KR102306246B1

KR102306246B1 - 전극 변환이 용이한 배터리 모듈

Info

Publication number: KR102306246B1
Application number: KR1020190132462A
Authority: KR
Inventors: 이창현
Original assignee: 주식회사 딕슨
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-09-29
Also published as: KR20210048320A

Abstract

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 셀에 일단이 연결된 상태로 전력을 외부로 공급하는 전극부의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 선택하거나 변경하여 출력할 수 있게 한 전극 변환부를 포함함으로써, 배터리 모듈을 적층 사용할 경우 배터리 모듈 상호간의 직렬 또는 병렬연결을 위한 전기적 연결의 편의성을 향상시킴과 아울러, 배터리 모듈의 제조시에는 적층 및 연결을 위한 사용 환경을 고려하지 않고 동일한 구조로 제조할 수 있어 제조편의성을 향상시킬 수 있게 한 전극 변환이 용이한 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

전극 변환이 용이한 배터리 모듈{BATTERY MODULE WITH EASILY SWITCHABLE ELECTRODE TERMINAL}

최근 골프장에서 사용되는 카트나 장애인용 전동 스쿠터를 비롯하여 레저용으로 사용하는 각종 전동 스쿠터나 전동 킥보드, 그리고 저속 전기차에 이르기까지 전기에너지를 이용하여 엔진을 구동하는 이동수단의 이용이 다양화되면서 배터리 모듈에 대한 수요가 급증하고 있다.

이와 같이 엔진 구동을 위해 이용되는 다양한 형태의 배터리 모듈들은 하나의 모듈 하우징 내부에 다수의 배터리 셀들이 수납된 상태에서 상호 병렬 또는 직렬 연결되어 원하는 수준의 전압, 예를 들어 24V, 48V 또는 72V 등의 전압을 출력할 수 있게 하고 있다.

이러한 배터리 모듈의 한 종류로서, 대한민국 공개특허 제10-2011-0110848호 에서도 전기 셀과, 이러한 전기 셀을 수용하는 모듈 하우징과, 이러한 모듈 하우징에 2개 또는 다수, 특히 4개 또는 6개의 콘택팅 유닛을 포함하면서, 각 콘택팅 유닛들은 각각 2개 이상의 접속부를 갖는 배터리 모듈이 개시되기도 하였다.

그에 따라, 이러한 대한민국 공개특허 제10-2011-0110848호를 포함하는 종래의 배터리 모듈의 경우, 배터리에서 얻게 되는 전체 전력을 증가시키기 위해 배터리 모듈 상호간의 직렬 또는 병렬연결이 가능하도록 전기적인 연결이 가능한 접속부를 갖는 콘택팅 유닛들을 모듈 하우징의 여러 면에 형성함으로써, 모듈 하우징의 여러 면을 통한 전기적인 연결이 가능하게 형성하곤 하였다.

그러나, 이러한 종래의 배터리 모듈에 구비된 콘택팅 유닛 또는 접속부의 경우 대한민국 공개특허 제10-2011-0110848호의 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 구비된 전기 셀의 +전극 또는 -전극에 각각 연결되어 있는 접속부의 전극이 고정적일 수 밖에 없었으며, 그로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이 콘택팅 유닛의 접속부들이 거울 대칭 배치를 형성하거나, 도 3에 도시된 바와 같이 콘택팅 유닛들이 편심으로 배치되어야 하였다.

즉, 모듈 하우징 외부로 노출되는 전극은 +전극 또는 -전극일 수 밖에 없는바, 모듈 하우징의 어느 한 면에서 +전극과 -전극의 위치가 결정되면, 다른 모듈 하우징의 경우에도 동일한 면의 +전극과 -전극의 위치가 동일하게 되어 직렬연결이 어렵게 되므로, 모듈 하우징 중 특정 면에는 전극의 위치가 상호 바뀐 상태로 노출될 수 있도록 형성되어야 하였다.

이를 피하기 위해서는 대한민국 공개특허 제10-2011-0110848호의 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 접속부가 거울 대칭 배치로 구비된 콘택팅 유닛을 형성하되 이러한 콘택팅 유닛이 모듈 하우징의 특정 위치에 편심 배치되게 하여야 하는 등 많은 번거로움이 있을 뿐만 아니라, 모듈 하우징 상호간의 전극을 연결하여 직렬 또는 병렬연결하는 과정에서도 콘택팅 유닛과 접속부의 위치를 일일이 고민하고 신경써서 맞춰야 하는 불편함이 있었다.

또한, 이처럼 거울 대칭 배치된 접속부의 경우에도 전기적인 연결이 필요치 않을 경우를 대비하여 별도의 자유 접속부를 형성해야 하는 등 모듈 하우징과 콘택팅 유닛 및 접속부의 형성을 위해 제조과정에서도 많은 주의를 기울여야 하게 되는 번거로움이 있었다.

그에 따라, 번거로운 제조과정이 요구되는 거울 대칭 배치나 편심 배치 없이도 배터리 모듈 상호간의 직렬연결 또는 병렬연결이 자유롭게 이루어질 뿐만 아니라, 전극 상호간의 연결이 요구되지 않을 경우에도 대한민국 공개특허 제10-2011-0110848호에 개시된 바와 같은 자유접속부의 추가 설치 없이 간편하게 배터리 모듈의 연결 및 적층이 가능하게 한 새로운 형태의 배터리 모듈에 대한 필요성은 여전하다 할 것이다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0110848호

본 발명은 배터리 셀에 일단이 연결된 상태로 전력을 외부로 공급하는 전극부의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 선택하거나 변경하여 출력할 수 있게 한 전극 변환부를 포함함으로써, 배터리 모듈을 적층 사용할 경우 배터리 모듈 상호간의 직렬 또는 병렬연결을 위한 전기적 연결의 편의성을 향상시킴과 아울러, 배터리 모듈의 제조시에는 적층 및 연결을 위한 사용 환경을 고려하지 않고 동일한 구조로 제조할 수 있어 제조편의성을 향상시킬 수 있게 한 전극 변환이 용이한 배터리 모듈을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 전극 변환이 용이한 배터리 모듈은,

육면체 형상으로 이루어지고 내부가 비어 있는 하우징; 상기 하우징의 내부에 수납되어 있는 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 일단이 연결된 상태로 상기 하우징의 복수의 면에 구비되어 있어 배터리 셀 전체의 전력을 외부로 공급하는 전극부; 및 인접한 다른 배터리 모듈이나 장치에 전기적으로 연결되는 상기 전극부의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 선택하거나 변경할 수 있게 한 전극 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전극부와 전극 변환부는,

상기 하우징의 복수의 면에서 외부에 노출되도록 구비되어 있으며, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 전극부에 접한 상태로 인접한 다른 배터리 모듈이나 장치와의 전기적 연결이 이루어지는 노출단자; 및 상기 배터리 셀에 일단이 연결되어 +전극과 -전극을 띠고 있는 전극부가 일면에 형성되어 있으며, 회전 조작에 의해 상기 노출단자에 접하게 되는 전극부의 극성을 변경할 수 있는 스위칭 변환부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노출단자는, 상기 회전판에 구비된 전극부의 극성을 외부로 나타낼 수 있도록 하우징의 각 면에 구비된 제1노출단자와 제2노출단자로 구성되며, 상기 제1노출단자와 제2노출단자는 육면체를 이루는 각 면의 동일 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위칭 변환부는,

상기 배터리 셀에 연결되어 ＋전극과 －전극을 고정적으로 띤 상태로 회전판의 일면에 형성되어 있는 전극부; 일면에 상기 전극부가 구비되어 있으며, 사용자의 회전조작에 의해 회전하면서 상기 노출단자에 접하게 되는 전극부를 변경할 수 있는 원형의 회전판; 및 상기 회전판을 회전조작하기 위해 상기 하우징 외부로 노출되어 있는 회전 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전극부는,

＋전극을 고정적으로 띠고 있으며 90°~ 140°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제1전극부; 와, －전극을 고정적으로 띠고 있으며 상기 제1전극부의 일측으로부터 대향하는 위치에서 60° ~ 80°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제2전극부; 및 ＋전극을 고정적으로 띠고 있으며 상기 제1전극부의 타측으로부터 대향하는 위치에서 10° ~ 30°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제3전극부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전판에는 상기 제1전극부 내지 제3전극부들이 형성된 회전판의 원주 내측에 상기 제1전극부 내지 제3전극부와 같은 각도를 갖는 띠 형상으로 이루어진 전극표시부가 더 형성되고, 상기 하우징에는 상기 전극표시부를 시각적으로 확인할 수 있도록 관통되어 상기 회전판의 일부 영역이 노출될 수 있는 타공부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극부와 전극 변환부는,

상기 하우징의 복수의 면에 돌출 형성되어 있으며, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되면서 ＋전극이나 －전극을 선택적으로 띠게 되는 돌출전극이 구비되어 있는 돌출전극부; 상기 돌출전극부가 형성된 동일면에서 상기 돌출전극부로부터 일정거리 이격된 위치에 함몰 형성되어 있으며, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되면서 ＋전극이나 －전극을 선택적으로 띠게 되는 함몰전극이 구비되어 있는 함몰전극부; 및 상기 돌출전극부에 구비된 돌출전극과 상기 함몰전극부에 구비된 함몰전극에 관통 형성되어 있는 제1결합구와 제2결합구에 결합되어 상기 돌출전극과 함몰전극에 전기적인 극성을 부여하는 접촉볼트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 돌출전극부는, 상기 하우징 외부로 돌출 형성된 돌출하우징과, 상기 돌출하우징의 외주 표면을 덮는 상태로 노출되어 있고 양 측부는 상기 하우징을 향하여 2단 절곡되어 돌출하우징의 내측에 끼워진 상태로 고정되어 있는 돌출전극과, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있으며 상기 돌출하우징의 내측면에 고정되어 있는 두 개의 내부전극을 포함하고; 상기 함몰전극부는, 상기 돌출하우징이 삽입될 수 있는 공간을 제공할 수 있도록 상기 하우징의 일면에서 내측으로 오목하게 함몰 형성된 함몰하우징과, 상기 함몰하우징의 표면을 덮는 상태로 노출되어 있고 양 측부는 상기 하우징을 향하여 2단 절곡되어 함몰하우징의 내측에 끼워진 상태로 고정되어 있는 함몰전극과, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있으며 상기 함몰하우징의 내측면에 고정되어 있는 두 개의 내부전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌출전극은 상기 돌출하우징의 상하 좌우를 이루는 네 측면에도 외측으로 돌출 형성된 곡면의 형태로 구비되고, 상기 함몰전극도 상기 함몰하우징의 내주면 둘레를 이루는 상하 좌우의 네 측면에 모두 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1결합구는 상기 돌출전극과 돌출하우징 및 두 개의 내부전극에 이르도록 관통된 두 개의 구멍으로 형성되고, 상기 제2결합구도 상기 함몰전극과 함몰하우징 및 두 개의 내부전극에 이르도록 관통된 두 개의 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 배터리 모듈에 구비된 전극부의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 선택하거나 변경하여 출력할 수 있게 함으로써, 배터리 모듈 상호간의 직렬 또는 병렬연결을 위한 전기적 연결의 편의성을 향상시킴과 아울러, 배터리 모듈의 제조시에도 적층 및 연결을 위한 사용 환경을 고려하지 않게 하여 제조편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스위칭 변환부에 구비된 전극부의 극성에 따라 ＋전극과 －전극 상호간에 자유롭게 변경이 가능하게 되므로, 동일 위치에 있는 노출단자 상호간을 접촉시키더라도 배터리 모듈에서 노출단자를 통해 출력되는 전원의 극성을 변경할 수 있게 되어 배터리 모듈 상호간의 직렬연결과 병렬연결을 자유롭게 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상호간에 끼움 결합이 이루어질 수 있는 돌출전극부와 함몰전극부에서 전기적으로 연결하고자 하는 내부전극의 극성을 접촉볼트의 결합에 의해 자유롭게 선택할 수 있음과 아울러, 돌출전극과 함몰전극의 상하 좌우 네 측면에서 전기적인 접촉이 이루어짐으로써 전기적인 접촉의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예를 나타내는 투시 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예의 내부 배터리 셀 구조를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따라 배터리 모듈의 내부 구조를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따라 회전판을 회전시켜 노출단자의 전기적 극성을 변환하는 다양한 예를 나타내는 예시도.
도 6은 본 발명의 제1실시예를 이용하여 다수의 배터리 모듈을 적층 연결한 것을 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제2실시예를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 내부 측면도.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 하우징 내부에 탑재되는 배터리 셀의 연결 구성도.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따라 배터리 셀에서 하우징의 각 전극부에 연결된 내부 구조를 나타내는 전개도.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따라 하우징에 구비된 함몰 전극부와 돌출 전극부에 배터리 셀의 전극이 각각 연결되어 있는 것을 나타내는 내부 구성도.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 함몰전극부의 측단면도.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따라 두 개의 배터리 모듈이 결합되는 것을 나타내는 측단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈은, 육면체 형상으로 이루어지고 내부가 비어 있는 하우징(100)과, 상기 하우징의 내부에 수납되어 있는 복수의 배터리 셀(200)과, 상기 배터리 셀에 일단이 연결된 상태로 상기 하우징의 복수의 면에 구비되어 있어 배터리 셀 전체의 전력을 외부로 공급하는 전극부와, 인접한 다른 배터리 모듈이나 장치에 전기적으로 연결되는 상기 전극부의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 선택하거나 변경할 수 있게 한 전극 변환부를 포함하여 구성된다.

즉, 종래에 사용되던 배터리 모듈들은 하우징에 형성된 전극부의 전기적인 극성이 +전극과 -전극으로 고정되어 있었는바, 대량 생산된 배터리 모듈의 경우 동일한 위치에는 동일한 전극이 출력되어 배터리 모듈 상호간을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하기 불편한 점이 있었으며, 이를 피하기 위해 대한민국 공개특허 제10-2011-0110848호에 개시된 바와 같이 거울 대칭 배치나 편심 배치 등 번거로운 제조과정을 필요로 하였다.

그러나, 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈은, 전극부를 통해 외부로 표출되는 배터리 모듈의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 변경하거나 선택하여 출력할 수 있게 함으로써, 배터리 모듈 상호간의 직렬 또는 병렬연결 등 전기적 연결의 편의성을 향상시킬 수 있게 한 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 제1실시예에서는 상기 전극부와 전극 변환부가 하우징 외부로 노출되어 있는 노출단자(300)와 하우징의 내부에 위치하게 되는 전극부(410)와 상기 전극부가 구비된 상태로 회전 가능하게 설치된 스위칭 변환부(400)로 구성되어 하우징 외부에 형성된 두 개의 노출단자를 통해 외부로 출력되는 배터리 모듈의 전기적 극성을 스위칭 변환부를 조작하여 변경시킬 수 있게 한 것을 설명하고, 본 발명의 제2실시예에서는 상기 전극부와 전극 변환부가 하우징 외부에 노출되는 돌출전극(520)과 함몰전극(620)으로 구성되고 하우징 내부에 위치하는 내부전극(530, 630)의 전기적 극성이 사용자가 결합하는 접촉볼트(700)에 의해 상기 돌출전극이나 함몰전극의 극성으로 인가될 수 있게 함으로써 배터리 모듈 상호간의 결합시 접하게 되는 돌출전극과 함몰전극의 전기적 극성을 자유롭게 선택하여 변경할 수 있게 한 것을 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예를 나타내는 투시 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예의 내부 배터리 셀 구조를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제1실시예는, 육면체 형상으로 이루어지고 내부가 비어 있는 하우징(100)과, 상기 하우징의 내부에 수납되어 있는 복수의 배터리 셀(200)과, 상기 하우징의 복수의 면에서 외부에 노출되도록 구비되어 있으며 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 전극부에 접한 상태로 인접한 다른 배터리 모듈이나 장치와의 전기적 연결이 이루어지는 노출단자(300)와, 상기 배터리 셀에 일단이 연결되어 +전극과 -전극을 띠고 있는 전극부가 일면에 형성되어 있으며 회전 조작에 의해 상기 노출단자에 접하게 되는 전극부의 극성을 변경할 수 있는 스위칭 변환부(400)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(100)은, 각 배터리 모듈의 외형을 제공하는 것으로서, 내부 공간에는 복수의 배터리 셀과 스위칭 변환부가 내장되어 외부충격이나 이물질로부터 상기 배터리 셀의 손상과 스위칭 변환부에 구비된 전극부의 오염을 방지할 수 있는 육면체 형상의 하우징으로 구성된다.

이러한 상기 하우징(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이 모든 모서리의 길이가 동일한 정사각형의 면을 갖는 큐브형의 정육면체 형상으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 내부에 저장되는 배터리 셀의 개수 증감에 따라 직육면체의 형상으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

이와 같이 상기 하우징이 정육면체 또는 직육면체와 같이 외주면이 사각형의 형상으로 이루어짐으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 원하는 수준의 전압 출력을 얻기 위해 다수의 배터리 모듈을 직렬 또는 병렬 연결하면서 적층할 경우에도, 적층된 상태에서의 배터리 모듈들의 결합 안정성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 상기 배터리 셀(200)은, 전기에너지를 저장하고 있는 2차 전지로서, 배터리 모듈에서 출력하고자 하는 전압이 상기 전극부와 노출단자를 통해 외부로 출력될 수 있도록 다수의 배터리 셀이 직렬 또는 병렬 연결된 상태로 상기 하우징의 내부에 저장된다.

이때 상기 배터리 셀(200)은, 도 10에 도시된 바와 같이 4개의 배터리 셀들이 병렬 연결된 묶음을 형성한 후, 이처럼 병렬 연결된 묶음들 7개를 직렬 연결한 구조를 형성하도록 구성될 수 있으며, 이러한 배터리 셀들의 묶음은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 하우징 내부에 차곡차곡 적층되듯이 채워질 수 있게 된다. 이 경우 상기 하우징에 채워지는 배터리 셀들이 병렬 연결된 묶음을 형성하는 배터리 셀의 개수나 직렬 연결되는 묶음들의 개수를 배터리 모듈에서 출력하고자 하는 전압의 크기에 따라 다양하게 선택할 수 있음은 물론이다.

상기 노출단자(300)는, 상기 배터리 모듈에 저장되어 있는 전원을 외부로 공급하는 최종 출력단자로 작용할 수 있도록, 하우징을 이루는 육면체의 복수의 면 각각에서 외부로 노출되어 있는 두 개의 단자로 구성된다. 즉, 상기 노출단자(300)는 배터리 모듈의 최종 출력단자의 역할을 하게 되는바, ＋전극과 －전극을 나타낼 수 있도록 하우징의 각 면에 구비된 제1노출단자와 제2노출단자로 구성된다.

이러한 상기 노출단자(300)의 저면에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 일면에 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있는 전극부(410)가 구비된 스위칭 변환부(400)가 위치함으로써, 전극부를 통해 공급되는 배터리 셀의 전원이 노출단자를 통하여 배터리 모듈 외부로 공급될 수 있도록 구성된다.

상기 노출단자(300)는 하우징에 고정 설치되어 있어 상기 스위칭 변환부의 회전동작에 영향 받지 않고 동일한 위치를 유지할 수 있게 하는 것이 바람직하며, 상기 노출단자 상호간의 접촉에 의해 배터리 모듈 상호간이 전기적으로 연결되면서 다수의 배터리 모듈들을 직렬연결하거나 병렬연결 할 수 있는바, 상기 노출단자는 하우징을 이루는 육면체의 모든 면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 상기 노출단자는 육면체를 이루는 각 면의 동일 위치에 형성됨으로써, 배터리 모듈을 상하 적층하거나 측면으로 연장시켜 결합할 경우 그 결합위치나 결합 방향에 대한 고려 없이 배터리 모듈 상호간을 접촉시키는 것만으로도 노출단자 상호간의 접촉이 가능하여 배터리 모듈 상호간의 전기적인 연결이 이루어질 수 있게 된다.

이때, 상기 노출단자(300)는 자체적으로 어떠한 전기적 극성을 띠고 있지 않으며, 상기 스위칭 변환부에 구비된 전극부(410)의 극성에 따라 ＋전극과 －전극 상호간에 자유롭게 변경이 가능하게 되므로, 동일 위치에 있는 노출단자 상호간을 접촉시키더라도 배터리 모듈에서 노출단자를 통해 출력되는 전원의 극성을 변경할 수 있게 되어 배터리 모듈 상호간의 직렬연결과 병렬연결을 자유롭게 구현할 수 있게 된다.

또한, 상기 스위칭 변환부(400)는, 상기 배터리 셀에 저장되어 있는 전원을 상기 노출단자를 통해 배터리 모듈 외부로 공급함에 있어, 상기 노출단자에 ＋전극과 －전극의 극성을 각각 부여할 수 있도록 상기 배터리 셀에 연결되어 ＋전극과 －전극을 고정적으로 띤 상태로 회전판의 일면에 형성되어 있는 전극부(410)와, 일면에 상기 전극부가 구비되어 있으며 사용자의 회전조작에 의해 회전하면서 상기 노출단자에 접하게 되는 전극부를 변경할 수 있게 한 원형의 회전판(420)과, 상기 회전판을 회전조작하기 위해 상기 하우징 외부로 노출되어 있는 회전 조절부(430)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 전극부(410)는 상기 회전판의 일면에 일정한 띠 모양으로 형성되어 일정 각도씩 회전이 이루어질 때마다, 상기 제1노출단자와 제2노출단자의 저면에 위치하여 접하게 되는 전극부의 변경이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이를 위하여 상기 전극부(410)는, 회전판의 회전 조작에 의해 상기 제1노출단자와 제2노출단자 각각에 ＋전극과 －전극이 표출되거나, ＋전극과 ＋전극이 함께 표출될 수 있도록, ＋전극과 마주보는 위치에 ＋전극뿐만 아니라 －전극도 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다.

그에 따라, 상기 전극부(410)는, 도 5에 도시된 바와 같이, ＋전극을 고정적으로 띠고 있으며 90°~ 140°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제1전극부(411)와, －전극을 고정적으로 띠고 있으며 상기 제1전극부의 일측으로부터 대향하는 위치에서 60° ~ 80°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제2전극부(412)와, ＋전극을 고정적으로 띠고 있으며 상기 제1전극부의 타측으로부터 대향하는 위치에서 10° ~ 30°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제3전극부(413)를 포함하도록 구성된다.

이때, 상기 제1전극부 내지 제3전극부 상호간은 회전판 자체가 노출되어 있는 영역에 의해 상호 이격되어 있어, 어느 한 전극부의 극성이 다른 전극부의 극성에 전기적인 영향을 주지 않도록 형성되어야 함은 물론이다.

이와 같이 ＋전극을 띠고 있는 제1전극부(411)를 회전판의 넓은 범위에 걸쳐 형성하고, －전극을 띠는 제2전극부(412)와 ＋전극을 띠는 제3전극부(413)를 상대적으로 좁은 범위에 걸쳐 형성함으로써, 상기 회전판을 회전시키면서 상기 제1노출단자와 제2노출단자에 모두 ＋전극이 인가되도록 할 수 있음은 물론, 어느 하나의 노출단자에는 ＋전극이 인가되고, 다른 하나의 노출단자에는 －전극이 인가될 수 있게 할 수도 있고, 두 개의 노출단자 모두 또는 어느 하나의 노출단자에만 전극이 인가되지 않도록 조절할 수도 있게 됨으로써, 상기 제1노출단자와 제2노출단자를 통하여 외부로 표출되는 배터리 모듈의 전극을 자유롭게 변경할 수 있게 된다.

이처럼 종래에 배터리 모듈 외부로 공급하는 전원의 극성이 고정된 상태로 구현되던 전극부의 역할을 제1전극부 내지 제3전극부가 구비된 회전 가능한 스위칭 변환부와 하우징에 고정되어 있는 제1노출단자와 제2노출단자로 분리하여 구현함으로써, 고정된 위치의 노출단자에서 배터리 모듈 외부로 공급되는 전원의 극성을 자유롭게 선택 변경할 수 있게 되므로, 원하는 수준의 전압을 출력하기 위해 다수의 배터리 모듈들을 직렬 또는 병렬 연결하는 편의성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 상기 회전판을 회전 조작하면서 상기 제1노출단자와 제2노출단자를 통해 외부로 나타나는 배터리 모듈의 극성을 다양하게 변경하는 것을 도 5에 나타내었다.

이러한 도 5을 참조하면, 먼저 도 5의 (a)에서는 제1노출단자의 저면에 제1전극부가 위치하고 제2노출단자의 저면에는 제3전극부가 위치하여 제1노출단자와 제2노출단자 모두가 ＋전극을 출력하는 것(‘＋＋’로 표시함)을 나타내었고, 도 5의 (b)에서는 제1노출단자의 저면에 제2전극부가 위치하고 제2노출단자의 저면에는 제1전극부가 위치하여 제1노출단자에서는 －전극을 출력하고 제2노출단자에서는 ＋전극을 출력하는 것(‘－＋’로 표시함)을 나타내었다.

그리고, 도 5의 (c)에서는 제1노출단자의 저면에 제1전극부가 위치하고 제2노출단자의 저면에는 제2전극부가 위치하여 제1노출단자에서는 ＋전극을 출력하고 제2노출단자에서는 －전극을 출력하는 것(‘＋－’로 표시함)을 나타내었고, 도 5의 (d)에서는 제1노출단자의 저면에는 전극부가 없는 회전판이 위치하고 제2노출단자의 저면에는 제2전극부가 위치하여 제1노출단자에서는 출력 전극이 없어 단락이 이루어지고 제2노출단자에서는 －전극을 출력하는 것(‘× －’로 표시함)을 나타내었다.

또한, 도 5의 (e)에서는 제1노출단자와 제2노출단자 모두의 저면에 전극부가 없는 회전판이 위치하여 출력 전극이 없어 단락된 상태로 연결되는 것(‘× ×’로 표시함)을 나타내었고, 도 5의 (f)에서는 제1노출단자의 저면에는 전극부가 없는 회전판이 위치하고 제2노출단자의 저면에는 제1전극부가 위치하여 제1노출단자에서는 출력 전극이 없어 단락이 이루어지고 제2노출단자에서는 ＋전극을 출력하는 것(‘× ＋’로 표시함)을 나타내었다.

그리고, 도 5의 (g)에서는 제1노출단자의 저면에 제2전극부가 위치하고 제2노출단자의 저면에는 전극부가 없는 회전판이 위치하여 제1노출단자에서는 －전극을 출력하고 제2노출단자에서는 출력 전극이 없어 단락이 이루어지는 것(‘－ ×’로 표시함)을 나타내었고, 도 5의 (h)에서는 제1노출단자의 저면에는 제1전극부가 위치하고 제2노출단자의 저면에는 전극부가 없는 회전판이 위치하여 제1노출단자에서는 ＋전극을 출력하고 제2노출단자에서는 출력 전극이 없어 단락이 이루어지는 것(‘＋ ×’로 표시함)을 나타내었다.

이와 같이, 상기 회전판(420)을 회전시키는 것만으로도 상기 회전판에 구비되어 전극을 띠고 있는 제1전극부 내지 제3전극부 또는 전극을 띠지 않고 있는 회전판 영역이 상기 제1노출단자와 제2노출단자에 순차적으로 접하면서 배터리 모듈 외부로 나타나는 전극의 극성을 자유롭게 변경할 수 있게 된다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 배터리 모듈 상호간을 연결함에 있어, 적층되는 배터리 모듈 또는 측면에서 연결하고자 하는 배터리 모듈과 접하게 되는 면의 하우징에 구비된 회전판을 회전 조작하는 것만으로도 노출단자에서 나타나는 극성을 손쉽게 변경할 수 있게 되어, 배터리 모듈들이 사용되는 장치에서 요구하는 수준의 전압 크기를 만들기 위한 직렬, 병렬 또는 단락의 연결을 위한 편의성을 향상시킬 수 있게 된다. 이처럼 배터리 연결을 위한 사용자의 조작에 의해 제1노출단자와 제2노출단자의 출력 극성이 자유롭게 변경될 수 있으므로, 배터리 모듈 제조시에는 배터리 모듈을 적층시켜 사용하는 사용 환경에 대한 고려를 하지 않을 수 있게 되므로 제조편의성을 크게 향상시킬 수 있음은 물론이다.

또한, 이와 같이 배터리 모듈에서 출력되는 전원의 극성을 자유롭게 변경시킬 수 있는 노출단자(300)와 스위칭 변환부(400)의 경우, 하우징을 형성하는 육면체의 모든 면에 형성하여 전극 변경이 가능하도록 구성될 수도 있으나, 적층시 접하게 되는 배터리 모듈의 면 중 하나의 배터리 모듈의 출력 극성을 변경하는 것만으로도 직렬 또는 병렬연결을 위한 전기적 연결이 가능하게 되는바, 도 4 및 도 5에 부분적으로 도시된 바와 같이 하우징의 세 면에만 노출단자와 스위칭 변환부를 형성하고 이들과 마주 위치하게 되는 나머지 세 면에는 극성이 고정되어 있는 통상적인 전극부를 형성할 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 제1 및 제2노출단자에 접하게 되는 전극부의 극성을 변경하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전판을 회전 조작할 수 있는 회전 조절부(430)가 더 구비되고, 이러한 회전 조절부는 사용자의 조작 편의를 위해 상기 하우징 외부로 노출되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 상기 회전 조절부(430)는 사용자가 손으로 잡고 회전시킬 수 있도록 형성될 수 있음은 물론, 내부로 오목하게 형성되어 드라이버와 같이 얇은 판형의 도구를 이용하여 회전시킬 수 있도록 형성될 수도 있다.

또한, 상기 회전판(100)에는 상기 회전 손잡이를 회전시킴에 따라 상기 제1노출단자와 제2노출단자에 접하게 되는 전극부가 변경되는 상황을 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록, 상기 전극부들이 형성된 회전판의 원주 내측에 상기 제1전극부 내지 제3전극부와 같은 각도를 갖는 띠 형상으로 이루어진 전극표시부(440)가 더 형성되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 하우징(100)에는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전극표시부(440)를 시각적으로 확인할 수 있도록 관통 형성되어 상기 회전판의 일부 영역이 노출될 수 있는 타공부(110)가 더 형성되어야 함은 물론이다. 이러한 상기 타공부(110)는 상기 제1 및 제2노출단자와는 동일 직선상에 위치하도록 형성됨으로써 제1 및 제2노출단자의 위치에 있는 전극부의 극성을 상기 전극표시부(440)를 통하여 외부에서 시각적으로 확인할 수 있게 된다.

도 5에서는 상기 전극표시부(440)로서, ＋전극이 형성되어 있음을 나타내는 영역에는 붉은 색의 띠를 형성하고, －전극이 형성되어 있는 영역에는 검은 색의 띠를 형성하여, 상기 회전 조절부의 조작으로 회전판이 일정 각도씩 회전하면서 상기 타공부를 통해 나타나는 붉은 색의 띠, 검은 색의 띠 또는 일반 회전판의 색 등 전극표시부의 색상변화를 통해 상기 제1노출단자와 제2노출단자에 어떤 전극부가 위치하게 되는지 여부를 확인하면서 배터리 모듈을 통해 외부로 공급하려는 전원의 극성을 변경할 수 있는 것을 나타내었다.

이때 ＋전극이나 －전극을 나타내는 띠의 색상을 자유롭게 변경할 수도 있고, 문자나 기호 등의 형태로 상기 제1노출단자와 제2노출단자에 접하게 되는 전극부의 극성을 나타낼 수도 있음은 물론이다.

다음에는, 도 7 내지 도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제2실시예를 설명한다. 도 7은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제2실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 측면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 내부 측면도이다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제2실시예는, 육면체 형상으로 이루어지고 내부가 비어 있는 하우징(100)과, 상기 하우징의 내부에 수납되어 있는 복수의 배터리 셀(200)과, 상기 하우징의 복수의 면에 돌출 형성되어 있으며 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되면서 ＋전극이나 －전극을 선택적으로 띠게 되는 돌출전극이 구비되어 있는 돌출전극부(500)와, 상기 돌출전극부가 형성된 동일면에서 상기 돌출전극부로부터 일정거리 이격된 위치에 함몰 형성되어 있으며 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되면서 ＋전극이나 －전극을 선택적으로 띠게 되는 함몰전극이 구비되어 있는 함몰전극부(600)와, 상기 돌출전극부에 구비된 돌출전극과 상기 함몰전극부에 구비된 함몰전극에 관통 형성되어 있는 제1결합구와 제2결합구에 결합되어 상기 돌출전극과 함몰전극에 전기적인 극성을 부여하는 접촉볼트(700)를 포함하여 구성된다.

이때. 상기 하우징(100)은, 배터리 모듈의 외형을 제공하는 것으로서 적층이 용이한 육면체 형상으로 구성되며, 큐브형의 정육면체 형상뿐만 아니라 직육면체의 형상으로도 형성될 수 있음은 상술한 제1실시예와 동일하다.

또한, 상기 배터리 셀(200)은, 배터리 모듈에서 출력하고자 하는 전기에너지를 저장하고 있는 2차 전지로서, 충전을 통해 저장되어 있는 전기에너지를 배터리 모듈 외부로 출력할 수 있도록 상기 돌출전극부(500)와 함몰전극부(600)를 이루는 돌출하우징과 함몰하우징의 내측에 구비된 내부전극(530, 630)에 각각 연결되도록 구성된다.

이러한 상기 하우징과, 배터리 셀에 대한 기본적인 구성들은 상술한 제1실시예의 구성과 동일한바, 이하에서는 상하 또는 좌우로 배터리 모듈을 적층할 경우 배터리 모듈들의 직렬 또는 병렬연결 등을 위한 전기적 연결시 배터리 모듈 상호간의 전기적인 연결이 이루어지는 돌출전극(520)과 함몰전극(620)의 전기적 극성을 ＋전극과 －전극 상호간에 자유롭게 선택 변경할 수 있게 한 돌출전극부와 함몰전극부의 구성을 위주로 설명한다.

본 발명에 따른 전극 변환이 용이한 배터리 모듈의 제2실시예에서는, 하우징을 이루는 육면체의 면에 외부로 돌출된 돌출전극부(500)와 내측으로 함몰된 함몰전극부(600)를 형성하여 배터리 모듈의 적층시 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 돌출전극부(500)가 함몰전극부(600) 내부로 끼워져 배터리 모듈 상호간의 안정적인 결합이 이루어질 수 있게 한 것이다. 이처럼 배터리 모듈의 상하 또는 좌우 적층시 돌출전극부가 함몰전극부에 끼워짐으로써 적층된 상태에서의 배터리 모듈 상호간의 결합력을 강화시킴과 아울러 전기적인 연결의 신뢰도를 향상시킬 수 있으므로, 이동 중 지면의 상태에 따라 반복적으로 충격에 노출될 수 밖에 없는 전기스쿠터나 골프 카트 등에 장착된 상태에서도 배터리 모듈 상호간에 이루어지는 전기적 연결의 안정성을 확보할 수 있게 된다.

이때, 상기 돌출전극부(500)와 함몰전극부(600) 각각에는 돌출전극과 함몰전극이 구비되지만, 상기 돌출전극(520)과 함몰전극(6200은 고정적으로 전기적인 극성을 띠고 있지 않은 상태로 구비되어 있으며, 상기 접촉볼트(700)가 결합되는 돌출하우징(510) 또는 함몰하우징(610) 내측면에 구비된 내부전극(530, 630)의 극성에 의해 ＋전극 또는 －전극이 선택적으로 부여되면서 배터리 모듈 외부로 표출되는 전기적인 극성을 변경할 수 있게 된다.

이와 같이 상기 돌출전극부와 함몰전극부에 구비된 돌출전극과 함몰전극의 전기적인 극성을 ＋전극과 －전극 중에서 자유롭게 선택하여 변경할 수 있게 되므로, 배터리 모듈 상호간의 직렬연결 또는 병렬연결의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 돌출전극부(500)는, 도 8 및 도 14에 도시된 바와 같이 상기 하우징 외부로 돌출 형성된 돌출하우징(510)과, 상기 돌출하우징의 외주 표면을 덮는 상태로 노출되어 있고 양 측부는 상기 하우징을 향하여 2단 절곡되어 돌출하우징의 내측에 끼워진 상태로 고정되어 있는 돌출전극(520)과, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있으며 상기 돌출하우징의 내측면에 고정되어 있는 두 개의 내부전극(530)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 함몰전극부(600)도, 도 8 및 도 14에 도시된 바와 같이 상기 돌출하우징이 삽입될 수 있는 공간을 제공할 수 있도록 상기 하우징의 일면에서 내측으로 오목하게 함몰 형성된 함몰하우징(610)과, 상기 함몰하우징의 표면을 덮는 상태로 노출되어 있고 양 측부는 상기 하우징을 향하여 2단 절곡되어 함몰하우징의 내측에 끼워진 상태로 고정되어 있는 함몰전극(520)과, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있으며 상기 함몰하우징의 내측면에 고정되어 있는 두 개의 내부전극(530)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 돌출하우징(510)은 인접한 다른 배터리 모듈에 구비된 함몰하우징(610)에 끼워져 삽입되면서 배터리 모듈 상호간의 결합이 이루어지게 되는바, 상기 돌출하우징의 크기는 상기 함몰하우징에 끼워질 수 있을 정도의 크기로 형성되어야 함은 물론이다.

또한, 상기 돌출전극(520)은 인접한 다른 배터리 모듈에 구비된 함몰하우징에 부드럽게 끼워지면서도 함몰전극과의 전기적인 접촉 신뢰도를 향상시킴과 아울러 끼워진 상태에서 쉽게 분리되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 돌출하우징의 돌출된 표면뿐만 아니라 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 돌출하우징의 상하 좌우를 이루는 네 측면에도 외측으로 돌출 형성된 곡면의 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 돌출전극(520)이 돌출하우징의 상하 좌우에 돌출 형성된 곡면의 형태를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 함몰하우징에 끼워진 상태에서는 압착된 상태를 유지하여 함몰전극과의 기계적 및 전기적 결합을 강화할 수 있게 된다.

또한, 상기 함몰전극(620)도 상기 함몰하우징의 함몰된 표면뿐만 아니라 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 함몰하우징의 내주면 둘레를 이루는 상하 좌우의 네 측면에 모두 형성됨으로써, 돌출전극과의 전기적인 접촉 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 도 7 및 도 8에서는 이처럼 네 개의 측면에 형성된 돌출전극과 함몰전극을 금색으로 표현함으로써 시각적인 확인이 보다 명확하게 이루어질 수 있게 하였다.

이와 같이 돌출전극과 함몰전극 상호간이 표면에서 뿐만 아니라 양 측면에서도 전기적인 접촉을 하고 있게 되므로, 배터리 모듈에 가해지는 외부 충격 등에 의해 표면에서 약간의 이격이 발생하게 되더라도 네 측면에서의 전기적인 접촉상태를 유지할 수 있게 되어 전기적인 접촉의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 돌출전극과 함몰전극의 외측부분은 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 돌출하우징과 함몰하우징의 내측부분에 끼워진 상태로 고정 결합될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 상기 돌출전극과 함몰전극은 상하 좌우를 이루는 외측부가 2단으로 절곡되어 그 단면이 대략 외부를 향하여 절곡된 ‘ㄷ’형상을 갖도록 이루어짐으로써, 절곡된 부분이 돌출하우징과 함몰하우징에 끼워져 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 돌출전극과 함몰전극에는 상기 돌출하우징과 함몰하우징의 내측면에 고정되어 있는 내부전극과의 전기적인 연결이 이루어질 수 있도록, 상기 돌출전극에서 ＋전극과 －전극을 띠고 있는 두 개의 내부전극에 각각 이르도록 관통된 두 개의 제1결합구(540)와, 상기 함몰전극에서 ＋전극과 －전극을 띠고 있는 두 개의 내부전극에 각각 이르도록 관통된 두 개의 제2결합구(640)가 형성되도록 구성된다.

즉, 상기 돌출전극과 함몰전극은 배터리 셀에 직접 연결되어 있지 않아 전원을 공급받지 못하고 있는바, 상기 돌출전극이나 함몰전극에서 내부전극에 이르도록 끼워지는 접촉볼트에 의해 전기적으로 연결되면서 내부전극이 띠고 있는 전원을 공급받아 전기적인 극성을 띨 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 제1결합구(540)는 상기 돌출전극에서 내부전극에 이르도록 상기 돌출전극(520)과 돌출하우징(510) 및 내부전극(530)에 이르도록 관통 형성되고, 상기 제2결합구(640)도 함몰전극에서 내부전극에 이르도록 상기 함몰전극(620)과 함몰하우징(610) 및 내부전극(630)에 이르도록 관통 형성된다. 그리고, 상기 돌출전극과 함몰전극 각각에서 ＋전극과 －전극 중 전기적 극성을 부여하고자 하는 하나를 선택하여 접촉볼트를 끼울 수 있도록 상기 제1결합구(540)와 제2결합구(640)가 두 개씩 형성되는 것이 바람직하다. 즉 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 상기 제1결합구(540)는 돌출전극부에 구비된 ＋전극과 －전극의 내부전극 각각에 이를 수 있도록 두 개의 관통된 구멍으로 형성되고, 상기 제2결합구(640)도 함몰전극부에 구비된 ＋전극과 －전극의 내부전극 각각에 이를 수 있도록 두 개의 관통된 구멍으로 형성된다.

또한, 상기 돌출하우징의 내측면에 구비된 내부전극(530)은, 도 9 및 도 14에 도시된 바와 같이, 하나는 ＋전극을 띠고 있고 나머지 하나는 －전극을 띠고 있게 되며, 이를 위하여 상기 내부전극(530)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있게 된다. 이때, 상기 내부전극(530)은 접촉볼트가 끼워지기 위한 너트로서의 역할을 하게 되어 접촉볼트의 안정적인 결합상태를 유지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 함몰하우징의 내측면에 구비된 내부전극(630)의 경우에도 하나는 ＋전극을 고정적으로 띠고 있고 나머지 하나는 －전극을 고정적으로 띠고 있게 됨은 물론이다.

이처럼 내부전극(530, 630)의 경우 전선 등에 의해 배터리 셀에 연결되어 ＋전극과 －전극을 고정적으로 띠고 있지만, 돌출하우징과 함몰하우징에 의해 절연되어 하우징 외부로는 두 가지의 극성을 동시에 나타내지 않고, 사용자의 선택에 의해 상기 접촉볼트(700)가 끼워지는 내부전극의 전기적 극성만이 상기 돌출전극이나 함몰전극을 통해 외부로 표출될 수 있게 된다.

도 9에서는 내부전극 중 위쪽에 위치하게 되는 ＋전극에는 붉은 색의 전선이 연결된 것으로 나타내고, 아래쪽에 위치하게 되는 －전극에는 검은 색의 전선이 연결된 것으로 나타내었다.

이를 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이 돌출하우징과 함몰하우징에 구비된 내부전극(530, 630)에 연결되어 배터리 셀에 저장된 전기에너지를 공급하는 전선은, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 다수의 배터리 셀(200)에 직렬 또는 병렬 연결되어 전원을 공급받는 BMS(Battery Management System)의 입력단자나 출력단자에 연결되어 ＋전원과 －전원을 공급받게 된다. 도 10 및 도 11에서는 이를 나타내기 위하여 붉은 색의 전선이 +전원을 공급하고, 푸른 색의 전선이 －전원을 공급하도록 연결되어 있는 것을 나타내었다.

이와 같이 상기 배터리 셀(200)로부터 ＋전원과 －전원을 공급받는 전선은 도 11에 도시된 바와 같이 상기 하우징 내부에서 각각 6개의 선으로 분기되어 상기 하우징의 육면체를 이루는 각 면에 구비되어 있는 돌출하우징(500)과 함몰하우징(600)에 구비된 내부전극(530, 630)에 각각 연결되도록 구성된다. 도 11은 하우징의 육면체를 이루는 각 면을 평면의 형태로 전개하여 나타낸 것으로서 각 내부전극에 연결된 ＋전원과 －전원의 연결 형태를 쉽게 파악할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이 돌출전극부와 함몰전극부의 구성은 상하 좌우로 쌓이게 되는 배터리 모듈 상호간의 적층 결합을 위하여 육면체를 이루는 하우징의 모든 면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 인접한 배터리 모듈과의 결합을 위해 돌출전극부와 함몰전극부 각각에 돌출전극과 함몰전극의 전기적 극성을 선택할 수 있도록 돌출전극과 함몰전극이 접촉볼트에 의해 내부전극에 전기적으로 연결될 수 있게 한 구성이 하우징을 이루는 육면체의 모든 면에 형성되도록 구성될 수도 있으나, 인접한 배터리 모듈 중 어느 한 쪽의 전극만을 변경하고 다른 쪽의 전극은 고정되어 있어도 직렬 또는 병렬연결 형성에 부족함이 없는바 도 11에 도시된 바와 같이 세 개의 면에 구비된 돌출전극부와 함몰전극부에는 ＋전극과 －전극을 선택하여 결합할 수 있도록 돌출전극과 함몰전극 및 각각의 내부전극을 형성하고, 이들로부터 마주보는 위치에 있게 되는 나머지 세 개의 면에는 돌출전극과 함몰전극이 배터리 셀이 직접 연결되어 ＋전극과 －전극이 하나씩 고정된 형태로 구비되도록 구성될 수도 있음은 물론이다.

이와 같이 돌출전극과 함몰전극에 전극이 고정된 형태로 이루어지는 것은 도 14에서 좌측에 표현된 배터리 모듈 A의 함몰하우징과 돌출하우징에 설치된 함몰전극과 돌출전극이 각각 －전극과 ＋전극에 연결되어 전기적 극성이 고정적으로 부여되도록 형성된 것처럼 구성될 수 있다. 즉, 함몰전극과 돌출전극이 함몰하우징과 돌출하우징의 외형을 따라 형성되고 그 외주 측면이 하우징에 결합될 수 있도록 2단 절곡 형성된 것을 제외하고는 통상적인 전극처럼 배터리 셀에 연결되어 ＋전원 또는 －전원을 공급받을 수 있게 된다.

도 11에서는 연결하고자 하는 전극의 선택이 가능하게 한 돌출전극부와 함몰전극부는 하얀 색으로 표시하고, 전극이 고정되어 잇는 돌출전극부와 함몰전극부는 ＋전원을 나타내는 붉은 색이나 －전원을 나타내는 푸른 색으로 표시하여 도면상에서 시각적인 구별이 가능하게 나타내었다.

이 경우 전극의 선택이 가능하게 한 돌출전극부와 함몰전극부의 경우에는 배터리 셀로부터 공급되는 전원이 인가되는 붉은 색 또는 푸른 색의 전선이 하우징의 각 면 앞쪽에서 분기되면서 돌출하우징과 함몰하우징의 내측면에 구비된 내부전극에 각각 연결됨으로써, 돌출전극부와 함몰전극부 각각에서 접촉볼트에 의해 전기적 연결을 하고자 하는 전원의 극성을 자유롭게 결정할 수 있게 된다.

상기 접촉볼트(700)는, 상기 제1결합구 또는 제2결합구에 결합되어 상기 돌출전극 또는 함몰전극을 그 내부에 구비되어 있는 내부전극에 전기적으로 연결시켜 내부전극의 전기적 극성을 돌출전극 또는 함몰전극에 부여하기 위한 금속성의 전도체로 구성된다.

이러한 접촉볼트(700)는 제1결합구 또는 제2결합구에 결합된 상태에서 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 돌출하우징이 함몰하우징에 끼워져 돌출전극과 함몰전극 상호간의 결합이 완료되어야 하므로, 접촉볼트의 머리 부분이 평평한 형태의 접시나사 등으로 구성되는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 제1결합구나 제2결합구에 결합된 상태에서 평평한 머리부분이 돌출전극이나 함몰전극 외부로 돌출되지 않게 되므로 돌출전극부와 함몰전극부 상호간의 결합이 돌출전극과 함몰전극의 표면 전체와 측면에서 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

도 14에서는 배터리 모듈 A에 구비된 함몰전극부는 －전극이 고정적으로 부여되고 돌출전극부는 ＋전극이 고정적으로 부여된 것을 나타내었으며, 이러한 배터리 모듈 A에 결합되는 배터리 모듈 B에 구비된 돌출전극부와 함몰전극부는 전극의 선택이 가능하도록 구성되어 배터리 모듈 상호간의 결합시 직렬연결 또는 병렬연결을 위한 극성 변경이 사용자의 선택에 따라 자유롭게 이루어질 수 있게 한 것을 나타내었다.

이때, 배터리 모듈 B에 구비된 돌출전극부에서 ＋전극을 선택하고 함몰전극부에는 －전극을 선택하여 제1결합구와 제2결합구에서 각각의 극성에 맞게 접촉볼트를 결합하면 돌출전극은 ＋전극이 부여되고 함몰전극은 －전극이 부여되어 배터리 모듈 A와 직렬연결이 가능하게 된다.

이와 달리, 배터리 모듈 B에 구비된 돌출전극부에서 －전극을 선택하고 함몰전극부에는 ＋전극을 선택하여 제1결합구와 제2결합구에서 각각의 극성에 맞게 접촉볼트를 결합하면 돌출전극은 －전극이 부여되고 함몰전극은 ＋전극이 부여되어 배터리 모듈 A와 병렬연결이 가능하게 된다.

또한, 배터리 모듈 B에서 접촉볼트를 연결하지 않아 돌출전극 또는 함몰전극에 전기적인 극성이 부여되지 않을 경우에는 단락상태가 되므로, 사용자 입장에서는 원하는 전압의 출력을 얻기 위해 배터리 모듈을 적층함에 있어 직렬 또는 병렬연결을 위한 전기적 극성을 간편하고 다양하게 선택하여 결합할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 : 하우징 110 : 타공부
200 : 배터리 셀
300 : 노출단자
400 : 스위칭 변환부 410 : 전극부
411 : 제1전극부 412 ; 제2전극부
413 : 제3전극부 420 : 회전판
430 : 회전 조절부 440 : 전극표시부
500 : 돌출전극부 510 : 돌출하우징
520 : 돌출전극 530 : 내부전극
540 : 제1결합구
600 : 함몰전극부 610 : 함몰하우징
620 : 함몰전극 630 : 내부전극
640 : 제2결합구
700 : 접촉볼트

Claims

육면체 형상으로 이루어지고 내부가 비어있는 하우징;
상기 하우징의 내부에 수납되어 있는 복수의 배터리 셀;
상기 배터리 셀에 일단이 연결된 상태로 상기 하우징의 복수의 면에 구비되어 있어 배터리 셀 전체의 전력을 외부로 공급하는 전극부; 및
인접한 다른 배터리 모듈이나 장치에 전기적으로 연결되는 상기 전극부의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 선택하거나 변경할 수 있게 한 전극 변환부;를 포함하되,
상기 전극부 및 전극 변환부는,
상기 하우징의 복수의 면에서 외부에 노출되어 고정되어 있으며, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 전극부에 저면이 접하여 다른 배터리 모듈이나 장치와의 전기적 연결이 이루어지는 제1 및 제2 노출단자; 및
상기 배터리 셀에 연결되어 +전극과 -전극을 고정적으로 띤 상태로 회전판의 일면에 부분적으로 형성되어 있으며, 상호 간에 일정 간격을 두고 이격되어 있는 복수개의 전극부와,
일면에 상기 전극부가 구비되어 있으며, 사용자의 회전조작에 의해 회전하면서 상기 제1 및 제2 노출단자의 저면에 각각 접하게 되는 전극부를 변경할 수 있는 원형의 회전판을 포함하며, 상기 하우징의 복수의 면 내부에 형성되어 있는 스위칭 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.
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제1항에 있어서,
상기 스위칭 변환부는,
상기 회전판을 회전조작하기 위해 상기 하우징 외부로 노출되어 있는 회전 조절부가 포함되는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.
제4항에 있어서,
상기 전극부는,
＋전극을 고정적으로 띠고 있으며 90°~ 140°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제1전극부;
와, －전극을 고정적으로 띠고 있으며 상기 제1전극부의 일측으로부터 대향하는 위치에서 60° ~ 80°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제2전극부; 및
＋전극을 고정적으로 띠고 있으며 상기 제1전극부의 타측으로부터 대향하는 위치에서 10° ~ 30°의 범위에 이르는 띠 형상으로 상기 회전판에 형성되어 있는 제3전극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.
제5항에 있어서,
상기 회전판에는 상기 제1전극부 내지 제3전극부들이 형성된 회전판의 원주 내측에 상기 제1전극부 내지 제3전극부와 같은 각도를 갖는 띠 형상으로 이루어진 전극표시부가 더 형성되고, 상기 하우징에는 상기 전극표시부를 시각적으로 확인할 수 있도록 관통되어 상기 회전판의 일부 영역이 노출될 수 있는 타공부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.
육면체 형상으로 이루어지고 내부가 비어있는 하우징;
상기 하우징의 내부에 수납되어 있는 복수의 배터리 셀;
상기 배터리 셀에 일단이 연결된 상태로 상기 하우징의 복수의 면에 구비되어 있어 배터리 셀 전체의 전력을 외부로 공급하는 전극부; 및
인접한 다른 배터리 모듈이나 장치에 전기적으로 연결되는 상기 전극부의 전기적 극성을 +전극과 -전극 상호간에 자유롭게 선택하거나 변경할 수 있게 한 전극 변환부;를 포함하되,
상기 전극부 및 전극 변환부는,
상기 하우징의 복수의 면에 돌출 형성되어 있으며, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 +전극이나 -전극을 선택적으로 띠게 되는 돌출전극이 구비되어 있는 돌출전극부;
상기 돌출전극부가 형성된 동일면에서 상기 돌출전극부로부터 일정거리 이격된 위치에 함몰 형성되어 있으며, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되면서 +전극이나 -전극을 선택적으로 띠게 되는 함몰전극이 구비되어 있는 함몰전극부; 및
상기 돌출전극부에 구비된 돌출전극과 상기 함몰전극부에 구비된 함몰전극에 관통 형성되어 있는 제1결합구와 제2결합구에 결합되어 상기 돌출전극과 함몰전극에 전기적인 극성을 부여하는 접촉볼트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.
제7항에 있어서,
상기 돌출전극부는, 상기 하우징 외부로 돌출 형성된 돌출하우징과, 상기 돌출하우징의 외주 표면을 덮는 상태로 노출되어 있고 양 측부는 상기 하우징을 향하여 2단 절곡되어 돌출하우징의 내측에 끼워진 상태로 고정되어 있는 돌출전극과, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있으며 상기 돌출하우징의 내측면에 고정되어 있는 두 개의 내부전극을 포함하고;
상기 함몰전극부는, 상기 돌출하우징이 삽입될 수 있는 공간을 제공할 수 있도록 상기 하우징의 일면에서 내측으로 오목하게 함몰 형성된 함몰하우징과, 상기 함몰하우징의 표면을 덮는 상태로 노출되어 있고 양 측부는 상기 하우징을 향하여 2단 절곡되어 함몰하우징의 내측에 끼워진 상태로 고정되어 있는 함몰전극과, 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되어 ＋전극과 －전극을 각각 띠고 있으며 상기 함몰하우징의 내측면에 고정되어 있는 두 개의 내부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.
제8항에 있어서,
상기 돌출전극은 상기 돌출하우징의 상하 좌우를 이루는 네 측면에도 외측으로 돌출 형성된 곡면의 형태로 구비되고, 상기 함몰전극도 상기 함몰하우징의 내주면 둘레를 이루는 상하 좌우의 네 측면에 모두 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.
제9항에 있어서,
상기 제1결합구는 상기 돌출전극과 돌출하우징 및 두 개의 내부전극에 이르도록 관통된 두 개의 구멍으로 형성되고, 상기 제2결합구도 상기 함몰전극과 함몰하우징 및 두 개의 내부전극에 이르도록 관통된 두 개의 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 변환이 용이한 배터리 모듈.