JP2024516760A - 熱暴走防止のための高耐熱性の電池パック用コネクタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は電気的連結経路となる端子ピンが装着されたハウジングを含む電池パック用コネクタに関するものであり、前記ハウジングは、前記端子ピンが装着された下端部と、外部端子との結合の際、前記端子ピンの変形を防止するための隔壁部が形成されており、前記下端部が装着された本体部とを含み、前記下端部及び前記本体部は互いに異なる素材からなるので、電池パック用コネクタの溶融を防止して電池パックの内部で発生した熱暴走現象が外部に拡散することを防止することができる。

Description

本出願は２０２２年３月１１日付け韓国特許出願第２０２２－００３０６９８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本明細書の一部として含まれる。

本発明は熱暴走防止のための高耐熱性の電池パック用コネクタに関するものである。具体的には、高い安全性を要求する電気自動車のような装置のエネルギー源として使用される熱暴走防止のための高耐熱性の電池パック用コネクタに関するものである。

電気自動車のエネルギー源として、エネルギー密度が高く寿命特性に優れたリチウム二次電池が主に使用されている。エネルギー密度が高いリチウム二次電池は過熱による爆発の危険性があり、発火が発生すると、丸焼けになるまで鎭火しにくい問題がある。

電池パック内の電池セルの異常による熱暴走が発生する場合、電極リードに隣接した電池パック用コネクタが火炎露出に最も脆弱になることがある。このような電池パック用コネクタは断線によって２次被害を引き起こすことがある。従来の電池パック用コネクタは耐熱性が低い素材からなって容易に溶融するから、熱暴走による火炎が電池パックの外部に転移することがある。

図１は従来の電池パック用コネクタの斜視図を示している。図１を参照すると、電池パック１００の一側端に従来技術による電池パック用コネクタ２００が位置している。

従来技術による電池パック用コネクタ２００の下端は電池モジュールの電極端子と電気的に連結されるから、火災発生の際に温度が急激に増加することになる。従来は電池パック用コネクタをプラスチックから製造するから、電池パックの温度増加の際、電池パック用コネクタのハウジング２２０が容易に溶融することがあった。

前記電池パック用コネクタのハウジング２２０が溶融すると、パックケースに開口が生ずるので、これを通して火炎及びスパークが噴出することができる。これにより、他の電池パックに熱暴走が伝達されることがあり、これは安全性に深刻な問題になる。

特許文献１は電気コネクタに関するものであり、ソケット、前記ソケットに挿入されるターミナル、前記ターミナルに挿入されるピン、及び前記ピンが挿入される複数のピン貫通孔が形成されたヘッダーを含み、前記ターミナルは、ピン接触部、及び前記ピン接触部の下部に形成された端子を含み、前記ピン接触部は、第１面及び前記第１面と向き合う面に形成された一対の第１アームと、第２面及び前記第２面と向き合う面に形成された一対の第２アームとが形成され、前記第１アーム及び前記第２アームには前記ピンが接触している。

特許文献１は、第１アーム及び第２アームにピンが接触してターミナルとピンとが４面でそれぞれ接触することで、接点の初期降伏率を最小化することができ、接点とセンターラインとを一致させることができ、安定的に接触状態を維持することができる。

特許文献１は、電池パックの内部で熱暴走が発生する場合、外部に火炎が露出されることを防止するための技術を提示することはできない。

特許文献２は、一端部で他のコネクタと接触するコンタクトピン及び他端部でプリント基板と接触する端子部を有するコンタクト端子、前記コンタクト端子が設けられるハウジング、及び前記コンタクト端子のコンタクトピンを覆うためのフードを含むプリント基板用コネクタに関するものである。

特許文献２は、コネクタの組み立て及び修理が容易であり、コネクタをプリント基板に容易に付着することができる技術を開示しているが、コネクタの耐熱性を高めるための構成を提示することはできない。

特許文献３は耐熱性能が向上したコネクタを含む熱処理装置に関するものであり、ディスプレイパネルまたは半導体素子を熱処理するのに使用される。特許文献３はセラミック材質の絶縁チューブを外部端子部材の外部に付け加えるか、またはセラミック材質から形成された内部ハウジング部材を開示しており、内部チャンバー部材の内部の熱が外部コネクタ部材に伝達されることを防止することができる。

特許文献３は、電池パックの内部で発生した熱暴走が電池パックの外部に拡散することを防止するための問題を解決することができない。

このように、従来の電池パック用コネクタは、過熱による熱暴走の際、電池パック用コネクタが溶融して大きな問題を引き起こすことがあるが、このような問題を認識するかまたはこれを解決することができる技術は提供されていない。

韓国公開特許第２０１７－００５９６６９号公報 韓国登録特許第１１３６６８２号公報 韓国登録特許第１６６８７８７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、電池パックの内部で火炎が発生するとき、火炎に脆弱な電池パック用コネクタが溶融することを防止し、熱暴走が拡散することを抑制することができる熱暴走防止のための高耐熱性の電池パック用コネクタ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は、電気的連結経路となる端子ピンが装着されたハウジングを含む電池パック用コネクタであり、前記ハウジングは、前記端子ピンが装着された下端部と、外部端子との結合の際、前記端子ピンの変形を防止するための隔壁部が形成されており、前記下端部が装着された本体部とを含み、前記下端部及び前記本体部は互いに異なる素材からなることができる。

前記本体部は、高耐熱性素材を含むことができる。

前記高耐熱性素材はウレタン系または無機系素材がコーティングされた金属またはセラミックであり、前記金属はステンレススチール系金属であり得る。

前記本体部は、溶融点１，０００℃以上の素材を含むことができる。

前記下端部の平面上のサイズは前記本体部内部の平面上のサイズと一致するように形成され得る。

前記下端部の外周辺の少なくとも一部には、外側に突出した突起が形成されており、前記本体部において前記突起が装着される部分には溝が形成され、前記突起が前記溝に挿入されることにより、前記本体部に前記下端部が固定されることができる。

前記下端部は、前記本体部より溶融点が低いプラスチック素材を含むことができる。

前記端子ピンが前記下端部に結合される方式は射出成形であり得る。

本発明による前記電池パック用コネクタは低電圧用であり得る。

本発明は、前記電池パック用コネクタが装着される電池パックを提供する。

また、本発明は、前記電池パック用コネクタの製造方法を提供する。具体的には、（ａ）金型に端子ピンを位置させる段階と、（ｂ）射出物質を付け加えて下端部を成形する段階と、（ｃ）前記端子ピンが結合された下端部を本体部に結合する段階とを含むことができる。

前記下端部の平面上のサイズは前記本体部内部の平面上のサイズと一致するように形成され、前記（ｃ）段階は、前記下端部を前記本体部に締まりばめ方式で結合する過程で実行することができる。

前記下端部の外周辺の少なくとも一部には外側に突出した突起が形成されており、前記本体部において前記突起が装着される部分には溝が形成され、前記（ｃ）段階は、前記突起を前記溝に挿入する過程で実行することができる。

また、本発明は、他の方法で構成される前記電池パック用コネクタの製造方法を提供する。具体的には、（ａ）金型に射出物質を付け加えて下端部を成形する段階と、（ｂ）前記下端部に端子ピンを結合する段階と、（ｃ）前記端子ピンが結合された下端部を本体部に結合する段階とを含むことができる。

また、本発明は前記課題解決手段を多様に組み合わせた形態としても提供することができる。

以上で説明したように、本発明による電池パック用コネクタは、ハウジングにおいて端子ピンが装着された下端部を除いた残りの部分である本体部を高耐熱性素材で構成するので、高温の環境でも電池パック用コネクタの本体部が溶融することを防止することができる。

このように、本体部の溶融を防止することにより高温の環境でも電池パック用コネクタの形態が維持できるので、電池パックの外部に熱暴走現象が伝達されることを防止して安全性が向上した電池パックを提供することができる。

従来の電池パック用コネクタの斜視図である。 第１実施例による電池パック用コネクタの斜視図である。 図２の垂直切断面を示す斜視図である。 図２の分解斜視図である。 第２実施例による電池パック用コネクタの分解斜視図である。 図５の垂直切断面の一部を示す図である。

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。ただし、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用する。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、またはＡ及びＢの両者を含む３種の場合を意味する。

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。

図２は第１実施例による電池パック用コネクタの斜視図であり、図３は図２の垂直切断面を示す斜視図であり、図４は図２の分解斜視図である。

図２～図４を参照すると、本発明による電池パック用コネクタ２００は、電気的連結経路となる端子ピン２１０が装着されたハウジング２２０を含む。ハウジング２２０は、端子ピン２１０が結合される下端部２２１、及び外部端子との結合の際、端子ピン２１０の変形を防止するための隔壁部２２２が形成されており、下端部２２１が装着された本体部２２３を含み、下端部２２１と本体部２２３とは互いに異なる素材からなる。

本発明による電池パック用コネクタ２００は電池パック１００の一側端部に装着されるものであり、電池パックの内部にある電池モジュールの端子と電気的に連結される。

電池パック用コネクタ２００は低電圧用コネクタであり得る。前記低電圧用コネクタはバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）または電装部品を駆動するか、または電池セルの電圧及び温度などをセンシングするために使用され得る。

電池パックの使用中、内部にある電池セルのうちのいずれか一つで発火が発生する場合、電池セルにおいて電極リードは温度が最も高い部分であるので、前記電極リードに隣接した電池パック用コネクタは火炎露出に脆弱な部分である。電池セルの熱暴走が発生すると、電池パックの表面温度は６００℃以上になるので、電池パックと接している電池パック用コネクタは温度が急激に増加する。よって、電池パック用コネクタの形態変形を防止して電池パックの外部に火炎が噴出することを防止するために、電池パック用コネクタは溶融温度の高い素材からなることが好ましい。

ハウジング２２０は端子ピン２１０が装着される下端部２２１を含む。下端部２２１において端子ピン２１０が装着される部分は成形が複雑であり、製造の際に精度が要求される。よって、下端部２２１は低溶融点の素材から射出工程によって製造され、下端部２２１を除いた残りの部分である本体部２２３は、電池パックの温度増加の際にも形態を維持することができるように、高耐熱性素材から構成されることが好ましい。

例えば、下端部２２１は射出成形可能な素材であって、本体部２２３より溶融点が低いプラスチック素材からなることができる。

本体部２２３を構成する高耐熱性素材は、１，０００℃以上の高温でも溶融せず、形態が維持される素材であり、例えば、ウレタン系または無機系素材がコーティングされた金属またはセラミックであり得、前記金属は溶融点が１，０００℃以上のステンレススチール系金属であり得る。

このように、本発明による電池パック用コネクタのハウジングは、下端部と本体部とが互いに異なる種類の素材から構成され、前記下端部と前記本体部とをそれぞれ成形して製造した後、これらを互いに結合する方式で電池パック用コネクタを製造することができる。

端子ピン２１０を下端部２２１に結合する方法として、端子ピン２１０を金型に配置し、端子ピン２１０に下端部の成形のための射出物質を付け加え、これを固形化する射出成形方法を使用することができる。

一具体例で、下端部２２１の平面上のサイズは本体部２２３の内部の平面上のサイズと一致することができる。

すなわち、下端部２２１の外周面全体が本体部２２３の内側面全体と密着するように結合することができる。

第１実施例による電池パック用コネクタの製造方法は、（ａ）金型に端子ピンを位置させる段階、（ｂ）射出物質を付け加えて下端部を成形する段階、及び（ｃ）前記端子ピンが結合された下端部を本体部に結合する段階を含むことができる。

このように、本発明による電池パック用コネクタはインサート射出方法によって製造することができる。

下端部２２１の平面上のサイズは本体部２２３の内部の平面上のサイズと一致するように形成され、前記（ｃ）段階は、下端部２２１を本体部２２３に締まりばめ方式で結合する過程で実行することができる。

図５は第２実施例による電池パック用コネクタの分解斜視図であり、図６は図５の垂直切断面の一部を示す図である。

図５及び図６を参照すると、第２実施例による電池パック用コネクタ２００は、電気的連結経路となる端子ピン２１０が装着されたハウジング２２０を含む。ハウジング２２０は、端子ピン２１０が結合される下端部２２１、及び外部端子との結合の際、端子ピン２１０の変形を防止するための隔壁部が形成されており、下端部２２１が装着される本体部２２３を含み、下端部２２１と本体部２２３とは互いに異なる素材からなる。

第２実施例による電池パック用コネクタ２００は、下端部２２１の外周辺の少なくとも一部には外側に突出した突起２２５が形成されており、本体部２２３において突起２２５が装着される部分には溝２２４が形成され、突起２２５が溝２２４に挿入されることにより本体部２２３に下端部２２１が固定され得る。

第２実施例による電池パック用コネクタの製造方法は、（ａ）金型に端子ピンを位置させる段階、（ｂ）射出物質を付け加えて下端部を成形する段階、及び（ｃ）前記端子ピンが結合された下端部を本体部に結合する段階を含むことができる。前記（ｃ）段階は、下端部２２１の外周辺から突出した突起２２５が本体部２２３の貫通口または溝２２４に挿入される過程で実行される。

下端部２２１の外周辺に形成された突起２２５は先端に行くほど厚さが薄くなるように傾いた形態を有するので、突起２２５が溝２２４に容易に挿入され得る。また、突起２２５が溝２２４に挿入された後には、突起２２５と溝２２４とが結合して固定された状態が安定的に維持され得る。よって、前記（ｃ）段階は、突起２２５を溝２２４に挿入する過程及び突起が固定される過程で実行することができる。

一具体例で、電池パック用コネクタの製造のために、前記のようなインサート射出方法を使用しない場合、（ａ）金型に射出物質を付け加えて下端部を成形する段階、（ｂ）前記下端部に端子ピンを結合する段階、及び（ｃ）前記端子ピンが結合された下端部を本体部に結合する段階を含む電池パック用コネクタの製造方法を使用することができる。

前記（ｂ）段階は、下端部の端子ピン挿入部に端子ピンを押し込んで結合させる方法で実行することができる。

もしくは、端子ピンを下端部に装着する方法は前述した方法に限定されず、端子ピンが下端部に安定的に装着された状態を確保することができれば、その方法は特に限定されない。

前述したように、本発明による電池パック用コネクタは、ハウジングにおいて精密な成形が必要な下端部２２１を除いた残りの部分である本体部２２３が高耐熱性素材から形成される。したがって、前記電池パック用コネクタが装着された電池パックを使用する場合、前記電池パックの内部で火炎が発生しても、高耐熱性素材からなる本体部２２３が溶融するか変形されることがない。このように、本体部２２３の形態が維持されるので、電池パックの発火の際に火炎が電池パックの外部に噴出することを防止することができる。したがって、熱暴走が他の電池パックに転移することを抑制することができ、さらに使用者の安全性を確保することができる。

本発明が属する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をなすことが可能であろう。

１００ 電池パック
２００ 電池パック用コネクタ
２１０ 端子ピン
２２０ ハウジング
２２１ 下端部
２２２ 隔壁部
２２３ 本体部
２２４ 溝
２２５ 突起

Claims (14)

1. 電気的連結経路となる端子ピンが装着されたハウジングを含む電池パック用コネクタであって、
   前記ハウジングは、
   前記端子ピンが装着された下端部と、
   外部端子との結合の際、前記端子ピンの変形を防止するための隔壁部が形成されており、前記下端部が装着された本体部と、
   を含み、
   前記下端部及び前記本体部は互いに異なる素材からなる、電池パック用コネクタ。
2. 前記本体部は、高耐熱性素材を含む、請求項１に記載の電池パック用コネクタ。
3. 前記高耐熱性素材はウレタン系または無機系素材がコーティングされた金属またはセラミックであり、前記金属はステンレススチール系金属である、請求項２に記載の電池パック用コネクタ。
4. 前記本体部は、溶融点１，０００℃以上の素材を含む、請求項２に記載の電池パック用コネクタ。
5. 前記下端部の平面上のサイズは前記本体部内部の平面上のサイズと一致するように形成される、請求項１に記載の電池パック用コネクタ。
6. 前記下端部の外周辺の少なくとも一部には、外側に突出した突起が形成されており、
   前記本体部において前記突起が装着される部分には溝が形成され、
   前記突起が前記溝に挿入されることにより、前記本体部に前記下端部が固定される、請求項１に記載の電池パック用コネクタ。
7. 前記下端部は、前記本体部より溶融点が低いプラスチック素材を含む、請求項１に記載の電池パック用コネクタ。
8. 前記端子ピンが前記下端部に結合される方式は射出成形である、請求項７に記載の電池パック用コネクタ。
9. 前記電池パック用コネクタは低電圧用である、請求項１から８のいずれか一項に記載の電池パック用コネクタ。
10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の電池パック用コネクタが装着される、電池パック。
11. 請求項１から８のいずれか一項に記載の電池パック用コネクタの製造方法であって、
    （ａ）金型に前記端子ピンを位置させる段階と、
    （ｂ）射出物質を付け加えて前記下端部を成形する段階と、
    （ｃ）前記端子ピンが結合された前記下端部を前記本体部に結合する段階と、
    を含む、電池パック用コネクタの製造方法。
12. 前記下端部の平面上のサイズは前記本体部内部の平面上のサイズと一致するように形成され、
    前記（ｃ）段階は、前記下端部を前記本体部に締まりばめ方式で結合する過程で実行する、請求項１１に記載の電池パック用コネクタの製造方法。
13. 前記下端部の外周辺の少なくとも一部には外側に突出した突起が形成されており、
    前記本体部において前記突起が装着される部分には溝が形成され、
    前記（ｃ）段階は、前記突起を前記溝に挿入する過程で実行する、請求項１１に記載の電池パック用コネクタの製造方法。
14. 請求項１から８のいずれか一項に記載の電池パック用コネクタの製造方法であって、
    （ａ）金型に射出物質を付け加えて前記下端部を成形する段階と、
    （ｂ）前記下端部に前記端子ピンを結合する段階と、
    （ｃ）前記端子ピンが結合された下端部を前記本体部に結合する段階と、
    を含む、電池パック用コネクタの製造方法。

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