KR102029368B1 - 버스바 연결단자 및 버스바 어셈블리 연결구조 - Google Patents

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Abstract

판상의 버스바 연결 플레이트; 상기 버스바 연결 플레이트의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트 보다 좁게 형성된 목부; 상기 목부의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기; 및 상기 목부의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드;를 포함하고, 상기 비드는, 상기 목부에서 상기 버스바 연결 플레이트에 연장되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 버스바 연결 단자가 개시된다. 따라서, 목단부의 강성을 증대시킴으로써, 목단부에서 발생할 수 있는 파단 등을 방지할 수 있다.

Description

버스바 연결단자 및 버스바 어셈블리 연결구조{Terminal for connecting to bus-bar and connecting structure of bus-bar assembly}
본 발명은 버스바 연결 단자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리셀에 전기적으로 연결되는 버스바와, 연성회로기판 사이를 전기적으로 연결하는 버스바 연결 단자 및 버스바 어셈블리에 관한 것이다.
이차전지는 모바일 기기, 보조 전력장치 등에 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 종래 가솔린 차량이나 디젤 차량이 갖는 대기 오염 등의 각종 문제점을 해결하기 위한 대안으로 제시된 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그인 하이브리드 전기자동차 등의 주된 동력원으로서도 주목 받고 있다. 다만, 전기자동차 등에는 고출력 대용량 배터리의 필요성으로 인해 복수 개의 배터리셀을 적층시킨 후 이를 전기적으로 직렬 및 병렬 연결한 배터리셀 모듈이 사용된다.
배터리셀 모듈은 복수 개의 배터리셀이 적층되며, 각 배터리셀의 양 단에 노출되는 단자는 (+)와 (-)가 서로 교대하면서 전기적으로 연결되어 고전압을 제공한다. 이 때, 각 배터리셀에는 버스바가 전기적으로 연결되며, 버스바에 와이어가 전기적으로 연결된다. 와이어는 커넥터를 통해서 비엠에스와 연결된다.
도 1은 종래 버스바와 와이어 사이의 연결 구조를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 버스바와 와이어 연결구조는 버스바(2)의 단부에 형성되는 클램프 구조에 의해 와이어(1)가 클램핑되는 것으로서, 각 배터리셀마다 클램핑 공정을 반복하는 것은 생산성이 저하되며 조립 불량 등 조립 품질이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 복수 개의 와이어(1)의 사용으로 인해 무게가 증가하여 연비 향상을 위한 경량화에 역행하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 와이어 대신 연성회로기판을 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 결과, 버스바와 연성회로기판 사이의 전기적 연결 구조를 견고하게 하는 것이 중요한 기술적 이슈로 대두하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-1647694 (등록일자 2016년 6월23일) 대한민국 공개특허 제10-2016-0026469 (공개일자 2016년 3월09일) 대한민국 등록특허 제10-1329250 (등록일자 2013년 11월07일) 대한민국 공개특허 제10-2015-0033176 (공개일자 2015년 4월01일)
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 견고하고 안정적으로 버스바와 연성회로기판을 연결할 수 있는 버스바 연결단자와 버스바 어셈블리 연결구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 판상의 버스바 연결 플레이트; 상기 버스바 연결 플레이트의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트 보다 좁게 형성된 목부; 상기 목부의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기; 및 상기 목부의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드;를 포함하고, 상기 비드는, 상기 목부에서 상기 버스바 연결 플레이트에 연장되어 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 버스바 연결단자를 제공한다.
상기 버스바 연결 플레이트의 일모서리에서 상기 비드의 돌출방향과 반대 방향으로 꺾어져 형성된 스톱퍼;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 비드는, 상기 연결 플레이트에서 복수의 가지로 갈라져서 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 판상의 버스바 연결 플레이트; 상기 버스바 연결 플레이트의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트보다 좁게 형성된 목부; 상기 목부의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기; 및 상기 목부의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드;를 포함하고, 상기 목부와 상기 연결 플레이트의 연결부위에 목단부 강성증대 비드가 일측으로 라운드지도록 돌출되는 버스바 연결단자가 제공된다.
상기 목단부 강성증대 비드는 상기 비드와 반대방향으로 돌출된 것이 효과적이다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로, 판상의 버스바 연결 플레이트; 상기 버스바 연결 플레이트의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트보다 좁게 형성된 목부; 상기 목부의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기; 및 상기 목부의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드;를 포함하고, 상기 고정돌기의 측면에서 상기 연결 플레이트의 모서리까지 연장되어 형성된 목단부 강성증대 플랜지;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버스바 연결단자가 제공된다.
전술한 일실시예의 버스바 연결단자를 포함하는 버스바 어셈블리 연결 구조에 있어서, 상기 버스바 연결 플레이트와 맞닿아 용접되는 버스바; 및 상기 고정돌기에 관통되어 결합되는 연성회로기판;을 포함하고, 상기 버스바는, 상기 스톱퍼가 끼워지는 스톱퍼 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리 연결 구조가 제공된다.
전술한 다른 실시예의 버스바 연결단자를 포함하는 버스바 어셈블리 연결 구조에 있어서, 상기 버스바 연결 플레이트와 맞닿아 용접되는 버스바; 및 상기 고정돌기에 관통되어 결합되는 연성회로기판;을 포함하고, 상기 버스바는, 상기 목단부 강성증대 비드가 끼워지는 위치 안내홈이 요입되어 형성된 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리 연결 구조가 제공된다.
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.
먼저, 본 발명의 실시예의 버스바 연결단자는 목단부의 강성을 증대시킴으로써, 목단부에서 발생할 수 있는 파단 등을 방지할 수 있다.
또한, 스톱퍼와 목단부 강성증대 비드를 구비함으로써, 버스바에 정확한 위치에 용이하게 위치시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 버스바와 와이어 사이의 연결 구조를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 버스바 어셈블리의 일부 사시도
도 3은 도 2의 버스바 연결 단자의 사시도
도 4는 도 2의 좌측면도
도 5는 도 2의 정면도
도 6은 도 2의 절단선 VI-VI에 따른 단면도
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 버스바를 도시한 사시도
도 8은 본 발명의 제 3실시예의 버스바 연결단자를 도시한 사시도
도 9는 도 8의 평면도
도 10은 제 4 실시예의 버스바 연결단자를 도시한 사시도
도 11은 도 10의 절단선 XI-XI에 따른 단면도
도 12는 도 10과 결합되는 버스바의 사시도
도 13은 본 발명의 제 5 실시예의 버스바 연결단자를 도시한 사시도
도 14는 도 13의 평면도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 버스바 어셈블리의 일부 사시도, 도 3은 도 2의 버스바 연결 단자의 사시도, 도 4는 도 3의 좌측면도, 도 5는 도 3의 정면도, 도 6은 도 2의 절단선 VI-VI에 따른 단면도이다.
버스바 어셈블리는 배터리셀 모듈 중 일부를 구성한다. 그리고, 배터리셀(미도시)의 적어도 어느 일 측면에는 버스바프레임(미도시)이 배치된다. 버스바프레임의 내측면에는 홀더부가 형성되어 적층되는 복수 개의 배터리셀이 각각 끼움 결합될 수 있다. 배터리셀은 버스바를 통해서 전기적으로 서로 연결되어 미리 설정된 전압을 제공한다.
한편, 버스바프레임의 외측면에는 버스바(10)가 고정 결합된다. 버스바(10)는 대개 사각형 플레이트 형상으로, 그 재질은 도전성 물질 중 특히 전기 전도율이 높은 금속 재질인 것이 바람직하다. 버스바(10)는 배터리셀의 전압과 전류에 관한 정보를 연성회로기판(20)으로 전달한다.
연성회로기판(20)은 잘 휘어지는 플렉서블한 특성을 갖고 있으며, 내부에 복수 개의 회로패턴이 나란하게 배열되어 각 배터리셀의 전압과 전류에 관한 신호 등을 전송할 수 있다. 연성회로기판(20)의 일단은 버스바(10)와 전기적으로 연결되고, 타단은 비엠에스(BMS, baterry management system)(미도시)와 전기적으로 연결된다.
한편, 연성회로기판(20)의 타단에는 커넥터가 장착되어, 연성회로기판(20)이 비엠에스(BMS, baterry management system)와 탈착 가능하게 전기적으로 결합될 수 있다. 비엠에스는 배터리셀 모듈에 포함되는 각 배터리셀의 충전과 방전을 관리한다. 예를 들어, 비엠에스는 충전 모드에서 서로 다른 전압 레벨로 방전된 복수 개의 배터리셀을 균일한 전압 레벨을 갖도록 충전한다.
구체적으로, 버스바(10)와 연성회로기판(20)은 버스바 연결단자(100)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 버스바 연결단자(100)는 전도성 금속으로 형성된다.
버스바 연결단자(100)는, 판상의 버스바 연결 플레이트(110)와, 상기 버스바 연결 플레이트(110)의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트(110) 보다 좁게 형성된 목부(120)와, 상기 목부(120)의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기(130)와, 상기 목부(120)의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드(140), 상기 버스바 연결 플레이트(110)의 일모서리에서 상기 비드(140)의 돌출방향과 반대 방향으로 꺾어져 형성된 스톱퍼(150)를 포함한다.
상기 비드(140)는, 상기 목부(120)에서 상기 버스바 연결 플레이트(110)에 연장되어 일체로 형성된다. 일반적으로 비드(140)는 도 6과 같이, 클램핑 시 고정돌기(130)의 끝단이 연성회로기판(20)을 관통하는 것을 가이드하거나, 반대면에서 지지하는 역할을 한다. 그 결과, 연성회로기판(20)과 전기적으로 보다 잘 연통되도록 하는 역할을 한다. 따라서, 통상 비드(140)는 고정돌기(130)가 형성된 목부(120)에 한정되어 형성된다. 그러나, 비드(140)가 목부(120)에 한정되어 형성되는 경우, 용접 등의 작업시, 목부(120)와 연결 플레이트(110)가 맞닿는 목단부에서 꺾이거나 파단이 일으나는 등의 문제점이 있다. 특히, 용접시, 연결플레이트(110)와 버스바(10) 사이에 기공의 발생을 방지하기 위해, 별도의 툴을 사용하여 압력을 가한 상태에서 용접을 하는 데, 이때, 파단이 자주 일어난다는 단점이 있다.
본 발명의 제 1 실시예는 이러한 문제점을 해소하기 위해, 비드(140)를 목단부에 걸쳐서, 연결플레이트(110)까지 연장되도록 형성하여, 목단부의 강성을 증대시켰다.
고정돌기(130)는 전술한 바와 같이, 클램핑 시, 연성회로기판(20)을 관통하여야 하므로, 끝단이 날카롭게 형성된다. 관통 후, 끝단은 둥글게 말려서 연성회로기판(20)을 클램핑한다.
스톱퍼(150)는, 도 2와 같이, 버스바(10)의 일모서리에 걸쳐지도록 하여, 버스바 연결단자(100)가 버스바(10)에서 정확한 위치에 자리잡도록 하는 데 도움을 준다.
전술한 버스바 연결단자를 포함한 본 발명의 제 1 실시예의 버스바 어셈블리 연결구조는, 상기 버스바 연결 플레이트(110)와 맞닿아 용접되는 버스바(10)와, 상기 고정돌기(130)에 관통되어 결합되는 연성회로기판(20)을 포함한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 버스바를 도시한 사시도이다.
제 2 실시예의 버스바(1010)는, 상기 스톱퍼(150)가 끼워지는 스톱퍼 삽입홈(1011)이 형성된다. 따라서, 스톱퍼(150)를 스톱퍼 삽입홈(1011)에 끼우는 동작만으로, 버스바 연결단자(100)를 정확하게 위치시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 제 3실시예의 버스바 연결단자를 도시한 사시도, 도 9는 도 8의 평면도이다.
제 3 실시예의 버스바 연결단자(1100)는 제 1 실시예의 버스바 연결단자와 비드의 형상만 상이하며, 나머지 구성은 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
제 3 실시예의 버스바 연결단자의 비드(1140)는, 연결 플레이트(110)에서 복수의 가지로 갈라져서 형성된다. 즉, 비드(1140)는 목부(120)에 형성된 목부 비드(1141)과, 목부 비드(1141)에서 양측으로 갈라진 2개의 강성 증대 비드(1142, 1143)을 포함한다. 따라서, 목단부에서 강성을 보다 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 10은 제 4 실시예의 버스바 연결단자를 도시한 사시도, 도 11은 도 10의 절단선 XI-XI에 따른 단면도, 도 12는 도 10과 결합되는 버스바의 사시도이다.
제 4 실시예의 버스바 연결단자(2100)는 판상의 버스바 연결 플레이트(110)와, 상기 버스바 연결 플레이트(110)의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트(110)보다 좁게 형성된 목부(120)와, 상기 목부(120)의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기(130)와, 상기 목부(120)의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기(130)의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드(2140)와, 상기 목부(120)와 상기 연결 플레이트(110)의 연결부위에 목단부 강성증대 비드(2150)가 일측으로 라운드지도록 돌출된다.
제 4 실시예의 버스바 연결단자(2100)도 제 1 실시예의 버스바 연결단자와 비드의 구성이 상이하다. 즉, 제 4 실시예의 버스바 연결단자의 비드(2140)는 목부(120)에만 형성되며, 이와 별도로, 목단부에 목단부 강성증대 비드(2150)가 타원형 형상으로 돌출되어 형성된다.
다만, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 목단부 강성증대 비드(2150)는 상기 비드(2140)와 반대방향으로 돌출된 것이 바람직하다.
제 4 실시예의 버스바 연결단자(2100)와 결합되는 버스바(2010)는, 상기 목단부 강성증대 비드(2150)가 끼워지는 위치 안내홈(2011)이 요입되어 형성된다. 따라서, 버스바 연결단자(2100)를 버스바(2010)에 위치에 맞춰 쉽게 안착시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예의 버스바 연결단자를 도시한 사시도, 도 14는 도 13의 평면도이다.
본 발명의 제 5 실시예의 버스바 연결단자(3100)는, 판상의 버스바 연결 플레이트(110)와, 상기 버스바 연결 플레이트(110)의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트(110) 보다 좁게 형성된 목부(120)와, 상기 목부(120)의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기(130)와, 상기 목부(120)의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드(3140)와, 상기 고정돌기(130)의 측면에서 상기 연결 플레이트(110)의 모서리까지 연장되어 형성된 목단부 강성증대 플랜지(3150)를 포함한다.
목단부 강성증대 플랜지(3150)는 목단부 인근의 모서리에만 형성되며, 연결 플레이트(110)의 나머지 모서리에는 형성되지 않는 것이 바람직하다. 이는 버스바와 용접공정시, 지그(jig) 등과 간섭을 방지하기 위해서이다.
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.
10: 버스바 20: 연성회로기판
100: 버스바 연결단자 110: 버스바 연결 플레이트
120: 목부 130: 고정돌기
140: 비드 150: 스톱퍼
1011: 스톱퍼 삽입홈 2150: 목단부 강성증대 비드
2011: 위치 안내홈 3150: 목단부 강성증대 플랜지

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 판상의 버스바 연결 플레이트;
    상기 버스바 연결 플레이트의 일측에서 연장되며, 폭이 상기 버스바 연결플레이트보다 좁게 형성된 목부;
    상기 목부의 양측 모서리에서 꺾어져 돌출된 복수의 고정돌기; 및
    상기 목부의 중앙부가 라운드지도록 돌출되어, 상기 고정돌기의 끝단을 클램핑시 가이드해주는 비드;
    를 포함하고,
    상기 목부와 상기 연결 플레이트의 연결부위에 목단부 강성증대 비드가 일측으로 라운드지도록 돌출되며,
    상기 목단부 강성증대 비드는 상기 비드와 반대방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 버스바 연결단자.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 5 항의 버스바 연결단자를 포함하는 버스바 어셈블리 연결 구조에 있어서,
    상기 버스바 연결 플레이트와 맞닿아 용접되는 버스바; 및
    상기 고정돌기에 관통되어 결합되는 연성회로기판;
    을 포함하고,
    상기 버스바는, 상기 목단부 강성증대 비드가 끼워지는 위치 안내홈이 요입되어 형성된 것을 특징으로 하는 버스바 어셈블리 연결 구조.
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