KR101246961B1 - 재사용 가능한 배터리 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 어셈블리에 관한 것으로서, 상기 배터리 어셈블리는 둘 이상의 배터리가 착탈식 연결자에 의해 음극과 양극이 직렬로 연결된 배터리 직렬 세트를 가지며, 둘 이상의 상기 배터리 직렬 세트가 병렬로 연결되어 있으며, 상기 배터리 직렬 세트는 하우징 내에 포함되어 있다.

Description

재사용 가능한 배터리 어셈블리 {REUSABLE BATTERY ASSEMBLY}

본 발명은, 재사용 가능한 배터리 어셈블리에 관한 것이다. 특이적으로, 본 발명은, 다수의 배터리가 직렬 연결된 배터리 직렬 세트들이 병렬로 연결되어 있는 배터리 어셈블리에 관한 것이다. 더욱 특이적으로, 이러한 직렬 및 병렬로 배열된 배터리 어셈블리에서, 배터리의 관리 및 교체를 용이하게 하도록 구성된, 배터리 병렬 세트에 관한 것이다.

통상 지게차 및 전기차에서 사용되는 배터리는, 지게차 및 전기차에서 요구하는 전압을 생성하기 위해, 다수개의 배터리를 직렬로 연결하여 사용하고 있다. 직렬로 연결된 배터리는 사용 중 여러 가지 이유에서 배터리가 불량이 나며, 한 개의 배터리 불량에도 전체의 배터리를 사용하지 못하는 문제점이 있었다. 지게차 및 전기차 운행시 이러한 문제점은, 운행 중 큰 위험을 야기할 수 있다.

또한, 통상의 배터리를 이용하는 경우에는 배터리 자체가 배터리 함(상자) 내에 감춰져서 배터리의 상태를 확인할 수 없었다. 이러한 경우 한 개의 배터리의 전해질의 누수로 인접한 배터리에도 불량을 일으키는 문제점이 있었다.

이렇듯, 직렬로 연결된 배터리의 경우에는 한 개의 불량에도 전체의 배터리를 사용하지 못하는 문제점이 있었고, 이러한 문제점의 해결에 대한 필요성이 항상 대두되어왔다. 또한, 배터리 어셈블리에서 불량 배터리를 용이하게 체크하고 쉽게 교체를 할 수 있는 구성에 대한 필요성이 있다.

이러한 문제점은, 청구된 청구 범위의 본 발명에 의해 해결되었다.

본 발명은, 배터리 어셈블리에 관한 것으로서, 상기 배터리 어셈블리는, 둘 이상의 배터리가 착탈식 연결자에 의해 음극과 양극이 직렬로 연결된 배터리 직렬 세트를 가지며, 둘 이상의 상기 배터리 직렬 세트가 병렬로 연결되어 있으며, 상기 배터리 직렬 세트는 하우징 내에 포함되어 있다.

또한 본 발명은, 상기 배터리 직렬 세트에서 직렬로 연결된 배터리의 말단 양극 출력부 및 말단 음극 출력부 모두 동일한 방향을 향하도록 직렬로 연결되고, 동일한 방향을 향하는 상기 말단 양극 출력부 및 상기 말단 음극 출력부는, 각각 말단 양극 출력부들 간의 병렬 연결 및 말단 음극 출력부들 간의 병렬 연결을 위한 하나의 양극 병렬 연결부 및 하나의 음극 병렬 연결부에 의해, 병렬로 연결되며, 상기 말단 양극 또는 음극 출력부들은 각각 상기 양극 또는 음극 병렬 연결부들과 분리 가능하게 연결되고, 상기 병렬 연결을 위한 양극 병렬 연결부 및 음극 병렬 연결부는, 절연체 의해 분리되어 있는, 배터리 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명의 추가 측면에 있어서, 상기 하우징은 복수 개의 서랍으로 이루어진 하우징이고, 상기 배터리 직렬 세트는 상기 하우징의 일면은 슬라이드 방식으로 개폐 가능한 복수 개의 서랍 내에 수용되며, 상기 하우징의 다른 일면은 개폐 가능하도록 이뤄져 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 본 발명은, 각 배터리의 잔량 확인을 위한 계량기를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 본 발명의 하우징을 이동시키기 위한 바퀴를 추가로 포함할 수 있다.

도 1a는, 하우징 내 위치한 배터리 어셈블리로서, 4개의 배터리가 직렬로 연결되어 일 배터리 직렬 세트를 이루고, 이러한 배터리 직렬 세트 4개가 하우징에 포함된 사시도이며,
도 1b는, 도 1a의 배터리 어셈블리에서, 예시적으로, 하나의 배터리 직렬 세트가 직렬 연결용 연결자가 없는, 배터리 어셈블리의 사시도이다.
도 2a는, 하우징 내에 위치한 배터리 어셈블리로서, 상기 하우징이 2개의 서랍을 가지는 것으로 구성된, 배터리 어셈블리의 사시도이다. 한 개의 서랍에 2개의 배터리 직렬 세트를 포함하는 방식으로 예시되어 있다.
도 2b는, 도 2a의 배터리 어셈블리로서, 아랫 서랍이 오픈되어 있는 배터리 어셈블리의 사시도이다.
도 3a-3b는, 하우징 내에 위치한 배터리 어셈블리로서, 서랍의 전면에, 배터리 잔량을 확인할 수 있는, 계량기를 추가로 포함하는, 배터리 어셈블리의 사시도이다.
도 4a는, 하우징의 상단부에 뚜껑이 설치된 본 발명의 일 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 4b는, 하우징의 상단 뚜껑이 오픈된, 본 발명의 일 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 5a는, 하우징 내의 배터리 직렬 세트들의 병렬 연결 방식을 보여주는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 사시도로서, 양극 연결부만 설치되어 있는 사시도이다.
도 5b는, 도 5a의 양극 연결부를 도시하는 사시도이다.
도 6a는, 하우징 내의 배터리 직렬 세트들의 병렬 연결 방식을 보여주는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 사시도로서, 음극 연결부만 설치되어 있는 사시도이다.
도 6b는, 도 6a의 음극 연결부를 도시하는 사시도이다.
도 7a는, 하우징 내의 배터리 직렬 세트들의 병렬 연결 방식을 보여주는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 사시도로서, 양극 연결부 및 음극 연결부 모두가 설치되어 있는 사시도이다.
도 7b는, 도 7a의 양극 및 음극 연결부가 결합되어 있는 모습을 보여주는, 사시도이다.

도 1a는 하우징(100) 내에 위치한 본 발명의 배터리 어셈블리를 보여주는 사시도이다. 4개의 배터리(130)가 연결자(120)를 통해 직렬 연결되어 있다. 상기 연결자는 착탈식으로 배터리 양극(110) 및 음극에 결합 되어 있어서, 배터리 교환이 용이하게 이뤄질 수 있다. 직렬로 연결된 배터리의 일 배터리 직렬 세트는 말단 양극 출력부(150) 및 말단 음극 출력부(140)를 가진다.

도 1a는, 예시적으로, 배터리를 2층으로 배열하였고, 두 개의 배터리 직렬 세트의 배열이 동일한 방향으로 이뤄져 있다. 다시 말해, 두 개의 배터리 직렬 세트의 말단 음극 출력부가 교호적으로 배치되도록 배열되어 있다. 그러나 이는 예시적인 배열이며, 사용 환경에 따라, 배터리 직렬 세트의 배열은 다양할 수 있다.

도 1a에서는 배터리 직렬 세트의 말단 양극 출력부(150)와 말단 음극 출력부(140)는 각각 하우징의 일면에 위치한 양극 병렬 연결부 및 음극 병렬 연결부에 병렬 연결되어 있다. 이와 같은 병렬 연결로부터, 본 발명의 배터리 어셈블리는, 한 개 또는 그 초과의 배터리 불량이 나더라도 어느 한 세트의 배터리 조립체의 배터리에 이상이 없다면, 요구된 전압을 일정하게 장치에 제공할 수 있게 된다. 또한 본 발명은 분리형 착탈 가능한 연결자의 배치로 이상이 있는 배터리의 용이한 교체를 가능하게 한다.

도 1b는 직렬 연결용 연결자가 없는 모습을 도시하고 있고, 이 경우에는 도 1a서와 달리 배터리 세트의 말단 양극 출력부 및 말단 음극 출력부가 교호적으로 배치되지 아니한 상태를 나타내고 있다.

도 2a는, 하우징이 두 개의 서랍(220)을 포함하고 있는 모습을 도시하고 있다. 서랍은 서랍의 개폐를 용이하게 하도록, 손잡이(210)를 가질 수 있다. 예시적으로 하나의 서랍에는 2개의 배터리 직렬 세트를 포함하고 있다. 이의 개수에는 제한이 없으며, 사용 환경에 따라 다양하게 배치될 수 있다. 이러한 하우징 내 서랍의 구성에 따라, 하단 서랍(230)에 위치한 배터리들의 교환 및 점검을 용이하게 할 수 있게 되었다. 또한 상단 및 하단 서랍으로 이뤄져 있어, 밀폐된 하우징에 배치된 배터리들의 교환 및 점검을 용이하게 할 수 있다.

이러한 배치의 배터리 어셈블리에서, 하단 서랍의 배터리의 교체는 다음과 같이 이뤄질 수 있다. 도 2a와 같이 배터리 어셈블리가 배치되어 있는 경우, 말단 양극 출력부(150) 및 말단 음극 출력부(140)의 연결자를 분리시키고 상단 서랍을 오픈하고, 하단 서랍의 교체 대상의 배터리를 교체할 수 있는 상태가 된다.

서랍은 본 발명에 예시된 바와 같이 가로방향으로 놓일 수 있고, 필요에 따라 대안적으로 세로방향으로 놓일 수 있음은 당업자는 충분히 인식할 수 있을 것이다. 도 2b는 하단 서랍이 개방된 상태를 도시한다.

도 3a-3b에서와 같이, 본 발명은 배터리의 상태 및 잔량을 확인하기 위해, 배터리의 잔여 전압 또는 전류를 확인할 수 있는 계량기를 포함할 수 있다. 상기 계량기는 아날로그 형태 및 디지털 형태일 수 있다. 도 3a는 아날로그 형태의 계량기를 예시적으로 도시한 것이고, 도 3b는 디지털 형태의 계량기를 예시적으로 도시한 것이다. 또한 상기 계량기는 각 배터리마다 연결되어 각각의 배터리의 상태를 확인할 수 있으며, 또는 각 배터리 직렬 세트에 연결되어 배터리 세트의 상태를 확인할 수도 있다.

도 4a에서와 같이, 본 발명은 뚜껑(340)을 포함할 수 있다. 또한 본 발명은 뚜껑의 개폐를 용이하게 하기 위해 손잡이(350)를 포함할 수 있으며, 뚜껑의 개폐를 위해 힌지(360)를 포함할 수 있다. 본 발명의 뚜껑은 힌지를 가진 여닫이 식의 뚜껑을 달았지만, 사용 환경에 따라, 미닫이 방식일 수 있으며, 여러 가지 형태의 개폐가능한 뚜껑의 모습일 수 있다.

도 4b는 뚜껑이 열려 있는 상태의 모습을 보여준다.

도 5a-5b는, 음극 병렬 연결자(500)가 본 발명의 어셈블리에 결합 되어 있는 모습을 보여주는 도면이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 5a에서는, 양극 병렬 연결자는 결합 되지 아니한 모습을 도시하고 있다. 본 발명과 같이 음극 말단 출력부(140)가 교호적으로 배치되고, 2층(상단 및 하단)으로 배열되어 있는, 배터리 어셈블리의 경우, 음극 병렬 연결자(500)는 이러한 교호적 배치를 위한 모습이다. 이 경우 음극 병렬 연결자는 배터리 세트의 출력부의 배열에 따라 도 1b와 같이 교호적인 배터리 세트의 배열이 아닌 경우에는 연결자는 적절하게 다른 형태를 가질 수 있다. 이러한 배열의 병렬 연결을 위해, 음극 병렬 연결자(500)는 홈(520) 및 브릿지(530)를 포함한다. 음극 병렬 연결자 상에는, 음극 말단 출력부와의 연결자(120)를 통한 연결을 위한 돌출부(510, 511, 512 및 513)를 가진다.

도 6a-6b는, 양극 병렬 연결자(600)가 본 발명의 어셈블리에 결합되어 있는 모습을 보여주는 도면이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 6a에서는, 음극 병렬 연결자는 결합 되지 아니한 모습을 도시하고 있다. 본 발명과 같이 양극 말단 출력부(150)가 교호적으로 배치되고, 2층(상단 및 하단)으로 배열되어 있는, 배터리 어셈블리의 경우, 양극 병렬 연결자(600)는 이러한 교호적 배치를 위한 모습이다. 이 경우 음극 병렬 연결자는 배터리 세트의 출력부의 배열에 따라 도 1b와 같이 교호적인 배터리 세트의 배열이 아닌 경우에는 연결자는 적절하게 다른 형태를 가질 수 있다. 이러한 배열의 병렬 연결을 위해, 양극 병렬 연결자(600)는 홈(620) 및 브릿지(630)을 포함한다. 양극 병렬 연결자 상에는, 양극 말단 출력부와의 연결자(120)를 통한 연결을 위한 돌출부(610, 611, 612 및 613)를 가진다.

도 7a는, 양극 병렬 연결자(600) 및 음극 병렬 연결자(500)가 본 발명의 배터리 어셈블리에 설치된 모습을 보여준다. 또한, 도 7b는, 양극 병렬 연결자(600)와 음극 병렬 연결자(500)의 결합 상태를 보여주는 도면이다. 양극 병렬 연결자의 브릿지(630) 아래 또는 위에 음극 병렬 연결자의 일부가 놓일 수 있으며, 양극 병렬 연결자의 브릿지(630)가 음극 병렬 연결자의 일부와 전기가 통하지 않도록 배열되거나 절연체를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로 음극 병렬 연결자의 브릿지(530)의 아래 또는 위에 양극 병렬 연결자의 일부가 놓일 수 있으며, 이와 전기가 통하지 않도록 배열되거나 절연체를 포함할 수 있다.

한편, 도 1a-1b, 2a-2b에서는 하우징에 바퀴가 달려있지 아니한 실시예를 도시하고 있고, 도 3a-3b, 4a-4b, 5a, 6a 및 7a에서는 하우징을 쉽게 이동시키기 위해 바퀴가 설치된 모습을 도시하고 있다. 바퀴의 숫자는 3개 이상의 적절한 숫자로 설치될 수 있다.

이상에서는 예시적으로 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 취지로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 배터리 어셈블리로서,
   둘 이상의 배터리가 착탈식 연결자에 의해 음극과 양극이 직렬로 연결되어 배터리 직렬 세트를 만들고,
   둘 이상의 상기 배터리 직렬 세트가 병렬로 연결되어 있으며,
   배터리 직렬 세트는 하우징 내에 포함되고,
   상기 하우징은 복수 개의 서랍으로 이루어지고,
   상기 배터리 직렬세트는 상기 하우징의 일면에 슬라이드 방식으로 개폐 가능한 복수 개의 서랍 내에 수용되며, 상기 하우징의 다른 일면은 개폐 가능하도록 이루어지고,
   상기 배터리 직렬 세트에서 직렬로 연결된 배터리의 말단 양극 출력부 및 말단 음극 출력부 모두 동일한 방향을 향하도록 직렬로 연결되고,
   동일한 방향을 향하는 상기 말단 양극 출력부 및 상기 말단 음극 출력부는, 각각 말단 양극 출력부들 간의 병렬 연결 및 말단 음극 출력부들 간의 병렬 연결을 위한 하나의 양극 연결부 및 하나의 음극 연결부에 의해, 병렬로 연결되며,
   상기 말단 양극 또는 음극 출력부들은 각각 상기 양극 또는 음극 연결부와 분리 가능하게 연결되고,
   상기 병렬 연결을 위한 양극 연결부 및 음극 연결부는, 절연체 의해 분리되어 있으며,
   상기 둘 이상의 배터리 각각의 잔여 전압 또는 전류를 확인할 수 있는 계량기를 포함하는,
   배터리 어셈블리.
   
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