KR101113687B1 - 전기차량용 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기차량용 배터리 팩에 관한 것으로서, 제조작업이 쉽고 제조시간과 제조공정이 줄어들어 생산성이 향상될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 서로에 대해 직렬로 연결되는 다수의 배터리 셀들과, 각 배터리 셀들의 전압을 센싱하여 상호간의 전압차를 제어하기 위한 콘트롤러를 구비하는 전기차량용 배터리 팩에 있어서, 기판부와; 각 배터리 셀들의 전극단자와 각각 전기적으로 접속될 수 있도록 기판부에 인쇄되는 다수의 연결단자들과; 각 연결단자와 콘트롤러를 전기적으로 연결하여 각 배터리 셀의 전압이 콘트롤러에 인가될 수 있도록, 기판부에 인쇄되는 배선 트레이스들을 구비한다.

Description

전기차량용 배터리 팩{BATTERY PACK FOR ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 전기차량용 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제조작업이 쉽고 제조시간과 제조공정이 줄어들어 생산성이 향상될 수 있는 전기차량용 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 들어, 에너지 소비가 적고 환경오염을 줄여줄 수 있는 친환경 전기 차량이 다양하게 개발되고 있다. 그 일례로서, 연료전지 차량과 하이브리드(Hybrid) 차량이 있다.
연료전지 차량은, 수소와 산소의 전기화학적 반응으로 발생된 전기를 에너지원으로 사용하는 차량이다. 하이브리드 차량은, 고속주행시나 오르막길 주행시에는 내연기관을 사용하고, 저속주행이나 정차시에는 전기를 에너지원으로 사용하는 차량이다.
이러한 연료전지 차량과 하이브리드 차량(이하, "전기자동차"라 통칭함.)은, 전기를 공급하기 위한 배터리 팩(Battery Pack)을 갖추고 있다.
배터리 팩은, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 배터리 셀(Battery Cell)(1)들을 직렬로 연결한 다음, 이들을 하나의 팩 형태로 구성한 것으로, 각 배터리 셀(1)들의 전압차를 제어하기 위한 콘트롤러(3)를 구비한다.
콘트롤러(3)는, 각 배터리 셀(1)들의 전압을 센싱하기 위한 센싱부(3a)와, 센싱부(3a)로부터 입력된 각 배터리 셀(1)들의 전압을 처리하여 각 배터리 셀(1)들간의 전압편차를 제어하는 제어부(3b)를 포함한다.
여기서, 각 배터리 셀(1)의 전극단자(1a)와 콘트롤러(3)는, 버스 바(Bus Bar)(5)를 통해 서로 전기적으로 연결되는데, 이때, 각 버스 바(5)들은 서로에 대해 접촉하지 않도록, 배터리 셀(1)들의 전극단자(1a) 사이를 따라 일정한 간격을 두고 배열된다.
그런데, 이러한 종래의 배터리 팩은, 각 배터리 셀(1)과 콘트롤러(3)를 버스 바(5)로 일일이 연결해야 하므로, 배열 구조가 매우 복잡하고, 연결 작업시 많은 시간과 노동력이 요구된다는 단점이 있다.
특히, 협소하고 비좁은 배터리 셀(1)들의 전극단자(1a) 사이를 따라 버스 바(5)를 배열해야 하므로, 많은 노동력과 많은 작업시간이 필요하다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 제조비용이 상승된다는 문제점이 지적되고 있다.
또한, 협소하고 비좁은 공간을 따라 버스 바(5)를 설치해야 하므로, 버스 바(5)들간에 접촉의 우려가 있다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 회로들 간에 전기적인 쇼트(Electronic Short)가 발생된 우려도 있다는 문제점이 있다. 특히, 이러한 전기적 쇼트 때문에 배터리 팩이 고장날 우려가 있다는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 많은 작업시간과 노동력 없이도 각 배터리 셀과 콘트롤러를 연결 접속시킬 수 있는 전기차량용 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 많은 작업시간과 노동력 없이도 각 배터리 셀과 콘트롤러를 연결 접속시킬 수 있게 구성함으로써, 제조시간과 제조공정을 단축시킬 수 있고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있는 전기차량용 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 회로들 간의 전기적 쇼트 현상을 원천적으로 방지할 수 있는 전기차량용 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 회로들 간의 전기적 쇼트 현상을 원천적으로 방지할 수 있도록 구성함으로써, 전기적 쇼트로 인한 고장의 우려를 원천적으로 차단할 수 있는 전기차량용 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기차량용 배터리 팩은, 서로에 대해 직렬로 연결되는 다수의 배터리 셀들과, 상기 각 배터리 셀들의 전압을 센싱하여 상호간의 전압차를 제어하기 위한 콘트롤러를 구비하는 전기차량용 배터리 팩에 있어서, 기판부와; 상기 각 배터리 셀들의 전극단자와 각각 전기적으로 접속될 수 있도록 상기 기판부에 인쇄되는 다수의 연결단자들과; 상기 각 연결단자와 상기 콘트롤러를 전기적으로 연결하여 상기 각 배터리 셀의 전압이 상기 콘트롤러에 인가될 수 있도록, 상기 기판부에 인쇄되는 배선 트레이스들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 각 배터리 셀로부터 상기 콘트롤러로 인가되는 규정이상의 과전류를 차단하기 위한 다수의 퓨즈들을 더 포함하며, 상기 퓨즈들은 기판부상에 설치되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 퓨즈를 필요에 따라 교환할 수 있도록, 상기 기판부상에는 상기 퓨즈의 교환을 위한 퓨즈소켓들이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연결단자들은 상기 각 배터리 셀의 전극단자와 납땜되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기차량용 배터리 팩에 의하면, PCB 기판을 이용하여 각 배터리 셀과 콘트롤러를 연결하는 구조이므로, 종래와 같이, 버스 바로 각 배터리 셀과 콘트롤러를 일일이 연결해야 하는 번거로움을 덜어준다. 따라서, 작업시간을 단축시켜주고 노동력을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 작업시간을 단축시켜주고 노동력을 줄여주므로, 제조시간과 제조공정을 단축시킬 수 있고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, PCB 기판에 인쇄된 배선 트레이스를 통해 각 배터리 셀과 콘트롤러를 연결하는 구조이므로, 종래와 같이, 회로들 간에 물리적인 접촉이 없다. 따라서, 전기적 쇼트 현상이 발생되지 않고, 이로써, 전기적 쇼트로 인한 고장의 우려를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전기차량용 배터리 팩을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전기차량용 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전기차량용 배터리 팩의 특징부인 PCB 기판을 나타내는 사시도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 전기차량용 배터리 팩의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명에 따른 전기차량용 배터리 팩의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 전기차량용 배터리 팩에 대해 간략하게 살펴본다.
전기차량용 배터리 팩은, 다수의 배터리 셀(1)들을 구비한다.
다수의 배터리 셀(1)들은 직렬로 연결되며, 직렬로 연결된 다수의 배터리 셀(1)들은 하나의 팩 형태로 구성된다.
그리고 전기차량용 배터리 팩은, 각 배터리 셀(1)들의 전압차를 제어하기 위한 콘트롤러(3)를 구비한다.
콘트롤러(3)는, 각 배터리 셀(1)들의 전압을 센싱하기 위한 센싱부(3a)와, 센싱부(3a)로부터 입력된 각 배터리 셀(1)들의 전압을 처리하여 각 배터리 셀(1)들간의 전압편차를 제어하는 제어부(3b)를 포함한다.
다음으로, 본 발명에 따른 전기차량용 배터리 팩의 특징부를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 배터리 팩은, PCB(Printed Circuit Board)기판(10)을 구비한다.
PCB 기판(10)은, 기판부(12)를 구비한다. 기판부(12)는, 절연체로서 배터리 셀(1)의 전극단자(1a)들 사이를 따라 길게 설치되며, 그 가장자리 둘레부분에는 다수의 연결단자(14)들이 형성되어 있다.
다수의 연결단자(14)들은, 각 배터리 셀(1)의 전극단자(1a)와 각각 전기적으로 연결되도록 구성된다.
이러한 연결단자(14)들은, 기판부(12)에 인쇄되는 것이 바람직하다. 그리고 연결단자(14)들은 각 배터리 셀(1)의 전극단자(1a)와 납땜되는 것이 바람직하다. 따라서, 각 배터리 셀(1)의 전극단자(1a)와 고정적으로 연결되는 것이 좋다.
그리고, 도 3과 도 4를 참조하면, PCB 기판(10)은, 다수의 배선 트레이스(16)들을 구비한다.
배선 트레이스(16)들은, 기판부(12)상에 인쇄되는 것으로, 각 연결단자(14)와 콘트롤러(3)를 전기적으로 연결한다. 특히, 각 연결단자(14)와 콘트롤러(3)의 센싱부(3a)를 전기적으로 연결한다.
따라서, 각 연결단자(14)와 접속된 각 배터리 셀(1)들의 전극단자(1a)가 콘트롤러(3)의 센싱부(3a)에 전기적으로 연결될 수 있게 한다. 이로써, 각 배터리 셀(1)들의 전압이 콘트롤러(3)의 센싱부(3a)에 인가될 수 있게 한다.
그 결과, 콘트롤러(3)의 센싱부(3a)가 각 배터리 셀(1)의 전압을 센싱할 수 있게 한다. 이에 따라, 콘트롤러(3)의 제어부(3b)가 각 배터리 셀(1)들간의 전압편차를 제어할 수 있게 한다.
다시, 도 2 내지 도 4를 참조하면, PCB 기판(10)은, 다수의 퓨즈(20)를 구비한다.
퓨즈(20)는, 기판부(12)상에 실장되며, 규정이상의 전류가 기판상의 회로에 흐르는 것을 차단한다. 특히, 각 배터리 셀(1)로부터 콘트롤러(3)로 흐르는 과전류를 차단한다. 따라서, 기판상의 회로 및 콘트롤러(3)를 보호한다.
이러한 퓨즈(20)는, 과전류에 의해 단락되면, 새것으로 교환이 가능하다. 이 경우, 새것의 퓨즈(20)를 교환하기 위한 퓨즈소켓(22)이 기판부(12)상에 설치되어 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 배터리 팩에 의하면, PCB 기판(10)을 이용하여 각 배터리 셀(1)과 콘트롤러(3)를 연결하는 구조이므로, 종래와 같이 버스 바(5)(도 1참조)로 각 배터리 셀(1)과 콘트롤러(3)를 연결해야 하는 번거로움을 덜어준다. 따라서, 작업시간을 단축시켜주고 노동력을 줄여준다.
또한, 작업시간을 단축시켜주고 노동력을 줄여주므로, 제조시간과 제조공정을 단축시킬 수 있고, 이로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, PCB 기판(10)에 인쇄된 배선 트레이스(16)를 통해 각 배터리 셀(1)과 콘트롤러(3)를 연결하는 구조이므로, 종래와 같이, 회로들 간에 물리적인 접촉이 없다. 따라서, 전기적 쇼트 현상이 발생되지 않고, 이로써, 전기적 쇼트로 인한 고장의 우려를 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
1: 배터리 셀(Battery Cell) 1a: 전극단자
3: 콘트롤러(Controller) 3a: 센싱부
3b: 제어부 10: PCB(Printed Circuit Board)기판
12: 기판부 14: 연결단자
16: 배선 트레이스(Trace) 20: 퓨즈(Fuse)
22: 퓨즈소켓(Fuse Socket)

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 서로에 대해 직렬로 연결되는 다수의 배터리 셀(1)들과; 상기 각 배터리 셀(1)들의 전압을 센싱하여 상호간의 전압차를 제어하기 위한 콘트롤러(3)와; 기판부(12)와; 상기 각 배터리 셀(1)들의 전극단자(1a)와 각각 전기적으로 접속될 수 있도록 상기 기판부(12)에 인쇄되는 다수의 연결단자(14)들과; 상기 각 연결단자(14)와 상기 콘트롤러(3)를 전기적으로 연결하여 상기 각 배터리 셀(1)의 전압이 상기 콘트롤러(3)에 인가될 수 있도록, 상기 기판부(12)에 인쇄되는 배선 트레이스(16)들;을 포함하여 이루어지는 전기차량용 배터리 팩에 있어서,
    상기 각 배터리 셀(1)로부터 상기 콘트롤러(3)로 인가되는 규정이상의 과전류를 차단하기 위한 다수의 퓨즈(20)들을 더 포함하며, 상기 퓨즈(20)들은 기판부(12)상에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 배터리 팩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 퓨즈(20)를 교환할 수 있도록, 상기 기판부(12)상에는 상기 퓨즈(20)의 교환을 위한 퓨즈소켓(22)들이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기차량용 배터리 팩.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 연결단자(14)들은 상기 각 배터리 셀(1)의 전극단자(1a)와 납땜되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 배터리 팩.
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