KR101619940B1 - 무용접 연결을 위한 커넥터 및 이를 적용한 전지팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 무용접 연결을 위한 커넥터 및 이를 적용한 전지팩으로서, PCB(printed circuit board)의 단자와 전기적으로 연결되어 있고 PCB의 일측면 상에 장착되어 있는 커넥터로서, 판상형 외부 케이블을 수용하고, 외부 케이블의 상부와 전기적으로 접촉하는 제 1 접속핀, 외부 케이블의 하부와 전기적으로 접촉하는 제 2 접속핀, 및 PCB의 단자와 전기적으로 연결되는 제 3 접속핀을 포함하고, 상기 제 1 접속핀, 제 2 접속핀 및 제 3 접속핀은 일체형으로 형성되어 있으며, 하기 하우징의 내부에 장착되는 둘 이상의 단자 접속부재들; 하기 하우징에 장착되어 회전 가능하도록 양단에 회전 돌기가 형성되어 있고, 닫힘 위치(closing position)에서 상기 제 1 접속핀 및 제 2 접속핀이 외부 케이블과 접촉하도록 가압하는 접속핀 가압부, 외부 케이블을 가압과 동시에 고정하는 외부 케이블 가압부, 및 외부 케이블을 고정하도록 양단에 돌출 형성되어 있는 고정 돌기를 포함하는 플립형 핸들(flip type handle); 및 상기 단자 접속부재들을 장착하는 접속부재 장착부, 상기 플립형 핸들을 장착하는 핸들 장착부, 및 상기 외부 케이블을 수용하는 외부 케이블 수용부를 포함하고, 전기 절연성 부재로 형성되어 있는 하우징(housing);을 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터을 제공한다.

Description

무용접 연결을 위한 커넥터 및 이를 적용한 전지팩 {Connector for Non-welded Connection and Battery Pack Employed with the Same}

본 발명은 무용접 연결을 위한 커넥터 및 이를 적용한 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, PCB(printed circuit board)의 단자와 전기적으로 연결되어 있고 PCB의 일측면 상에 장착되어 있는 커넥터로서, 제 1 접속핀, 제 2 접속핀, 및 제 3 접속핀을 포함하고, 하우징 내부에 장착되는 둘 이상의 단자 접속부재들; 접속핀 가압부, 외부 케이블 가압부, 및 고정 돌기를 포함하는 플립형 핸들(flip type handle); 및 접속부재 장착부, 핸들 장착부, 및 외부 케이블 수용부를 포함하는 하우징(housing);으로 구성되어 있는 커넥터에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.

이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 스택/폴딩형 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 전극조립체가 개발되었고, 이는 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-82058호, 제2001-82059호, 제2001-82060호 등에 개시된 바가 있다.

상기와 같은 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 전지케이스에 내장한 구조의 이차전지는 다양한 형태일 수 있으며, 그것의 대표적인 예가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스를 사용하는 전지셀이다.

이러한 전지셀은 전극(양극 및 음극)과 분리막을 열융착시킨 전극조립체에 전해액을 함침시킨 구조로서, 주로 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 밀봉한 형태로서 많이 사용되고 있다. 따라서, 종종 파우치형 전지 또는 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.

한편, 외부로 도출되어 보호회로 모듈(PCM)과 연결되는 전지셀의 전극단자들은 그 두께가 매우 얇아서 외부 진동이나 충격으로부터 쉽사리 파괴될 위험성을 지니고 있다.

도 1에는 일반적인 파우치형 전지의 전극단자와 PCM이 용접에 의해 연결되는 것을 나타내는 부분 사시도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, PCM(200) 상에 형성된 전극단자 접속부들(21, 22)과 전지셀(11)의 전극단자들(12, 13)은, 외부 진동이나 충격으로부터 파괴되는 것을 방지하기 위해, 용접(30)에 의해 각각 전기적으로 연결되고 있다. 상기 용접의 일반적인 예로서, 스폿 용접(spot welding), 초음파 용접(ultrasonic welding) 또는 레이저 용접(laser welding) 등을 들 수 있다.

상기 용접에 의한 방법은 견고하고 안정적인 전기적 연결 상태를 보장하지만, 용접 과정 중에 발생할 수 있는 솔더(solder) 비산, 미융착, 과융착 등과 같은 용접 불량 요소를 지니고 있다.

상기 솔더 비산이 발생할 경우, 용접 작업이 이루어진 부위와 인접한 PCM 상의 회로 소자들에게 악영향을 끼칠 수 있으며, 또한, 미융착 또는 과융착이 발생할 경우, PCM과 전지셀 전극단자의 원활한 전기적 연결을 이룰 수 없거나 용접부위의 전기저항이 증가하는 결과를 초래할 수 있다.

또한, 상기 용접 방법들은 용접 과정 중에 스패터(spatter)를 발생할 수 있다. 용접에 의해 발생할 수 있는 스패터는 PCM상에 위치하고 있는 회로 소자들을 손상시킬 수 있으며, 만약 용접에 의해 발생한 스패터가 전지셀 외부면에 튀어 외장 커버 시트를 손상시킬 경우, 전지셀의 단락 또는 전지셀 폭발이 발생할 수 있어, 그 위험성이 상당하다 할 수 있다.

상기와 같은 여러가지 위험 요소들을 방지하기 위해, 용접 과정을 제거하고 이를 기계적 체결방법에 의해 전기적 연결을 달성하려는 시도가 있어 왔다.

도 2에는 판상형 케이블을 전기적으로 연결 고정할 수 있는 종래의 커넥터가 도시되어 있다.

도 2에서 보는 바와 같이, 판상형 케이블(44)은 커넥터 바디(41)로 삽입(46)되고, 삽입된 판상형 케이블(44)은, 플립형 핸들(42)이 닫힘 위치로 젖혀지면서(45) 커넥터 바디(41)의 내부에 형성된 접속 핀들(43)에 의해 고정되고, 결과적으로 전기적 연결 상태를 달성하게 된다.

도 2에서 보는 바와 같이, 종래의 커넥터(40)는 무용접 방식에 의한 전기적 연결을 달성하였지만, 종래의 용접 방식에 의한 연결보다 인장 응력이 약하다는 문제점이 있다. 또한, 이러한 커넥터는 외부 충격이나 진동으로부터 매우 불안정하다는 문제점을 포함하고 있다.

더욱이, 종래의 커넥터는 플립형 핸들을 닫힘 위치로 젖혀 판상형 케이블을 고정하더라도, 판상형 케이블과 접속 핀들의 전기적 연결부위가 외부로 노출되는 구조이다. 따라서, 이러한 구조의 커넥터가 전기 회로 상에 설치될 시, 또 다른 회로 또는 와이어와 함께 전기적 단락을 유발할 수 있는 위험성이 있다.

따라서, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 커넥터에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 특정한 구조의 단자 접속부재들, 플립형 핸들 및 하우징을 커넥터에 적용함으로써, 용접에 의한 전기적 연결을 기계적 체결에 의한 전기적 연결로 대체할 수 있으므로, 다양한 용접 불량 요소들을 차단할 수 있는 커넥터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이러한 구조의 커넥터를 전지팩의 PCM과 전극단자의 전기적 연결에 적용함으로써, 전지팩 조립 공정에 있어서 용접 불량 요소를 원천적으로 차단할 수 있으며, 이와 동시에 견고하고 안정적인 전기적 연결 상태를 달성할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커넥터는,

PCB(printed circuit board)의 단자와 전기적으로 연결되어 있고 PCB의 일측면 상에 장착되어 있는 커넥터로서,

판상형 외부 케이블을 수용하고, 외부 케이블의 상부와 전기적으로 접촉하는 제 1 접속핀, 외부 케이블의 하부와 전기적으로 접촉하는 제 2 접속핀, 및 PCB의 단자와 전기적으로 연결되는 제 3 접속핀을 포함하고, 상기 제 1 접속핀, 제 2 접속핀 및 제 3 접속핀은 일체형으로 형성되어 있으며, 하기 하우징의 내부에 장착되는 둘 이상의 단자 접속부재들;

하기 하우징에 장착되어 회전 가능하도록 양단에 회전 돌기가 형성되어 있고, 닫힘 위치(closing position)에서 상기 제 1 접속핀 및 제 2 접속핀이 외부 케이블과 접촉하도록 가압하는 접속핀 가압부, 외부 케이블을 가압과 동시에 고정하는 외부 케이블 가압부, 및 외부 케이블을 고정하도록 양단에 돌출 형성되어 있는 고정 돌기를 포함하는 플립형 핸들(flip type handle); 및

상기 단자 접속부재들을 장착하는 접속부재 장착부, 상기 플립형 핸들을 장착하는 핸들 장착부, 및 상기 외부 케이블을 수용하는 외부 케이블 수용부를 포함하고, 전기 절연성 부재로 형성되어 있는 하우징(housing);

을 포함하고 있는 것으로 구성되어 있다.

따라서, 본 발명의 커넥터는, 특정한 구조의 단자 접속부재들, 플립형 핸들 및 하우징을 커넥터에 적용함으로써, 용접에 의한 전기적 연결을 기계적 체결에 의한 전기적 연결로 대체할 수 있으므로, 솔더 비산, 미융착, 과융착 또는 스패터 발생 등의 용접 불량 요소를 원천적으로 차단할 수 있다.

또한, 상기와 같은 커넥터를 전지팩의 PCM과 전극단자의 전기적 연결에 적용함으로써, 전지팩 조립 공정에 있어서 용접 불량 요소를 원천적으로 차단할 수 있으며, 이와 동시에 견고하고 안정적인 전기적 연결 상태를 달성 할 수 있다.

상기 플립형 핸들의 양단에 돌출 형성되어 있는 고정 돌기는, 바람직하게는, 외부 케이블의 양단을 가압함과 동시에 고정할 수 있다. 또한, 외부 케이블의 양단에는 상기 고정 돌기와 대응되는 위치에 이에 대응되는 형상으로 형성된 체결홈이 형성되어 있을 수 있다.

따라서, 이러한, 구조의 플립형 핸들은 외부 케이블을 더욱 견고하고 안정적으로 고정할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 접속핀과 제 2 접속핀은 접속핀 연결부에 의해 제 3 접속핀과 일체화 되어 있고, 제 1 접속핀과 제 2 접속핀 및 접속핀 연결부에 의해 외부 케이블 삽입 공간이 형성될 수 있다.

또한, 상기 외부 케이블 삽입 공간은, 외부 케이블이 도입 시작되는 도입부 및 외부 케이블이 도입 완료되는 완료부를 포함하는 구조일 수 있으며, 상기 도입부의 상하 폭은 외부 케이블의 두께와 동일하거나 50% 이내의 범위에서 더 좁게 형성되어 있고, 완료부의 상하 폭은 외부 케이블의 두께와 동일한 구조일 수 있다.

바람직하게는, 상기 단자 접속부재들은 자체 탄성을 지니고 있는 도전성 금속 소재로 형성되어 있다. 이러한 구조의 단자 접속부재들은, 외부로부터 외부 케이블이 도입될 경우, 제 1 접속핀과 제 2 접속핀들이 상방향과 하방향으로 자체 탄성력에 의해 벌어지면서 외부 케이블을 수용하게 된다. 또한, 제 1 접속핀과 제 2 접속핀은 외부 케이블에 의해 벌어진 상하 폭 만큼의 자체 탄성력을 부여 받아 외부 케이블의 상부면과 하부면을 가압하며 고정시킬 수 있다.

한편, 상기 도입부에 위치하는 제 1 접속핀의 끝단부는 상기 하우징의 외부 케이블 수용부에 조립 고정되어 있는 구조일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 외부 케이블 수용부는, 외부 케이블이 경사면을 따라 미끄러지듯이 외부 케이블 삽입 공간으로 도입되도록, 바깥쪽 방향으로 폭이 넓어지는 테이퍼 구조일 수 있다.

따라서, 외부 케이블이 외부 케이블 수용부에 형성된 경사면을 따라 미끄러지듯이 외부 케이블 삽입 공간에 수용될 수 있으므로, 외부 케이블의 도입 과정 중에 발생할 수 있는 외부 케이블의 구부러짐 또는 파괴를 방지할 수 있으며, 이와 동시에 단자 접속부재들의 변형 및 파괴를 미연에 방지할 수 있다.

상기 제 3 접속핀은 PCB의 단자와 용접에 의해 연결되는 구조일 수 있다.

또 다른 구체적인 예에서, 상기 제 1 접속핀은, 접속핀 가압부에 의해 외부 케이블 방향으로 가압되도록, 상방향으로 돌출된 접속핀 돌기부를 포함하는 구조일 수 있다.

이러한 구조의 제 1 접속핀은, 플립형 핸들이 닫힘 위치로 회전할 때 접속핀 돌기부가 접속핀 가압부에 의해 외부 케이블의 상부면 방향으로 밀리게 되어, 결과적으로, 제 1 접속핀은 외부 케이블을 더욱 견고히 가압하며 고정할 수 있게 되며, 이에 따라 더욱 안정적인 전기적 결합을 달성할 수 있다.

한편, 상기 외부 케이블 가압부는, 플립형 핸들 상에 요철 구조로 형성되어 있고, 상기 요철 구조는 상기 단자 접속부재들과 평행한 방향으로 형성되어 있고, 일측방향으로 높이가 증가하는 형상의 테이퍼 구조일 수 있다.

이러한 구조의 플립형 핸들은 닫힘 위치로 회전할 때 외부 케이블 상부면을 가압하며 고정할 수 있게 되며, 상기 제 1 접속핀에 형성된 접속핀 돌기부와 함께 더욱 안정적인 전기적 결합을 달성할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 플립형 핸들 및 하우징은 전기 절연성 부재로 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 상기 플립형 핸들은, 바람직하게는, 외부 케이블의 도입방향과 동일한 방향으로 젖혀 닫힘 위치로 위치 변경 될 수 있다.

따라서, 전기절연성 부재로 형성된 플립형 핸들은, 닫힘 위치에서 제 1 접속핀 및 외부 케이블의 상부를 외부로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 또한, 플립형 핸들이, 외부 케이블의 도입방향과 동일한 방향으로 젖히며 닫힘 위치로 위치 변경되므로, 외부 케이블과 단자 접속부재들의 전기적 접촉 부위을 용이하게 외부로부터 차단할 수 있다.

또한, 플립형 핸들 및 하우징은, 바람직하게는 일정 강도를 가지는 플라스틱 사출 성형체로 제작될 수 있으며, 자체적으로 일정 강도를 가지고 있으므로, 하우징 내부에 수납된 상태로 전기적 연결되는 외부 케이블 및 단자 접속부재들을 외부 충격으로부터 보호할 수 있다.

한편, 상기 핸들 장착부에는 플립형 핸들에 형성된 회전돌기와 대응되는 형상의 체결부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.

구체적으로, 프립형 핸들의 회전돌기는, 바람직하게는, 원통형으로 돌출된 구조일 수 있으며, 핸들 장착부에 형성된 체결부 역시 이에 대응되는 원통형 형상의 만입부 일 수 있다.

따라서, 이러한 구조의 플립형 핸들은 추가적인 체결부재 없이 하우징의 핸들 장착부에 체결 조립될 수 있다. 또한, 원통형 회전돌기 및 이에 대응하는 원통형 만입부에 의한 체결 방식이므로, 플립형 핸들은 핸들 장착부를 기준으로 자유롭게 회전되어 열림 위치 및 닫힘 위치로 위치 변경될 수 있다.

경우에 따라서는, 상기 회전돌기의 형상을 다각 기둥 형상으로 제작할 수 있으며, 이에 대응되는 핸들 장착부의 체결부 역시 다각 기둥 형상의 만입부로 제작될 수 있다.

본 발명은 또한 상기 커넥터를 둘 이상 포함하는 전지팩을 제공하는 바, 본 발명에 따른 전지팩은,

상기 커넥터와 전기적으로 연결되는 음극단자 및 양극단자가 일측면에 형성되어 있는 판상형 전지셀; 및

상기 커넥터와 전기적으로 연결되는 PCB 단자를 포함하고, 상기 커넥터를 PCB 일측면 상에 장착하며, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM);

을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, PCM과 전지셀의 전극단자들을 용접에 의해 연결하지 않고, 기계적 체결에 의해 전기적 연결 할 수 있으므로, 용접 과정 중에 발생할 수 있는 용접 불량 요소를 원천적으로 차단할 수 있고, 용접 과정 중에 발생한 스패터가 전지셀 외부면에 튀어 외장 커버 시트를 손상시켜 발생할 수 있는 전지셀의 단락 또는 전지셀 폭발 또한 차단할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전지팩은, 접속핀 가압부 및 외부 케이블 가압부를 포함하는 특정한 구조의 커넥터를 이용하여 PCM과 전극단자를 전기적으로 연결하므로, 종래의 용접 방식의 결합 방법과 상응하는 견고하고 안정적인 전기적 연결 상태를 달성할 수 있다.

한편, 상기 커넥터는, 바람직하게는, 전지셀 전극단자의 폭 및 PCM의 폭과 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 상기 커넥터의 두께는, 바람직하게는 전지셀의 두께 보다 얇은 크기로 형성될 수 있다.

따라서, 종래의 용접방식의 전기적 연결 방법을 생략하고 새로운 연결부재(커넥터)를 사용했음에도 불구하고, 종래의 전지팩에 상응하는 콤팩트한 구조의 전지팩을 달성할 수 있다.

상기 판상형 전지셀은, 예를 들어, 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지일 수 있다.

상기 각형 이차전지는 각형의 금속 케이스에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조일 수 있고, 상기 파우치형 이차전지는 구체적으로 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조일 수 있다.

상기 이차전지는 바람직하게는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지일 수 있다. 이러한 리튬 이차전지의 기타 구성 요소들에 대하여 이하에서 상세히 설명한다.

일반적으로 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 리튬염 함유 비수 전해액 등으로 구성되어 있다.

양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.

상기 분리막은 음극과 양극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 비수 전해액으로는 액상 비수 전해액, 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.

상기 집전체, 전극 활물질, 도전재, 바인더, 충진제, 분리막, 전해액, 리튬염 등은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.

이러한 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.

양극은, 예를 들어, 앞서 설명한 리튬 전이 금속 산화물 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다. 마찬가지로 음극은, 예를 들어, 앞서 설명한 탄소 활물질과 도전재 및 결합제를 함유한 슬러리를 얇은 집전체 위에 도포한 후 건조하여 제조할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 모바일 디바이스를 제공한다.

본 발명에 따른 전지팩이 사용될 수 있는 모바일 디바이스의 구체적인 예로는, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC, 스마트 패드 등과 같은 모바일 디바이스를 들 수 있다.

상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 커넥터는, 특정한 구조의 단자 접속부재들, 플립형 핸들 및 하우징을 커넥터에 적용함으로써, 용접에 의한 전기적 연결을 기계적 체결에 의한 전기적 연결로 대체할 수 있으므로, 솔더 비산, 미융착, 과융착 또는 스패터 발생 등의 용접 불량 요소를 원천적으로 차단할 수 있고, 이러한 커넥터를 전지팩의 PCM과 전극단자의 전기적 연결에 적용함으로써, 전지팩 조립공정에 있어서 용접 불량 요소를 원천적으로 차단할 수 있으며, 이와 동시에 견고하고 안정적인 전기적 연결 상태를 달성 할 수 있다.

도 1은 일반적인 파우치형 전지의 전극단자와 PCM이 용접에 의해 연결되는 것을 나타내는 부분 사시도이다;
도 2는 종래의 커넥터가 판상형 케이블을 장착하고 있는 것을 나타내는 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커넥터의 사시도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커넥터를 전지팩에 적용한 모습을 나타내는 부분 사시도이다;
도 5 내지 도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커넥터가 전지셀 전극단자를 장착하는 과정을 나타내는 부분 사시도들이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커넥터의 사시도가 도시되어 있다.

커넥터(400)는 외부 케이블과 전기적으로 접촉하는 여러 개의 단자 접속부재들(100)을 하우징(300) 내부에 포함하고 있다. 또한, 플립형 핸들(200)이 회전돌기(210)에 의해 하우징(300)의 양단에 형성된 체결부(310)에 조립 장착되어 있다.

플립형 핸들(200)에는, 하우징(300) 내부에 장착된 단자 접속부재들(100)의 위치와 대응되는 형태로, 접속판 가압부(220) 및 외부케이블 가압부(230)가 요철 구조로 형성되어 있다. 이러한 구조는, 외부 케이블(도시하지 않음)이 삽입되었을 때 외부 케이블을 더욱 견고히 고정하는 역할을 수행한다. 더욱 상세한 설명은 이후 설명하도록 한다.

플립형 핸들(200)의 양단에는 고정 돌기(240)가 돌출 형성되어 있다. 이러한 고정 돌기(240)는 외부 케이블(도시하지 않음)이 삽입되었을 때 외부 케이블을 안정적으로 가압 고정하는 역할을 한다.

플립형 핸들(200)의 일측 양단에는 체결 돌기(250)가 형성되어 있고, 하우징(300)에는 그에 대응하는 체결 만입부(350)가 형성되어 있다. 이들 구조는, 플립형 핸들(200)이 닫힘 위치로 변경된 후, 플립형 핸들(200)을 움직이지 못하도록 고정하는 역할을 하는 구조로서, 플립형 핸들(200)이 닫힘 위치로부터 스스로 열림 위치로 변경되는 것을 방지한다.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커넥터를 전지팩에 적용한 모습을 나타내는 부분 사시도가 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 전지셀(600)의 전극단자들(611, 612)은 PCM(500)상에 장착된 커넥터들(400)에 각각 삽입 고정되고 있다.

구체적으로, 커넥터들(400)의 제 3 접속핀들(130)은 PCM(500)상에 형성된 전극단자 접속부들(510, 520)에 솔더링 또는 용접에 의해 전기적으로 연결되어 있고, 이러한 연결상태로 PCM(500)의 상부면에 장착되어 있다. 또한, PCM(500)의 일측 단부에는 외부입출력단자(530)가 외부로 연장되어 장착되어 있다.

도 4에서 보는 바와 같이, 커넥터들(400)은 전지셀(600)의 전극단자들(611, 612)의 폭과 대략 동일한 길이로 형성되어 있다. 또한, 커넥터들(400)의 폭은 PCM(500)의 폭 보다 작은 길이로 형성되어 있으며, 커넥터들(400)의 두께 역시 전지셀(600)의 두께보다 얇은 크기로 형성되어 있다.

도 5 내지 도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커넥터가 전지셀 전극단자를 장착하는 과정을 나타내는 부분 사시도들이 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 판상형 구조인 전지셀 전극단자(611, 612)가 커넥터(400)의 도입부(320)로 삽입(620)된다. 전지셀 전극단자(611, 612)의 양단에는, 플립형 핸들(200)의 양단에 돌출 형성되어 있는 고정 돌기(240)와 대응되는 형상으로, 체결홈(640)이 형성되어 있다.

플립형 핸들(200)이 닫힘 위치에 있을 때 상부 방향을 향하는 일측면(261)은, 외부와 내부를 차단할 수 있도록, 아무런 개구부가 없는 판상 형상이다. 이에 반해, 플립형 핸들(200)의 타측면(260)은 단자접속부재들(100)의 형상에 대응되는 요철구조 형상으로 이루어져 있다.

플립형 핸들(200)은 커넥터(400)의 도입부(320)로 전지셀 전극단자(611, 612)를 수용한 후, 전지셀 전극단자(611, 612)의 삽입방향(620)과 동일한 방향으로 젖혀지면서(260) 닫힘 위치로 변경된다.

따라서, 닫힘 위치의 플립형 핸들(200)은, 단자접속부재들(100)과 전지셀 전극단자(611, 612)의 전기적 접촉부를 외부로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.

도 7을 도 5와 함께 참조하면, 하우징(300)의 도입부(320)에 위치하는 제 1 접속핀(110)의 끝단부(112)는 하우징(300)의 외부 케이블 수용부(321)에 조립 고정되어 있다. 또한, 확대도(A)에서 보는 바와 같이, 외부 케이블 수용부(321)는, 전지셀 전극단자(611, 612)가 경사면을 따라 미끄러지듯이 도입되도록, 바깥쪽 방향으로 폭이 넓어지는 테이퍼 구조(322)로 형성되어 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

1. PCB(printed circuit board)의 단자와 전기적으로 연결되어 있고 PCB의 일측면 상에 장착되어 있는 커넥터를 둘 이상 포함하는 전지팩으로서,
   상기 커넥터와 전기적으로 연결되는 음극단자 및 양극단자가 일측면에 형성되어 있는 판상형 전지셀; 및
   상기 커넥터와 전기적으로 연결되는 PCB 단자를 포함하고, 상기 커넥터를 PCB 일측면 상에 장착하며, 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(PCM);
   을 포함하고 있고,
   상기 커넥터는,
   판상형 외부 케이블을 수용하고, 외부 케이블의 상부와 전기적으로 접촉하는 제 1 접속핀, 외부 케이블의 하부와 전기적으로 접촉하는 제 2 접속핀, 및 PCB의 단자와 전기적으로 연결되는 제 3 접속핀을 포함하고, 상기 제 1 접속핀, 제 2 접속핀 및 제 3 접속핀은 일체형으로 형성되어 있으며, 제 3 접속핀은 PCB의 단자와 용접에 의해 연결되며, 하기 하우징의 내부에 장착되는 둘 이상의 단자 접속부재들;
   하기 하우징에 장착되어 회전 가능하도록 양단에 회전 돌기가 형성되어 있고, 닫힘 위치(closing position)에서 상기 제 1 접속핀 및 제 2 접속핀이 외부 케이블과 접촉하도록 가압하는 접속핀 가압부, 외부 케이블을 가압과 동시에 고정하는 외부 케이블 가압부, 및 외부 케이블을 고정하도록 양단에 돌출 형성되어 있는 고정 돌기를 포함하는 플립형 핸들(flip type handle); 및
   상기 단자 접속부재들을 장착하는 접속부재 장착부, 상기 플립형 핸들을 장착하는 핸들 장착부, 및 상기 외부 케이블을 수용하는 외부 케이블 수용부를 포함하고, 전기 절연성 부재로 형성되어 있는 하우징(housing);
   을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 접속핀과 제 2 접속핀은 접속핀 연결부에 의해 제 3 접속핀과 일체화 되어 있고, 제 1 접속핀과 제 2 접속핀 및 접속핀 연결부에 의해 외부 케이블 삽입 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 외부 케이블 삽입 공간은, 외부 케이블이 도입 시작되는 도입부 및 외부 케이블이 도입 완료되는 완료부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 도입부의 상하 폭은 외부 케이블의 두께와 동일하거나 50% 이내의 범위에서 더 좁게 형성되어 있고, 완료부의 상하 폭은 외부 케이블의 두께와 것을 특징으로 하는 전지팩.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 도입부에 위치하는 제 1 접속핀의 끝단부는 상기 하우징의 외부 케이블 수용부에 조립 고정되어 것을 특징으로 하는 전지팩.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 외부 케이블 수용부는, 외부 케이블이 경사면을 따라 미끄러지듯이 외부 케이블 삽입 공간으로 도입되도록, 바깥쪽 방향으로 폭이 넓어지는 테이퍼 구조로 형성되어 것을 특징으로 하는 전지팩.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 접속핀은, 접속핀 가압부에 의해 외부 케이블 방향으로 가압되도록, 상방향으로 돌출된 접속핀 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 케이블 가압부는, 플립형 핸들 상에 요철 구조로 형성되어 있고, 상기 요철 구조는 상기 단자 접속부재들과 평행한 방향으로 형성되어 있고, 일측방향으로 높이가 증가하는 형상의 테이퍼 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 플립형 핸들 및 하우징은 전기 절연성 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 플립형 핸들은 닫힘 위치에서 제 1 접속핀 및 외부 케이블의 상부를 외부로부터 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 전지팩.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 핸들 장착부에는 플립형 핸들에 형성된 회전돌기와 대응되는 형상의 체결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
13. 삭제
14. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 파우치형 이차전지는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트에 전극조립체가 밀봉되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
17. 제 1 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터, 넷북, 태블릿 PC, 스마트 패드, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장 장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.

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