バリ
１１１ 突出部の外側部
１６０ 支持部
１７０ ストッパー溝
２２２ 溝部の外側部
２７０ ストッパーリブ
ａ１ ストッパー溝の深さ
ａ２ 突出部の高さ
ｂ１ ストッパーリブの高さとストッパー溝が形成された部分の突出部の長さとの和
ｂ２ 溝部の深さ
Ｄ 厚さ方向
Ｈ 離隔間隔

Claims (10)

1. 複数の電池セルを収納する電池パックケースであって、
   前記電池パックケースは、互いに噛み合って結合する第１ケース及び第２ケースを含み、
   前記第１ケースの結合部には、前記第１ケースの厚さ方向の中心部が突出した形態の突出部が形成されており、
   前記第２ケースの結合部には、前記突出部が挿入できるように、前記第２ケースの厚さ方向の中心部に溝部が形成されており、
   前記第１ケースと第２ケースとが結合して熱融着した状態で、前記第１ケースの突出部の外側部と前記第２ケースの溝部の外側部との間には、均一な離隔間隔が形成されており、
   前記第２ケースの溝部の内部には、前記離隔間隔を形成するための支持構造が形成されている、電池パックケース。
2. 前記支持構造として、前記第２ケースの溝部の内部にはストッパーリブが形成されている、請求項１に記載の電池パックケース。
3. 前記第１ケースの突出部において前記ストッパーリブに対応する位置にストッパー溝が形成されている、請求項２に記載の電池パックケース。
4. 前記ストッパー溝の深さは、前記突出部の高さよりも小さい、請求項３に記載の電池パックケース。
5. 前記突出部の溶融前の状態を基準に、前記ストッパー溝の深さは、前記ストッパーリブの高さよりも大きい、請求項３に記載の電池パックケース。
6. 前記突出部は、熱融着によって溶融する融着山、及び前記融着山を除いた支持部を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電池パックケース。
7. 前記第１ケースと前記第２ケースとが結合して熱融着した状態で、前記ストッパーリブの高さと前記ストッパー溝が形成された部分の突出部の長さとの和は、前記第２ケースの溝部の深さよりも大きい、請求項３に記載の電池パックケース。
8. 前記第１ケースと前記第２ケースとが熱融着する前、前記突出部と前記溝部の内側面との間には、離隔間隔があり、
   前記第１ケースと前記第２ケースとが熱融着した状態で、前記突出部と前記溝部とは、融着した状態である、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パックケース。
9. 前記支持構造は、前記第１ケースと前記第２ケースとが結合する外周辺のうちの少なくとも一側外周辺上に形成されている、請求項１に記載の電池パックケース。
10. 前記支持構造は、前記第１ケースと前記第２ケースとが結合する全外周辺上に形成されている、請求項１に記載の電池パックケース。

Images