KR102438383B1 - 배터리 셀 연결 구조 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조는, 프레임에 탑재된 복수의 배터리 셀을 프레임에 연결하는 연결 부재를 포함하고, 연결 부재는, 프레임에 탑재된 복수의 배터리 셀과 연결되는 연결부와, 연결부로부터 연장되며 프레임에 결합되는 결합부를 포함하고, 결합부에는 결합부의 연장 방향으로 일렬로 배치되며 결합부의 프레임으로의 결합 위치를 표시하는 복수의 결합 위치 표시부를 구비할 수 있다.

Description

배터리 셀 연결 구조 및 방법{STRUCTURE AND METHOD FOR CONNECTING BATTERY CELL}
본 발명은 배터리 셀을 프레임에 연결하는 연결 구조 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 기기의 수요가 증대됨에 따라, 반복적으로 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 휴대용 전자 기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차, 로봇, 위성과 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 화석 연료의 고갈 및 환경 오염에 대한 관심이 높아지면서, 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서의 가장 핵심적 부품은 모터로 전력을 공급하는 배터리 팩이다.
배터리 모듈의 내부에는 복수의 배터리 셀들이 밀접하게 구비된다. 이러한 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀이 탑재되는 프레임과, 복수의 배터리 셀과 연결되며 프레임에 결합되는 연결 부재를 포함한다. 연결 부재는 보통 리벳에 의해 프레임에 체결된다.
리벳팅 공정은 짧은 공정 시간에 수행할 수 있고 연결 부재와 프레임 사이의 체결력을 증대시킨다는 점에서 장점이 있다. 그러나, 리벳팅 공정에 의해 결합된 연결 부재와 프레임을 분리하는 것이 어렵고, 연결 부재와 프레임 사이에 다른 기구가 있는 경우, 다른 기구와의 간섭에 의해 리벳팅을 수행하기 어렵다. 따라서, 연결 부재를 프레임에 결합하는 과정을 실패한 경우, 즉, 연결 부재를 프레임에 결합하는 과정에서 연결 부재의 일부가 손상된 경우, 배터리 모듈 전체를 분해하거나 폐기해야 하는 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연결 부재를 프레임에 결합하는 과정이 실패한 경우에도 배터리 모듈 전체를 분해하지 않고 연결 부재를 프레임에 결합할 수 있는 배터리 셀 연결 구조 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조는, 프레임에 탑재된 복수의 배터리 셀을 프레임에 연결하는 연결 부재를 포함하고, 연결 부재는, 프레임에 탑재된 복수의 배터리 셀과 연결되는 연결부와, 연결부로부터 연장되며 프레임에 결합되는 결합부를 포함하고, 결합부에는 결합부의 연장 방향으로 일렬로 배치되며 결합부의 프레임으로의 결합 위치를 표시하는 복수의 결합 위치 표시부를 구비할 수 있다.
결합부는 연결부에 대하여 소정의 각도로 경사질 수 있다.
결합 위치 표시부는 요홈부, 돌출부 및 마크 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
결합부는 체결 부재에 의해 프레임에 결합될 수 있으며, 결합 위치 표시부는 체결 부재가 삽입되는 관통홀일 수 있다.
복수의 결합 위치 표시부 중 결합부의 연장 방향으로의 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부가 프레임에 결합될 수 있다.
복수의 결합 위치 표시부 중 적어도 한 쌍의 결합 위치 표시부는 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다.
복수의 결합 위치 표시부 중 인접하는 한 쌍의 결합 위치 표시부 사이에는 절단용 마크가 표시될 수 있다.
복수의 결합 위치 표시부 중 인접하는 한 쌍의 결합 위치 표시부 사이에는 절단용 홈이 형성될 수 있다.
결합 위치 표시부는 볼팅, 리벳팅, 용접 중 어느 하나에 의해 프레임에 결합될 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 방법은, 프레임에 탑재된 복수의 배터리 셀을 고정부와 상기 프레임에 결합하는 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재는, 상기 프레임에 탑재된 상기 복수의 배터리 셀을 연결하는 연결부와, 상기 연결부로부터 연장되며 상기 고정부와 프레임에 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 결합부에는 상기 결합부의 연장 방향으로 일렬로 배치되며 상기 결합부의 상기 프레임으로의 결합 위치를 표시하는 복수의 결합 위치 표시부를 구비하고, 상기 연결부와 상기 결합부 사이에는 절곡부가 구비되며, 상기 절곡부는 상기 결합부가 상기 고정부에 대해 예각의 각도로 경사져 있다가 상기 고정부에 결합될 때 더 절곡되고, 상기 고정부 상측 가장자리와 상기 프레임 외측 가장자리 사이에는 공간부가 형성될 수 있도록, 상기 고정부의 상측 가장자리는 상기 프레임 외측 가장자리에서 소정 거리 하방에 위치하고, 상기 연결 부재의 절곡부는 상기 공간부에 위치하며, 상기 복수의 결합 위치 표시부 중 적어도 한 쌍의 결합 위치 표시부는 소정의 각도를 이루도록 형성되는 배터리 셀 연결 구조를 사용하여 복수의 배터리 셀을 연결하는 방법에 있어서,
(a) 상기 복수의 결합 위치 표시부 중 상기 결합부의 연장 방향으로의 최외측 단부에 위치된 제1 결합 위치 표시부를 상기 프레임에 결합하는 단계;
(b) 상기 제1 결합 위치 표시부를 상기 프레임에 결합하는 과정이 실패한 경우 상기 제1 결합 위치 표시부를 상기 결합부로부터 제거하는 단계; 및
(c) 상기 제1 결합 위치 표시부에 인접한 제2 결합 위치 표시부를 상기 프레임에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
(b) 단계는 (c) 단계에 선행하거나 후행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조 및 방법에 따르면, 복수의 배터리 셀을 연결하는 연결 부재의 연결부의 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부)를 프레임에 결합하는 과정이 실패한 경우에도, 연결부의 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부)를 절단하여 제거한 후, 다시 존재하는 연결부의 최외측 단부(제2 결합 위치 표시부)를 프레임에 결합할 수 있다. 따라서, 연결 부재를 프레임에 결합하는 과정이 실패한 경우에도 배터리 모듈 전체를 분해하지 않고 연결 부재를 프레임에 결합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조 및 배터리 모듈이 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조의 작동 과정이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조의 다른 예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조의 또 다른 예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조의 또 다른 예가 개략적으로 도시된 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조 및 방법에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조가 적용되는 배터리 모듈은 복수의 배터리 셀(10) 및 복수의 배터리 셀(10)이 탑재되는 프레임(20)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조는, 프레임(20)에 탑재된 복수의 배터리 셀(10)을 프레임(20)에 연결하는 역할을 한다. 셀 연결 구조는, 복수의 배터리 셀(10)과 연결되며 프레임(20)에 결합되는 연결 부재(30)와, 프레임(20)에 구비되고 연결 부재(30)가 고정되는 고정부(40)를 포함할 수 있다.
고정부(40)는 연결 부재(30)가 결합되는 부분으로 프레임(20)과 일체로 형성되거나, 프레임(20)에 별도로 제작되어 프레임(20)에 볼팅, 리벳팅, 용접 등에 의해 부착될 수 있다.
연결 부재(30)는 복수의 배터리 셀(10)을 서로 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 이를 위해, 연결 부재(30)는 복수의 배터리 셀(10)의 전극과 연결되는 단자부(37)를 포함할 수 있다.
연결 부재(30)는 복수의 배터리 셀(10)과 연결되는 연결부(31)와, 연결부(31)로부터 연장되며 프레임(20)에 결합되는 결합부(32)를 포함할 수 있다. 연결부(31)에는 복수의 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 단자부(37)가 구비될 수 있다.
결합부(32)는 프레임(20)의 고정부(40)에 고정된다. 예를 들면, 결합부(32)는, 볼팅, 리벳팅, 용접 중 어느 하나에 의해 프레임(20)의 고정부(40)에 고정될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 결합부(32)는 연결부(31)에 대하여 소정의 각도(A)로 경사지게 형성될 수 있다. 결합부(32)는 연결부(31)에 대하여 약 90도의 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 결합부(32)는 프레임(20)의 고정부(40)에 대하여 약 45도의 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 결합부(32)가 연결부(31)에 대하여 소정의 각도(A)로 경사지게 형성되므로, 리벳이나 볼트 등의 체결 부재(F)(도 3, 도 4 또는 도 6 참조)를 사용하여 결합부(32)를 고정부(40)에 체결할 때, 체결 부재(F) 또는 체결 부재(F)를 체결하기 위해 사용되는 공구 및 프레임(20) 또는 고정부(40) 사이의 기구적인 간섭을 방지할 수 있다.
결합부(32)에는 결합부(32)의 연장 방향으로 일렬로 배치되며 결합부(32)의 프레임(20)의 고정부(40)로의 결합 위치를 표시하는 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)를 구비할 수 있다.
복수의 결합 위치 표시부(321, 322)는 작업자가 체결 부재(F)를 사용하여 결합부(32)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합할 때, 체결 부재(F)가 결합부(32)에 결합되는 위치를 안내하는 역할을 한다. 다른 예로서, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)는 작업자가 용접기를 사용하여 결합부(32)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합할 때, 용접이 수행될 위치를 안내하는 역할을 한다.
도면에서는 두 개의 결합 위치 표시부(321, 322)를 구비하는 결합부(32)를 제시하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 결합부(32)는 3개 이상의 결합 위치 표시부(321, 322)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)는 체결 부재(F)가 삽입되는 홀의 형태로 이루어질 수 있다. 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)가 홀의 형태로 형성되므로, 체결 부재(F)가 홀에 삽입되어 결합부(32)를 프레임(20)의 고정부(40)에 용이하게 결합할 수 있다.
다른 예로서, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)는 소정의 마크로서 구성될 수 있다. 다만, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)가 체결 부재(F)가 체결될 위치 또는 용접이 수행될 위치를 안내할 수 있다면, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)는 요홈부, 관통홀, 돌출부 및 마크 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322) 중 결합부(32)의 연장 방향으로의 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부(321)가 프레임(20)의 고정부(40)에 고정될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322)는 소정의 각도(B)(0도 보다 큰 각도)를 이루도록 형성될 수 있다. 3개 이상의 결합 위치 표시부(321, 322)가 구비되는 경우, 3개 이상의 결합 위치 표시부(321, 322) 중 적어도 한 쌍의 결합 위치 표시부(321, 322)는 소정의 각도(B)를 이루도록 형성될 수 있다. 한 쌍의 결합 위치 표시부(321, 322)가 서로 소정의 각도(B)를 이루는 경우에는, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322) 중 결합부(32)의 연장 방향으로의 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부(321)가 프레임(20)의 고정부(40)에 결합될 때, 나머지 결합 위치 표시부(322)가 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부(321)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합하는 과정을 방해하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부(321)(제1 결합 위치 표시부)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합하는 과정에서 체결 부재(F)와 결합부(32)의 충돌 등에 의한 결합부(32)의 파손으로 인하여, 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부(321)(제1 결합 위치 표시부)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합하는 과정을 실패할 수 있다.
이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부(321)(제1 결합 위치 표시부)를 결합부(32)로부터 절단하여 제거할 수 있다.
그런 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 제거 과정 이후 결합부(32)의 최외측 단부에 위치된 결합 위치 표시부(322)(제2 결합 위치 표시부)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합할 수 있다.
한편, 도 5 및 도 6에서는 결합 위치 표시부(321)(제1 결합 위치 표시부)를 결합부(32)로부터 절단하여 제거하는 과정이 수행된 후, 결합 위치 표시부(322)(제2 결합 위치 표시부)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합하는 과정이 수행되는 것으로 도시되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 결합 위치 표시부(322)(제2 결합 위치 표시부)를 프레임(20)의 고정부(40)에 결합하는 과정을 수행된 후, 불량이 발생한 결합 위치 표시부(321)(제1 결합 위치 표시부)를 결합부(32)로부터 절단하여 제거하는 과정이 수행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 연결 구조 및 방법에 따르면, 연결 부재(30)의 연결부(32)의 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 프레임(20)에 결합하는 과정이 실패한 경우에도, 연결부(32)의 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 절단하여 제거한 후, 다시 존재하는 연결부(32)의 최외측 단부(제2 결합 위치 표시부(322))를 프레임(20)에 결합할 수 있다. 따라서, 연결 부재(32)를 프레임(20)에 결합하는 과정이 실패한 경우에도 배터리 모듈 전체를 분해하지 않고 연결 부재(30)를 프레임(20)에 결합할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 연결 부재(30)의 연결부(32)의 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 프레임(20)에 결합하는 과정이 실패한 경우, 작업자가 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 절단하는 부분을 용이하게 확인 할 수 있도록, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322) 사이에는 절단용 마크(325)가 표시되는 것이 바람직하다. 연결부(32)에 3개 이상의 결합 위치 표시부(321, 322)가 구비되는 경우, 절단용 마크(325)는 인접하는 한 쌍의 결합 위치 표시부(321, 322) 사이에 표시될 수 있다. 이와 같이, 인접하는 한 쌍의 결합 위치 표시부(321, 322) 사이에 절단용 마크(325)이 표시되므로, 작업자가 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 절단할 때, 절단용 마크(325)를 확인하면서 또는 절단용 마크(325)를 따라 절단 공구를 작동시키면서, 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 정확하게 절단하여 제거할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 연결 부재(30)의 연결부(32)의 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 프레임(20)에 결합하는 과정이 실패한 경우, 작업자가 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 절단하는 부분을 용이하게 절단하여 제거할 수 있도록, 복수의 결합 위치 표시부(321, 322) 사이에는 절단용 홈(327)이 형성되는 것이 바람직하다. 연결부(32)에 3개 이상의 결합 위치 표시부(321, 322)가 구비되는 경우, 절단용 홈(327)은 인접하는 한 쌍의 결합 위치 표시부(321, 322) 사이에 형성될 수 있다. 이와 같이, 인접하는 한 쌍의 결합 위치 표시부(321, 322) 사이에 절단용 홈(327)이 형성되므로, 작업자가 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))를 절단할 때, 최외측 단부(제1 결합 위치 표시부(321))가 절단용 홈(327)을 따라 용이하게 절단될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 예시적으로 설명되었으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경될 수 있다.
10: 배터리 셀
20: 프레임
30: 연결 부재
31: 연결부
32: 결합부
40: 고정부

Claims (13)

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  11. 프레임에 탑재된 복수의 배터리 셀을 고정부와 상기 프레임에 결합하는 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재는, 상기 프레임에 탑재된 상기 복수의 배터리 셀을 연결하는 연결부와, 상기 연결부로부터 연장되며 상기 고정부와 프레임에 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 결합부에는 상기 결합부의 연장 방향으로 일렬로 배치되며 상기 결합부의 상기 프레임으로의 결합 위치를 표시하는 복수의 결합 위치 표시부를 구비하고, 상기 연결부와 상기 결합부 사이에는 절곡부가 구비되며, 상기 절곡부는 상기 결합부가 상기 고정부에 대해 예각의 각도로 경사져 있다가 상기 고정부에 결합될 때 더 절곡되고, 상기 고정부 상측 가장자리와 상기 프레임 외측 가장자리 사이에는 공간부가 형성될 수 있도록, 상기 고정부의 상측 가장자리는 상기 프레임 외측 가장자리에서 소정 거리 하방에 위치하고, 상기 연결 부재의 절곡부는 상기 공간부에 위치하며, 상기 복수의 결합 위치 표시부 중 적어도 한 쌍의 결합 위치 표시부는 소정의 각도를 이루도록 형성되는 배터리 셀 연결 구조를 사용하여 복수의 배터리 셀을 연결하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 복수의 결합 위치 표시부 중 상기 결합부의 연장 방향으로의 최외측 단부에 위치된 제1 결합 위치 표시부를 상기 프레임에 결합하는 단계;
    (b) 상기 제1 결합 위치 표시부를 상기 프레임에 결합하는 과정이 실패한 경우 상기 제1 결합 위치 표시부를 상기 결합부로부터 제거하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 결합 위치 표시부에 인접한 제2 결합 위치 표시부를 상기 프레임에 결합하는 단계를 포함하는 배터리 셀 연결 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 (c) 단계에 선행하거나 후행하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 연결 방법.
  13. 삭제
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