KR101023920B1 - 전지셀 전압 밸런싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 둘 이상의 전지셀들을 병렬 연결하여 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화하기 위한 전지셀 전압 밸런싱 장치로서, 둘 이상의 전지셀들이 각각 장착되는 구획부들이 상향 개방된 구조로 형성되어 있는 절연성 본체; 상기 절연성 본체에 장착된 전지셀의 양극 및 음극을 인접한 전지셀의 양극 및 음극에 연결하도록 절연성 본체의 양측 단부에 각각 위치하는 단자 연결부들; 및 상기 구획부에 대한 전지셀의 장착과 상기 단자 연결부들에 대한 전지셀 전극단자의 전기적 연결이 이루어지도록, 전지셀들이 장착된 상태에서 구획부들의 장착 폭을 가변적으로 조절하는 폭 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치를 제공한다.

Description

전지셀 전압 밸런싱 장치 {Battery Cell Voltage Balancing Device}
본 발명은 전지셀 전압 밸런싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 전지셀들을 병렬 연결하여 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화하기 위한 전지셀 전압 밸런싱 장치로서, 둘 이상의 전지셀들이 각각 장착되는 구획부들이 상향 개방된 구조로 형성되어 있는 절연성 본체; 상기 절연성 본체에 장착된 전지셀의 양극 및 음극을 인접한 전지셀의 양극 및 음극에 연결하도록 절연성 본체의 양측 단부에 각각 위치하는 단자 연결부들; 및 상기 구획부에 대한 전지셀의 장착과 상기 단자 연결부들에 대한 전지셀 전극단자의 전기적 연결이 이루어지도록, 전지셀들이 장착된 상태에서 구획부들의 장착 폭을 가변적으로 조절하는 폭 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 에플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다도 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있고, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 소형 경량화가 요구되고 있다.
예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 소형 경량의 전지 셀들이 사용되고 있다. 반면에, 전기자전거, 전기오토바이, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형의 전지모듈(또는 전지팩)이 사용되고 있다.
이와 같이 다수의 전지셀(단위전지)들을 포함하고 있는 중대형 이차전지모듈은 특히 고출력의 제공을 위해 구성 전지셀들 전체 또는 적어도 일부가 직렬로 연결되어 있다. 전지셀들은 바람직하게는 동일한 용량 및 전압 규격의 전지들로 구성된다. 그러나, 이러한 동일 규격에도 불구하고, 다양한 요소들에 기인한 제조공정 상의 한계로 인해 실제로 전지셀들은 전압차를 나타내는 것이 일반적이다. 전지모듈을 구성하는 전지셀들이 이와 같이 전압차를 가지는 경우 전지모듈의 성능은 저하된다. 또한, 상기와 같은 전지모듈 제조시의 경우뿐만 아니라 전지모듈의 사용 중에도 여러 요인들로 인해 전지셀들의 전압차가 발생할 수 있다.
따라서, 전지셀들의 전압차를 최소화함으로써 전지모듈의 작동상태를 최상의 상태로 유지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지모듈을 이루는 다수의 전지셀들을 병렬 연결하여 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화하여 전지모듈 성능의 최적화를 위한 전지셀 전압 밸런싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정한 구조의 절연성 본체, 단자 연결부들, 폭 조절부 등으로 구성되어 있어서 전지셀 전압 밸런싱 작업의 편리성을 도모할 수 있는 구조의 전지셀 전압 밸런싱 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치는, 둘 이상의 전지셀들을 병렬 연결하여 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화하기 위한 전지셀 전압 밸런싱 장치로서, 둘 이상의 전지셀들이 각각 장착되는 구획부들이 상향 개방된 구조로 형성되어 있는 절연성 본체; 상기 절연성 본체에 장착된 전지셀의 양극 및 음극을 인접한 전지셀의 양극 및 음극에 연결하도록 절연성 본체의 양측 단부에 각각 위치하는 단자 연결부들; 및 상기 구획부에 대한 전지셀의 장착과 상기 단자 연결부들에 대한 전지셀 전극단자의 전기적 연결이 이루어지도록, 전지셀들이 장착된 상태에서 구획부들의 장착 폭을 가변적으로 조절하는 폭 조절부를 포함하는 구조로 이루어져 있다.
본 발명에 따른 전지 셀 밸런싱 장치를 이용할 경우, 전지모듈의 제조에 사용되는 다수의 전지셀들을 해당 장치에 장착하여 셀 전압 밸런싱을 구현함으로써 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화하여 모듈 성능의 최적화를 이룰 수 있으며, 보다 편리하게 셀 전압 밸런싱 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 전지셀 전압 밸런싱 장치는 다수의 전지셀들을 병렬 연결하여 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화할 수 있다. 즉, 전지모듈의 제조에 사용되는 다수의 전지셀들을 전지모듈의 제조시 또는 사용 중에 전지셀들을 본 발명의 장치를 사용하여 소정 시간 동안 병렬로 접속시키는 경우, 전지셀들의 전압차가 최소화되어 전지모듈의 성능을 최상의 상태로 유지할 수 있다. 전지셀의 개수는 병렬 연결이 가능한 둘 이상의 개수라면 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어, 2 내지 50개일 수 있다. 이러한 전지셀의 개수에 대응하여 구획부의 수도 결정된다.
상기 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 리튬 전이금속 산화물 및/또는 복합 산화물을 양극 활물질로서 사용하는 리튬 이차전지가 사용될 수 있다. 전지셀의 형태 역시 특별히 제한되지 않으나, 본 발명의 전지셀 전압 밸런싱 장치에 용이하게 장착될 수 있도록, 양극과 음극이 양 단부에 각각 위치하는 구조의 판상형 또는 각형 전지셀인 것이 바람직하다. 이러한 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전지셀 전압 밸런싱 장치의 본체는 절연성 소재로 이루어져 있으며, 둘 이상의 전지셀들이 각각 장착되는 구획부들이 상향 개방된 구조로 형성되어 있다.
전압 밸런싱을 위해, 전지셀들이 상기 구획부들에 각각 장착될 때, 상기 전지셀의 양극 및 음극은 절연성 본체의 양측 단부에 각각 위치하는 단자 연결부들 방향으로 위치하게 된다. 따라서, 단자 연결부는 인접한 전지셀의 양극 및 음극에 각각 연결되도록 형성되어 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 절연성 본체는, 전지셀 전극단자가 단자 연결부들에 대응하는 위치로 구획부에 전지셀을 장착할 때, 전지셀의 하부 양면을 감싸는 장착부들과, 상기 단자 연결부가 설치될 수 있도록 상기 장착부들의 양측 단부로부터 상향 연장되어 있는 측면부들을 포함하는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 단자 연결부는, 전지셀의 전극단자에 접촉될 수 있도록 절연성 본체의 측면에 장착되어 있는 제 1 연결부, 및 상기 제 1 연결부를 인접한 단자 연결부의 제 1 연결부와 전기적으로 연결하는 제 2 연결부로 이루어질 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 제 1 연결부는 도전성 스트립이고, 제 2 연결부는 도전성 와이어일 수 있다.
이러한 구성에서, 단자 연결부에 대한 전지셀 전극단자의 접촉 신뢰성을 높이기 위하여, 상기 도전성 스트립은 전지셀의 전극단자에 탄력적으로 가압되면서 접촉될 수 있도록 전극단자 대면 부위가 절곡되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 탄력적인 절곡 구조의 도전성 스트립은, 예를 들어, 일측이 상기 절연성 본체의 측면부에 고정되어 있고, 전극단자 대면 부위가 'V' 형상으로 절곡되어 있어서, 판상형 스프링과 같은 탄력을 발휘할 수 있다. 따라서, 전지셀 전극단자에 대해 탄력적으로 가압되면서 접촉될 수 있으므로, 전지셀의 전극단자와 도전성 스트립간의 거리를 정밀하게 조절하지 않고도 안정적인 전기적 접촉을 보장할 수 있다.
도전성 스트립과 도전성 와이어의 전기적 연결 방식은 다양할 수 있으며, 바람직하게는, 도전성 나사에 의해 절연성 본체의 측면부에 함께 결합되는 구조일 수 있다. 이러한 구조는 절연성 본체의 측면부에 도전성 스트립과 도전성 와이어를 동시에 장착하면서 상호간에 전기적 연결을 이룰 수 있다는 점에서 바람직하다.
이러한 구조의 예로는, 소정의 단자 연결부(a)에 그것의 양측에 각각 위치하는 측면부들의 단자 연결부들(b, c)을 각각 전기적으로 연결하기 위하여, 단자 연결부(a)에 장착되어 있는 1개의 도전성 스트립에, 단자 연결부들(b, c)과 각각 연결되는 2개의 도전성 와이어들이 결합되어 있는 구조를 들 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치는 또한 폭 조절부를 포함하고 있으며, 상기 폭 조절부는 전지셀들이 장착된 상태에서 구획부들의 장착 폭을 가변적으로 조절할 수 있고, 상기 구획부에 대한 전지셀의 장착과 상기 단자 연결부들에 대한 전지셀 전극단자의 전기적 연결이 이루어지도록 해준다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 구획부들이 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있고, 상기 폭 조절부는, 양 단부들이 베이스 플레이트에 고정된 상태로 구획부들을 관통하는 1개 이상의 바(bar); 구획부들 사이에 각각 위치하도록 상기 바에 장착되어 있는 압축 스프링들; 및 상기 베이스 플레이트의 일측에 고정된 상태로 최외측 구획부와의 거리를 조절하는 핸들;을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 핸들은, 바람직하게는, 베이스 플레이트로부터 상향 연장되어 있고, 관통홈을 포함하고 있는 고정 플레이트; 최외측 구획부의 외면에 설치되어 있고, 내면에 나사선이 형성되어 있는 나사선 관통홈을 포함하고 있는 가변 플레이트; 및 상기 고정 플레이트의 관통홈과 가변 플레이트의 나사선 관통홈을 통과하는 구조로 고정 플레이트에 고정되어 있고, 외면에 나사선이 형성되어 있는 스크류 바(screw bar);를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 구조에 의해, 구획부들 사이의 간격은 폭 조절부에 의해 조절될 수 있다.
구체적으로, 폭 조절부의 바는 그것의 양 단부들이 베이스 플레이트에 고정된 상태로 구획부들을 관통하여 설치되어 있어서, 상기 바에 의해 구획부들은 작동 조건에 따라 바의 축 방향으로 이동하게 된다. 이때, 구획부들 사이의 간격은 상기 바에 장착되어 있는 압축스프링에 의해 일정하게 유지된다. 즉, 압축스프링은 일정한 압력으로 구획부들의 측면을 가압하여 구획부들이 일정한 간격을 유지할 수 있도록 해 준다.
구획부들 간의 간격은 핸들에 의해 조절된다. 즉, 핸들을 조작하여 구획부를 가압하거나 구획부로부터 가압력을 해제하면, 구획부는 그것을 관통하고 있는 바의 축 방향으로 움직이게 된다.
한편, 스크류 바가 고정플레이트의 관통홈에 의해 지지되면서 회전하고, 가변 플레이트의 나사선 관통홈의 내면에 형성되어 있는 나사선과 스크류 바의 외면에 형성되어 있는 나사선이 서로 맞물려 있으므로, 핸들의 조작을 통해 스크류 바를 회전시키면, 나사선의 진행 방향을 따라 가변플레이트가 전후로 움직이게 된다.
이와 같이, 상기 폭 조절부의 핸들의 조작으로 가변 플레이트를 전진-후진하여 구획부들의 장착폭을 가변적으로 조절할 수 있으므로, 구획부들의 장착폭을 최대로 하여 보다 수월하게 전지셀을 장착할 수 있고, 그런 다음, 구획부들의 장착폭을 좁혀서 전지셀 전극단자의 전기적 연결이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치는 상기 전지셀들의 전압을 측정하고 측정된 전압과 밸런싱 시간을 표시하는 검출/표시부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 검출/표시부는, 예를 들어, 전압 측정기; 절연성 본체의 측면부에 설치되어 있는 검출 단자; 상기 검출 단자를 전압 측정기에 연결하는 도전성 와이어; 및 검출 전압 및 밸런싱 시간을 표시하는 모니터;를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 검출 단자 중 양극 검출 단자는 측면부들 각각에 설치되어 있고, 음극 검출 단자는 하나의 측면부에 설치될 수 있으며, 상기 음극 검출 단자는 측면부의 음극 단자 연결부 중 도전성 스트립 상에 함께 연결되어 있는 구조일 수 있다.
상기 음극 단자 연결부는, 2개의 음극 단자 연결부들이 하나의 측면부에 각각 설치되어 있는 구조일 수 있다.
전지셀 등의 전압의 측정은 전지셀들마다 개별적으로 전압을 측정하여야 하므로, 각각의 전지셀이 개별적으로 전압 측정기와 연결될 수 있도록 양극 검출단자는 상기 측면부들의 각각에 설치되어 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 양극 검출단자가 각각에 설치되어 있어서 전지셀 역시 각각 따로 전압 측정기와 연결되므로 전지셀들마다 개별적인 전압측정이 가능하다.
상기 검출/표시부로부터 얻어진 결과를 바탕으로 상기 전지셀들의 밸런싱 여부가 결정될 수 있다.
따라서, 상기 밸런싱 여부를 제어하기 위한 제어부를 추가적으로 포함할 수 있다.
이와 같은 밸런싱의 제어를 위한 제어부는 상기 밸런싱을 제어할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터(PC)일 수 있다.
상기 제어부는 상기 셀 밸런싱 장치에 포함되는 구조일 수도 있고, 또한, 별도의 입출력 단자와 와이어에 의하여 외부에서 연결되는 별도의 장치일 수 있다.
병렬 접속을 행하는 소정의 시간은 단위전지들의 수, 전압, 용량, 소망하는 전압의 레벨링 수준 등 다양한 요소들에 따라 달라질 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 밸런싱은 병렬 연결을 통하여 평준화된 각각의 전지셀들의 전압이 0.001V의 단위까지 일치하도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 장치를 이용한 전지셀들의 전압 레벨링은 전지모듈의 제조시 또는 사용 중에 임의의 시간대에서 행할 수 있다. 전지모듈 제조시에는 당해 단위전지들의 직렬방식 연결에 앞서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치를 사용하여 전압차를 최소화한 둘 이상의 전지셀들을 포함하여 이루어진 전지모듈을 제공한다.
상기 전지모듈을 구성하는 전지셀들이 전압차가 최소화 된 경우 최상의 작동상태를 발휘할 수 있으므로 상기 전압차를 최소화 한 전지셀들을 포함하여 이루어진 전지모듈은 최상의 성능을 발휘할 수 있으므로 바람직하다.
다수의 전지셀들을 포함하는 전지모듈의 다양한 구조들이 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치는 전지모듈을 이루는 다수의 전지셀들을 병렬 연결하여 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화하여 전지모듈 성능을 최적화 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지 셀 밸런싱 장치는, 전지모듈의 제조에 사용되는 다수의 전지셀들을 장착하여 셀 전압 밸런싱을 구현할 수 있으며, 가변적으로 구획부의 위치를 변경하여 다수의 전지셀들의 장착을 용이하게 할 수 있으므로 셀 전압 밸런싱 과정을 보다 간편하게 할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치의 양극 단자부의 부분을 나타낸 도면이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치의 음극 단자부의 부분을 나타낸 도면이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치에서 구획부의 간격이 넓혀진 경우를 모식적으로 나타낸 도면이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치에서 구획부의 간격이 좁혀진 경우를 모식적으로 나타낸 도면이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치에 전지셀이 장착된 경우에 있어서 음극 단자부의 부분을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치(100)는 다수의 전지셀들이 장착되는 다수의 구획부들(210)이 상향 개방된 구조로 형성되어 있는 절연성 본체(200)와, 절연성 본체(200)의 양측 단부에 각각 위치하는 단자 연결부들(310, 320)(양극 단자 연결부(310), 음극 단자 연결부(320)), 및 전지셀들(도시하지 않음)이 장착된 상태에서 구획부들(210)들의 장착 폭을 가변적으로 조절하는 폭 조절부(500)를 포함하고 있다.
절연성 본체(200)는, 구획부(210)에 전지셀을 장착할 때, 전지셀의 하부 양면을 감싸는 장착부들(220), 및 단자 연결부들(310, 320)이 설치될 수 있도록 장착부들(220)의 양측 단부로부터 상향 연장되어 있는 측면부들(300)을 포함하고 있다.
또한, 전지셀 전압 밸런싱 장치(100)에는 전지셀들의 전압을 측정하고 측정된 전압과 밸런싱 시간을 표시하는 검출/표시부가 일측에 추가로 포함되어 있다.
상기 검출/표시부는, 전압 측정기(610); 절연성 본체(200)의 측면부(300)에 설치되어 있는 검출 단자(620, 630); 검출 단자(620, 630)를 전압 측정기(610)에 연결하는 도전성 와이어(621, 631); 및 검출 전압 및 밸런싱 시간을 표시하는 모니터(640);를 포함하는 구조로 이루어져 있다.
도 2 및 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극 단자 연결부 및 음극 단자 연결부가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 단자 연결부들(310, 320)은, 전지셀의 전극단자에 접촉될 수 있도록 절연성 본체(200)의 측면부(300)에 장착되어 있는 도전성 스트립(311, 321), 및 도전성 스트립(311, 321)을 인접한 단자 연결부의 도전성 스트립(311, 321)과 전기적으로 연결하는 도전성 와이어(312, 322)로 이루어져 있다.
도전성 스트립(311, 321)은 전지셀의 전극단자에 탄력적으로 가압되면서 접촉될 수 있도록 전극단자 대면 부위가 절곡되어 있는 구조로 이루어져 있다.
도전성 스트립(311, 321)과 도전성 와이어(312, 322)는 도전성 나사(330)에 의해 절연성 본체(200)의 측면부(300)에 함께 결합되어 있다.
단자 연결부(310, 320)는, 1개의 도전성 스트립(311, 321)에, 양측에 각각 위치하는 측면부들(300)의 단자 연결부들(310, 320)을 각각 전기적으로 연결하는 2개의 도전성 와이어들(312, 322)이 결합되어 있다. 도전성 와이어들(312, 322)은 측면부들(300)의 단자 연결부들(310, 320)을 각각 전기적으로 연결한다.
탄력적인 절곡 구조의 도전성 스트립(311, 321)은 일측이 절연성 본체(200)의 측면부(300)에 도전성 나사(300)에 의해 고정되어 있으며, 전극대면 부위가 대략 'V' 형상으로 절곡되어 있어서, 전극셀(도시하지 않음)의 전극단자를 탄력적으로 가압하면서 안정적인 접촉 상태를 제공한다.
도 3을 참조하면, 음극 단자 연결부(320)는 2개의 음극 단자 연결부들(320)이 하나의 측면부(300)에 각각 설치되어 있다. 음극 단자 연결부(320)는 2개 단위로 설치되어 있으므로, 보다 안정적으로 전기적 접속을 이룰 수 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 검출 단자(620, 630) 중 양극 검출 단자(620)는 측면부들(300) 각각에 설치되어 있고, 음극 검출 단자(630)는 하나의 측면부(300)에 설치되어 있다.
전지셀 등의 전압의 측정은 전지셀들마다 개별적으로 전압을 측정하여야 하므로, 각각의 전지셀이 개별적으로 전압 측정기(도 1: 610)와 연결될 수 있도록 양극 검출단자(620)는 측면부들(300)의 각각에 설치되어 있는 구조를 가지고 있으나, 음극 검출단자(630)는 양극 검출단자(620)가 각각에 설치되어 있으므로 각각마다 설치될 필요는 없으며 음극 단자 연결부(320) 중 도전성 스트립(321) 상에 함께 연결되어 각각의 전지셀의 음극과 전체적으로 연결된다.
이와 같이, 양극 검출단자(620)가 각각에 설치되므로 전지셀 역시 각각 따로 전압 측정기(610)와 연결되어 전지셀마다 개별적인 전압측정이 가능하다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치의 평면 사시도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 구획부들(210)은 베이스 플레이트(400) 상에 가변적으로 탑재되어 있다.
폭 조절부(500)는, 양 단부들이 베이스 플레이트(400)에 고정된 상태로 구획부들을 관통하는 한 쌍의 바(bar; 510)와, 구획부들(210) 사이에 각각 위치하도록 바(510)에 장착되어 있는 압축 스프링들(520), 및 베이스 플레이트(400)의 일측에 고정된 상태로 최외측 구획부(210')와의 거리를 조절하는 핸들(530)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
핸들(530)은, 베이스 플레이트(400)로부터 상향 연장되어 있고 관통홈(도시하지 않음)을 포함하고 있는 고정 플레이트(410), 최외측 구획부(210')의 외면에 설치되어 있고 내면에 나사선이 형성되어 있는 나사선 관통홈(421)을 포함하고 있는 가변 플레이트(420), 및 고정 플레이트(410)의 관통홈(412)과 가변 플레이트(420)의 나사선 관통홈(421)을 통과하는 구조로 고정 플레이트(410)에 고정되어 있고 외면에 나사선이 형성되어 있는 스크류 바(screw bar; 540)로 이루어져 있다.
도 5에는 도 4의 전지셀 전압 밸런싱 장치에서 폭 조절부에 의해 구획부의 간격을 좁힌 상태가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 구획부들(210)간의 거리는 핸들(530)에 의해 조절된다. 즉, 핸들(530)은 베이스 플레이트(400)의 일측에 위치가 고정된 상태로 되어 있으며, 핸들(530)의 조작을 통해 구획부(210)의 간격을 조절할 수 있다.
스크류 바(540)는 고정플레이트(420)의 관통홈(421)을 통과하도록 되어있고 관통홈(421)에 의하여 위치가 고정될 수 있도록 지지되면서 회전할 수 있도록 되어 있다. 스크류 바(540)는 또한 가변 플레이트(420)의 나사선 관통홈(421)에 들어가도록 되어 있다. 나사선 관통홈(421)의 내면에 형성되어 있는 나사선은 스크류 바(540)의 외면에 형성되어 있는 나사선과 서로 맞물리게 된다. 따라서, 핸들(530)의 조작을 통해 스크류 바(540)를 회전시키면, 나사선의 진행 방향을 따라서 가변플레이트(420)가 움직이게 되고, 최외측 구획부(210')의 외면에 설치되어 있는 가변 플레이트(420)가 움직임에 따라 구획부들(210)의 간격이 조절된다. 결과적으로, 가변 플레이트(420)는 핸들(530)의 회전 조작방향에 따라 스크류 바(540)의 축 방향으로 전진-후진 하게 된다.
이와 같이, 폭 조절부(500)의 핸들(530) 조작으로 가변 플레이트(420)를 전진-후진하여 구획부들(420)의 장착폭을 가변적으로 조절할 수 있으므로, 구획부들(210)의 장착폭을 최대로 하여 보다 수월하게 전지셀을 장착한 후 구획부들(210)의 장착폭을 좁혀서 전지셀 전극단자의 전기적 연결이 이루어지도록 할 수 있다.
도 6에는 전지셀이 장착되어 있는 하나의 예시적인 전지셀 전압 밸런싱 장치의 부분 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 즉, 전지셀 전압 밸런싱 장치(100)의 음극 단자 연결부(620)의 부분에 대해서만 도시되어 있다.
도 2, 도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 전지셀(700)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 구획부들(210)간의 간격이 넓혀진 상태에서 구획부(210)에 장착되게 되고, 전지셀(700)은 하부 양면을 감싸는 장착부들(220)에 의해 고정된다. 전지셀(700)이 장착되면, 전지셀(700)의 전극단자(710)는 단자 연결부들(320)에 대응하는 위치로 오게 된다.
전지셀(700)은 구획부들(210) 간의 간격이 넓혀진 상태에서 전지셀 전압 밸런싱 장치(100)에 장착되게 되므로, 전지셀(700)의 전극단자(710)에 대응하는 위치에 존재하는 단자 연결부들(320)로 인한 방해를 받지 않으면서도 수월하게 장착이 이루어지게 된다.
전지셀(700)을 장착한 후, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 폭 조절부(500)의 핸들(530)을 조작하여 구획부들(210) 간의 간격을 좁히게 되면 도전성 스트립(321)이 전지셀(700)의 전극단자(710)에 탄력적으로 가압되면서 접촉된다.
도전성 스트립(321)은 탄력적으로 가압될 수 있도록 되어 있으므로, 구획부들(210) 간의 간격이 반드시 정밀하게 조절될 필요 없이 전지셀(700)의 전극단자(710)와 도전성 스트립(321)간의 전기적 연결이 안정적으로 이루어질 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 둘 이상의 전지셀들을 병렬 연결하여 전지셀들 상호간의 전압차를 최소화하기 위한 전지셀 전압 밸런싱 장치로서,
    둘 이상의 전지셀들이 각각 장착되는 구획부들이 상향 개방된 구조로 형성되어 있는 절연성 본체;
    상기 절연성 본체에 장착된 전지셀의 양극 및 음극을 인접한 전지셀의 양극 및 음극에 연결하도록 절연성 본체의 양측 단부에 각각 위치하는 단자 연결부들; 및
    상기 구획부에 대한 전지셀의 장착과 상기 단자 연결부들에 대한 전지셀 전극단자의 전기적 연결이 이루어지도록, 전지셀들이 장착된 상태에서 구획부들의 장착 폭을 가변적으로 조절하는 폭 조절부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 양극과 음극이 양 단부에 각각 위치하는 구조의 판상형 또는 각형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 본체는, 전지셀 전극단자가 단자 연결부들에 대응하는 위치로 구획부에 전지셀을 장착할 때, 전지셀의 하부 양면을 감싸는 장착부들; 및 상기 단자 연결부가 설치될 수 있도록 상기 장착부들의 양측 단부로부터 상향 연장되어 있는 측면부들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단자 연결부는, 전지셀의 전극단자에 접촉될 수 있도록 절연성 본체의 측면에 장착되어 있는 제 1 연결부; 및 상기 제 1 연결부를 인접한 단자 연결부의 제 1 연결부와 전기적으로 연결하는 제 2 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 연결부는 도전성 스트립이고, 제 2 연결부는 도전성 와이어인 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 도전성 스트립은 전지셀의 전극단자에 탄력적으로 가압되면서 접촉될 수 있도록 전극단자 대면 부위가 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 도전성 스트립과 도전성 와이어는 도전성 나사에 의해 절연성 본체의 측면부에 함께 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 단자 연결부는, 1개의 도전성 스트립에, 양측에 각각 위치하는 측면부들의 단자 연결부들을 각각 전기적으로 연결하는 2개의 도전성 와이어들이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 구획부들은 베이스 플레이트 상에 탑재되어 있고,
    상기 폭 조절부는, 양 단부들이 베이스 플레이트에 고정된 상태로 구획부들을 관통하는 1개 이상의 바(bar); 구획부들 사이에 각각 위치하도록 상기 바에 장착되어 있는 압축 스프링들; 및 상기 베이스 플레이트의 일측에 고정된 상태로 최외측 구획부와의 거리를 조절하는 핸들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 핸들은, 베이스 플레이트로부터 상향 연장되어 있고, 관통홈을 포함하고 있는 고정 플레이트; 최외측 구획부의 외면에 설치되어 있고, 내면에 나사선이 형성되어 있는 나사선 관통홈을 포함하고 있는 가변 플레이트; 및 상기 고정 플레이트의 관통홈과 가변 플레이트의 나사선 관통홈을 통과하는 구조로 고정 플레이트에 고정되어 있고, 외면에 나사선이 형성되어 있는 스크류 바(screw bar);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 전지셀들의 전압을 측정하고 측정된 전압과 밸런싱 시간을 표시하는 검출/표시부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 검출/표시부는, 전압 측정기; 절연성 본체의 측면부에 설치되어 있는 검출 단자; 상기 검출 단자를 전압 측정기에 연결하는 도전성 와이어; 및 검출 전압 및 밸런싱 시간을 표시하는 모니터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 검출 단자 중 양극 검출 단자는 측면부들 각각에 설치되어 있고, 음극 검출 단자는 하나의 측면부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 음극 검출 단자는 측면부의 음극 단자 연결부 중 도전성 스트립 상에 함께 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 2개의 음극 단자 연결부들이 하나의 측면부에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 검출/표시부로부터 얻어진 결과를 바탕으로 밸런싱 여부를 제어하는 제어부를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 밸런싱은 병렬 연결한 결과 평준화된 각각의 전지셀들의 전압이 0.001V의 단위까지 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 제어부는 퍼스널 컴퓨터(PC)인 것을 특징으로 하는 전지셀 전압 밸런싱 장치.
  20. 제 1 항에 따른 전지셀 전압 밸런싱 장치를 사용하여 전압차를 최소화한 둘 이상의 전지셀들을 포함하는 전지모듈.
KR1020100041844A 2009-05-06 2010-05-04 전지셀 전압 밸런싱 장치 KR101023920B1 (ko)

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