KR101609646B1 - 이차전지팩의 이차전지 연결장치 - Google Patents

이차전지팩의 이차전지 연결장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지팩의 이차전지 연결장치에 관한 것으로서, 이차전지팩의 제어부와 연결되는 제어부 연결 커넥터; 일단이 상기 제어부 연결 커넥터와 결합된 복수의 와이어; 및 복수의 이차전지가 집단으로 연결된 이차전지팩에 설치되며, 복수의 이차전지의 단자와 전기적으로 접촉하는 전도성 패드와, 상기 와이어와 연결되는 와이어 접속패드가 형성된 연성회로기판;을 포함하며, 상기 연성회로기판은, 절연성 재질로 형성된 기판 본체; 를 포함하고, 상기 전도성 패드는, 상기 기판 본체의 상기 이차전지 단자를 향하는 면에 형성되며, 상기 와이어 접속패드는, 상기 기판 본체의 상기 전도성 패드가 형성된 면의 반대면에 형성되며, 상기 전도성 패드와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 제공한다. 따라서, 설치되는 공간 및 무게를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 조립도 용이하도록 한다.

Description

이차전지팩의 이차전지 연결장치{Apparatus for connecting secondary cells in battery pack}
본 발명은 이차전지팩의 이차전지 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 등에 사용되는 이차전지팩에서, 복수의 이차전지의 단자 혹은 버스바와 이차전지팩의 제어부를 연결하는 연결장치에 관한 것이다.
최근들어, 하이브리드 자동차 혹은 전기자동차의 개발이 활성화됨에 따라서, 자동차 내부에 전력원으로서 대량의 이차전지가 설치된다. 이차전지는 개별적으로 사용되지 않으며, 복수의 이차전지들이 하나의 이차전지팩으로 클러스터되어, 사용된다. 이러한 이차전지팩에는 각각의 이차전지의 단자들과 연결되어, 전압 혹은 온도 등을 센싱하여, 각각의 이차전지를 제어하는 제어부가 설치되며, 상기 제어부와 이차전지 단자들을 연결하는 이차전지 연결장치가 설치된다.
도 1은 종래의 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 도시한 사시도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 이차전지팩의 이차전지 연결장치는, 각각의 이차전지(미도시)의 단자에 접속하는 이차전지 접속단자(1)와, 이차전지팩의 제어부(미도시)와 연결되는 제어부 연결 커넥터(2)와, 이차전지 접속단자(1)와 제어부 연결 커넥터(2)를 연결하는 복수의 와이어로 구성된 와이어 하네스(3)를 포함한다.
이차전지 접속단자(1) 각각 하우징과 이에 연결되는 단자로 구성되며, 이차전지의 갯수가 늘어나면, 이에 사용되는 이차전지 접속단자(1)의 갯수도 함께 늘어날 뿐만 아니라, 제어부 연결 커넥터(2)를 연결하는 와이어 하네스(3)의 중량도 함께 증대하여, 차량의 경량화를 통해서 연비를 개선하기 위해 필사적으로 노력하는 최근의 자동차 설계 방향과 전혀 맞지 않을 뿐만 아니라, 일일이 이차전지 접속단자(1)를 이차전지의 단자에 맞춰 고정하는 작업을 하여야 하므로, 조립 공수도 증대된다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 설치되는 공간 및 무게를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 조립도 용이한 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 이차전지팩의 제어부와 연결되는 제어부 연결 커넥터; 일단이 상기 제어부 연결 커넥터와 결합된 복수의 와이어; 및 복수의 이차전지가 집단으로 연결된 이차전지팩에 설치되며, 복수의 이차전지의 단자와 전기적으로 접촉하는 전도성 패드와, 상기 와이어와 연결되는 와이어 접속패드가 형성된 연성회로기판;을 포함하며, 상기 연성회로기판은, 절연성 재질로 형성된 기판 본체;를 포함하고, 상기 전도성 패드는, 상기 기판 본체의 상기 이차전지 단자를 향하는 면에 형성되며, 상기 와이어 접속패드는, 상기 기판 본체의 상기 전도성 패드가 형성된 면의 반대면에 형성되며, 상기 전도성 패드와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 제공한다.
상기 연성회로기판은, 상기 전도성 패드, 상기 기판 본체 및 상기 와이어 접속패드를 관통한 비아홀에 채워진 연결도체;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 비아홀이 형성된 상기 전도성 패드 및 상기 와이어 접속패드의 상면에 형성된 비아홀 보호커버층;을 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 전도성 패드는, 상기 이차전지 단자와 접촉하는 접촉부; 및 상기 접촉부에서 연장되어 상기 와이어 접속패드를 마주보는 위치에 형성된 접촉부 연결부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 연성회로기판의 상기 이차전지 단자 반대측에 결합되며, 상기 전도성 패드가 형성된 부위에 개구가 형성된 프로텍터;를 포함한다.
상기 프로텍터의 상기 연성회로기판 반대면에 결합되며, 상기 개구를 밀폐하는 커버;를 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 커버는, 상기 이차전지팩과 고정을 위해 형성된 고정부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예는, 연성회로기판을 사용하여, 이차전지의 접속단자와 연결됨으로써, 무게 및 부피를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 이차전지의 단자의 상면에 연성회로기판의 전도성 패드를 위치시킨 후, 레이저 용접 등으로 고정할 수 있어, 일일이 위치를 맞추기 위한 공정이 필요없으며, 대량으로 레이저 용접 등의 방법으로 고정할 수 있어, 공정에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예의 이차전지팩의 이차전지 연결장치가 장착된 이차전지팩의 사시도
도 3은 도 2의 이차전지팩의 이차전지 연결장치의 분리 사시도
도 4는 도 3의 Ⅳ부분의 확대 평면도
도 5는 도 4의 저면도
도 6은 도 5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ에 따른 단면도
도 7은 도 5의 절단선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 이차전지팩의 이차전지 연결장치가 장착된 이차전지팩의 사시도, 도 3은 도 2의 이차전지팩의 이차전지 연결장치의 분리 사시도, 도 4는 도 3의 Ⅳ부분의 확대 평면도, 도 5는 도 4의 저면도, 도 6은 도 5의 절단선 Ⅵ-Ⅵ에 따른 단면도, 도 7은 도 5의 절단선 Ⅶ-Ⅶ에 따른 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 이차전지팩 이차전지 연결장치(1000)는, 이차전지팩(100)의 일측면에 결합된다.
이차전지팩(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 이차전지(110)가 포개져 형성되며, 일면에는 각각의 이차전지(110)에 연결된 단자(111)가 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 개별 이차전지에 형성된 단자(111)를 예시로 들었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 단자(111)를 동시에 연결한 버스바(Bus bar) 등도 본 발명의 단자(111)의 범주에 속한다. 다만, 설명의 번거러움을 피하기 위해 단자(111)로 통칭한다.
또한, 타면에는 이차전지팩(100) 전체를 제어하기 위한 제어부(120)가 형성되어 있다. 제어부(120)는 CSE(Cell Supervising Electronics) 혹은 BMS(Battery Management System)라 불리우며 이차 전지의 상태를 상시 모니터링 하여, 이차전지를 제어하는 부분이다. 제어부(120)에는 통상 마이크로칩 및 회로기판 등이 내설된다. 또한, 제어신호 등을 전달하기 위한 제어부 커넥터(121)가 일면에 형성된다.
이차전지팩의 이차전지 연결장치(1000)는, 이차전지팩의 제어부(120)와 연결되는 제어부 연결 커넥터(1500)와, 일단이 상기 제어부 연결 커넥터(1500)와 결합된 복수의 와이어(1400)와, 복수의 이차전지가 집단으로 연결된 이차전지팩에 설치되며, 복수의 이차전지의 단자(111)와 전기적으로 접촉하는 전도성 패드(1111)와, 상기 와이어와 연결되는 와이어 접속패드(1113)가 형성된 연성회로기판(1100)과, 상기 연성회로기판(1100)의 상기 이차전지 단자 반대측에 결합되며, 상기 전도성 패드(1111)형성된 부위에 개구(1210)가 형성된 프로텍터(1200)와, 상기 프로텍터(1200)의 상기 연성회로기판(1100) 반대면에 결합되며, 상기 개구(1210)를 밀폐하는 커버(1300)를 포함한다.
제어부 연결 커넥터(1500)는 와이어(1400)가 일단에 연결되고, 제어부 커넥터(121)와 착탈되어 와이어(1400)와 제어부 커넥터(121) 사이에 전기 신호를 서로 교환할 수 있도록 한다.
연성회로기판(1100)은 전술한 바와 같이, 전도성 패드(1111)가 이차전지의 단자(111)와 맞물리는 위치에 형성되며, PI(Polyimid) 등과 같은 절연성 재질로 형성된 기판 본체(1112)를 포함한다. 기판 본체(1112)는 절연역할을 할 뿐만 아니라, 전도성 패드(1111)와 와이어 접속패드(1113)를 지지하는 지지부재의 역할을 한다.
상기 전도성 패드(1111)는, 상기 기판 본체(1112)의 상기 이차전지 단자를 향하는 면에 형성되며, 상기 와이어 접속패드(1113)는, 상기 기판 본체(1112)의 상기 전도성 패드가 형성된 면의 반대면에 형성되며, 상기 전도성 패드(1111)와 전기적으로 연결된다.
즉, 전도성 패드(1111)와 와이어 접속패드(1113)는 전도성 구리박막 등의 재질로 형성되며, 전도성 패드(1111)는 이차전지 단자(111)를 향하는 면이 노출되도록 형성되며, 와이어 접속패드(1113)는 그 반대면이 노출되도록 형성된다.
상기 전도성 패드(1111)는, 상기 이차전지 단자(111)와 접촉하는 접촉부(1111a)와 상기 접촉부(1111a)에서 연장되어 상기 와이어 접속패드(1113)를 마주보는 위치에 형성된 접촉부 연결부(1111b)를 포함한다. 즉, 와이어 접속패드(1113)는 전도성 패드(1111) 보다 면적이 작게 형성되어, 접촉부(1111a)의 반대면을 통해서 이차전지 단자(111)를 향해 용접 작업이 가능하게 된다.
또한, 전도성 패드(1111)와 와이어 접속패드(1113)를 전기적으로 연결하기 위해, 상기 전도성 패드(1111), 보다 구체적으로 접촉부 연결부(1111b)와, 상기 기판 본체(1112) 및 상기 와이어 접속패드(1113)를 관통한 비아홀(1114)에 채워진 연결도체(1115)를 포함한다.
상기와 같이, 전도성 패드(1111)와 와이어 접속패드(1113)가 양면에 각각 형성되어 최소한의 면적으로 와이어와 배터리 단자를 동시에 결합할 수 있다.
그리고, 상기 비아홀(1114)이 형성된 상기 전도성 패드(1111) 및 상기 와이어 접속패드(1113)의 상면에 비아홀 보호커버층(1116)이 더 형성됨으로서, 비아홀이 형성된 부위를 보호할 수 있다.
와이어(1400)는 와이어 접속패드(1113)에 전도성 심선이 접합된다. 와이어(1400)를 와이어 접속패드(1113)에 고정하는 방법은 초음파 융착, 저항용접, 레이저 용접 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
프로텍터(1200)는, 연성회로기판(1100) 보다 강성이 강한 재질로 형성되어, 연성회로기판(1100)을 보호해주는 역할을 한다. 다만, 프로텍터(1200)에는 전도성 패드가 형성된 부위에 개구(1210)가 형성된다.
프로텍터(1200)와 연성회로기판(1100)은 본딩 결합등 다양한 방법으로 고정될 수 있다. 프로텍터(1200)는 제조공정에서 연성회로기판(1100)을 보호하는 역할을 수행한다. 또한, 개구(1210)를 형성함으로써, 전도성 패드(1111)를 이차전지 단자(111)와 결합을 용이하도록 한다. 즉, 개구(1210)를 통해서 레이저 용접 등의 방법으로, 전도성 패드(1111)와 이차전지 단자(111)를 융착 고정할 수 있다.
커버(1300)는 개구(1210)를 최종적으로 커버하는 부재이며, 상기 이차전지팩과 고정을 위해 형성된 고정부(1310)가 형성된다. 고정부(1310)는 볼트 등이 체결될 수 있는 체결공으로 형성되거나, 스냅핏 돌기 등 이차전지팩과 고정하는 다양한 형태가 사용될 수 있다. 또한, 강성증대용 리브(1330) 등이 형성될 수 있다. 상기와 같이, 커버(1300)는 최종적으로 연성회로기판(1100)과, 프로텍터(1200)를 보호해주며, 배터리팩(100)에 고정하는 역할을 한다.
상기와 같이, 형성된 이차전지팩의 이차전기 연결장치는, 제어부 연결 커넥터(1500)와 연결된 복수의 와이어 끝단을 복수의 와이어 접속패드(1113)에 고정한다. 그 다음, 프로텍터(1200)와 연성회로기판(1100)이 본딩 등으로 고정된 상태에서, 전도성 패드(1111)가 이차전지의 단자(111)의 상면에 위치하도록 연성회로기판(1100)을 위치시킨 후, 프로텍터(1200)의 개구(1210)를 통해서 레이저 용접등의 방법으로, 전도성 패드(1111)와 이차전지의 단자(111)를 고정한다.
그 다음, 커버(1300)를 위치시킨 후, 고정부(1310)를 통해서, 커버(1300) 프로텍터(1200) 및 연성회로기판(1100)을 이차전지팩(100)에 고정한다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예는, 연성회로기판을 사용하여, 이차전지의 단자와 제어부를 연결함으로써, 무게를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 부피도 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 이차전지의 단자의 상면에 연성회로기판의 전도성 패드를 위치시킨 후, 레이저 용접 등으로 고정할 수 있어, 일일이 위치를 맞추기 위한 공정이 필요없으며, 대량으로 레이저 용접 등의 방법으로 고정할 수 있어, 공정에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
110: 이차전지 100: 이차전지팩
111: 이차전지의 단자 1111: 전도성 패드
120: (이차전지팩) 제어부 1500: 제어부 연결 커넥터
1400: 와이어 1100: 연성회로기판
1111: 전도성 패드 1113: 와이어 접속패드
1112: 기판 본체 1114: 비아홀
1115: 연결도체 1116: 비아홀 보호커버층
1111a: 접촉부 1111b: 접촉부 연결부
1210: 개구 1200: 프로텍터
1112: 회로 1300: 커버
1310: 고정부

Claims (7)

  1. 이차전지팩의 제어부와 연결되는 제어부 연결 커넥터;
    일단이 상기 제어부 연결 커넥터와 결합된 복수의 와이어; 및
    복수의 이차전지가 집단으로 연결된 이차전지팩에 설치되며, 복수의 이차전지의 단자와 전기적으로 접촉하는 전도성 패드와, 상기 와이어와 연결되는 와이어 접속패드가 형성된 연성회로기판;
    을 포함하며,
    상기 연성회로기판은,
    절연성 재질로 형성된 기판 본체;
    를 포함하고,
    상기 전도성 패드는, 상기 기판 본체의 상기 이차전지 단자를 향하는 면에 형성되며,
    상기 와이어 접속패드는, 상기 기판 본체의 상기 전도성 패드가 형성된 면의 반대면에 형성되며, 상기 전도성 패드와 전기적으로 연결되며,
    상기 와이어 접속패드는 상기 전도성 패드보다 면적이 작게 형성되며,
    상기 전도성 패드는,
    상기 이차전지 단자와 접촉하는 접촉부; 및
    상기 접촉부에서 연장되어 상기 와이어 접속패드를 마주보는 위치에 형성되며, 상기 와이어 접속패드와 전기적으로 연결되는 접촉부 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연성회로기판은,
    상기 전도성 패드, 상기 기판 본체 및 상기 와이어 접속패드를 관통한 비아홀에 채워진 연결도체;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비아홀이 형성된 상기 전도성 패드 및 상기 와이어 접속패드의 상면에 형성된 비아홀 보호커버층;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연성회로기판의 상기 이차전지 단자 반대측에 결합되며, 상기 전도성 패드가 형성된 부위에 개구가 형성된 프로텍터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로텍터의 상기 연성회로기판 반대면에 결합되며, 상기 개구를 밀폐하는 커버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 커버는, 상기 이차전지팩과 고정을 위해 형성된 고정부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
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