KR101285194B1 - 연결장치가 구비된 리튬 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연결장치가 구비된 리튬 전지에 관한 것으로서, 상세하게는 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 전지모듈을 수용하는 하나 이상의 전지 케이스를 기구적으로 체결하여 사용자가 필요한 양의 전력에 따라서 각각의 전지를 연결하여 사용할 수 있도록 각각의 전지 케이스에 인접된 전지케이스와 연결될 수 있는 연결장치가 구비된 리튬 전지에 관한 것이다.
본 발명의 제1실시예는 서로 다른 극성의 전원이 입출력되는 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 전지모듈; 내측에 수용된 상기 전지모듈의 상부를 개폐시키는 상면을 이루는 상부부재; 상기 전지모듈의 수용되는 공간의 바닥면을 형성하는 하부부재; 및 직립된 단면으로서 상측에서 상기 상부부재와 체결되고, 하측에서 상기 하부부재에 체결되는 측부부재를 포함하고, 상기 상부부재는 상면에서 일측방향으로 연장되고, 하면에서 하향 돌출되는 고정돌기가 형성되는 연결판; 상기 연결판의 반대쪽 위치의 상면에서 상기 연결판의 선단부에 일치되는 형상을 갖고 절개되는 절개구; 및 상기 절개구에서 상기 연결판의 걸림돌기가 착탈되는 고정홈을 포함한다.

Description

연결장치가 구비된 리튬 전지{Li-battery with apparatus connected between battery packs}

본 발명은 연결장치가 구비된 리튬 전지에 관한 것으로서, 상세하게는 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 전지모듈을 수용하는 하나 이상의 전지 케이스를 기구적으로 체결하여 사용자가 필요한 양의 전력에 따라서 각각의 전지를 연결하여 사용할 수 있도록 각각의 전지 케이스에 인접된 전지케이스와 연결될 수 있는 연결장치가 구비된 전지에 관한 것이다.

일반적으로 1차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 2차 전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 리튬 2차 전지를 들 수 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지(이하에서는 리튬전지라 총칭한다)는 작동 전압이 2.0~4.2V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되는 추세이다.

이와 같은 리튬전지는 전원이 입출력되는 탭이 형성되는 베어셀과, 상기 셀을 케이싱 하는 케이스로 이루어진다. 여기서 상기 케이스에 수용되는 베어셀을 전지셀이라는 단위로서 칭한다.

상기 전지셀은 파우치타입의 베어셀과, 상기 베어셀의 전면과 배면을 보호하도록 상호 분리형성되는 전면케이스와 배면케이스를 포함한다.

종래의 전지셀 케이스는 금속재질로 이루어지거나 또는 단열가능한 플라스틱 소재로 이루어져 상기 전지를 중심으로 각각 전면과 배면에 밀착되어 상호 체결된다. 이때 상기 전면케이스와 배면케이스는 나사나 볼트가 체결되어 고정된다.

이와 같은 종래의 전지셀 케이스는 작업자가 볼트나 나사를 전면케이스와 배면케이스에 연통 삽입시킨 뒤에 드라이버 또는 렌치와 같은 공구를 사용하여 삽입된 볼트 또는 나사를 조여서 전면케이스와 배면케이스를 고정시키기 때문에 작업시간이 추가로 소요되어 생산성을 약화시키는 문제점이 있다.

또한 위와 같은 종래의 전지셀을 이용한 전지는 통상 다 수개의 전지셀을 하나의 케이스내에 수용하고, 직렬 또는 병렬로 연결하여 산업현장에서 고압의 전력공급장치로 사용되는 중대형 전지 위주로 사용되었다.

위와 같은 중대형 전지는 통상 전지셀이 10셀 이상이 전기적으로 연결되고, 가정용 또는 레저용의 경우는 1 내지 4개의 전지셀이 직렬 또는 병렬 연결되는 전지이 사용되어 왔다.

그러나 종래의 전지는 사용자가 필요로 하는 전원을 얻기 위하여 하나 이상의 전지를 전기적으로 연결시켜서 목표로 하는 전원을 생산하도록 할 수는 있으나, 전지과 전지 사이가 상호 분리된 상태에서 전원선만을 연결한 것이기에 현장에서 보행자의 안전사고 및 보행의 불편을 줄 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 2셀 이상의 전지셀을 수용하는 하나 이상의 전지 사이를 기구적으로 연결시켜 하나 이상의 전지의 사용중에 안전성을 확보할 수 있는 연결장치가 구비된 리튬 전지를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 하나 이상의 전지셀이 수용되는 전지 케이스에서 별도의 고정수단이나 고정장치 없이 끼움식으로 체결되도록 상호 대칭되는 음각구조를 갖도록 하고, 구성부품의 숫자를 보다 적게 하여 사이즈를 줄일 수 있는 연결장치가 구비된 리튬 전지를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명의 제1실시예는 서로 다른 극성의 전원이 입출력되는 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 전지모듈; 내측에 수용된 상기 전지모듈의 상부를 개폐시키는 상면을 이루는 상부부재; 상기 전지모듈의 수용되는 공간의 바닥면을 형성하는 하부부재; 및 직립된 단면으로서 상측에서 상기 상부부재와 체결되고, 하측에서 상기 하부부재에 체결되는 측부부재를 포함하고, 상기 상부부재는 상면에서 일측방향으로 연장되고, 하면에서 하향 돌출되는 고정돌기가 형성되는 연결판; 상기 연결판의 반대쪽 위치의 상면에서 상기 연결판의 선단부에 일치되는 형상을 갖고 절개되는 절개구; 및 상기 절개구에서 상기 연결판의 걸림돌기가 착탈되는 고정홈을 포함한다.

본 발명의 제2실시예에 있어서, 상기 상부부재는 상면에서 양측방향으로 연장되는 하부연장판에서 하나 이상이 관통형성되는 제1걸림공을 더 포함하고, 상기 하부부재는 상기 바닥면의 양측에서 수직으로 상향 돌출되는 측면부에 하나 이상의 제2걸림공을 더 포함하고, 상기 측부부재는 상측에서 상기 제1걸림공에 체결되는 제1탄성돌기와, 상기 측면부의 내측으로 삽입되는 하단에서 상기 제2걸림공에 체결되는 제2탄성돌기를 더 포함한다.

본 발명의 제3실시예에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 측부부재는 상호 이격된 한 쌍의 단면으로 형성되어 상측에서 상기 상부부재가 체결되고, 하측에서 상기 하부부재에 안착되어 고정되는 측부본체를 더 포함하고, 상기 전지모듈은 베어셀이 셀케이스의 전면 또는 배면에 체결되는 하나 이상의 전지셀이 순차적으로 연결되고, 최외측 베어셀은 일면에서 상기 셀케이스의 전면 또는 배면에서 지지되고, 반대쪽은 상기 측부본체의 내측면에 지지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 제1탄성돌기 및 제2탄성돌기는 시작단이 상기 측부부재에서 연장되어 끝단에서 상기 제1걸림공과 제2걸림공에 삽입되는 돌기가 형성되고, 양측과 끝단이 상기 측부부재에서 분리형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제5실시예에 있어서, 상기 전지셀은 파우치 타입의 베어셀을 수용하는 셀케이스를 포함하고, 상기 셀케이스는 수평면을 갖고 상측과 하측에서 연장되는 상하측 테두리와 상기 상하측테두리의 양 끝단에서 연장되는 측부테두리를 갖는 직립된 벽면으로 상기 베어셀이 안착되는 케이스몸체; 상기 케이스몸체의 일면에서 일방향으로 돌출되는 결합돌기; 및 상기 케이스몸체의 타면에서 상기 일방향으로 돌출되는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홀;을 포함한다.

본 발명의 제6실시예에 있어서, 상기 전지 케이스에서 상기 측부부재는 내측에 수용되는 전지모듈을 지향하는 적어도 한면에서 상기 셀케이스의 결합홀에 삽입되는 삽입돌기를 더 포함한다.

본 발명의 제7실시예에 있어서, 상기 셀케이스는 상기 케이스몸체의 상면에서 상향 돌출되는 벽면으로 형성되는 탭가이드를 포함하고, 상기 탭가이드는 상기 케이스몸체의 전면을 지향하여 상호 이격된 한 쌍과, 배면을 지향하여 상호 이격된 다른 한 쌍을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제8실시예에 있어서, 상기 셀케이스는 상기 케이스몸체의 상면을 이루는 상하측 테두리에서 상방으로 돌출되어 회로기판을 지지하는 기판지지돌기를 더 포함하고, 상기 기판지지돌기는 상호 이격된 두개의 기둥으로 형성되며, 상호 분리된 기둥의 상측 끝단에서 하향되는 경사면을 갖고 돌출형성되는 돌기로서 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제9실시예에 있어서, 상기 셀케이스는 상기 케이스몸체에서 관통형성되어 안착되는 베어셀에서 발열된 열을 방열시키는 방열창; 상기 케이스몸체에서 상기 방열창이 형성되는 케이스몸체의 내측에서 상기 방열창의 상측과 하측에서 수평으로 연장된 면으로 형성되어 상기 케이스몸체의 전면과 배면에서 각각 베어셀이 안착되도록 수평면으로 형성되는 지지단; 및 상기 방열창의 중심부에서 상하측으로 연장되어 상기 지지단에 고정되는 지지바를 더 포함한다.

본 발명의 제10실시예에 있어서, 상기 셀케이스는 상기 케이스몸체의 전면과 배면에서 다 수개가 수직으로 연장되는 수직격벽과, 수평으로 연장되는 다수개의 수평격벽을 더 포함한다.

본 발명의 제11실시예에 있어서, 상기 측부부재는 다 수개가 관통형성되어 내측의 전지모듈에서 발열된 열을 외부로 방열시키는 방열홈을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 2셀 이상의 전지셀을 수용하는 하나 이상의 전지의 케이스에서 인접된 타 전지 케이스와 상호 대칭되는 음각형 구조를 갖도록 하여 견고한 고정상태의 유지 및 해제가 간단하여 사용상의 안전도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 하나 이상의 전지셀이 수용되는 전지 케이스가 베어셀을 지지하는 셀케이스로 역할을 수행할 수 있어서 보다 적은 사이즈를 갖는 전지의 제조할 수 있고, 구성부품의 줄어들기 때문에 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지에서 셀케이스의 배면을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지에서 전지셀을 도시한 분해사시도,
도 6은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지에서 셀케이스의 전면을도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지간의 연결과정을 설명하기 위한 사시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 연결장치를 구비한 리튬 전지의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지를 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지의 평면도, 도 3은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지는 하나 이상의 전지셀이 연결되는 전지모듈(200)과, 양측면에 직립된 단면으로 이루어진 측부부재(120)와, 상기 측부부재(120)의 상면에서 안착되는 상부부재(110)와, 하측에서 하나 이상의 전지셀이 수용되는 공간의 바닥면을 이루는 하부부재(130)를 포함한다.

상기 상부부재(110)는 상면(114)에서 하향 연장되어 전후면과 양측면을 이루는 하부연장판(115)과, 상기 상면(114)에서 일방향으로 연장되는 연결판(113)과, 상기 연결판(113)의 시작단에서 상기 연결판(113)의 선단부와 일치되는 형상으로 절개되어 상면을 노출시키는 절개구(112)와, 상면에서 내향되는 고정홈(112a)과, 상기 하부연장판(115)에서 타 전지 방향을 지향하는 면에서 하나 이상이 관통형성되는 제1걸림공(115a)과 극주가 돌출되는 극주공(111)을 포함한다.

상기 하부연장판(115)은 상면(114)에서 각 측방향으로 하향 연장되는 직립된 단면으로 형성되며, 내측으로 상기 측부부재(120)의 상단이 삽입되어 체결된다.

상기 연결판(113)은 상기 상면(114)의 일측에서 연장 및 절곡되어 타측 방향으로 연장되는 평면판넬로서 하측에서 타 전지 케이스의 상면에 형성되는 고정홈(112a)에 안착되는 고정돌기(113a)를 포함한다.

상기 고정돌기(113a)는 상기 연결판(113)의 하면에서 하향 돌출되도록 형성되어 인접된 타 전지 케이스의 상면에 형성되는 고정홈(112a)에 삽입되어 상기 전지과 인접된 전지를 연결 및 고정시킨다. 여기서 상기 연결판(113)은 선단부가 상기 절개구(112)의 형상과 일치되도록 형성되어 전지 케이스간의 체결시에 선단부가 타측 전지 케이스의 절개구(112)에 안착된다.

상기 절개구(112)는 상기 연결판(113)에서 시작단에서 절개형성되어 상기 고정홈(112a)이 형성된 상면을 노출시키되, 그 형상이 상기 연결판(113)의 선단부와 일치되도록 형성된다. 따라서 상기 절개구(112)는 상기 전지 케이스(100', 100'')간의 연결시에 안착되는 타 전지 케이스(100', 100'')의 연결판(113')의 선단을 수용한다.

상기 고정홈(112a)은 상기 절개구(112)를 통해 노출되는 상면에서 관통형성되어 인접된 타 전지의 연결판(113')이 삽입되도록 형성된다. 여기서 상기 고정홈(112a)은 상기 연결판(113)의 고정돌기(113a)와 반대방향에 위치된다.

상기 제1걸림공(115a)은 타 전지를 지향하는 하부연장판(115) 측에 하나 이상이 형성되어 하기의 측부부재(120)가 걸림되도록 관통형성된다.

상기 측부부재(120)는 하단이 상기 하부부재(130)에 안착되고, 상단이 상기 상부부재(110)의 내측으로 삽입되어 상기 하부연장판(115)의 내면에 밀착되어 고정된다. 이를 위하여 상기 측부부재(120)는 직립되는 단면으로 형성되는 측부본체(121)와, 상기 하부연장판(115)의 내측면에 밀착되는 상단부(123)와, 상기 상단부(123)에서 하나 이상이 탄성을 갖고 상기 하부연장판(115)의 걸림공에 걸림되는 제1탄성돌기(123a)와, 상기 측부본체(121)의 하단에서 상기 하부부재(130)의 내측으로 삽입되는 하단부(122)와, 상기 하단부(122)에서 하나 이상이 탄성력을 갖도록 돌출되어 상기 하부부재(130)에 걸림되는 제2탄성돌기(122a)와, 내측의 열을 외부로 방열시키는 방열홈(124)을 포함한다.

상기 측부본체(121, 121')는 한 쌍으로서 상호 이격되어 상기 하부부재(130)에 직립되도록 설치되어 상단에서 상기 상부부재(110)의 내측으로 삽입된다.

상기 상단부(123)는 상기 측부본체(121)의 상측에서 상기 상부부재(110)의 내측면으로 삽입된다.

상기 제1탄성돌기(123a)는 상기 상단부(123)에서 하나 이상이 형성되어 상기 하부연장판(115)에 관통형성되는 상기 걸림공에 걸림되어 상기 상부부재(110)와 상기 측부본체(121)를 고정시킨다. 이를 위하여 상기 제1탄성돌기(123a)는 시작단이 상기 측부본체(121)에서 하향 연장되고, 양측과 끝단이 상기 측부본체(121)에서 분리된 형상을 이룬다. 특히 상기 제1탄성돌기(123a)는 끝단에서 상기 걸림공에 삽입되도록 외측으로 돌출되는 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 하단부(122)는 상기 측부본체(121)의 하측에서 직립된 단면으로 이루어지며, 끝단이 상기 하부부재(130)의 바닥면에 안착되어 상기 하부부재(130)의 내측면에 밀착되어 고정된다.

상기 제2탄성돌기(122a)는 상기 하부부재(130)의 내측면에서 상기 하부부재(130)의 측면부에 관통형성되는 제2걸림공(131a)에 삽입되어 상기 하부부재(130)와 상기 측부부재(120)를 체결한다. 상기 제2탄성돌기(122a)는 상기 제1탄성돌기(123a)와 역방향으로 설치된다. 예를 들면, 상기 제2탄성돌기(122a)는 시작단에 상기 하단부(122)에서 상향연장되어 양측과 끝단이 상기 측부본체(121)의 하단부(122)와 절개형성된다. 마찬가지로 상기 제2탄성돌기(122a)의 끝단은 외측으로 돌출되는 돌기가 형성되어 상기 제2걸림공(131a)에 걸림되도록 형성된다.

상기 방열홈(124)은 상기 측부본체(121)에서 수평으로 절개되어 연장되는 다 수개의 절개홈으로 이루어져 내측의 전지모듈(200)에서 발열된 열을 외부로 방열시킨다.

여기서 상기 측부부재(120)는 한 쌍으로서 상호 일치되는 구조를 포함하고 있다. 즉, 일측의 제1측부본체(121)와 타측의 제2측부본체(121')는 상호 동일한 형상을 갖고 동일한 위치에서 상단부(123, 123')와 하단부(122, 122')가 형성되고, 상기 제1탄성돌기(123a)와 제2탄성돌기(122a)가 동일한 방향으로 연장형성된다.

다만, 상기 제1측부본체(121)는 양측단에서 제2측부본체(121') 측을 지향하는 단면에서 돌출되어 상기 제1측부본체(121)와 제2측부본체(121) 사이에 안착되는 전지모듈(200)에서 맨 앞쪽의 베어셀(220'')의 전면을 지지하도록 밀착되는 고정바(126)를 포함하고, 상기 제2측부본체(121')는 마지막 위치의 셀케이스의 결합홀(212b, 도 4 내지 도 6참조)에 체결되어 상기 마지막 위치의 셀케이스 사이에 위치된 마지막 위치의 베어셀(220''')을 지지하도록 상기 측부본체(121) 측을 향하는 양측 단면에서 돌출형성되는 삽입돌기(125)를 포함한다.

여기서 상기 측부본체(121)의 단면에 형성되는 삽입돌기(125)는 후술되는 셀케이스(210)의 양측단에 형성되는 결합홀(212b)에 삽입되어 상기 전지셀과 상기 제2측부본체(121)를 결합시킨다.

상기 하부부재(130)는 바닥면(132)과, 상기 바닥면의 좌우측에서 상방으로 돌출되는 직립된 벽면을 이루는 측면부(131)와, 상기 수직부(131)에서 상기 측부부재(120)의 하단부(122)가 밀착되는 내측면에 관통형성되는 제2걸림공(131a)과, 상기 바닥면(132)의 전방과 후면에서 각각 직립된 단면을 이루는 전면과 후면을 포함한다.

상기 바닥면(132)은 편평한 면을 이루어서 상기 전지모듈(200)과 상기 측부본체(121)의 하단부(122)의 끝단이 각각 안착된다.

상기 측면부(131)는 상기 바닥면(132)의 양측에서 수직으로 직립된 벽면을 이룬다. 여기서 상기 측부본체(121)의 하단부(122)는 상기 측면부(131)의 내측면에 밀착되도록 삽입된다.

상기 전면(133)과 후면(135)은 상기 바닥면(132)의 전방과 후방에서 각각 상향돌출형성되는 직립된 단면으로 형성된다. 여기서 상기 전면(133)과 후면(135)은 그 상단이 상기 측면부(131)를 거쳐서 연장되며, 상기 측면부(131)는 상단이 상기 전면과 후면보다 높은 위치를 갖도록 형성하기 때문에 상기 전면(133)과 후면(135)의 상단사이에 경사면(134)이 형성된다.

상기 제2걸림공(131a)은 상기 측면부(131)에서 하나 이상이 관통형성되어 상기 제2탄성돌기(122a)가 상기 측면부(131)의 내측면으로부터 삽입되어 상기 제2탄성돌기(122a)의 끝단에서 외측으로 돌출되는 돌기가 돌출된다.

상기 전지모듈(200)은 셀케이스(210)의 전면(211b)과 배면(211a)에서 각각 서로 다른 파우치 타입의 베어셀(220)이 안착되며, 이와 같은 하나 이상의 베어셀(220. 220', 220'', 220''')이 전기적으로 연결되어 구성된다. 특히, 본 발명은 상기 베어셀(220)과 셀케이스(210)가 순차적으로 연결 및 지지되는 전지모듈에서 최외측에 위치된 베어셀(220'', 222''')을 상기 측부본체(121, 121')의 내측면에서 지지하는 것을 특징으로 한다.

즉, 예를 들면, 종래에는 전체 출력 100A의 전지를 제조하기 위해서는 개당 25A의 베어셀 4개와 각 베어셀의 전면과 배면을 지지하는 8개의 셀케이스가 필요로 하였다.

그러나 본 발명은 상기 측부본체(121, 121')에서 맨앞과 맨뒤쪽의 베어셀(220'', 220''')을 지지하도록 하여 전체 3개의 셀케이스만을 이용하여 100A 전지를 제공할 수 있다. 이는 하기의 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지에서 셀케이스의 배면을 도시한 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지에서 전지셀을 도시한 분해사시도, 도 6은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지에서 셀케이스의 전면을도시한 사시도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지모듈(200)은 하나의 셀케이스(210)와 하나의 베어셀(220~220''')이 순차적으로 체결되었으며, 맨앞쪽(220'')과 맨뒤쪽에 체결되는 베어셀(220''')을 상기 측부본체(121, 121')에서 지지할 수 있다.

예를 들어 본 발명의 제1실시예에 따른 전지모듈(200)이 50A의 출력을 갖는다면, 상기 전지모듈(200)은 전면에 제1베어셀(220), 배면에 제2베어셀(220')을 수용하는 제1셀케이스(210)를 포함한다.

여기서 상기 제1베어셀(220)과 제2베어셀(220')은 상기 제1셀케이스(210)와 상기 제1측부본체(121)와 제2측부본체(121')에 의하여 지지된다.

또는 상기 전지모듈이 100A의 출력을 갖는다면, 25A출력용 베어셀 4개와 3개의 셀케이스가 포함된다. 즉, 전면에서 제1베어셀(220)을 수용하는 제1셀케이스(210)와, 상기 제1베어셀(220)의 배면에 밀착되고 전면(211a)에서 제2베어셀(220')이 안착되는 제2셀케이스(210')와, 상기 제2베어셀(220')의 배면에 밀착되고 전면(211a)에서 제3베어셀(220'')이 안착되는 제3셀케이스(210'')를 포함한다.

그리고 상기 전지모듈(20)은 상기 제1측부본체(212)의 내측면과 상기 제1셀케이스의 전면 사이에 안착되는 제4베어셀(220'')과, 제2측부본체(121')의 내측면과 상기 제3셀케이스(210'')의 배면에 안착되는 제4베어셀(220''')을 포함한다.

이는 상기 셀케이스(210)의 전면(211a)과 배면(211b)에서 타 셀케이스(210', 210'')와 타 베어셀(220', 220'')을 체결하고 있고, 상기 측부본체가 셀케이스 역할을 수행하기 때문에 가능한 것이며, 하기에서 상기 셀케이스(210)의 구성을 구체적으로 설명한다.

상기 셀케이스(210)는 전면(211a)과 배면(211b)으로 이루어진 케이스몸체(211)와, 상기 케이스몸체(211)의 전면(211a)의 양측에서 전방으로 돌출되는 결합돌기(125)와, 상기 케이스몸체(211)의 배면(211b)에서 후방으로 돌출된 단부에서 내향되는 결합홀(212b)과, 상기 케이스몸체(211)의 상측에 위치되는 상하측테두리(211c)의 양측에서 각각 상향 돌출되는 기판지지돌기(214)와, 상기 케이스몸체(211)의 상하측테두리(211c)에서 베어셀(220)의 전지탭(221)을 가이드하도록 상향 돌출되는 탭가이드(215)와, 상기 케이스몸체(211)에서 관통형성되는 방열창(216)과, 상기 방열창(216)의 중심부에서 수직으로 연장되어 양측의 베어셀(220)을 지지하는 지지바(217)와, 상기 케이스몸체(211)에서 상기 방열창(216)의 상단과 하단에서 편평한 면을 이루는 지지단(218)과, 상기 케이스몸체(211)의 전면(211a)과 배면(211b)에서 다 수개가 전후 방향으로 돌출되는 격벽을 포함한다.

상기 케이스몸체(211)는 베어셀(220)의 전면이 안착되는 배면과, 타 베어셀의 배면(211b)에 밀착되는 전면(211a)으로 이루어지며, 상단과 하단에서 수평면으로 연장되는 상하측테두리(211c)가 형성되고, 양측에서 직립된면을 이루어 연장되는 측부테두리(211d)를 포함한다. 이와 같이 상기 케이스몸체(211)는 상기 상하측 테두리(211c)와 상기 측부테두리(211d)에 의하여 전면(211a)과 배면(211b)에서 상기 베어셀(220)이 안착되는 공간을 형성하는 것이 특징이다.

상기 결합돌기(125)는 상기 베어셀(220)의 전면의 양측에서 인접된 타 셀케이스의 결합홀(212b)에 체결되도록 돌출 형성된다.

상기 결합홀(212b)은 상기 베어셀(220)의 배면의 양측에서 인접된 타 셀케이스의 결합돌기(125) 또는 상기 제2측부본체(121)에서 돌출되는 삽입돌기가 삽입되도록 내향되어 형성된다.

상기 탭가이드(215, 215')는 상기 케이스몸체(211)의 상면에서 수평면으로 연장된 상측테두리에서 전후 방향을 지향하여 상향 돌출되는 벽면으로 이루어진다. 여기서 상기 탭가이드(215, 215')는 상기 케이스몸체(211)에서 전면(211a)을 지향하여 상호 이격된 한 쌍과, 배면(211b)을 지향하여 상호 이격된 다른 한 쌍으로 이루어진다.

상기 셀케이스(210)의 전면(211a)과 배면(211b)에서 각각 체결되는 서로 다른 셀케이스의 탭가이드와 체결하여 상기 베어셀(220)의 전지탭이 상방으로 돌출되는 공간을 형성한다. 이를 위하여 상기 탭가이드(215, 215')는 상기 상측 테두리의 수평면에서 절개된 홈을 이루는 테두리에서 상방으로 돌출하여 전지탭이 삽입되는 공간을 형성할 수 있다.

상기 기판지지돌기(214)는 상기 케이스몸체(211)의 상측 테두리의 양측에서 각각 상방으로 돌출되어 회로기판을 지지한다. 이때 상기 기판지지돌기(214)는 상호 이격된 두 개의 기둥으로 형성되며, 상호 분리된 기둥의 상측 끝단에서 하향되는 경사면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이는 좁은 직경을 갖는 회로기판(도면에 도시되지 않음)의 홀을 통과시에 상호 분리된 두개의 기둥이 밀착되면서 통과하고, 이후에 상기 회로기판의 홀을 통과한 이후에 탄성으로 다시 분리되면서 상기 끝단의 돌기(214a)에 의하여 회로기판의 상면(도면에 표시되지 않음)이 걸림될 수 있도록 한다.

상기 방열창(216)은 상기 케이스몸체(211)에서 관통형성되어 안착되는 베어셀(220)에서 발열된 열을 방열시킨다.

상기 지지단(218)은 상기 케이스몸체(211)에서 상기 방열창(216)이 형성되는 케이스몸체(211)의 내측에서 상기 방열창(216)의 상측과 하측에서 수평으로 연장된 면으로 형성되어 상기 케이스몸체(211)의 전면(211a)과 배면(211b)에서 각각 안착되는 베어셀(220)이 안착되도록 수평면으로 형성된다.

상기 지지바(217)는 상기 방열창(216)의 중심부에서 상하측으로 연장되어 고정된다. 상기 지지바(217)는 상기 지지단(218)의 중심부에 위치되어 상기 셀케이스의 전면(211a)에 밀착되는 베어셀(220)과, 상기 셀케이스의 배면(211b)에 밀착되는 베어셀(220)을 구획할 수 있다.

상기 격벽(219)은 상기 케이스몸체(211)의 전면(211a)과 배면(211b)에서 다수개가 수직으로 연장되는 다수개의 수직격벽(219b)과, 수평으로 연장되는 다수개의 수평격벽(219a)으로 이루어진다. 상기 수직격벽(219b)과 수평격벽(219a)은 상기 케이스몸체(211)의 전면(211a)과 배면(211b)에서 다수개가 형성되어 타 셀케이스와의 체결시에 케이스몸체(211)의 강성을 보강해주고, 아울러 타 셀케이스의 사이에서 다수개의 유로를 형성할 수 있도록 한다.

본 발명은 상면에서 상호 이격된 전지탭(221)이 형성되는 제1베어셀(220)의 몸체가 상기 제1셀케이스의 배면(211b)에서 방열창(216)에 안착된다. 이때 상기 제1베어셀(220)은 상기 전지탭(211)이 상기 탭가이드(215)의 안착되고, 몸체가 상기 방열창(216)에 안착되어 상기 지지단(218)의 상면에서 안착된다. 아울러 상기 제1베어셀(220)은 상기 방열창(216)의 중심부에서 수직으로 연장되는 지지바(217)에 의하여 지지된다.

아울러 상기 지지단(218)은 상기 지지바(217)에 의하여 두 개의 구역으로 구획된다. 즉, 상기 케이스몸체(211)의 배면(211b)쪽에서 안착되는 전지셀이 안착되는 영역과 상기 케이스몸체(211)의 전면(211a)쪽에서 안착되는 베어셀이 안착되는 영역이 상기 지지바(217)에 의하여 구획된다.

상기와 같은 셀케이스의 전면 또는 배면에 각각 지지되는 베어셀을 포함하는 하나의 전지셀은, 예를 들어, 개당 25A의 출력을 갖고 있다면, 총 4개의 베어셀을 갖는 전지모듈을 상기 전지케이스에 수용해야 된다.

따라서 작업자는 상기 제1 내지 제4베어셀(220) 중, 상기 제1베어셀(220)이 상기 제1셀케이스의 배면(211b)에 안착되면, 제2셀케이스의 전면(211a)이 상기 베어셀의 배면으로 밀착되면서 상기 제2셀케이스의 결합돌기(125)가 상기 제1셀케이스의 결합홈에 삽입되면 제1셀케이스와 제2셀케이스가 체결된다.

이와 마찬가지로 상기 제2셀케이스의 배면(211b)에 상기 제2베어셀(220')이 안착시킨 후에 상기 제3셀케이스(210'')의 전면(211a)이 상기 제2베어셀(220')의 배면에 밀착되면서 상기 제3셀케이스(210'')의 결합돌기(125)가 상기 제2베어셀(220')의 배면에 형성된 결합홀(212b)에 삽입되면서 상기 제3셀케이스(210'')와 제2셀케이스(210') 및 제1셀케이스(210)가 모두 체결된다.

그리고, 작업자는 제3베어셀(220'')을 상기 제1셀케이스의 전면에 안착시키고, 상기 제4베어셀(220''')을 상기 제3셀케이스(210'')의 배면에 안착시킨 뒤에 상기 측부본체의 내측면에 밀착시킨다.

즉, 상기 제4베어셀(220'')은 가장 앞쪽에 위치된 제3셀케이스(210)의 결합홀(212b)에 상기 제2측부본체(121')에서 돌출되는 삽입돌기(125)가 상기 결합홀(212b)에 삽입되면서 상기 제2측부본체(121')와 제3셀케이스 사이에 고정된다. 마찬가지로 제3베어셀(220'')은 상기 제1셀케이스와 제1측부본체(121)의 사이에서 고정된다.

따라서 본 발명은, 예를 들면, 100A의 출력을 갖는 전지에서 25A출력의 베어셀이 4개, 셀케이스가 3개가 사용되고, 50A의 출력을 갖는 전지를 제조하기 위해서라면, 25A 출력의 베어셀 2개와 1개의 셀케이스가 적용되는 전지모듈을 구성할 수 있어 종래에 비하여 셀케이스의 숫자를 줄일 수 있고, 셀케이스의 차감에 따라서 그 사이즈 역시 줄어들게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 연결장치가 구비된 리튬 전지간의 연결과정을 설명하기 위한 사시도이다.

도 7을 참조하면, 사용자는 하나의 전지를 사용하여 가정이나 야외에서 전기를 공급받을 수 있다. 이때 하나의 전지를 통하여 출력되는 전원보다 더 큰 레벨의 전력이 필요할 경우에는 하나 이상의 전지를 전기적으로 상호 연결시켜서 자신이 목표한 레벨을 갖는 전기를 얻을 수 있다.

이때 사용자는 하나 이상이 연결되는 전지이 차지하는 면적을 줄이고, 주변보행자나 기타 자연환경에 의한 안전사고를 방지하기 위하여 각각의 전지를 기구적으로 연결할 필요가 있다.

따라서 먼저 제1전지 케이스(100a)의 상기 연결판(113)을 제2전지 케이스(100b)의 절개구(112)를 통해 노출된 상면의 고정홈(112a)에 상기 연결판(113)의 하부에 돌출되는 고정돌기(113a)를 삽입한다. 여기서 상기 고정돌기(113a)는 하향 되는 경사면을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 제1전지 케이스(100a)와 제2전지 케이스(100b)가 체결되면, 제2전지 케이스(100b)의 연결판(113)을 제3전지 케이스(100c)의 고정홈(112a)에 체결시켜서, 하나 이상의 전지 케이스를 고정시킬 수 있다.

상기 전지모듈(200)은 상술한 바와 같이, 예를 들면, 총 100A의 전지를 제조하는 경우에는 총 4개의 베어셀과 3개의 셀케이스가 순차적으로 체결되며, 맨앞과 맨뒤쪽의 베어셀이 상기 측부본체의 내측면에 의하여 고정된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 전지 케이스 110 : 상부부재
111 : 극주공 112 : 절개구
112a : 고정홈 113 : 연결판
113a : 고정돌기 114 : 상면
115 : 하부연장판 115a : 제1걸림공
120 : 측부부재 121 : 측부본체
122 : 하단부 122a : 제2탄성돌기
123 : 상단부 123a : 제1탄성돌기
124 : 방열홈 125 : 결합돌기
130 : 하부부재 131 : 수직부
131a : 제2걸림공 200 : 전지모듈
210 : 셀케이스 211 : 케이스몸체
211a : 배면 211b : 전면
211c : 상하측테두리 211d : 측부테두리
212a : 결합돌기 212b : 결합홀
214 : 기판지지돌기 215 : 탭가이드
216 : 방열창 217 : 지지바
218 : 지지단 219a : 수평격벽
219b : 수직격벽

Claims (11)

1. 서로 다른 극성의 전원이 입출력되는 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 전지모듈;
   내측에 수용된 상기 전지모듈의 상부를 개폐시키는 상면을 이루는 상부부재;
   상기 전지모듈이 수용되는 공간의 바닥면을 형성하는 하부부재; 및
   직립된 단면으로서 상측에서 상기 상부부재와 체결되고, 하측에서 상기 하부부재에 체결되는 측부부재를 포함하고,
   상기 상부부재는
   상면에서 일측방향으로 연장되고, 하면에서 하향 돌출되는 고정돌기가 형성되는 연결판; 상기 연결판의 반대쪽 위치의 상면에서 상기 연결판의 선단부에 일치되는 형상을 갖고 절개되는 절개구; 및 상기 절개구에서 상기 연결판의 걸림돌기가 착탈되는 고정홈을 포함하는 연결장치가 구비된 리튬 전지.
2. 제1항에 있어서, 상기 상부부재는 상면에서 양측방향으로 연장되는 하부연장판에서 하나 이상이 관통형성되는 제1걸림공을 더 포함하고,
   상기 하부부재는 상기 바닥면의 양측에서 수직으로 상향 돌출되는 측면부에 하나 이상의 제2걸림공을 더 포함하고,
   상기 측부부재는 상측에서 상기 제1걸림공에 체결되는 제1탄성돌기와, 상기 측면부의 내측으로 삽입되는 하단에서 상기 제2걸림공에 체결되는 제2탄성돌기를 더 포함하는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
3. 제1항에 있어서, 상기 측부부재는
   상호 이격된 한 쌍의 단면으로 형성되어 상측에서 상기 상부부재가 체결되고, 하측에서 상기 하부부재에 안착되어 고정되는 측부본체를 더 포함하고,
   상기 전지모듈은 베어셀이 셀케이스의 전면 또는 배면에 체결되는 하나 이상의 전지셀이 순차적으로 연결되고, 최외측 베어셀은 일면에서 상기 셀케이스의 전면 또는 배면에서 지지되고, 반대쪽은 상기 측부본체의 내측면에 지지되는 것을 특징으로 하는 연결장치를 구비한 리튬전지.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1탄성돌기 및 제2탄성돌기는
   시작단이 상기 측부부재에서 연장되어 끝단에서 상기 제1걸림공과 제2걸림공에 삽입되는 돌기가 형성되고, 양측과 끝단이 상기 측부부재에서 분리형성되는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
5. 제1항에 있어서, 상기 전지셀은 파우치 타입의 베어셀을 수용하는 셀케이스를 포함하고,
   상기 셀케이스는
   수평면을 갖고 상측과 하측에서 연장되는 상하측 테두리와 상기 상하측테두리의 양 끝단에서 연장되는 측부테두리를 갖는 직립된 벽면으로 상기 베어셀이 안착되는 케이스몸체;
   상기 케이스몸체의 일면에서 일방향으로 돌출되는 결합돌기; 및
   상기 케이스몸체의 타면에서 일방향으로 돌출되는 상기 결합돌기가 삽입되는 결합홀;을 포함하는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 전지 케이스에서 상기 측부부재는
   내측에 수용되는 전지모듈을 지향하는 적어도 한면에서 상기 셀케이스의 결합홀에 삽입되는 삽입돌기를 더 포함하는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
7. 제5항에 있어서, 상기 셀케이스는
   상기 케이스몸체의 상면에서 상향 돌출되는 벽면으로 형성되는 탭가이드를 포함하고,
   상기 탭가이드는 상기 케이스몸체의 전면을 지향하여 상호 이격된 한 쌍과, 배면을 지향하여 상호 이격된 다른 한 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
8. 제5항에 있어서, 상기 셀케이스는
   상기 케이스몸체의 상면을 이루는 상하측 테두리에서 상방으로 돌출되어 회로기판을 지지하는 기판지지돌기를 더 포함하고,
   상기 기판지지돌기는 상호 이격된 두 개의 기둥으로 형성되며, 상호 분리된 기둥의 상측 끝단에서 하향되는 경사면을 갖고 돌출형성되는 돌기로서 형성되는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
9. 제5항에 있어서, 상기 셀케이스는
   상기 케이스몸체에서 관통형성되어 안착되는 베어셀에서 발열된 열을 방열시키는 방열창;
   상기 케이스몸체에서 상기 방열창이 형성되는 케이스몸체의 내측에서 상기 방열창의 상측과 하측에서 수평으로 연장된 면으로 형성되어 상기 케이스몸체의 전면과 배면에서 각각 베어셀이 안착되도록 수평면으로 형성되는 지지단; 및
   상기 방열창의 중심부에서 상하측으로 연장되어 상기 지지단에 고정되는 지지바를 더 포함하는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
10. 제5항에 있어서, 상기 셀케이스는
    상기 케이스몸체의 전면과 배면에서 다 수개가 수직으로 연장되는 수직격벽과, 수평으로 연장되는 다수개의 수평격벽을 더 포함하는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
11. 제1항에 있어서, 상기 측부부재는
    다 수개가 관통형성되어 내측의 전지모듈에서 발열된 열을 외부로 방열시키는 방열홈을 더 포함하는 연결장치를 구비한 리튬 전지.
    

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