KR101941257B1 - Connector and battery module including the same - Google Patents
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Abstract
커넥터 및 이를 포함하는 배터리 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터는, 서로 이웃하는 배터리 셀들의 전극 리드들을 전기적으로 상호 연결하기 위한 커넥터에 있어서, 서로 이웃하는 배터리 셀들의 각각의 전극 리드가 접촉될 수 있도록, 상호 대향되게 마련된 접촉부들이 구비되고 전도성 재질로 구성된 본체; 전극 리드들 각각을 접촉부들 중 상응하는 접촉부에 밀착시킬 수 있도록, 접촉부들 사이에서 이동 가능하고 서로 이격되게 각각 배치된 한 쌍의 푸시 부재들; 대응하는 접촉부를 향하여 푸시 부재들을 밀착시킬 수 있도록 한 쌍의 푸시 부재들 사이에서 이동 가능하게 배치된 코어 부재; 및 푸시 부재들의 밀착을 위한 제1 방향 이동을 야기하기 위해 코어 부재를 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동시키기 위한 이동 메커니즘을 구비한다.A connector and a battery module including the same are disclosed. According to another aspect of the present invention, there is provided a connector for electrically connecting electrode leads of neighboring battery cells to each other, the connector comprising: A body having contact portions and made of a conductive material; A pair of push members movable between the contact portions and arranged to be spaced apart from each other so that each of the electrode leads can be brought into close contact with the corresponding one of the contact portions; A core member movably disposed between the pair of push members so that the push members can be brought into close contact with the corresponding contact portions; And a movement mechanism for moving the core member in a second direction crossing the first direction to cause a first direction movement for close contact of the push members.
Description
본 발명은, 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 용이하게 연결하고 지지할 수 있는 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
현대 사회에 있어서, 배터리는 노트북, 카메라, 휴대폰, MP3 등과 같은 휴대용 전자제품에서부터 자동차, 로봇, 위성 등의 각종 장치에 광범위하게 이용되고 있다. 배터리는 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있는데, 이 중에서 이차 전지는 에너지의 저장이 가능하다는 측면뿐만 아니라, 반복적인 충방전이 가능하다는 측면에서 큰 장점을 가지므로 널리 이용되고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION In the modern world, batteries are widely used in portable electronic products such as notebook computers, cameras, mobile phones, MP3 players, and the like, as well as various devices such as automobiles, robots, and satellites. The battery can be divided into a primary battery and a secondary battery. Among them, the secondary battery is widely used because it has a great advantage in terms of being capable of storing energy and also capable of repeated charge and discharge.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있으며, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.The secondary rechargeable batteries are nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel- It is very popular because of its low self-discharge rate and high energy density.
리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용하며, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다. 여기서, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지(Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차 전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a lithium-based oxide and a carbonaceous material are used as a cathode active material and an anode active material, respectively, and in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, And an outer casing for sealingly accommodating the outer casing. Here, the positive electrode active material and the negative electrode active material are divided into a lithium ion battery (LIB), a lithium polymer battery (Polymer Lithium Ion Battery) and the like depending on which one is used. Typically, the electrodes of these lithium secondary batteries are formed by applying a positive electrode or a negative electrode active material to a current collector such as aluminum, copper sheet, mesh, film, or foil, followed by drying.
그리고, 이차 전지는 하나의 배터리 셀이 단독으로 이용될 수도 있지만, 하나의 배터리 시스템 내에서 복수의 배터리 셀들이 서로 직렬 및/또는 병렬 연결된 상태로 이용됨으로써, 보다 높은 전력을 출력하거나, 또는, 보다 큰 에너지를 저장할 수 있다. 특히, 최근에는 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 이차 전지를 이용한 배터리 시스템이 대형 장비에 이용되는 경우가 많아지고 있다. 그리고, 이와 같이 대형 장비에 이용되는 배터리 시스템은 고출력 및/또는 대용량을 필요로 하기 때문에, 복수의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬 연결된 상태로 이용된다.The secondary battery may use one battery cell alone, but a plurality of battery cells may be used in series and / or parallelly connected with each other in one battery system, thereby outputting higher power or outputting higher power It can store large energy. Particularly, as the carbon energy is gradually depleted and the interest in the environment is increasing recently, the battery system using the secondary battery is increasingly used in large-sized equipment. Since the battery system used for large-sized equipment requires high output and / or large capacity, a plurality of battery cells are used in series and / or parallel connection.
종래 복수의 배터리 셀들은 각각의 배터리 셀의 전극 리드들을 절곡하여 접촉시킨 후 용접 방식 내지 볼팅 방식을 통해 전기적으로 상호 연결하였다. 하지만, 용접 방식의 경우 용접 불량이 발생될 수 있고 용접되어 연결된 복수의 배터리 셀들 중 하나에만 손상 내지 이상 현상이 발생하더라도 복수의 배터리 셀 전체를 교체해야 하므로 교체 비용이 상승하는 문제가 있다. 그리고, 볼팅 방식의 경우 볼팅 체결을 위해 나사산을 형성하는 작업이 용이하지도 않고 작업 시간이 증가하는 문제가 있다.Conventionally, a plurality of battery cells are electrically connected to each other by welding or bolting after bending electrode leads of each battery cell. However, in the case of the welding method, welding failure may occur, and even if damage or an anomaly occurs only in one of a plurality of welded and connected battery cells, the entire plurality of battery cells must be replaced. In the case of the bolting method, it is not easy to form a screw thread for bolting and the working time is increased.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 용이하게 상호 연결할 수 있는 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a connector capable of electrically interconnecting a plurality of battery cells and a battery module including the same.
또한, 복수의 배터리 셀들 상호간을 지지할 수 있는 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.The present invention also provides a connector capable of supporting a plurality of battery cells and a battery module including the same.
또한, 배터리 셀들 중 적어도 하나에 불량 내지 손상이 발생한 경우 불량 내지 손상이 발생한 배터리 셀만 용이하게 교체할 수 있는 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.Further, it is an object of the present invention to provide a connector and a battery module including the same, which can easily replace only a battery cell in which a failure or damage has occurred when at least one of the battery cells is defective or damaged.
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 이웃하는 배터리 셀들의 전극 리드들을 전기적으로 상호 연결하기 위한 커넥터에 있어서, 서로 이웃하는 배터리 셀들의 각각의 전극 리드가 접촉될 수 있도록, 상호 대향되게 마련된 접촉부들이 구비되고 전도성 재질로 구성된 본체; 상기 전극 리드들 각각을 접촉부들 중 상응하는 접촉부에 밀착시킬 수 있도록, 상기 접촉부들 사이에서 이동 가능하고 서로 이격되게 각각 배치된 한 쌍의 푸시 부재들; 대응하는 접촉부를 향하여 상기 푸시 부재들을 밀착시킬 수 있도록 상기 한 쌍의 푸시 부재들 사이에서 이동 가능하게 배치된 코어 부재; 및 상기 푸시 부재들의 밀착을 위한 제1 방향 이동을 야기하기 위해 상기 코어 부재를 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동시키기 위한 이동 메커니즘을 구비하는 커넥터가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a connector for electrically interconnecting electrode leads of neighboring battery cells, the connector having opposing contact portions for contacting electrode leads of neighboring battery cells, A body made of a conductive material; A pair of push members movable between the contact portions and disposed to be spaced apart from each other so that each of the electrode leads can be brought into close contact with a corresponding one of the contact portions; A core member movably disposed between the pair of push members so as to bring the push members into close contact with a corresponding contact portion; And a moving mechanism for moving the core member in a second direction crossing the first direction to cause a first direction movement for bringing the push members into close contact with each other.
또한, 상기 한 쌍의 푸시 부재들은 상호 대향되도록 배치될 수 있다.Further, the pair of push members may be arranged to face each other.
그리고, 상기 코어 부재는 상기 한 쌍의 푸시 부재들을 반대 방향을 향해 동시에 밀착시킬 수 있다.And, the core member can simultaneously bring the pair of push members toward the opposite direction.
또한, 상기 이동 메커니즘은, 상기 본체에 형성된 적어도 하나의 제1 체결 구멍; 상기 코어 부재에 형성된 적어도 하나의 제2 체결 구멍; 및 상기 제1 체결 구멍 및 상기 제2 체결 구멍에 삽입되고 상기 한 쌍의 푸시 부재들 이격된 공간을 관통하는 볼트부재를 포함할 수 있다.Also, the moving mechanism may include: at least one first fastening hole formed in the body; At least one second fastening hole formed in the core member; And a bolt member inserted into the first fastening hole and the second fastening hole and passing through a space spaced apart from the pair of push members.
그리고, 상기 푸시 부재들에는 각각 제1 경사부가 형성되며, 상기 푸시 부재들에 접촉되는 상기 코어 부재에는 상기 제1 경사부에 대응되는 제2 경사부가 형성될 수 있다.The push members may each have a first inclined portion, and the core member contacting the push members may have a second inclined portion corresponding to the first inclined portion.
또한, 상기 코어 부재는 상기 푸시 부재들의 하측에서 상기 푸시 부재들에 접촉되고, 상기 볼트부재는 상기 코어 부재의 상측에서 상기 코어 부재에 결합될 수 있다.Further, the core member contacts the push members at the lower side of the push members, and the bolt member can be coupled to the core member at the upper side of the core member.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 커넥터 및 상기 커넥터에 의해 전기적으로 상호 연결되는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery module including a plurality of battery cells electrically interconnected by the connector and the connector.
그리고, 복수의 배터리 셀들을 상호 적층하기 위해 상기 복수의 배터리 셀들을 지지하는 셀 카트리지를 더 포함하며, 상기 커넥터는 상기 셀 카트리지에 결합될 수 있다.And a cell cartridge supporting the plurality of battery cells to stack the plurality of battery cells, wherein the connector can be coupled to the cell cartridge.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩이 제공될 수 있고, 또한, 상기 배터리 모듈을 포함하는 자동차가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack including the battery module described above, and further, an automobile including the battery module may be provided.
본 발명의 실시예들은, 커넥터를 통해 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 용이하게 상호 연결할 수 있는 효과가 있다.Embodiments of the present invention have the effect of easily interconnecting a plurality of battery cells electrically through a connector.
또한, 커넥터에 의해 복수의 배터리 셀들이 상호 연결되어 지지될 수 있는 효과가 있다.Further, there is an effect that a plurality of battery cells can be mutually connected and supported by the connector.
또한, 배터리 셀들 중 적어도 하나에 불량 내지 손상이 발생한 경우 커넥터의 연결을 해제하고 불량 내지 손상이 발생한 배터리 셀만 교체 후 다시 커넥터를 연결할 수 있으므로, 배터리 셀의 교체가 용이한 효과가 있다.In addition, when at least one of the battery cells is defective or damaged, the connector can be disconnected and the connector can be connected again after replacing only the defective or damaged battery cells, thereby facilitating replacement of the battery cell.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터의 전체 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터의 결합 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터에 배터리 셀의 전극 리드가 결합된 모습의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터에서 본체의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터에서 본체의 하측을 도시한 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 커넥터에 배터리 셀의 전극 리드가 결합되는 과정을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리 사시도이다.
도 9은 도 8의 배터리 모듈에서 배터리 셀들에 커넥터가 결합된 모습의 평면도이다.
도 10은 도 8의 배터리 모듈에 포함된 셀 카트리지에 커넥터가 결합된 모습의 측단면도이다.1 is an exploded perspective view of a connector according to a first embodiment of the present invention.
2 is an assembled cross-sectional view of a connector according to a first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a connector according to a first embodiment of the present invention in which an electrode lead of a battery cell is coupled.
4 is a plan view of the main body in the connector according to the first embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing the lower side of the main body of the connector according to the first embodiment of the present invention.
6 and 7 are cross-sectional views illustrating a process of coupling an electrode lead of a battery cell to a connector according to a second embodiment of the present invention.
8 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of the battery module of FIG. 8 in which a connector is coupled to battery cells.
10 is a side cross-sectional view of a connector coupled to a cell cartridge included in the battery module of FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 예시적 실시예에 불과할 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to the description, terms and words used in the description and claims of the present specification should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventors shall, in order to explain their invention in the best possible way, It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that the concept of the present invention can be properly defined. Accordingly, the embodiments described herein and the arrangements shown in the drawings are but a few of the most preferred exemplary embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the inventive concepts of the present invention, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each element or a specific part constituting the element is exaggerated, omitted or schematically shown for convenience and clarity of description. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the following description, it is to be understood that the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.The term " bond " or " connection, " as used herein, is intended to encompass a case in which one member and another member are directly or indirectly connected, And the like.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터의 전체 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터의 결합 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터에 배터리 셀의 전극 리드가 결합된 모습의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터에서 본체의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터에서 본체의 하측을 도시한 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a connector according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an end view of the connector according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a plan view of the main body of the connector according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the connector according to the first embodiment of the present invention, Fig.
본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터(300)는 서로 이웃하는 배터리 셀(100)들의 전극 리드(110)들을 전기적으로 상호 연결한다. 이와 관련하여, 배터리 셀(100)에 대해 우선 설명한다. 배터리 셀(100)은 양극판, 세퍼레이터, 음극판, 전극 탭, 전극 리드(110), 활물질, 전해액, 알루미늄 박막층 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조로 구성될 수 있다. 양극판은, 예를 들어, 알루미늄(Al) 재질의 집전 판에 양극 활물질이 도포되어 형성될 수 있고, 또한, 음극판은, 예를 들어, 구리(Cu) 재질의 집전 판에 음극 활물질이 도포되어 형성될 수 있으며, 세퍼레이터는 양극판과 음극판 사이에 개재될 수 있다. 전극 탭은 전극판, 즉 양극판 또는 음극판과 일체로 형성되며, 전극판 중 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부 영역에 해당한다. 즉, 전극 탭은 양극판 중 양극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 양극 탭 및 음극판 중 음극 활물질이 도포되지 않은 영역에 해당하는 음극 탭을 포함한다. 전극 리드(110)는 얇은 판상의 금속으로서 전극 탭에 부착되어 전극 조립체의 외측 방향으로 연장된다. 상기 전극 리드(110)는 양극 탭에 부착되는 양극 리드와, 음극 탭에 부착되는 음극 리드를 포함한다. 그리고, 양극 리드와, 음극 리드는 양극 탭 및 음극 탭의 형성 위치에 따라 서로 동일한 방향으로 연장될 수도 있고, 서로 반대 방향으로 연장될 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 전극 리드(110)가 서로 동일한 방향으로 연장된 경우를 중심으로 설명한다. 복수의 배터리 셀(100)들은 다양하게 배치될 수 있으며, 커넥터(300)는 배터리 셀(100)들 각각의 전극 리드(110)들을 전기적으로 상호 연결한다. 여기서, 복수의 배터리 셀(100)들은 예를 들어, 직렬, 병렬, 직병렬과 같이 다양한 방식으로 연결될 수 있다. 이와 같이 복수의 배터리 셀(100)들을 상호 연결하기 위해 후술하는 셀 카트리지(200)가 복수의 배터리 셀(100)들을 지지할 수 있다. 즉, 배터리 셀(100)들 각각은 셀 카트리지(200)에 수납될 수도 있고, 또는 단순히 접촉되어 지지될 수도 있다. 그리고, 복수의 셀 카트리지(200)들이 구비되는 카트리지 조립체가 마련될 수 있다. 한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터(300)는 전술한 바와 같이 서로 이웃하는 배터리 셀(100)들의 전극 리드(110)들을 전기적으로 상호 연결하며, 이하 이에 대해 상세히 설명한다.The
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터(300)는, 본체(310)와, 한 쌍의 푸시 부재들(320a, 320b)과, 코어 부재(330)와, 이동 메커니즘(340)을 포함한다.1 to 5, a
본체(310)에는 서로 이웃하는 배터리 셀(100)들의 각각의 전극 리드(110)가 접촉될 수 있다. 예를 들어, 본체(310)가 2개의 배터리 셀(100)들의 동일 극성의 전극 리드(110)를 연결하는 경우 병렬 연결이 되고, 다른 극성의 전극 리드(110)를 연결하는 경우 직렬 연결이 된다. 본체(310)는 복수의 배터리 셀(100)들을 전기적으로 상호 연결하기 위해 알루미늄 또는 구리와 같은 전도성 재질로 구성된다. 다만, 본체(310)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니며 전도성을 가진다면 본체(310)는 다른 재질로 제작될 수 있다. 본체(310)에는 상호 대향되게 마련된 접촉부(313, 도 5 참조)들이 구비될 수 있다. 본체(310)의 각 접촉부(313)에는 전극 리드(110)가 접촉되어 전기적으로 연결된다. 그리고, 본체(310)에는 푸시 부재들(320)을 수납하기 위한 수납 공간(312)이 형성된다(도 5 참조). 본체(310)에는 하나 이상의 수납 공간(312)이 형성될 수 있다. 도 1 및 도 5에는 2개의 수납 공간(312)이 형성되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 수납 공간(312)은 후술하는 제2 실시예에서와 같이 하나로 마련될 수도 있고, 또는 3개 이상으로 마련될 수도 있다. 다만, 설명의 편의를 위해 제1 실시예에서는 본체(310)에 2개의 수납 공간(312)이 형성된 경우를 중심으로 설명한다.The electrode leads 110 of the
푸시 부재들(320)은 한 쌍으로 마련되고 본체(310)에 형성된 수납 공간(312)에 수납된다. 그리고, 한 쌍의 푸시 부재들(320a, 320b)은 수납 공간(312) 내에서 상호 대향되도록 배치될 수 있다. 한 쌍의 푸시 부재들(320a, 320b)은 서로 이격되어 수납 공간(312) 내에 각각 배치되고 본체(310)에 형성된 접촉부(313)들 사이에서 이동 가능하게 마련된다. 이와 같이 한 쌍의 푸시 부재들(320a, 320b)이 접촉부(313a, 313b)들 사이에서 이동하면서 전극 리드(110)들 각각을 접촉부(313a, 313b)들 중 상응하는 접촉부(313a, 313b)에 밀착시킨다(도 3 참조). 즉, 하나의 푸시 부재(320a)가 서로 이웃하는 배터리 셀(100)들 중 하나의 배터리 셀(100)의 전극 리드(110a)를 푸시하여 본체(310)의 하나의 접촉부(313a)에 밀착시키고, 다른 푸시 부재(320b)가 서로 이웃하는 배터리 셀(100)들 중 다른 배터리 셀(100)의 전극 리드(110b)를 푸시하여 본체(310)의 나머지 접촉부(313b)에 밀착시킨다.The
코어 부재(330)는 한 쌍의 푸시 부재들(320a, 320b) 사이에서 이동 가능하게 배치되며 본체(310)에 형성된 접촉부(313)를 향하도록 푸시 부재들(320)을 밀착시킬 수 있다. 여기서, 코어 부재(330)는 한 쌍의 푸시 부재들(320a, 320b)을 반대 방향을 향해 동시에 밀착시킬 수 있다(도 3의 화살표 B 및 C 참조). 즉, 코어 부재(330)에 의해 하나의 푸시 부재(320a)가 본체(310)의 하나의 접촉부(313a)를 향해 밀착되고, 다른 푸시 부재(320b)가 본체(310)의 나머지 접촉부(313b)를 향해 밀착된다.The
이동 메커니즘(340)은 코어 부재(330)를 이동시켜 푸시 부재들(320)의 이동을 야기한다. 예를 들어, 이동 메커니즘(340)에 의해 코어 부재(330)가 상측 방향으로 이동하여 푸시 부재들(320)을 가압하면 푸시 부재들(320)은 상측 방향에 교차하는 방향인 측면 방향으로 이동하여 푸시 부재들(320)과 본체(310)의 접촉부(313) 사이에 개재된 전극 리드(110)를 밀착한다. 즉, 이동 메커니즘(340)은 푸시 부재들(320)의 밀착을 위한 제1 방향, 예를 들어 도 2를 기준으로 좌우 방향으로의 이동을 야기하기 위해, 코어 부재(330)를 제1 방향에 교차하는 제2 방향, 예를 들어 상하 방향으로 이동시킨다. 여기서, 코어 부재(330)는 푸시 부재들(320)의 이동 방향에 직교하는 방향으로 이동할 수 있다.
이동 메커니즘(340)은 전술한 바와 같이 코어 부재(330)의 이동을 통해 푸시 부재(320a, 320b)들의 이동을 야기할 수 있도록, 본체(310)에 형성된 하나 이상의 제1 체결 구멍(311)과, 코어 부재(330)에 형성된 하나 이상의 제2 체결 구멍(331)과, 볼트부재(341)를 포함할 수 있다(도 1 및 도 4 참조). 그리고, 푸시 부재들(320)의 내측에는 각각 제1 경사부(321)가 형성될 수 있으며, 푸시 부재들(320)의 내측에 접촉되는 코어 부재(330)의 외측에는 제1 경사부(321)에 대응되는 제2 경사부(332)가 형성될 수 있다(도 1 및 도 2 참조). 그리고, 코어 부재(330)는 푸시 부재들(320)의 하측에서 푸시 부재들(320)에 접촉되고, 볼트부재(341)는 본체(310)의 상측에 위치하고, 볼트부재(341)는 본체(310)의 하측에 위치한 코어 부재(330)의 상측에서 코어 부재(330)에 결합될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해 볼트부재(341)는 본체(310)에 형성된 제1 체결 구멍(311)을 통과하여 본체(310)와 코어 부재 사이(330)에 개재되어 있는 푸시 부재들(320)의 이격된 공간을 관통 후 코어 부재(330)의 제2 체결 구멍(331)에 삽입될 수 있다. 여기서, 볼트부재(341)가 코어 부재(330)를 조이는 방향으로 회전하면(도 3의 화살표 A' 및 A'' 참조) 코어 부재(330)가 도 2를 기준으로 상측으로 이동하면서 코어 부재(330)의 외측에 형성된 제2 경사부(332)가 푸시 부재(320)의 내측에 형성된 제1 경사부(321)에 접촉하여 가압하며 푸시 부재들(320)을 좌우 방향으로 밀착시킨다(도 3의 화살표 B 및 C 참조). 그리고, 볼트부재(341)가 코어 부재(330)를 푸는 방향으로 회전하면 코어 부재(330)가 도 2를 기준으로 하측으로 이동하여 코어 부재(330)의 외측에 형성된 제2 경사부(332)가 푸시 부재(320)의 내측에 형성된 제1 경사부(321)로부터 접촉이 해제되며, 푸시 부재들(320)이 본체(310)의 접촉부(313)로부터의 밀착이 해제된다. 여기서, 전극 리드(110)는 본체(310)의 하측으로부터 상측으로 이동하여 본체(310)와 푸쉬 부재(320) 사이에 삽입되며, 푸시 부재들(320)이 좌우 방향으로 이동하면 전극 리드(110)가 본체(310)와 푸쉬 부재(320)에 밀착될 수 있다.The
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터(300)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the
도 3을 참조하면, 본체(310)에는 2개의 수납 공간(312)이 형성되며 좌측의 수납 공간(312)에 2개의 전극 리드들(110a, 110b)이 전기적으로 각각 결합되고, 우측의 수납 공간(312)에 2개의 전극 리드들(110c, 110d)이 전기적으로 각각 결합되며, 좌측의 2개의 전극 리드들(110a, 110b)과 우측의 2개의 전극 리드들(110c, 110d), 즉, 4개의 전극 리드들(110a, 110b, 110c, 110d) 모두가 전기적으로 상호 연결된다. 여기서, 좌측의 수납 공간(312)의 2개의 전극 리드들(110a, 110b) 모두는 예를 들어 양극일 수 있고, 우측의 수납 공간(312)의 2개의 전극 리드들(110c, 110d) 모두는 예를 들어 음극일 수 있다. 다만, 전기적 연결이 이에 한정되는 것은 아니며 보다 다양할 수 있다.3, the
본체(310)의 우측의 수납 공간(312)에서와 같이, 본체(310)의 접촉부(313)와 푸시 부재(320) 사이에 전극 리드들(110c, 110d)이 개재되면 볼트부재(341)가 코어 부재(330)의 제2 체결 구멍(331)에 삽입되며, 볼트부재(341)가 회전하여 코어 부재(330)를 조이면 코어 부재(330)가 상측으로 이동하여 코어 부재(330)의 제2 경사부(332)가 푸시 부재(320)의 제1 경사부(321)에 접촉된다. 그리고, 코어 부재(330)가 상측으로 이동하면서 푸시 부재(320)를 좌우 방향으로 이동시키며 본체(310)의 좌측의 수납 공간(312)에서와 같이 푸시 부재(320)가 전극 리드들(110a, 110b)을 도전성 재질인 본체(310)의 접촉부(313)에 밀착시켜 전극 리드들(110a, 110b)을 전기적으로 상호 연결한다.When the electrode leads 110c and 110d are interposed between the
그리고, 볼트부재(341)가 코어 부재(330)를 조이는 방향과 반대 방향으로 회전하여 코어 부재(330)를 느슨하게 풀면 코어 부재(330)가 하측으로 이동하여 푸시 부재(320)가 전극 리드들(110a, 110b 또는 110c, 110d)로부터 접촉 해제되며, 전극 리드들(110a, 110b 또는 110c, 110d)로부터 본체(310)를 결합해제할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터(300)를 사용하여 전극 리드(110)들을 용이하게 전기적으로 연결할 수 있으므로, 복수의 배터리 셀(100)들 중 어느 하나에 불량 내지 손상이 발생하는 경우 커넥터(300)를 해제하여 그 불량 내지 손상이 발생한 배터리 셀(100)만 제거 후 새로운 배터리 셀(100)로 교체하고 커넥터(300)를 통해 다시 배터리 셀(100)들의 전기적 연결이 가능하므로, 전기적 연결이 쉬울뿐만 아니라 배터리 셀(100)의 교체가 용이한 효과가 있다.When the
도 6 및 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 커넥터에 배터리 셀의 전극 리드가 결합되는 과정을 도시한 단면도이다.6 and 7 are cross-sectional views illustrating a process of coupling an electrode lead of a battery cell to a connector according to a second embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 커넥터(300)에 대해 설명하되, 본 발명의 제1 실시예에 따른 커넥터(300)에서 설명한 내용과 공통되는 부분은 전술한 설명으로 대체한다.Hereinafter, a
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 경우 본체(310)에 하나의 수납 공간(312)이 마련된다는 점에서 제1 실시예와 차이가 있으며, 전극 리드(110)들이 전기적 연결 과정과 해제는 제1 실시예와 공통되므로, 전술한 제1 실시예의 설명으로 대체한다.6 and 7, the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that one
그리고, 제1 실시예의 커넥터(300)만 사용하거나, 또는, 제2 실시예의 커넥터(300)만 사용하거나, 또는 제1 실시예의 커넥터(300)와 제2 실시예의 커넥터(300)를 함께 사용하여 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결의 경우의 수가 보다 증가하므로, 다양한 전압을 가지는 배터리 셀(100)들의 연결이 가능해진다.It is also possible to use only the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 분리 사시도이고, 도 9은 도 8의 배터리 모듈에서 배터리 셀들에 커넥터가 결합된 모습의 평면도이며, 도 10은 도 8의 배터리 모듈에 포함된 셀 카트리지에 커넥터가 결합된 모습의 측단면도이다. 도 9는 배터리 모듈에서 커버가 분리된 배터리 모듈의 내부를 도시하고 있다.FIG. 8 is a perspective view illustrating a battery module according to an embodiment of the present invention, FIG. 9 is a plan view of a connector of the battery module of FIG. 8 coupled to battery cells, Sectional view showing a state where the connector is coupled to the cell cartridge. 9 shows the inside of the battery module in which the cover is detached from the battery module.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)에 대해 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 복수의 배터리 셀(100)들이 전술한 커넥터(300)에 의해 전기적으로 상호 연결될 수 있다. 커넥터(300)는 다양한 종류가 마련될 수 있으며, 각종 커넥터(300)를 사용하여 복수의 배터리 셀(100)들을 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결하여 최종적으로 원하는 전압을 만들 수 있다.Hereinafter, a
도 8 및 도 9를 참조하여 예를 들어 설명하면, 도 8 및 도 9에서의 배터리 셀(100)들은 제1 실시예의 커넥터(300a)와 제2 실시예의 커넥터(300b)를 모두 사용하여 직렬 연결되어 있다.8 and 9, the
도 9의 a와 b, c와 d 및 e와 f는 각각 제1 실시예의 커넥터(300a)에 의해 연결되고, 도 9의 g는 제2 실시예의 커넥터(300b)에 의해, 그리고, 도 9의 h도 제2 실시예의 커넥터(300b)에 의해 연결된다.9, a, b, c, d and e and f are respectively connected by the
도 9의 a는 2개의 음극 전극 리드(110)가 푸시 부재들(320)에 의해 본체(310)의 접촉부(313)에 밀착되고, 도 9의 b는 2개의 양극 전극 리드(110)가 푸시 부재들(320)에 의해 본체(310)의 접촉부(313)에 밀착되며, 도 9의 a와 도 9의 b는 제1 실시예의 하나의 커넥터(300a)에 의해 상호 연결된다(도 2 및 도 3 참조). 그리고, 도 9의 c와 도 9의 d 역시 도 9의 a와 도 9의 b와 마찬가지로 제1 실시예의 하나의 커넥터(300a)에 의해 상호 연결되고, 도 9의 e와 도 9의 f 역시 도 9의 a와 도 9의 b와 마찬가지로 제1 실시예의 하나의 커넥터(300a)에 의해 상호 연결된다. 그리고, 도 9의 b의 양극 전극 리드(110)와 도 9의 c의 음극 전극 리드(110)는 하나의 배터리 셀(100)에 각각 형성된 전극 리드(110)들이므로, a-b-c-d-e-f의 순서로 전기적 연결이 가능하며, 상기 순서에 따라 양극과 음극이 교차하여 서로 다른 극성들이 계속해서 연결되므로 전체적으로는 직렬로 연결된다. 그리고, 양 단부에 배치된 도 9의 g와 h를 통해 배터리 셀(100)로부터 전원을 공급받기 위한 각종 장치 등이 연결될 수 있다. 다만, 도 9의 연결 방식은 하나의 예시일 뿐이며, 상기 커넥터(300)들을 사용하여 동일 극성의 전극 리드(110)들을 연결하여 병렬을 구현할 수도 있다.9A, two cathode electrode leads 110 are brought into close contact with the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은 복수의 배터리 셀(100)들을 상호 적층하기 위해 셀 카트리지(200)가 구비될 수 있으며, 셀 카트리지(200)는 복수의 배터리 셀(100)들을 지지하도록 구성된다. 셀 카트리지(200)는 플라스틱의 사출 성형으로 제조될 수 있고, 배터리 셀(100)들을 지지한 상태로 복수의 셀 카트리지(200)들이 적층될 수 있다. 셀 카트리지(200)는 케이스(400) 내부에 수용되며, 셀 카트리지(200)에 의해 지지된 배터리 셀(100)들은 케이스(400) 내부에 수용되어 보호될 수 있다. 그리고, 셀 카트리지(200)는 커넥터(300) 요소(미도시) 또는 단자 요소(미도시)가 구비될 수 있다. 커넥터(300) 요소(미도시)는, 예를 들어, 배터리 셀(100)의 전압 또는 온도에 대한 데이터를 제공할 수 있는 BMS(Battery Management System, 미도시) 등에 연결되기 위한 다양한 형태의 전기적 연결 부품 내지 연결 부재가 포함될 수 있다. 그리고, 단자 요소(미도시)는 배터리 셀(100)에 연결되는 메인 단자로서 양극 단자와 음극 단자를 포함하며, 단자 요소(미도시)는 터미널 볼트가 구비되어 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.The
여기서, 도 10을 참조하면, 커넥터(300)는 셀 카트리지(200)의 다양한 위치, 예를 들어 상측에 결합될 수 있다. 즉, 커넥터(300)가 셀 카트리지(200)의 상측에서 볼트, 나사 등의 체결부재(500)로 결합되어 지지될 수 있다.10, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(미도시)은, 이러한 배터리 모듈(10) 이외에, 이러한 배터리 모듈(10)을 수납하기 위한 케이스, 배터리 모듈(10)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등이 더 포함될 수 있다.Meanwhile, a battery pack (not shown) according to an embodiment of the present invention may include at least one
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(미도시)는 전술한 배터리 모듈(10) 또는 배터리 팩(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 배터리 팩(미도시)에는 상기 배터리 모듈(10)이 포함될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(10)은, 상기 자동차(미도시), 예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 전기를 사용하도록 마련되는 소정의 자동차(미도시)에 적용될 수 있다.A vehicle (not shown) according to an embodiment of the present invention may include the
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
10 : 배터리 모듈 100 : 배터리 셀
110 : 전극 리드 200 : 셀 카트리지
300 : 커넥터 310 : 본체
311 : 제1 체결 구멍 312 : 수납 공간
313 : 접촉부 320 : 푸시 부재
321 : 제1 경사부 330 : 코어 부재
331 : 제2 체결 구멍 332 : 제2 경사부
340 : 이동 메커니즘 341 : 볼트부재
400 : 케이스10: battery module 100: battery cell
110: electrode lead 200: cell cartridge
300: connector 310:
311: first fastening hole 312: storage space
313: contact portion 320: push member
321: first inclined portion 330: core member
331: second fastening hole 332: second inclined portion
340: Movement mechanism 341: Bolt member
400: Case
Claims (10)
서로 이웃하는 배터리 셀들의 각각의 전극 리드가 접촉될 수 있도록, 상호 대향되게 마련된 접촉부들이 구비되고 전도성 재질로 구성된 본체;
상기 전극 리드들 각각을 접촉부들 중 상응하는 접촉부에 밀착시킬 수 있도록, 상기 접촉부들 사이에서 이동 가능하고 서로 이격되게 각각 배치된 한 쌍의 푸시 부재들;
대응하는 접촉부를 향하여 상기 푸시 부재들을 밀착시킬 수 있도록 상기 한 쌍의 푸시 부재들 사이에서 이동 가능하게 배치된 코어 부재; 및
상기 푸시 부재들의 밀착을 위한 제1 방향 이동을 야기하기 위해 상기 코어 부재를 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동시키기 위한 이동 메커니즘을 구비하고,
상기 이동 메커니즘은,
상기 본체에 형성된 적어도 하나의 제1 체결 구멍;
상기 코어 부재에 형성된 적어도 하나의 제2 체결 구멍; 및
상기 제1 체결 구멍 및 상기 제2 체결 구멍에 삽입되고 상기 한 쌍의 푸시 부재들 이격된 공간을 관통하는 볼트부재를 포함하며,
상기 볼트부재는 상기 본체의 상측에 위치하고, 상기 코어 부재는 상기 본체의 하측에 위치하며, 상기 한 쌍의 푸시 부재들은 상기 본체와 상기 코어 부재 사이에 개재되며,
상기 전극 리드는 상기 본체의 하측으로부터 상측으로 이동하여 상기 본체와 상기 푸시 부재 사이에 삽입되고,
상기 코어 부재가 상하방향으로 이동하면 상기 코어부재의 이동에 연동되도록 상기 푸시 부재들은 좌우방향으로 이동하여 상기 전극 리드를 상기 본체와 상기 푸시 부재에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 커넥터.A connector for electrically interconnecting electrode leads of neighboring battery cells, the connector comprising:
A main body made of a conductive material and provided with contact portions mutually opposed to each other such that electrode leads of neighboring battery cells can be contacted;
A pair of push members movable between the contact portions and disposed to be spaced apart from each other so that each of the electrode leads can be brought into close contact with a corresponding one of the contact portions;
A core member movably disposed between the pair of push members so as to bring the push members into close contact with a corresponding contact portion; And
And a movement mechanism for moving the core member in a second direction crossing the first direction to cause a first direction movement for close contact of the push members,
The moving mechanism includes:
At least one first fastening hole formed in the body;
At least one second fastening hole formed in the core member; And
And a bolt member inserted into the first fastening hole and the second fastening hole and passing through a space spaced apart from the pair of push members,
Wherein the bolt member is located on the upper side of the main body, the core member is located on the lower side of the main body, the pair of push members are interposed between the main body and the core member,
The electrode lead moves from the lower side to the upper side of the main body and is inserted between the main body and the push member,
Wherein when the core member moves in the vertical direction, the push members move in the left-right direction so as to be interlocked with the movement of the core member, thereby bringing the electrode lead into close contact with the main body and the push member.
상기 한 쌍의 푸시 부재들은 상호 대향되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 커넥터.The method according to claim 1,
And the pair of push members are disposed to face each other.
상기 코어 부재는 상기 한 쌍의 푸시 부재들을 반대 방향을 향해 동시에 밀착시키는 것을 특징으로 하는 커넥터.The method according to claim 1,
And the core member simultaneously brings the pair of push members into close contact in the opposite direction.
상기 푸시 부재들에는 각각 제1 경사부가 형성되며, 상기 푸시 부재들에 접촉되는 상기 코어 부재에는 상기 제1 경사부에 대응되는 제2 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 커넥터.The method according to claim 1,
Wherein the push members are each formed with a first inclined portion and the core member contacting the push members is formed with a second inclined portion corresponding to the first inclined portion.
상기 코어 부재는 상기 푸시 부재들의 하측에서 상기 푸시 부재들에 접촉되고, 상기 볼트부재는 상기 코어 부재의 상측에서 상기 코어 부재에 결합되는 것을 특징으로 하는 커넥터.6. The method of claim 5,
Wherein the core member contacts the push members at a lower side of the push members, and the bolt member is coupled to the core member at an upper side of the core member.
상기 커넥터에 의해 전기적으로 상호 연결되는 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈.A connector as claimed in any one of claims 1 to 3 and 5 to 6; And
And a plurality of battery cells electrically interconnected by the connector.
복수의 배터리 셀들을 상호 적층하기 위해 상기 복수의 배터리 셀들을 지지하는 셀 카트리지를 더 포함하며,
상기 커넥터는 상기 셀 카트리지에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.8. The method of claim 7,
Further comprising a cell cartridge supporting the plurality of battery cells for stacking a plurality of battery cells,
And the connector is coupled to the cell cartridge.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170010449A KR101941257B1 (en) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | Connector and battery module including the same |
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