KR101329250B1 - 배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조 - Google Patents

배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조에 관한 것이다. 본 발명은 베이스(10), 커버(20), 셀버스바(30) 및 기판(40)을 포함하여 구성된다. 상기 베이스(10)에는 버스바안착단(11)과 베이스측 결합단(16)을 형성하고, 커버(20)에는 버스바누름부(21)와 베이스 측결합단(16)과 결합되는 커버측 결합단(26)이 형성되어 있다. 상기 버스바안착단(11)에는 셀버스바(30)의 고정편(31)에 안착되고, 상기 고정편(31)의 양단에는 제1 및 제2 접속편(36,37)이 상기 베이스(10)의 베이스관통슬릿(15)을 관통하여 베이스(10)의 외부로 돌출되게 구비된다. 상기 베이스(10)의 길이방향 중앙을 따라서는 기판안착부(10")가 형성되어 이에 기판(40)이 안착된다. 상기 버스바안착단(11)의 길이방향 일단에는 위치안내돌기(13)가 형성되고 반대쪽 단부에는 걸이공(13')이 형성된다. 상기 셀버스바(30)의 고정편(31) 일단에는 상기 위치안내돌기(13)에 의해 안내되는 유동방지돌기(34)가 형성되고, 상기 고정편(31)의 타단에는 상기 걸이공(13')에 걸어지는 베이스걸이돌기(33)가 형성된다. 본 발명에서는 셀버스바(30)이 버스바안착단(11)에 견고하게 고정되는 이점이 있다..

Description

배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조{Cell busbar fastening structure for series connection apparatus of battery module}
본 발명은 배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리셀의 양극과 음극에 각각 전기적으로 연결되어 전체 배터리모듈의 배터리셀들을 직렬로 연결하도록 한 배터리모듈용 직렬연결장치에서 셀버스바를 베이스와 커버사이에 고정하는 셀버스바 고정구조에 관한 것이다.
전기자동차에서 사용되는 배터리는 필요한 만큼의 전력을 공급하기 위하여 다수개의 배터리모듈을 연결하여 구성된다. 이때, 이들 각각의 배터리모듈을 구성하는 배터리셀들을 직렬로 연결하게 되면 그 만큼 큰 전력을 공급할 수 있으므로, 배터리모듈의 배터리셀들을 직렬로 연결하여 배터리를 구성하게 된다.
상기 배터리셀들을 직렬로 연결하기 위해서는 각각의 배터리셀의 양단자와 음단자에 와이어와 연결된 단자를 연결하여 각각의 배터리셀들을 직렬로 연결하게 된다. 하지만, 이와 같이 단자가 구비된 와이어를 사용하여 배터리셀들을 직렬로 연결하게 되면, 배터리셀을 연결하기 위한 와이어의 갯수가 많아져, 구성이 복잡하게 되는 문제점이 있다.
그리고, 배터리셀을 단자가 구비된 와이어를 사용하여 연결하려면 각각의 와이어의 단자를 해당되는 배터리셀의 양단자나 음단자에 연결하는 작업이 번거로워지게 된다. 즉, 다수개의 배터리셀에 각각 양단자와 음단자가 있으므로, 다수개의 와이어를 정확하게 연결하는 것은 매우 번거로운 작업이다.
대한민국 등록특허 10-0394682
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 와이어가 없이 셀버스바의 접속편이 각각의 배터리셀의 양극과 음극에 직접 연결되도록 하여 배터리셀을 직렬연결하도록 하면서 배터리셀 사이의 전기적 연결을 위한 셀버스바를 조립작업중에 진동없이 견고하게 고정되도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배터리셀의 양극과 음극에 직접 연결되는 접속편을 구비한 셀버스바를 일정 간격으로 설치하여 일체로 만들어진 배터리모듈용 직렬연결장치에서 배터리셀 사이의 전기적 연결을 위한 셀버스바를 조립완성 후에 견고하게 고정되도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 베이스 상에 셀버스바가 안착되고 상기 베이스를 커버가 덮어 배터리모듈의 각 배터리셀과 셀버스바가 연결되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조에 있어서, 상기 베이스 상에 형성되고 상기 셀버스바가 안착되는 안착리브가 구비되는 버스바안착단과, 상기 버스바안착단에 안착된 셀버스바를 상기 안착리브 상에 눌러 고정하도록 상기 커버에 형성되는 버스바누름단을 포함하고, 상기 셀버스바는 고정편의 폭방향 양단에 직교하게 제1 및 제2 접속편을 구비하고, 상기 버스바안착단의 폭방향 양단을 따라서는 상기 셀버스바의 제1 및 제2 접속편이 관통하는 베이스관통슬릿이 형성되어 상기 고정편이 상기 안착리브 상에 안착되어 버스바누름단에 의해 눌러지고 상기 제1 및 제2 접속편이 상기 베이스관통슬릿을 통해 베이스의 외부로 돌출된다.
상기 고정편의 길이방향 일단부에는 베이스걸이돌기가 형성되고 길이방향 타단부에는 유동방지돌기가 형성된다.
상기 버스바안착단의 길이방향 일단부에는 상기 베이스걸이돌기가 걸어지는 걸이공이 형성되고, 길이방향 타단부에는 상기 유동방지돌기의 위치를 안내하는 위치안내돌기가 형성된다.
상기 베이스관통슬릿의 외측을 따라 상기 버스바안착단의 가장자리를 둘러서는 안착단펜스가 형성된다.
상기 버스바안착단에는 상기 셀버스바를 관통하는 버스바융착돌기가 형성되는데, 상기 버스바융착돌기는 상기 안착리브가 교차하는 부분에 형성된다.
상기 베이스의 길이방향 중앙을 따라 기판안착부가 형성되는데, 상기 기판안착부쪽의 상기 버스바안착단의 단부쪽에는 리벳공이 형성된다.
상기 베이스의 하면에는 상기 셀버스바의 고정편을 눌러주는 누름리브가 돌출되어 형성된다.
본 발명에 의한 배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
먼저, 본 발명에서는 셀버스바가 버스바안착단에 베이스걸이돌기와 유동방지돌기를 사용하여 위치를 잡게 되어 정확한 위치에 안착될 수 있고, 버스바융착돌기가 셀버스바의 고정공을 관통하여 설치되므로 조립과정에서 셀버스바가 보다 견고하게 버스바안착단에 고정되어 있게 된다.
그리고, 본 발명에서는 상기 베이스의 버스바안착단에 안착된 셀버스바가 위에서 설명한 버스바융착돌기의 융착에 의해 고정된 상태에 더해 커버의 버스바누름단에 의해 눌러지게 되므로 사용중에 셀버스바가 유동되는 것이 없게 되어 직렬연결장치의 내구성이 높아지고 배터리셀과의 연결상태가 견고하게 유지되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 실시예의 구성을 보인 저면 사시도.
도3은 본 실시예의 전체 구성을 보인 분해사시도.
도 4는 본 발명 실시예의 종단면을 보인 단면도.
도 5는 본 발명 실시예의 요부 구성을 보인 단면사시도.
도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 베이스의 상면을 확대하여 보인 사시도.
도 7은 본 발명 실시예를 구성하는 커버의 하면을 확대하여 보인 사시도.
도 8은 본 발명 실시예를 구성하는 셀버스바의 사시도.
이하 본 발명에 의한 배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도면들에 도시된 바에 따르면, 직렬연결장치는 대략 납작한 판형상이다. 직렬연결장치의 하부를 절연성 재질로 만들어진 베이스(10)가 형성한다. 상기 베이스(10)는 일반적으로 합성수지로 만들어진다. 상기 베이스(10)는 대략 사각형의 판형상이다. 상기 베이스(10)의 가장자리를 둘러서는 다수개의 걸이돌기(10')가 형성된다. 상기 걸이돌기(10')는 탄성변형이 가능한 외팔보 형상으로 선단에 걸이턱(도면부호 부여 않음)이 돌출되어 있다. 이와 같은 걸이돌기(10')는 아래에서 설명될 커버(20)와의 결합을 위한 것으로 다수개가 형성된다. 상기 걸이돌기(10')의 갯수는 상기 베이스(10)의 크기에 따라 달라진다.
상기 베이스(10)의 길이방향 중앙을 따라서는 길게 기판안착부(10")가 형성된다. 상기 기판안착부(10")는 상기 베이스(10)의 길이방향 중앙에 소정의 폭을 가지도록 형성된다. 상기 기판안착부(10")는 폭이 길이에 비해 상대적으로 짧게 형성된다. 상기 기판안착부(10")에는 아래에서 설명될 기판(40)이 안착된다.
상기 기판안착부(10")를 기준으로 양측에는 다수개의 버스바안착단(11)이 형성된다. 상기 버스바안착단(11)은 아래에서 설명될 베이스측결합단(16)과 교대로 형성된다. 상기 버스바안착단(11)은 상기 기판안착부(10")와 상기 베이스(10)의 폭방향 양단 사이에서 연장되게 형성된다. 상기 버스바안착단(11)의 연장방향은 상기 기판안착부(10")의 길이방향과 가상의 연장선이 직교하게 되도록 만들어진다.
그리고, 상기 기판안착부(10")를 기준으로 양단에 상기 버스바안착단(11)은 교대로 형성된다. 즉, 상기 기판안착부(10")를 기준으로 서로 대응되는 위치에는 상기 버스바안착단(11)과 베이스측결합단(16)이 서로 대응되게 형성된다. 상기 버스바안착단(11)의 폭방향 양단에는 길이방향으로 길게 안착단펜스(11')가 소정 높이로 돌출된다. 상기 안착단펜스(11')는 대략 상기 버스바안착단(11)의 가장자리를 둘러싸게 형성되는데, 버스바안착단(11)의 길이방향 양단의 중간부분에는 형성되지 않는다.
상기 버스바안착단(11)에는 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 안착리브(12)가 형성된다. 상기 안착리브(12)는 상기 베이스(10)의 바닥에서 돌출되어 형성되는 것으로, 격자모양으로 만들어져 있다. 상기 안착리브(12)의 형상은 도시된 실시예의 것 외에도 다양한 형태로 만들어질 수 있다. 즉, 도 6에서 상기 안착리브(12)의 일부가 반원형으로 된 것이 있는데, 이와 같이 다양한 형태로 상기 안착리브(12)가 만들어질 수 있다. 상기 안착리브(12)에는 아래에서 설명될 셀버스바(30)가 안착된다.
상기 안착리브(12)가 형성되어 있는 상기 버스바안착단(11)에는 버스바융착돌기(12')가 형성되어 있다. 상기 버스바융착돌기(12')는 셀버스바(30)를 버스바안착단(11)에 고정하는 역할을 한다. 상기 버스바융착돌기(12')는 상기 안착리브(12)가 교차되는 지점에서 안착리브(12)상에 돌출되게 형성된다.
상기 버스바안착단(11)중에서 상기 베이스(10)의 가장자리 쪽에 대응되는 위치에는 다수개의 위치안내돌기(13)가 형성된다. 상기 위치안내돌기(13)는 상기 베이스(10)의 버스바안착단(11) 가장자리에 돌출되어 형성되는 것으로, 셀버스바(30)의 유동방지돌기(34)가 사이사이에 위치된다. 본 실시예에서는 위치안내돌기(13)가 2개 형성되어 있어, 위치안내돌기(13)의 사이와 상기 위치안내돌기(13)와 안착단펜스(11')의 사이에 유동방지돌기(34)가 안착되어 셀버스바(30)의 위치를 잡아주고 유동을 방지한다. 상기 위치안내돌기(13)가 더 많은 갯수가 있을 수도 있다.
상기 위치안내돌기(13)가 형성된 반대쪽, 즉 버스바안착단(11)에서 상기 기판안착부(10")와 대응되는 쪽에는 걸이공(13')이 형성되어 있다. 상기 걸이공(13')에는 셀버스바(30)의 기판걸이(33')가 삽입되어 걸어진다. 본 실시예에서는 상기 걸이공(13')이 2개 형성되어 있다.
한편, 상기 버스바안착단(11)에는 리벳공(14)이 형성된다. 상기 리벳공(14)은 아래에서 설명될 리벳(43')의 일부가 위치되는 부분이다. 상기 리벳공(14)은 상기 버스바안착단(11)에서 상기 기판안착부(10")에 인접한 위치, 즉 상기 걸이공(13')에 인접한 위치에 형성되는데, 상기 버스바안착단(11)의 길이방향 중심축에 해당되는 부분의 어느 일측에 형성된다.
상기 각각의 버스바안착단(11)의 폭방향 양단, 즉 상기 안착단펜스(11')를 따라서는 베이스관통슬릿(15)이 형성된다. 상기 베이스관통슬릿(15)은 상기 버스바안착단(11)에 안착된 셀버스바(30)의 제1 및 제2 접속편(36,37)이 관통하여 상기 베이스(10)의 하부 외부로 돌출되도록 하는 부분이다. 상기 베이스관통슬릿(15)을 통해 베이스(10)의 외부로 돌출된 상기 제1 및 제2 접속편(36,37)은 배터리셀의 양극 및 음극과 결합된다.
상기 각각의 버스바안착단(11)의 사이에는 베이스측결합단(16)이 형성된다. 즉, 상기 베이스측결합단(16)과 버스바안착단(11)이 상기 베이스(10)에 교대로 형성된다. 성가 배이스측결합단(16)은 아래에서 설명될 커버(20)의 커버측결합단(26)과 서로 결합된다. 본 실시예에서는 상기 베이스측 결합단(16)과 커버측결합단(26)은 서로 맞닿는 면이 초음파융착에 의해 결합된다. 상기 베이스측 결합단(16)에는 결합단안착홈(16')이 형성된다. 상기 결합단안착홈(16')은 상기 베이스(10)의 상면에 오목하게 들어가게 형성되는데, 상기 결합단안착홈(16')에는 아래에서 설명될 커버측 결합단(26)이 안착되어 결합된다. 상기 배이스측 결합단(16)에는 커버결합돌기(16")가 더 구비된다. 상기 커버결합돌기(16")는 상기 결합단안착홈(16') 바닥에 수직으로 돌출되게 형성되는데, 본 실시예에서는 2개가 형성된다. 하지만, 상기 커버결합돌기(16")가 반드시 구비되어야 하는 것은 아니고, 커버결합돌기(16")가 있으면 베이스(10)와 커버(20) 사이의 결합이 보다 견고하게 될 수 있다. 상기 커버결합돌기(16")는 아래에서 설명될 커버(20)의 커버결합공(26')에 압입되고 융착될 수 있다.
상기 베이스(10)의 양단에는 단부버스바안착부(17)가 형성된다. 상기 단부버스바안착부(17)는 아래에서 설명될 단부버스바(30')가 안착되는 부분이다. 상기 단부버스바안착부(17)는 단부버스바(30')의 구성과 대응되게 형성된다. 본 실시예에서는 평면으로 보았을 때, 상기 단부버스바안착부(17)는 대략 'ㄱ'자 형상으로 된다. 상기 단부버스바안착부(17)는 본 실시예에서는 상기 장착볼트(18')가 장착되는 반대쪽의 베이스(10) 양단에 형성된다.
상기 단부버스바안착부(17)의 반대쪽, 즉 상기 기판안착부(10")를 기준으로 반대쪽에는 장착볼트결합부(18)가 형성된다. 상기 장착볼트결합부(18)에는 장착볼트(18')가 장착된다. 상기 장착볼트(18')는 전체 직렬연결장치를 배터리의 일측에 고정하기 위한 구성이다.
상기 베이스(10)의 저면으로 돌출되게 커넥터부(19)가 돌출되어 형성된다. 상기 커넥터부(19)는 아래에서 설명될 터미널(42)이 관통하여 설치되는 부분이다. 상기 커넥터부(19)는 일반적인 커넥터의 하우징에 해당된다. 상기 커넥터부(19)에는 외부와의 전기적 연결을 위한 상대 커넥터가 결합된다. 상기 커넥터부(19)는 차량의 제어부와 연결되어 각각의 배터리셀의 충전상태에 대한 정보를 제공하게 된다.
상기 베이스(10)의 상면에는 커버(20)가 결합된다. 상기 커버(20)는 상기 베이스(10)의 형상과 대응되는 형상으로 되는 것이 좋다. 본 실시예에서 상기 커버(20)는 사각형의 판상으로 되고, 절연재질로 만들어진다.
상기 커버(20)에는 상기 버스바안착단(11)과 대응되는 위치에 버스바누름단(21)이 형성된다. 상기 버스바누름단(21)은 상기 버스바안착단(11)에 안착된 셀버스바(30)를 눌러주는 부분이다. 이를 위해 상기 버스바누름단(21)의 하면에는 누름리브(22)가 돌출되어 있다. 본 실시예에서는 상기 누름리브(22)가 도 5 및 도 7에 잘 도시된 바와 같이 셀버스바(30)의 고정편(31)의 가장자리를 따라 연장되고, 고정편(31)의 폭방향으로 연장되게 형성된다. 상기 버스바누름단(21)의 폭방향 양단에는 커버관통슬릿(25)이 형성되어 있다. 상기 커버관통슬릿(25)은 상기 베이스관통슬릿(15)과 대응되는 위치에 형성된다.
상기 버스바누름단(21)의 사이사이에는 커버측 결합단(26)이 형성된다. 상기 커버측 결합단(26)은 상기 베이스측 결합단(16)과 대응되는 위치에 형성되는 것으로, 상기 커버(20)의 하면에 상기 베이스(10)를 향해 돌출되게 형성된다. 상기 커버측 결합단(26)이 돌출된 형태는 상기 결합단안착홈(16')에 안착될 수 있도록 된다. 상기 커버측 결합단(26)에는 커버결합공(26')이 형성된다. 상기 커버결합공(26')에는 상기 커버결합돌기(16")가 관통되어 설치된다.
상기 커버(20)의 길이방향 양단에는 단부버스바누름단(27)이 형성된다. 상기 단부버스바누름단(27)은 상기 단부버스바안착부(17)와 대응되는 위치에 형성된다. 상기 단부버스바누름단(27)은 아래에서 설명될 단부버스바(30')를 눌러 고정시키는 역할을 한다.
상기 커버(20)의 하면에는 커버(20)의 길이방향 중앙을 따라 기판누름리브(29)가 형성된다. 상기 기판누름리브(29)는 상기 커버(20)의 하면에 돌출되게 형성되는 것으로 다양한 형상으로 될 수 있다. 본 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이 사각형과 십자형상으로 형성되어 있다. 하지만, 상기 기판누름리브(29)의 형상은 다양하게 만들어질 수 있다.
셀버스바(30)는 횡단면이 'ㄷ'자 형상으로 만들어진 것이다. 상기 셀버스바(30)는 도전성 재질로 만들어진다. 좋기로는 상기 셀버스바(30)는 금속재질로 만들어진다. 상기 셀버스바(30)에는 상기 베이스(10)의 버스바안착부(11)에 안착되는 고정편(31)이 구비된다. 상기 고정편(31)은 사각형의 판상으로 된다. 상기 고정편(31)에는 도 8에 잘 도시된 바와 같이 고정공(31')이 관통하여 형성된다. 상기 고정공(31')에는 상기 버스바융착돌기(12')가 관통하여 설치된다. 상기 버스바융착돌기(12')는 그 선단 일부가 녹아서 상기 셀버스바(30)가 버스바안착단(11)에 고정되도록 한다.
상기 셀버스바(30)의 고정편(31)에는 또한 결합공(32)이 형성된다. 상기 결합공(32)에는 아래에서 설명될 리벳(43')이 관통하게 된다.
상기 고정편(31)의 길이방향 일단에는 베이스걸이돌기(33)가 구비된다. 상기 베이스걸이돌기(33)는 상기 고정편(31)의 일단에서 직교하게 절곡되어 형성되어 있는데, 본 실시예에서는 2개가 소정의 간격을 두고 형성되어 있다. 상기 베이스걸이돌기(33)는 상기 버스바안착단(11)의 걸이공(13')에 삽입되어 걸어진다. 상기 베이스걸이돌기(33)가 상기 걸이공(13')에 걸어짐에 의해 셀버스바(30)의 유동이 방지된다.
상기 베이스걸이돌기(33)가 형성되어 있는 고정편(31)의 일단에는 기판걸이(33')가 형성되어 있다. 상기 기판걸이(33')는 상기 베이스걸이돌기(33)의 사이에 형성되어 있다. 보다 정확하게는 상기 기판걸이(33')는 상기 고정편(31)의 길이방향 중심선상에 형성된다. 상기 기판걸이(33')는 아래에서 설명될 기판(40)의 연결결합부(43)에 형성된 통공(도면부호 부여 않음)에 삽입되어 기판(40)과 셀버스바(30) 사이를 결합하는 역할을 한다.
상기 고정편(31)에서 상기 기판걸이(33')가 형성된 반대쪽 단부에는 유동방지돌기(34)가 형성된다. 상기 유동방지돌기(34)는 상기 고정편(31)에서 돌출되어 형성되는 것으로, 상기 버스바안착단(11)의 위치안내돌기(13)에 인접하여 위치된다. 상기 위치안내돌기(13)의 사이와 위치안내돌기(13) 및 안착단펜스(11')의 사이에는 상기 유동방지돌기(34)가 위치됨에 의해 셀버스바(30)의 유동이 방지된다.
상기 고정편(31)의 폭방향 양단에는 각각 제1 및 제2 접속편(36,37)이 연장되어 있다. 상기 제1 및 제2 접속편(36,37)은 각각 사각형의 판형상으로 상기 고정편(31)에 대해 직교하게 절곡되어 있다. 상기 제1 및 제2 접속편(36,37)은 각각 배터리셀의 양극이나 음극에 결합되어 전기적으로 연결되는 부분이다.
한편, 상기 셀버스바(30)와 같은 기능을 하는 것으로 단부버스바(30')가 있다. 상기 단부버스바(30')는 전체 직렬연결장치에 의해 연결되는 배터리셀의 양극과 음극의 갯수를 맞추기 위한 것으로, 하나의 접속편을 가져 배터리셀의 양극이나 음극중 하나에만 결합된다. 실제로 상기 단부버스바(30')의 일부구성은 셀버스바(30)에서 접속편을 하나 제거한 형상이다. 상기 단부버스바(30')에는 외부와의 전기적 연결을 위한 연결단자부(38)가 연장되어 형성된다. 상기 연결단자부(38)는 상기 단부버스바(30')의 연장방향에 대해서 직교하는 방향으로 연장되는 것이다. 상기 연결단자부(38)에는 연결볼트(38')가 관통하여 설치되어 있다. 상기 연결볼트(38')에는 외부와의 전기적 연결을 위한 링터미널(도시되지 않음)이 장착될 수 있다.
기판(40)은 상기 셀버스바(30)와 단부버스바(30')사이의 전기적 연결을 수행하기 위한 것이다. 동시에 상기 기판(40)에는 과부하시에 전원차단을 위한 차단소자도 구비된다. 상기 차단소자의 예로서, 퓨즈, 멀티스위치 등이 있다.
상기 기판(40)은 플렉시블기판을 사용한다. 이는 플렉시블기판의 두께가 매우 얇기 때문이다. 상기 기판(40)의 일측 표면에는 절연판(41)이 부착되어 있다. 상기 절연판(41)은 상기 기판(40)과 거의 같은 형상을 하여 기판(40) 전체를 보강하여 주는 역할을 한다. 상기 절연판(41)은 절연의 역할을 할 수 있도록 절연성 재질로 만들어지는 것이 좋다. 상기 절연판(41)은 전체 장치의 두께를 크게 하지 않는 범위내에서 최대한의 두께를 가지는 것이 좋다.
상기 기판(40)에는 상기 커넥터부(19)내에 위치되는 터미널(42)이 구비된다. 상기 터미널(42)은 상기 기판(40)에 실장된 상태에서 상기 커넥터부(19)의 내부에 설치되어 외부와의 전기적 연결을 수행한다. 상기 터미널(42)은 상기 기판(40)에 실장된 상태에서 상기 절연판(41)을 관통한다.
상기 기판(40)은 전체적으로 일방향으로 긴 사각형상인데, 상기 기판(40)의 폭 방향 양측에는 상기 셀버스바(30)나 단부버스바(30')와의 연결을 위한 연결결합부(43)가 구비된다. 상기 연결결합부(43)는 상기 셀버스바(30)와의 전기적 연결 및 물리적 연결을 위한 것이다. 상기 연결결합부(43)는 상기 셀버스바(30)의 갯수만큼 형성된다. 상기 연결결합부(43)와 상기 셀버스바(30)는 리벳(43')에 의해 서로 체결된다.
상기 연결결합부(43)에도 상기 절연판(41)이 구비되는데, 상기 절연판(41)은 상기 연결결합부(43)에 해당되는 것은 별도로 분리되어 있다. 이는 상기 연결결합부(43)가 상기 셀버스바(30)와 리벳팅될 때의 충격이 전달되는 것을 방지함과 동시에 리벳팅되어 설치되는 위치가 어느 정도 자유롭게 되도록 하기 위함이다. 하지만, 상기 연결결합부(43)가 상기 기판(40)에 일체로 형성된 상태는 그대로 유지된다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 배터리모듈용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조가 사용되는 것을 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 편의상 배터리모듈용 직렬연결장치전체가 사용되는 것을 설명하기로 한다. 직렬연결장치는 배터리모듈을 구성하는 다수개의 배터리셀의 양극과 음극에 상기 셀버스바(30)와 단부버스바(30')의 접속편(36,37)이 결합되도록 하여 다수개의 배터리셀이 직렬로 연결되도록 한다.
이를 위해 먼저 상기 셀버스바(30)와 단부버스바(30')를 상기 베이스(10)의 버스바안착단(11)과 단부버스바안착부(17)에 안착시킨다. 상기 셀버스바(30)의 고정편(31)이 상기 버스바안착단(11)의 안착리브(12) 상에 안착되고, 상기 버스바융착돌기(12')가 상기 고정편(31)의 고정공(31')을 관통하게 된다.
이때, 상기 고정편(31)의 베이스걸이돌기(33)는 상기 걸이공(13')에 삽입되고, 상기 유동방지돌기(34)는 상기 위치안내돌기(13)의 사이 및 그에 인접한 위치에 있게 된다. 따라서, 상기 셀버스바(30)는 상기 버스바안착단(11)에서 유동되지 않고 정확한 위치에 고정되어 있게 된다. 이 상태로 상기 버스바융착돌기(12")의 선단을 초음파로 녹여서 고정공(31')에서 빠지지 않도록 한다.
다음으로, 상기 기판(40)을 상기 기판안착부(10")에 안착시킨다. 상기 기판(40)에는 각각 상기 셀버스바(30)와 대응되는 위치에 상기 연결결합부(43)가 있다. 상기 연결결합부(43)를 상기 셀버스바(30)의 결합공(32)과 대응되게 하고, 리벳(43')을 사용하여 서로 체결한다. 이때, 상기 기판걸이(33')가 상기 연결결합부(43)의 일측을 관통하여 돌출되어 있게 된다. 이와 같은 구성은 상기 리벳(43')을 고정하는 작업을 할 때, 상기 연결결합부(43)와 셀버스바(30)가 서로 결합되어 있도록 한다.
상기 기판(40)을 상기 기판안착부(10")에 안착시킨 상태에서 상기 리벳(43')을 고정하면 상기 기판(40)이 상기 베이스(10) 상에 상기 셀버스바(30)에 의해 고정된 상태가 된다. 그리고, 상기 기판(40)에 있는 터미널(42)들은 상기 커넥터부(19)내에 삽입된 상태가 된다.
이와 같이 상기 기판(40)과 셀버스바(30)를 상기 베이스(10)에 장착한 상태에서 상기 커버(20)를 상기 베이스(10)에 결합시킨다. 즉, 상기 베이스(10)의 걸이돌기(10')를 상기 커버(20)의 걸이단(20')에 걸어주면 된다.
이 과정에서 상기 베이스(10)의 베이스측 결합단(16)에 돌출되어 있는 커버결합돌기(16")가 상기 커버(20)에 형성된 커버결합공(26')에 결합된다. 또한, 상기 커버측 결합단(26)이 베이스(10)의 베이스측 안착단(16)에 형성된 결합단안착홈(16')에 삽입되어 안착된다.
상기와 같이 베이스(10)에 커버(20)가 결합된 상태에서 초음파융착 작업을 하게 되면 상기 베이스측 결합단(16)의 결합단 안착홈(16")에 커버측결합단(26)의 표면에 초음파융착에 의해 서로 결합된다. 이와 같이 되면 상기 버스바안착단(11)에 안착된 셀버스바(30)는 상기 버스바누름단(21)의 누름리브(22)에 의해 눌러진 상태를 유지할 수 있게 되어 셀버스바(30)가 임의로 유동되지 않게 된다.
이 과정에서 상기 베이스(10)의 기판안착부(10")에 안착된 기판(40)은 상기 커버(20)의 기판누름리브(29)에 의해 눌러져 고정된다.
이와 같이 베이스(10)와 커버(20) 사이의 결합이 완성되면, 상기 셀버스바(30)와 단부버스바(30')가 정위치에 고정되고 상기 베이스(10)의 하부로 제1 및 제2 접속편(36,37)이 돌출된다. 이와 같은 상태가 도 1 및 도 2에 잘 도시되어 있다.
도 1 및 도 2의 상태의 직렬연결장치는 배터리셀의 양극과 음극에 상기 셀버스바(30)들의 제1 및 제2 접속편(36,37)들이 결합되어 사용된다. 상기 셀버스바(30) 및 단부버스바(30')와 배터리셀의 양극 및 음극과의 결합은 마찰용접이나 초음파용접으로 이루어진다. 마찰용접이나 초음파용접이 수행될 때 진동이 상기 셀버스바(30)에 주어지나, 상기 셀버스바(30)가 상기 버스바안착단(11)에 견고하게 고정되어 있어 유동되지 않고 정확하게 결합이 이루어질 수 있다.
이와 같이 하면, 하나의 셀버스바(30)의 제1 및 제2 접속편(36,37)이 서로 인접하는 배터리셀의 양극과 음극 사이를 서로 연결시켜 주므로, 전체 배터리셀이 직렬로 연결될 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서는 상기 기판(40)이 플렉시블기판이 사용되고 상기 셀버스바(30)가 열을 지어 배치된 사이의 공간에 위치된다. 따라서, 상기 베이스(10)와 커버(20)가 형성하는 공간 내에서 높이방향으로 상기 기판(40)이 거의 공간을 차지하지 않게 되어 전체 직렬연결장치의 높이를 낮게 만들 수 있다.
그리고, 상기 기판(40)은 절연판(41)에 의해 보강되므로, 조립이나 사용시에 기판(40)에 충격이나 진동 등이 작용하지 않게 되고, 동작시 절연에 문제가 생기지 않게 된다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
예를 들면 도시된 실시예의 커버(10)와 베이스(20)의 형상은 원래의 기능이 손상되지 않는 범위에서 다양하게 만들어질 수 있다.
그리고, 도시된 실시예에서는 접속편이 하나만 있는 단부버스바가 사용되고 있으나 반드시 필요한 것은 아니며, 설계조건에 따라서는 사용되지 않을 수도 있다.
또한, 상기 버스바안착단(11)의 구성은 그 길이방향 양단의 것이 반대로 될 수 있다. 즉, 위치안내돌기(13)와 걸이공(13')이 서로 위치를 바꿔 형성될 수도 있다.
도시된 실시예에서는 상기 연결결합부(43)가 상기 셀버스바(30)와 리벳(43')으로 고정되는 것으로 되어 있으나, 반드시 그러한 것은 아니고, 다양한 체결수단이 사용될 수 있다. 하지만, 리벳(43')을 사용하는 것이 작업성면에서는 좋다.
10: 베이스 10'; 걸이돌기
10": 기판안착부 11: 버스바안착단
12: 안착리브 13: 위치안내돌기
13': 걸이공 14: 리벳공
15: 베이스관통슬릿 16: 베이스측 결합단
16': 결합단안착홈 16": 커버결합돌기
17: 단부버스바안착부 18: 장착볼트결합부
18': 장착볼트 19: 커넥터부
20: 커버 20': 걸이단
21: 버스바누름단 22: 누름리브
25: 커버관통슬릿 26: 커버측 결합단
26': 커버결합공 27: 단부버스바누름단
29: 기판누름리브 30: 셀버스바
31: 고정공 31': 고정공
32: 결합공 33: 베이스걸이돌기돌기
33': 기판걸이 34: 유동방지돌기
36: 제1접속편 37: 제2접속편
40: 기판 41: 절연판
43: 연결결합부

Claims (7)

  1. 베이스 상에 셀버스바가 안착되고 상기 베이스를 커버가 덮어 배터리모듈의 각 배터리셀과 셀버스바가 연결되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조에 있어서,
    상기 베이스 상에 형성되고 상기 셀버스바가 안착되는 안착리브가 구비되는 버스바안착단과,
    상기 버스바안착단에 안착된 셀버스바를 상기 안착리브 상에 눌러 고정하도록 상기 커버에 형성되는 버스바누름단을 포함하고,
    상기 셀버스바는 고정편의 폭방향 양단에 직교하게 제1 및 제2 접속편을 구비하고, 상기 버스바안착단의 폭방향 양단을 따라서는 상기 셀버스바의 제1 및 제2 접속편이 관통하는 베이스관통슬릿이 형성되어 상기 고정편이 상기 안착리브 상에 안착되어 버스바누름단에 의해 눌러지고 상기 제1 및 제2 접속편이 상기 베이스관통슬릿을 통해 베이스의 외부로 돌출되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정편의 길이방향 일단부에는 베이스걸이돌기가 형성되고 길이방향 타단부에는 유동방지돌기가 형성되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 버스바안착단의 길이방향 일단부에는 상기 베이스걸이돌기가 걸어지는 걸이공이 형성되고, 길이방향 타단부에는 상기 유동방지돌기의 위치를 안내하는 위치안내돌기가 형성되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 베이스관통슬릿의 외측을 따라 상기 버스바안착단의 가장자리를 둘러서는 안착단펜스가 형성되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바고정구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 버스바안착단에는 상기 셀버스바를 관통하는 버스바융착돌기가 형성되는데, 상기 버스바융착돌기는 상기 안착리브가 교차하는 부분에 형성되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바고정구조.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 베이스의 길이방향 중앙을 따라 기판안착부가 형성되는데, 상기 기판안착부쪽의 상기 버스바안착단의 단부쪽에는 리벳공이 형성되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 베이스의 하면에는 상기 셀버스바의 고정편을 눌러주는 누름리브가 돌출되어 형성되는 배터리팩용 직렬연결장치의 셀버스바 고정구조.
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