KR102546117B1 - 배터리팩모듈용 배선장치 - Google Patents

Abstract

배터리팩모듈용 배선장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 배터리팩모듈용 배선장치는: 캐리어지그, 캐리어지그의 일측면의 설정 위치에 배열되고 배터리셀과 전기적으로 연결되는 터미널을 구비하는 연성인쇄회로기판, 및 터미널이 노출되도록 연성인쇄회로기판이 배열된 캐리어지그의 일측면에 포개짐으로써 연성인쇄회로기판을 펴진 상태로 고정하는 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리팩모듈용 배선장치{WIRING JIG FOR BATTERY PACK MODULE}

본 발명은 배터리팩모듈용 배선장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 셀과 전기적으로 연결하는 연성인쇄회로기판을 경질의 캐리어지그에 배치한 후, 캐리어지그에 박판 타입의 커버를 포개어, 연성인쇄회로기판이 펴진 상태를 유지하도록 하고, 커버에 홀을 통공하여 연성인쇄회로기판에 연결된 터미널을 노출시키며, 캐리어지그에 놓이는 터미널의 궤적을 따라 플랜지를 형성함으로써 터미널을 견고하게 고정하고, 캐리어지그에 연성인쇄회로기판의 배선 궤적 상에 홀을 통공하여 커버에 의해 캐리어지그 측으로 가압되는 연성인쇄회로기판의 평면상 변형을 수용하면서 공랭 처리하고자 하는 배터리팩모듈용 배선장치에 관한 것이다.

전기자동차에서 사용되는 배터리는 필요한 만큼의 전력을 공급하기 위하여 다수개의 배터리팩모듈로 구성된다. 배터리팩모듈은 다수개의 배터리셀들로 구성되는데, 배터리셀들을 직렬로 연결하게 되면 상대적으로 큰 전력을 공급할 수 있다.

배터리팩모듈은 이처럼 용량 및 출력 등을 높이기 위해 다수의 이차 전지가 직렬 내지 병렬로 연결된 구성요소를 의미한다고 할 수 있다. 종래의 배터리팩모듈은 이차 전지인 배터리셀들이 각각 수용된 복수의 카트리지들이 다단으로 적층된 카트리지 적층체와, 이들 카트리지 적층체의 연결을 위한 직렬연결장치로 구성된다.

현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 최근에는 배터리팩모듈이 소형화되고 있는 추세이고, 이에 따라 직렬연결장치도 크기가 작아지고 있다. 그런데 직렬연결장치의 하우징 안에 인쇄회로기판, 버스바 및 커넥터 등이 모두 설치되기 때문에 직렬연결장치의 크기가 작아지면 절연거리확보가 어려울 뿐 아니라, 좁은 공간 안에서 조립과 분해가 이루어져야 하므로 조립성이 저하된다.

이를 개선하기 위해, 직렬연결장치의 커버를 하우징에 힌지조립하고, 커버 쪽의 인쇄회로기판과 하우징의 버스바 사이를 연성기판으로 연결하는 구성이 제안된 바 있다.

그러나, 이러한 종래 배터리 모듈에서 직렬연결장치로써 연성기판이 적용되지만, 연성기판이 흔들림이 발생되는 것을 방지하기 위해 양측을 커버에 테이핑 처리하여 고정함에 따라, 조립성이 저하되고, 테이핑 불량이 발생되는 문제점이 있다.

아울러, 연성기판의 양측이 커버에 테이핑 처리되어 고정된 상태에서, 연성기판이 발열 여부에 따라 미세하나마 수축 및 이완됨에 따라, 연성기판에 구비되는 터미널의 위치가 가변되는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

관련기술로는, 한국공개특허공보 제10-2017-0050509호 및 한국공개특허공보 제10-2017-0050510호에 제안된 바 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리 셀과 전기적으로 연결하는 연성인쇄회로기판을 경질의 캐리어지그에 배치한 후, 캐리어지그에 박판 타입의 커버를 포개어, 기존에 연성인쇄회로기판을 테이핑 처리하여 고정하는 방식 대비 조립 작업성을 용이하게 하면서 연성인쇄회로기판이 펴진 상태를 유지하고자 하는 배터리팩모듈용 배선장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 커버의 설정 위치에 홀을 통공하여 연성인쇄회로기판에 연결된 터미널을 노출시킴으로써 터미널과 배터리 셀의 전기적 연결 작업을 용이하게 하고자 하는 배터리팩모듈용 배선장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 캐리어지그에 놓이는 터미널의 궤적을 따라 플랜지를 형성함으로써 터미널 각각의 가장자리를 지지함에 따라 터미널을 지정 위치에서 견고하게 고정하고자 하는 배터리팩모듈용 배선장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 캐리어지그에 연성인쇄회로기판의 배선 궤적 상에 홀을 통공하여 커버에 의해 캐리어지그 측으로 가압되는 연성인쇄회로기판의 평면상 변형을 수용하고, 외기에 의해 캐리어지그와 커버 사이의 공간에서 발생되는 열기를 공랭 처리하고자 하는 배터리팩모듈용 배선장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 배터리팩모듈용 배선장치는: 캐리어지그; 상기 캐리어지그의 일측면의 설정 위치에 배열되고, 배터리셀과 전기적으로 연결되는 터미널을 구비하는 연성인쇄회로기판; 및 상기 터미널이 노출되도록, 상기 연성인쇄회로기판이 배열된 상기 캐리어지그의 일측면에 포개짐으로써 상기 연성인쇄회로기판을 펴진 상태로 고정하는 커버를 포함한다.

상기 캐리어지그는, 상기 커버의 위치를 설정하기 위해, 일측면 가장자리를 따라 단턱을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 캐리어지그는 상기 연성인쇄회로기판을 안착하도록 안착홈부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 캐리어지그는 일측면에 밀착된 상기 커버의 분리를 용이하게 하도록 상기 커버의 가장자리에 대응되는 위치에 핑거홀을 통공하는 것을 특징으로 한다.

상기 커버는 상기 연성인쇄회로기판에 연결되는 상기 터미널을 노출하기 위해 노출홀을 통공하는 것을 특징으로 한다.

상기 캐리어지그는 상기 터미널을 위치 고정하기 위해 상기 터미널의 가장자리 궤적을 따라 플랜지를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 캐리어지그는 상기 커버에 가압되는 상기 연성인쇄회로기판의 배치 궤적에 개방홀을 통공하는 것을 특징으로 한다.

상기 캐리어지그는, 상기 터미널에 방수코팅액을 도포시, 상기 방수코팅액의 배출을 안내하기 위해 배출홀을 통공하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리팩모듈용 배선장치는 종래 기술과 달리 배터리 셀과 전기적으로 연결하는 연성인쇄회로기판을 경질의 캐리어지그에 배치한 후, 캐리어지그에 박판 타입의 커버를 포개어, 기존에 연성인쇄회로기판을 테이핑 처리하여 고정하는 방식 대비 조립 작업성을 용이하게 하면서 연성인쇄회로기판이 펴진 상태를 유지할 수 있다.

본 발명은 커버의 설정 위치에 홀을 통공하여 연성인쇄회로기판에 연결된 터미널을 노출시킴으로써 터미널과 배터리 셀의 전기적 연결 작업을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 캐리어지그에 놓이는 터미널의 궤적을 따라 플랜지를 형성함으로써 터미널 각각의 가장자리를 지지함에 따라 터미널을 지정 위치에서 견고하게 고정할 수 있다.

본 발명은 캐리어지그에 연성인쇄회로기판의 배선 궤적 상에 홀을 통공하여 커버에 의해 캐리어지그 측으로 가압되는 연성인쇄회로기판의 평면상 변형을 수용하고, 외기에 의해 캐리어지그와 커버 사이의 공간에서 발생되는 열기를 공랭 처리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 요부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 조립 순서를 보인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 요부 확대도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 조립 순서를 보인 평면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 실시예들을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 요부 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 조립 순서를 보인 평면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩모듈(10)용 배선장치(100)는 캐리어지그(110), 연성인쇄회로기판(120) 및 커버(130)를 포함한다.

특히, 본 발명에 따른 배선장치(100)는 배터리팩모듈(10)의 양측에 배치되어, 배터리 셀(도시하지 않음)과 전기적으로 연결된다.

캐리어지그(110)는 연성인쇄회로기판(120)을 지지하고, 연성인쇄회로기판(120)이 외부로 노출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

캐리어지그(110)는 다양한 재질로 적용 가능한데, 연성인쇄회로기판(120)에서 발생되는 열기에 견딜 수 있는 재질로 적용한다.

물론, 캐리어지그(110)는 배터리팩모듈(10)에 분리 가능하게 조립되고, 다양한 형상으로 적용 가능하다.

연성인쇄회로기판(120)은 전류의 송수신을 위해 패터닝 처리되어 있다. 특히, 본 발명에 따른 배선장치(100)는 경질의 회로보드로 적용될 수 있으나, 소형화 및 경량화 추세임에 따라, 경량 및 연질의 연성인쇄회로기판(FPCB,120)이 적용된다.

특히, 연성인쇄회로기판(120)은 캐리어지그(110)의 일측면의 설정 위치에 하나 이상 배열되고, 배터리셀과 전기적으로 연결되는 터미널(122)을 구비한다.

이때, 캐리어지그(110)는 연성인쇄회로기판(120)을 설정 위치에 안착하도록 일측면에 안착홈부(142)를 형성한다. 안착홈부(142)는 연성인쇄회로기판(120)의 두께만큼 깊게 형성된다.

한편, 커버(130)는 연성인쇄회로기판(120)이 배열된 캐리어지그(110)의 일측면에 포개진다. 그래서, 커버(130)는 캐리어지그(110)의 일측면과 연성인쇄회로기판(120)에 면접촉된다.

아울러, 커버(130)가 얇은 박판으로 이루어질 경우, 커버(130)는 캐리어지그(110)의 일측면과 마찰에 의해 밀착된다. 이로써, 커버(130)는 연성인쇄회로기판(120)을 펴진 상태로 캐리어지그(110)의 일측면에 고정하는 역할을 한다.

특히, 커버(130)는 다양한 재질로 적용 가능하다.

예로서, 커버(130)가 금속 재질로 이루어지고, 커버(130)가 캐리어지그(110)의 일측면을 덮은 상태에서, 마그넷(magnet)이 캐리어지그(110)의 타측면에서 커버(130)에 인력(引力)을 작용할 수 있다. 이로써, 커버(130)는 캐리어지그(110)의 일측면에 밀착된 상태를 유지한다.

그리고, 캐리어지그(110)는, 커버(130)의 위치를 설정하기 위해, 일측면 가장자리를 따라 단턱(112)을 형성한다. 이때, 캐리어지그(110)는 배터리팩모듈(10)의 크기에 따라 축 방향 길이가 설정되고, 커버(130)는 하나 이상 구비되어 캐리어지그(110)의 일측면에서 단턱(112) 내측을 대부분 덮는다.

물론, 단턱(112)은 다양한 형상으로 변형 가능하고, 캐리어지그(110)의 일측면 가장자리를 따라 연속적 또는 비연속적으로 형성된다. 캐리어지그(110)의 일측면 대부분을 덮는 커버(130)의 개수는 한정하지 않는다.

특히, 캐리어지그(110)는 일측면에 밀착된 커버(130)의 분리를 용이하게 하도록 커버(130) 각각의 가장자리 일부에 대응되는 위치에 핑거홀(144)을 통공한다.

이때, 핑거홀(144)은 단턱(112)과 커버(130)의 가장자리에 걸쳐지도록 캐리어지그(110)에 형성된다. 그래서, 작업자가 손가락을 핑거홀(144)에 삽입 후 해당 커버(130)를 들어 올림으로써, 커버(130)는 캐리어지그(110)로부터 용이하게 분리된다. 물론, 핑거홀(144)은 다양한 형상으로 변형 가능하고, 홀 또는 홈 형상으로 형성된다.

아울러, 커버(130)가 연성인쇄회로기판(120)이 배치된 캐리어지그(110)의 일측면 대부분을 덮기 때문에, 연성인쇄회로기판(120)은 커버(130)의 외측으로 노출되어야 한다.

이에 따라, 커버(130)는 연성인쇄회로기판(120)에 연결되는 터미널(122)을 노출하기 위해 설정된 위치에 노출홀(152)을 통공한다. 그래서, 노출홀(152)을 통해 외부로 노출된 터미널(122)이 배터리셀과 접속 가능하게 된다.

그리고, 캐리어지그(110)는 터미널(122)을 위치 고정하기 위해 설정된 위치에서 터미널(122)의 가장자리 궤적을 따라 플랜지(146)를 형성한다. 예로서, 플랜지(146)는 캐리어지그(110)의 일측면에서 돌출 형성되는 것으로 한다. 터미널(122)은 대응되는 플랜지(146)에 테두리가 접함으로써 위치 고정된다.

물론, 플랜지(146)는 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 대응되는 터미널(122)의 가장자리 궤적을 따라 연속적 또는 비연속적으로 형성된다.

또한, 캐리어지그(110)는 커버(130)에 가압되는 연성인쇄회로기판(120)의 각각의 배치 궤적에 개방홀(148)을 통공한다. 이때, 개방홀(148)은 연성인쇄회로기판(120)이 캐리어지그(110)의 타측면으로 이탈되지 않는 크기로 이루어진다. 물론, 개방홀(148)은 연성인쇄회로기판(120) 각각의 배선 궤적을 따라 캐리어지그(110)에 하나 이상 통공 형성된다.

특히, 캐리어지그(110)와 커버(130)에 의해 펼쳐진 상태를 유지하는 연성인쇄회로기판(120)은 열기의 발생 여부에 따라 평면상 이완 및 수축 현상이 발생되는 바, 개방홀(148)은 연성인쇄회로기판(120)의 소정 변형을 허용하는 역할을 한다.

아울러, 연성인쇄회로기판(120)이 캐리어지그(110)와 커버(130) 사이에 위치하지만, 연성인쇄회로기판(120)은 개방홀(148)을 통해 캐리어지그(110)의 타측면 방향으로 노출됨에 따라, 외기와 접촉됨으로써 공랭 처리된다.

결과적으로, 연성인쇄회로기판(120)은 캐리어지그(110)의 일측면 설정 위치에 배치된 후, 커버(130)에 의해 펼쳐진 상태를 유지한다. 아울러, 열기 발생 여부에 따라 이완 및 수축되는 연성인쇄회로기판(120)은 플랜지(146)에 의해 정위치 고정되고, 개방홀(148)에 의해 소정 변형이 허용됨과 아울러 공랭 처리된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 요부 확대도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩모듈용 배선장치의 조립 순서를 보인 평면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩모듈(10)용 배선장치(100)는 캐리어지그(110), 연성인쇄회로기판(120) 및 커버(130)를 포함한다.

연성인쇄회로기판(120)은, 상술한 바와 같이, 터미널(122)을 가장자리에 실장한다.

그리고, 커버(130)는 상술한 것으로 대체한다.

특히, 연성인쇄회로기판(120)과 터미널(122)의 접속이나 납땜 부위가 방수를 위해 코팅 처리될 수 있다.

이 경우, 유동성의 방수코팅액(20)이 캐리어지그(110)의 일측면에 퍼짐으로써, 커버(130)와 캐리어지그(110)가 부착됨에 따라, 커버(130)가 캐리어지그(110)로부터 분리되지 않게 된다.

이를 방지하기 위해, 캐리어지그(110)는, 터미널(122) 측에 방수코팅액(20)을 도포시, 유동성의 방수코팅액(20)의 배출을 안내하기 위해 배출홀(149)을 통공한다.

이때, 배출홀(149)은 터미널(122) 측의 방수코팅액(20)을 도포하는 위치에 해당되는 캐리어지그(110)에 통공 형성된다. 아울러, 배출홀(149)의 크기와 형상은 한정하지 않는다.

아울러, 본 실시예에서는 터미널(122)을 고정하기 위해 수용하는 홈 형상의 고정홈(147)이 캐리어지그(110)에 형성되는 것으로 한다.

미설명된 도면부호는 상술한 것으로 대체한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 배터리팩모듈 100: 배선장치
110: 캐리어지그 112: 단턱
120: 연성인쇄회로기판 122: 터미널
130: 커버 142: 안착홈부
144: 핑거홀 146: 플랜지
148: 개방홀 149: 배출홀
152: 노출홀

Claims (8)

1. 캐리어지그; 상기 캐리어지그의 일측면의 설정 위치에 배열되고, 배터리셀과 전기적으로 연결되는 터미널을 구비하는 연성인쇄회로기판; 및 상기 터미널이 노출되도록, 상기 연성인쇄회로기판이 배열된 상기 캐리어지그의 일측면에 포개짐으로써 상기 연성인쇄회로기판을 펴진 상태로 고정하는 커버를 포함하고,
   상기 캐리어지그는 상기 연성인쇄회로기판을 안착하도록 안착홈부를 형성하며, 상기 커버에 가압되는 상기 연성인쇄회로기판의 배치 궤적을 따라 하나 이상의 개방홀을 통공하고,
   상기 커버는 상기 연성인쇄회로기판에 연결되는 상기 터미널을 노출하기 위해 노출홀을 통공하며,
   상기 캐리어지그는, 상기 터미널에 방수코팅액을 도포시, 상기 방수코팅액의 배출을 안내하기 위해 배출홀을 통공하고,
   상기 캐리어지그는 상기 터미널을 고정하기 위해 홈 형상의 고정홈이 형성되며,
   상기 커버는 박판 타입으로 이루어져 상기 캐리어지그의 일측면과 밀착됨에 따라 상기 연성인쇄회로기판을 펴진 상태로 상기 캐리어지그의 일측면에 고정하고, 상기 연성인쇄회로기판은 발열에 의한 이완 및 수축 현상을 상기 개방홀에 의해 변형 허용되는 것을 특징으로 하는 배터리팩모듈용 배선장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 캐리어지그는, 상기 커버의 위치를 설정하기 위해, 일측면 가장자리를 따라 단턱을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리팩모듈용 배선장치.
   
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 캐리어지그는 일측면에 밀착된 상기 커버의 분리를 용이하게 하도록 상기 커버의 가장자리에 대응되는 위치에 핑거홀을 통공하는 것을 특징으로 하는 배터리팩모듈용 배선장치.
   
5. 삭제
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 캐리어지그는 상기 터미널을 위치 고정하기 위해 상기 터미널의 가장자리 궤적을 따라 플랜지를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리팩모듈용 배선장치.
7. 삭제
8. 삭제

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