KR20120005726A

KR20120005726A - 전지 카트리지

Info

Publication number: KR20120005726A
Application number: KR1020100066339A
Authority: KR
Inventors: 남용현; 황재철
Original assignee: (주)브이이엔에스
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-17

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지는 전류를 생성하는 복수개의 단위전지로 형성된 단위전지모듈과, 단위전지모듈의 일측에 구비되는 복수개의 단자부와, 단위전지모듈이 수용되고 복수개의 단자부가 결합되는 단자장착부가 복수개 형성된 카트리지센터와, 단자장착부에 체결되고 외측면에 단자부가 접촉되어 단위전지모듈로부터 전류를 전달받는 너트플레이트 및, 단자장착부에 안착되고 너트플레이트와 접촉되어 너트플레이트로부터 전류를 전달 받는 터미널을 포함하여 구성된다.

Description

전지 카트리지{Cartridge for Battery}

본 발명은 전지 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단자부와 터미널 간의 접촉을 증대하고 결합 구조를 단순화한 전지 카트리지에 관한 것이다.

가솔린, 경유 등의 화석 연료를 사용하는 차량의 가장 큰 문제점 중의 하나는 대기오염을 유발한다는 점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 관심을 끌고 있다. 따라서, 배터리만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등이 개발되었고, 일부는 상용화되어 있다. EV, HEV 등의 동력원으로서의 이차전지는 주로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지가 주로 사용되고 있지만, 최근에는 리튬 이온전지 등의 사용도 시도되고 있다.

EV, HEV 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되므로, 다수의 소형 이차전지(단위전지)들을 직렬 및/또는 병렬로 연결한 구조의 중대형 전지팩이 사용되고 있다.

이러한 중대형 전지팩의 구성요소인 단위전지로는 높은 밀집도로 충적됨으로써 사공간(dead space)의 크기를 줄일 수 있는 각형 전지 또는 파우치형 전지가 사용되고 있다. 이러한 단위전지들의 기계적 체결과 전기적 연결을 용이하게 하기 위하여, 일반적으로는 하나 또는 둘 이상의 단위전지들을 장착할 수 있는 전지 카트리지가 사용되고 있다. 즉, 단위전지들을 장착하고 있는 다수의 전지 카트리지들을 적층하여 전지팩을 구성하고 있다.

이러한 전지 카트리지는 내부의 단위전지들의 전압을 측정하여, 배터리 관리 시스템(Battery Managent System, BMS)으로 측정된 전압을 전달한다. 이때, 배터리 관리 시스템과 내부의 단위전지들에 구비된 단자부와의 접촉이 필요하다.

단자부와 배터리 관리 시스템간의 접촉에 있어서, 종래에는 커넥터의 터미널이 단자부와 각각 클립 방식에 의해 고정되어 전기적 접촉을 함에 따라, 공간 활용 측면에서 비효율적인 문제가 발생하고, 접촉점에서 치수공차 등에 의해 단락이 일어나는 등의 문제가 있었다. 또한 각각의 터미널과 단자부가 일일이 결합하여야 하므로 공간 활용 측면에서도 비효율적인 문제가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전지 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단자부와 터미널 간의 접촉을 증대하고 결합 구조를 단순화한 전지 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지는,

전류를 생성하는 복수개의 단위전지로 형성된 단위전지모듈; 상기 단위전지모듈의 일측에 구비되는 복수개의 단자부; 상기 단위전지모듈이 수용되고 상기 복수개의 단자부가 결합되는 단자장착부가 복수개 형성된 카트리지센터; 상기 단자장착부에 체결되고 외측면에 상기 단자부가 접촉되어 상기 단위전지모듈로부터 전류를 전달받는 너트플레이트; 및 상기 단자장착부에 안착되고 상기 너트플레이트와 접촉되어 상기 너트플레이트로부터 전류를 전달 받는 터미널; 을 포함하여 구성된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 전지 카트리지에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 단자부와 너트플레이트와 터미널이 하나의 체결수단에 의해 관통되어 체겸됨에 따라, 이들 사이의 결합이 견고하게 되고, 이들 사이에서 발생하는 단락이 방지되며, 간편한 결합구조를 이루어 작업공수가 절감되고, 결합공간이 효율적으로 이용 된다.

둘째, 너트플레이트의 일측에 돌출되어 형성되는 결합부는 체결수단의 외면에 형성된 나사산에 대응되는 형상의 나사산이 형성되어 체결수단과 나사결합됨에 따라, 너트플레이트와 체결수단의 나사결합에 의해 견고하게 결합하여 단자부와 너트플레이트와 터미널을 견고하게 결합시킨다.

셋째, 너트플레이트의 내측면은 "ㄷ"자 형상으로 절곡되어 형성된 부분의 안쪽면으로서, 이 내측면이 단자장착부에 체결될 때, 단자장착부가 너트플레이트의 내측면을 지지하여 너트플레이트가 견고하게 고정되도록 한다.

넷째, 단자장착부에 터미널이 안착되도록 터미널의 형상에 대응되는 터미널 수용부가 함몰되어 형성됨에 따라, 터미널이 단자장착부에서 이탈되지 않게 되며, 터미널과 단자장착부의 결합을 견고하게 할 수 있다.

다섯째, 터미널 수용부가 터미널의 돌출부의 일측을 지지하여 터미널이 체결수단에 의해 결합될 때 터미널이 회전되는 것을 방지한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지에 대한 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지의 단위전지모듈을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지의 분해사시도이다.
도 7은 도 6에 개시된 카트지지센터와 전압 검출용 커넥터가 결합된 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7에 개시된 전지 카트리지의 일부와 나머지 구성요소가 결합된 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 A부분의 일부 분해사시도이고, 도 10은 도 9에 나타난 전지 카트리지의 결합도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 의한 전지 카트리지를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지에 대한 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지는 단위전지모듈(110), 상측 카트리지 인너(131-1), 하측 카트리지 인너(131-2), 카트리지센터(121), 상측 커버(141-1) 및 하측 커버(141-2)를 포함한다.

단위전지모듈(110)는 단위전지들이 복수개로 구비된 하나의 뭉치이다. 단위전지는 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지로서 전류를 생성한다. 단위전지모듈(110)는 카트리지센터(121)에 구비된다. 단위전지모듈(110)의 상면은 상측 카트리지 인너(131-1)가 가장자리에 밀착되며 상측 커버(141-1)가 가운데 부분에 밀착된다. 단위전지모듈(110)의 하면은 하측 카트리지 인너(131-2)가 가장자리에 밀착되며 하측 커버(141-2)가 가운데 부분에 밀착된다.

상측 커버(141-1)는 단위전지모듈(110)의 상면과 접촉되어 단위전지모듈(110)의 열을 방출한다. 상측 커버(141-1)는 방열성이 우수한 알루미늄 재질인 것이 바람직하다. 상측 커버(141-1)와 단위전지모듈(110) 사이에는 상측 카트리지 인너(131-1)가 구비된다.

상측 카트리지 인너(131-1)는 단위전지모듈(110)의 상면 가장자리와 접촉된다. 상측 카트리지 인너(131-1)는 단위전지모듈(110)의 상면 가장자리가 상측 커버(141-1)와 직접 닿지 않도록 하여 절연을 한다. 상측 카트리지 인너(131-1)는 단위전지모듈(110)의 상면 가장자리와 상측 커버(141-1) 사이를 지지하여 단위전지모듈(110)의 상면 가장자리를 보호한다.

하측 커버(141-2) 및 하측 카트리지 인너(131-2)에 대한 설명은 상측 커버(141-1)와 상측 카트리지 인너(131-1)와 같으므로 생략한다.

상측 커버(141-1) 및 하측 커버(141-2)에는 볼록부(141a)와 오목부(141b)가 형성된다. 볼록부(141a)와 오목부(141b)는 전지 카트리지들을 적층할 때 서로 결합되어 위치를 잡는다. 볼록부(141a)와 오목부(141b)는 상측 커버(141-1) 상면 네 귀퉁이에 대칭으로 형성되어, 전지 카트리지들을 같은 방향으로 적층하는 정방향 적층 뿐만 아니라, 뒤집어 적층하는 역방향 적층이 가능하도록 한다.

카트리지센터(121)는 단위전지모듈(110)을 구비한다. 카트리지센터(121)의 상측에는 상측 카트리지 인너(131-1)를 사이에 두고 상측 커버(141-1)가 결합된다. 카트리지센터(121)의 하측에는 하측 카트리지 인너(131-2)를 사이에 두고 하측 커버(141-2)가 결합된다. 각각의 결합은 본딩, 볼트 결합 및 용접 등 다양한 결합이 이용될 수 있다.

카트리지센터(121)에는 상측 카트리지 인너(131-1)와 상측 커버(141-1) 및 하측 카트리지 인너(131-2)와 하측 커버(141-2)를 지지하고 전지 카트리지들을 적층하여 결합할 때 롱볼트가 관통되는 스페이서(124)가 구비된다.

카트리지센터(121)에 형성된 측면홀(121b)에는 카트리지 서포트(125)가 삽입된다. 카트리지 서포트(125)는 단위전지모듈(110)의 가장자리 사이를 지지하여 보호한다.

카트리지센터(121)의 전면에는 커버 프론트(123)가 결합되고, 후면에는 커버 리어(122)가 결합되어 단위전지모듈(110)의 단자부(미도시)들을 보호한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지의 단위전지모듈(110)을 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 단위전지모듈(110)은 제1단위전지(110-1) 내지 제4단위전지(110-4)를 포함하는 4개의 단위전지로 구성되는 것이 바람직하다. 다만, 단위전지의 형태에 따라 다양한 개수로 변경될 수 있다.

제1단위전지(110-1)와 제2단위전지(110-2)가 밀착되어 결합되고 제3단위전지(110-3)와 제4단위전지(110-4)가 밀착되어 결합된다. 제2단위전지(110-2)와 제3단위전지(110-3) 사이에는 갭이 형성된다. 제2단위전지(110-2)와 제3단위전지(110-3) 사이의 갭은 카트리지센터(121)에 의하여 형성된다. 제2단위전지(110-2)와 제3단위전지(110-3) 사이에 갭이 존재하여 단위전지의 충전 및 방전시 부풀림에 대비한다. 제2단위전지(110-2)와 제3단위전지(110-3) 사이의 갭에는 열센서가 삽입될 수 있다.

제1단위전지 실링부(110-1a)는 제1단위전지(110-1)의 가장자리를 실링하는 부분으로서 찢어지거나 깨지는 경우 누액으로 통전이 될 수 있다. 따라서, 제1단위전지 실링부(110-1a)의 절연과 보호를 위하여 제1단위전지 실링부(110-1a)는 상측 카트리지 인너(131-1)와 밀착된다.

제1단위전지 실링부(110-1a)와 제2단위전지 실링부(110-2a)와의 사이에는 카트리지 서포트(125)가 삽입되어 각각의 실링부를 지지하고 보호하며 절연한다. 특히 카트리지 서포트(125)는 전지 카트리지를 수직으로 세울 때 제1단위전지 실링부(110-1a)와 제2단위전지 실링부(110-2a)가 자중에 의한 처짐으로 인하여 상측 카트리지 인너(131-1)와 맞닿아 차량의 진동 등에 의하여 부분적으로 찢어지거나 깨지지는 등의 파손으로 인한 누액으로 통전되는 것을 방지한다.

단위전지모듈(110)에는 양전극(117)양병렬전극단자(117), 음전극(119)음병렬전극단자(119), 양병렬전극(113)음병렬전극(113), 음병렬전극(114)양병렬전극(114) 및 직렬전극(115)이 구비된다.

양전극(117)양병렬전극단자(117)은 제1단위전지(110-1)와 제2단위전지(110-2)를 병렬로 연결하여 단위전지모듈(110)의 양극을 형성한다. 양전극(117)양병렬전극단자(117)은 단위전지모듈(110) 일측에 배치된다. 음전극(119)음병렬전극단자(119)은 제3단위전지(110-3)와 제4단위전지(110-4)를 병렬로 연결하여 단위전지모듈(110)의 음극을 형성한다. 음전극(119)음병렬전극단자(119)는 단위전지모듈(110) 일측에 양전극(117)양병렬전극단자(117)와 나란히 배치된다.

양병렬전극(113)음병렬전극(113)은 제1단위전지(110-1)와 제2단위전지(110-2)를 병렬로 연결하고, 음병렬전극(114)양병렬전극(114)은 제3단위전지(110-3)와 제4단위전지(110-4)를 병렬로 연결하여, 직렬전극(115)이 양병렬전극(113)음병렬전극(113)과 음병렬전극(114)양병렬전극(114)을 연결한다.

제1단위전지(110-1)와 제2단위전지(110-2)는 병렬로 연결되고, 제3단위전지(110-3)와 제4단위전지(110-4)는 병렬로 연결되어 두 세트가 다시 직렬로 연결된다. 단위전지모듈(110)는 2병렬-2직렬 구조로 연결된다. 다만, 필요한 전압과 용량에 따라 연결 구조를 변경할 수 있다.

단위전지모듈(110)의 일측에는 단위전지모듈(110)에서 발생되는 전압을 전달하는 단자부(150a 내지 150c)가 복수개 구비된다. 각각의 단자부(150a 내지 150c)는 직렬전극(115) 또는 음병렬전극단자(119) 또는 양병렬전극단자(117)의 일측에 구비될 수 있고, 각각의 전극이 단자부(150a 내지 150c)의 기능을 할 수도 있다. 이하에서는 직렬전극(115)이 단자부(150a 내지 150c)(150c)의 기능을 같이 하며, 음병렬전극단자(119) 및/또는 양병렬전극단자(117)의 일측에 각각의 단자부(150a 내지 150c)(150a 내지 150b)가 구비되는 것으로 설명하나, 이에 본 발명의 사상이 한정되는 것은 아니다. 단자부(150a 내지 150c)의 기능 및 결합관계에 관하여는 도 6이하에서 후술한다.

단자부홀(151)은 단자부(150a 내지 150c)에 형성된 개구부(H)이다. 단자부홀(151)은 후술하는 체결수단(180)이 체결되며, 체결수단(180)의 형상에 대응되는 형상으로 개구되어 형성된다. 이하에서 단자부홀(151)은 개구부(H)로 설명하며, 단자부홀(151)에 체결수단(180)이 체결되는 것에 대하여는 도 6이하에서 후술한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지의 분해사시도 이며, 도 7은 도 6에 개시된 카트지지센터와 전압 검출용 커넥터가 결합된 것을 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7에 개시된 전지 카트리지의 일부와 나머지 구성요소가 결합된 도면이다.

도 6내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 카트리지는, 전류를 생성하는 복수개의 단위전지로 형성된 단위전지모듈(110)과, 단위전지모듈(110)의 일측에 구비되는 복수개의 단자부(150a 내지 150c)와, 단위전지모듈(110)이 수용되고 복수개의 단자부(150a 내지 150c)가 결합되는 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)가 복수개 형성된 카트리지센터(121)와, 카트리지센터(121)에 구비되고 각각의 단자부(150a 내지 150c)와 접촉되어 단위전지모듈(110)의 전류를 전달받는 전압 검출용 커넥터(160) 및, 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)에 체결되고 전압 검출용 커넥터(160)와 접촉하며, 외측면에 단자부(150a 내지 150c)가 접촉되어 단위전지모듈(110)로부터 전류를 전달 받는 복수개의 너트플레이트(170)를 포함하여 구성된다.

단위전지모듈(110)의 일측에는 복수개의 단자부(150a 내지 150c)가 구비된다. 각각의 단자부(150a 내지 150c)는 단위전지모듈(110)에서 발생하는 전류를 전달 받아 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)으로 전달하여, 전달된 전류값을 기초로 각 단위전지의 전류가 측정되도록 한다.

카트리지센터(121)에는 단위전지모듈(110)이 수용되며, 복수개의 단자부(150a 내지 150c)가 결합되는 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)가 복수개 형성된다. 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)는 각각의 단자부(150a 내지 150c)가 장착될 수 있도록 각각의 단자부(150a 내지 150c)에 대응되여 형성된다.

단자장착부(121-1a 내지 121-1b)는 카트리지센터(121)와 일체로 형성될 수 있다. 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)는 단자부(150a 내지 150c)가 장착되도록 함몰되어 형성될 수 있으나 이에 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)의 형상이 한정되는 것은 아니다.

전압 검출용 커넥터(160)는 카트리지센터(121)에 구비된다. 전압 검출용 커넥터(160)는 카트리지센터(121)의 내측에 구비될 수 있다. 전압 검출용 커넥터(160)가 카트리지센터(121)의 내측에 구비됨에 따라 전지 카트리지 외측으로 복잡한 도선이 구비되지 않게 되어, 전지 카트리지의 조립시 전압 검출용 커넥터(160)를 체결하는 데 필요한 작업공수가 절약되고, 고장에 의한 수리 또는 교체 시에도 작업공수를 절약할 수 있다.

전압 검출용 커넥터(160)는 단자부(150a 내지 150c)와 접촉되어 단위전지모듈(110)로부터 전류를 전달 받는다. 전압 검출용 커넥터(160)는 카트리지센터(121)의 내측에 구비되어 단자부(150a 내지 150c)와 접촉되며, 단위전지모듈(110)에서 발생되는 전류를 배터리 관리 시스템으로 전달한다.

배터리 관리 시스템은 전압 검출용 커넥터(160)로부터 전달 받은 전류의 양을 가지고 단위전지모듈(110)의 전압을 측정한다. 측정되는 전압의 결과 값에 따라, 과방전 또는 과충전된 단위전지모듈(110)에 관하여, 충전량 또는 방전량을 제어하여 정상적으로 충전 또는 방전이 되도록 한다.

전압 검출용 커넥터(160)는 일측에 단위전지모듈(110)로부터 전류를 전달받는 터미널(161)이 구비되며, 터미널(161)은 도체(162)로 연결된다. 전압 검출용 커넥터(160)의 터미널(161)은 후술하는 너트플레이트(170)와 접촉된다. 이에 관하여는 후술한다.

터미널(161)에서 전달받은 전류는 터미널(161)과 연결된 도체(162)로 전달된다. 도체(162)는 전선으로 형성되는 것일 일반적이나, 전류를 전달하는 모든 도선의 종류들을 포함한다.

도체(162)는 카트리지센터(121)에 형성되는 복수개의 체결부(121-2)에 체결된다. 체결부(121-2)는 카트리지센터의 둘레를 따라 돌출되어 형성되며, 도체가 체결될 수 있는 형상으로 형성된다. 체결부(121-2)에 도체(162)가 체결됨에 따라, 단위전지모듈(110)과 도체(162)가 간섭되어 단위전지모듈(110)에서 발생한 열이 도체(162)를 파손시키는 것을 방지할 수 있다.

도체(162)에는 터미널(161)에서 전달받은 전류를 송출하는 핀커넥터(163)가 더 구비된다. 핀커넥터(163)는 도체(162)의 일측과 타측에서 각각 전달 받은 전류를 배터리 관리 시스템으로 전달하기 위한 커넥터의 일종으로, 도체(162)와 납땜, 억지끼움 등등 다양한 방식으로 결합된다.

핀커넥터(163)는 배터리 관리 시스템으로 단위전지모듈(110)의 전류를 전달하는 검출라인(미도시)이 결합될 수 있도록 형성된다. 이 경우 검출라인과 핀커넥터(163) 간의 결합은 탈착이 용이하도록 형성된다. 따라서, 단위전지모듈(110)의 고장시 검출라인과 핀커넥터(163)와의 탈착이 가능하므로, 검출라인의 재사용이 가능해 진다.

너트플레이트(170)는 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)에 체결된다. 너트플레이트(170)는 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)와 체결될 수 있도록 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)와 대응되어 형성된다. 이하에서는 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)에 끼워 지도록 "ㄷ"자 형상으로 두번 절곡되어 형성되는 것으로 설명하나, 이에 너트플레이트(170)의 형상이 한정되는 것은 아니다.

너트플레이트(170)의 일측에는 돌출되어 형성되는 결합부(171)가 구비된다. 결합부(171)의 내측면은 개구되어 형성되고, 개구된 내측면에 나사산이 형성된다. 결합부(171)는 너트플레이트(170)에 후술하는 체결수단(180)이 결합될 때, 체결수단(180)에 형성된 나사산에 대응하여 결합되도록, 내측면에 나사산이 형성되어 있다. 체결수단(180)이 너트플레이트(170)를 관통한 후, 나사산이 형성된 결합부(171)에 나사결합을 이루어, 너트플레이트(170)와 체결수단(180)이 견고하게 결합되도록 하고, 또한 간편하게 결합되도록 한다. 체결수단(180)에 의해 체결되는 구조에 관하여는 후술한다.

도 9는 도 8에 도시된 A부분의 일부 분해사시도이고, 도 10은 도 9에 나타난 전지 카트리지의 결합도이다.

도 9 내지 도 10에 개시된 전지 카트리지의 결합관계를 살펴보면, 너트플레이트(170)는 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)에 체결되고 외측면에 단자부(150a 내지 150c)가 접촉되어 단자부(150a 내지 150c)로부터 전류를 전달받으며, 터미널(161)은 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)에 안착되고 너트플레이트(170)와 접촉되어 너트플레이트(170)로부터 전류를 전달 받는다.

단자부(150a 내지 150c)는 상술한 것과 같이 복수개가 구비되나, 이하에서는 일측에 구비된 단자부(150c)에 대해서 설명하나, 이에 본 발명의 사상이 한정되는 것은 아니다. 단자장착부(121-1a 내지 121-1b)도 일측 단자부(150c)가 결합되는 일측 단자장착부(121-1b)에 대해서 설명하나, 본 발명의 사상이 한정되는 것은 아님을 밝혀 둔다.

너트플레이트(170)는 단자장착부(121-1b)에 체결된다. 너트플레이트(170)의 내측면은 "ㄷ"자 형상으로 절곡되어 형성된 부분의 안쪽면으로서, 이 내측면이 단자장착부(121-1b)와 체결된다. 너트플레이트(170)의 내측면이 단자장착부(121-1b)에 체결될 때, 단자장착부(121-1b)가 너트플레이트(170)의 절곡된 내측면을 지지하여 너트플레이트(170)가 고정되도록 한다.

너트플레이트(170)의 외측면에는 단자부(150c)가 접촉된다. 단자부(150c)는 단위전지모듈(110)에서 발생하는 전류를 접촉하는 너트플레이트(170)로 전달한다. 이때, 어느 하나의 단자부(150c)와 다른 하나의 단자부(150c)가 중첩되어 접촉될 수 있으며, 어느 하나의 단자부(150c)가 너트플레이트(170)의 외면과 접촉되도록 하여, 단위전지모듈(110)에서 발생하는 전류가 너트플레이트(170)로 전달되도록 한다.

터미널(161)은 실시예에 따라 중앙에 개구부(H)가 형성된 오-링(O-Ring)으로 형성될 수 있으며, 또한 중앙에 개구부(H)가 형성된 직사각형으로 형성성 될 수 있다. 이하에서는 터미널(161)이 오-링으로 형성되는 것으로 설명하나, 이에 본 발명의 사상이 한정되는 것은 아니다.

터미널(161)은 단자장착부(121-1b)에 안착된다. 단자장착부(121-1b)에는 터미널(161)이 안착되도록 터미널(161)의 형상에 대응되는 터미널 수용부(121-1c)가 함몰되어 형성된다. 함몰된 부분인 터미널 수용부(121-1c)에 터미널(161)이 안착되어, 터미널(161)이 단자장착부(121-1b)에서 이탈되지 않게 되며, 터미널(161)과 단자장착부(121-1b)의 결합을 견고하게 할 수 있다.

터미널(161)의 일측에는 도체와 연결되는 장방형의 돌출부(163)가 연장되어 형성될 수 있다. 돌출부(163)는 터미널(161)과 같은 재질로 형성되며, 도체와 용접, 남땜, 억지끼움 등의 다양한 방식에 의해 결합될 수 있다.

터미널 수용부(121-1c)는 터미널(161)의 돌출부(163)의 일측을 지지하여, 터미널(161)이 후술하는 체결수단(180)에 의해 결합될 때, 터미널(161)이 회전되는 것을 방지하는 터미널 지지부(121-1d)가 형성된다. 터미널(161)은 후술하는 체결수단(180)에 의해 결합되며, 이때 나사결합으로 체결수단(180)과 너트플레이트(170)가 결합되고, 체결수단(180)에 의해 관통되는 터미널(161)은 체결수단(180)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 이 경우 터미널(161)이 회전되는 것을 방지하도록 터미널 지지부(121-1d)가 돌출부(163)를 지지한다.

터미널 지지부(121-1d)는 터미널(161)이 단자장착부(121-1b)에 수용될 때 돌출부(163)의 형상에 대응하여 함몰되어 형성되도록 하여 일측에 단차부가 형성되도록 하고, 이 단차부가 돌출부(163)를 지지하는 터미널 지지부(121-1d)의 역할을 하도록 한다.

터미널(161)은 너트플레이트(170)의 "ㄷ"자 형상의 내측면에 수용된다. 즉, 터미널(161)은 너트플레이트(170)의 내측면과 단자장착부(121-1b) 사이에 구비되어, 터미널(161)의 일측면은 단자장착부(121-1b)에 안착되고, 터미널(161)의 타측면은 너트플레이트(170)의 내측면과 접촉된다.

터미널(161)은 접촉된 너트플레이트(170)로부터 전달 받은 전류를 전압 검출용 커넥터를 통해 외부로 전달하며, 외부에 구비된 검출라인으로 전류를 전달하여 최종적으로 배터리 관리 시스템에 전류를 전달한다.

터미널(161)은 복수개의 단자장착부(121-1b) 중 어느 하나의 단자장착부(121-1b)에만 안착된다. 터미널(161)은 단자부(150c)에서 전달하는 전류를 너트플레이트(170)를 통해 전달 받을 때, 어느 하나의 단자장착부(121-1b)에 안착되어 있으면, 단자장착부(121-1b)에 결합되는 단자부(150c)로터 단위전지모듈(110)의 전류를 전달 받을 수 있으므로 하나의 단자장착부(121-1b)에만 구비되면 된다.

단자부(150c)와 너트플레이트(170)와 단자장착부(121-1b)는 동축 상에 중첩되는 개구부(H)가 각각 형성된다. 단자부(150c)에는 개구부(H)인 단자부홀(151)이 형성되고, 너트플레이트(170)는 단자부홀(151)과 대응되는 개구부(H)가 형성된다. 너트플레이트(170)의 결합부(171)에도 단자부홀(151)에 대응하여 동축 상에 개구되어 관통되는 개구부(H)가 형성되고, 내측면에는 나사산이 형성되도록 한다. 터미널(161)은 상술한 실시예에 따라, 오-링으로 형성되어 중앙에 개구부(H)가 형성된다.

이상을 기초로 결합관계를 설명하면, 우선 단자장착부(121-1b)에 터미널(161)이 안착된다. 터미널(161)은 단자장착부(121-1b)에 형성된 터미널 수용부(121-1c)에 안착되고, 터미널(161)의 돌출부(163)는 터미널 지지부(121-1d)에 의해 지지된다. 이때, 터미널(161)과 단자장착부(121-1b)에 형성된 개구부(H)는 중첩되어 체결수단(180)이 관통될 수 있도록 일치된다.

단자장착부(121-1b)에 터미널(161)이 안착된 상태에서, 너트플레이트(170)가 체결된다. 너트플레이트(170)가 "ㄷ"의 형태로 절곡되어 형섬됨에 따라, 내측면에 단자장착부(121-1b)와 터미널(161)을 수용하고 너트플레이트(170)의 내측면에 터미널(161)이 접촉되도록 한다. 너트플레이트(170)에 형성된 개구부(H)는 체결수단(180)이 단자장착부(121-1b)와 터미널(161)를 관통할 수 있도록 동축 상에 위치되어 중첩되도록 한다.

체결수단(180)은 개구부(H)인 단자부홀(151)을 통과하여 너트플레이트(170)를 통과한 후, 터미널(161)과 단자장착부(121-1b)의 개구부(H)를 관통하며, 너트플레이트(170)의 결합부(171)에 나사결합된다. 체결수단(180)은 상술한 각각의 개구부(H)들을 관통하여 일체로 체결되도록 한다. 체결수단(180)은 나사, 스크류, 핀, 리벳 등으로 형성될 수 있으며, 이하에서 스크류로 형성되는 것으로 설명하나 이에 체결수단(180)이 한정되는 것이 아님을 밝혀 둔다.

결합부(171)는 너트플레이트(170)의 일측에 돌출되어 형성된다. 결합부(171)의 내측면은 체결수단(180)의 외면에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 형성되어 있어, 체결수단(180)과 나사결합된다. 너트플레이트(170)가 체결수단(180)과 나사결합에 의해 견고하게 결합하여, 단자부(150c)와 너트플레이트(170)와 터미널(161)이 견고하게 접촉되어 단락이 발생하지 않도록 한다.

단자부(150c)와 너트플레이트(170)와 터미널(161)이 하나의 체결수단(180)에 의해 견고하게 결합되어 단단하게 접촉됨에 따라, 이들 사이에서 발생하는 단락이 방지되며, 간편한 결합구조를 이루어 작업공수가 절감되고, 결합공간이 효율적으로 이용된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

110 : 단위전지모듈 121: 카트리지센터
150a 내지 150c : 단자부 151 : 단자부홀
121-1a 내지 121-1b : 단자장착부 160 : 전압 검출용 커넥터
161 : 터미널 162 : 도체
170 : 너트플레이트 171 : 결합부
121-2 : 체결부 163 : 돌출부
121-1c : 터미널 수용부 121-1d : 터미널 지지부
H : 개구부

Claims

전류를 생성하는 복수개의 단위전지로 형성된 단위전지모듈;
상기 단위전지모듈의 일측에 구비되는 복수개의 단자부;
상기 단위전지모듈이 수용되고 상기 복수개의 단자부가 결합되는 단자장착부가 복수개 형성된 카트리지센터;
상기 단자장착부에 체결되고 외측면에 상기 단자부가 접촉되어 상기 단위전지모듈로부터 전류를 전달받는 너트플레이트; 및
상기 단자장착부에 안착되고 상기 너트플레이트와 접촉되어 상기 너트플레이트로부터 전류를 전달 받는 터미널;
을 포함하는 전지 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 카트리지센터에 구비되고 상기 터미널이 일측에 구비되어 상기 터미널이 전달 받은 전류를 외부로 전달하는 전압 검출용 커넥터를 더 포함하는 전지 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 너트플레이트는 일측에 돌출되어 형성되고 개구되어 형성된 내측면에 나사산이 형성되는 결합부가 형성되는 전지 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 너트플레이트는 "ㄷ"자 형상으로 절곡되어 형성되며, "ㄷ"자 형상의 내측면에 상기 터미널이 수용되는 전지 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 단자부와 상기 너트플레이트와 상기 단자장착부는 동축 상에 중첩되는 개구부가 각각 형성되고, 상기 개구부를 관통하여 체결수단이 체결되는 전지 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 단자장착부는 상기 터미널이 안착되도록 상기 터미널의 형상에 대응되는 터미널 수용부가 함몰되어 형성되는 전지 카트리지.
제6항에 있어서,
상기 터미널의 일측에는 장방형의 돌출부가 연장되어 형성되고,
상기 터미널 수용부는 상기 터미널의 돌출부의 일측을 지지하여, 상기 터미널이 회전되는 것을 방지하는 터미널 지지부가 형성되는 전지 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 터미널은 상기 복수개의 단자장착부 중 어느 하나의 단자장착부에만 안착되는 전지 카트리지.