KR20130039291A - 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 융착을 통하여 방수기능을 강화할 수 있는 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
일례로, 내부에 제1 내부공간 및 제2 내부공간을 구비하도록 제2 케이스에 부착된 제1 케이스를 포함하는 케이스; 상기 제1 내부공간에 배치되는 복수 개의 이차전지들; 및 상기 케이스의 제2 내부공간에 배열되는 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터는 배터리 팩의 외측에 노출되며, 상기 제2 내부공간과 제1 내부공간 사이에 방수형 플러그를 형성하기 위하여 배치되고, 상기 배터리 팩의 외부 장치가 상기 커넥터를 통하여 상기 이차전지들에 전기적으로 연결되는 배터리 팩이 개시된다.

Description

커넥터 및 이를 포함하는 배터리 팩{Connector and Battery pack including the same}
본 발명은 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 배터리 셀과 충방전 회로 등을 포함하는 배터리 팩 형태로 구현되고 있다. 이러한 배터리 팩은 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자 기기에 사용되거나 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
한편, 최근에는 출퇴근 수단 및 취미 수단으로 사용되고 있는 통상적인 자전거가 오르막 길 등에서 사람들의 무리한 체력을 요구하고 속도를 떨어뜨린다는 이유로, 전기 자전거가 많이 이용되고 있는 추세에 있다.
이러한 전기 자전거는 모터의 구동에 의해 동작하며, 이에 따라 전기 자전거 모터의 구동용 전원으로도 배터리 팩이 채용되고 있다.
본 발명은 초음파 융착을 통하여 방수기능을 강화할 수 있는 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 내부에 제1 내부공간 및 제2 내부공간을 구비하도록 제2 케이스에 부착된 제1 케이스를 포함하는 케이스; 상기 제1 내부공간에 배치되는 복수 개의 이차전지들; 및 상기 케이스의 제2 내부공간에 배열되는 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터는 배터리 팩의 외측에 노출되며, 상기 제2 내부공간과 제1 내부공간 사이에 방수형 플러그를 형성하기 위하여 배치되고, 상기 배터리 팩의 외부 장치가 상기 커넥터를 통하여 상기 이차전지들에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 커넥터는 상기 방수형 플러그의 일부를 형성하기 위하여 제2 커버에 초음파 융착되는 제1 커버를 포함할 수 있다.
상기 커넥터는 상기 방수형 플러그의 일부를 형성하기 위하여 제2 커버와 일체형으로 형성되는 제1 커버를 포함할 수 있다.
상기 케이스는 상기 제1 내부공간을 상기 제2 내부공간으로부터 분리시키는 고정 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 커넥터는 상기 제1 및 제2 커버들의 내부 공간에 배치된 회로기판; 및 상기 제1 및 제2 커버들의 내부 공간에 배치된 복수의 금속단자들을 더 포함하고, 상기 금속단자들은 상기 회로기판과 상기 제2 커버에 고정되되, 상기 배터리 팩의 외측으로 노출될 수 있다.
각각의 상기 제2 커버 및 회로기판은 구멍들에 의하여 관통되고, 각각의 금속 단자들은 상기 제2 커버 및 회로기판의 구멍들 내에 배열될 수 있다.
상기 제2 커버에 부착하는 제1 커버의 일부 영역 상에 배치되는 복수의 융착살들을 더 포함하고, 상기 융착살들은 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.
상기 융착살들은 상기 제1 커버의 하측 테두리를 따라 연장될 수 있다.
상기 제2 커버는 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 해당 에지들로부터 상부 방향으로 연장되는 복수의 측벽부들을 포함하고, 각각의 상기 측벽부들의 상측은 상기 제1 커버에 부착될 수 있다.
상기 제2 커버 내의 각각의 구멍은 그 안에 배치된 단자들의 해당 부분들의 경사진 표면들과 만나는 경사진 측벽들을 포함할 수 있다.
상기 케이스는 끼움홈을 포함하는 에지를 가지는 개구를 더 포함하고, 상기 커넥터의 제2 커버의 제1 플레이트의 플랜지 영역이 상기 끼움홈 내부에 배치될 수 있다.
상기 커넥터의 제1 플레이트의 플랜지 영역의 외측과 상기 케이스의 끼움홈 사이에 상기 방수형 플러그의 일부로서 제공하기 위하여 배치되는 실링부를 더 포함할 수 있다.
상기 끼움홈은 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 포함하고, 각각의 제1 및 제3 부분은 상기 개구의 중앙으로 돌출되는 돌출부들이고, 상기 제2 부분은 상기 제1 및 제3 부분 사이에 배치된 홈일 수 있다.
상기 실링부는 상기 커넥터의 제1 플레이트의 플랜지 영역의 외측부분과 상기 끼움홈의 제3 부분 사이에 배치될 수 있다.
상기 실링부는 오링일 수 있다.
상기 제1 케이스는 체결부재들에 의하여 상기 제2 케이스에 부착될 수 있다.
상기 제1 케이스는 상기 제2 케이스의 돌기홈에 끼워지는 상기 제1 케이스의 돌출부 사이에서 상기 제2 케이스에 억지끼움으로 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 커넥터를 이루는 제1 커버와 제2 커버 사이의 경계영역을 초음파 융착함으로써, 외부로부터 수분이 침투하더라도 커넥터 내부에만 유입되고 배터리 셀에는 전달되지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 커넥터의 제2 커버의 하면과 이와 결합되는 케이스의 내벽면 사이에 밀착부를 형성함으로써, 외부로부터 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 커넥터의 하부를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1a의 커넥터의 분해 사시도이다.
도 3a는 도 1a의 커넥터 중 제1 커버의 하부를 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 1a의 커넥터 중 회로 기판의 하부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3a의 커넥터 중 제1 커버의 하부 테두리부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'를 절단한 상태의 커넥터를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 커넥터 중 B영역에 대한 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이다.
도 8a는 도 7의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 8b는 이차전지가 채워지는 때 도 7의 배터리 팩이 분해 사시도이다.
도 9a는 도 8a의 Ⅸ-Ⅸ를 절단한 상태의 배터리 팩을 나타내는 단면도이다.
도 9b는 도 8a의 Ⅸ'-Ⅸ'를 절단한 상태의 배터리 팩을 나타내는 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이다.
도 10b는 도 10a의 Ⅹ-Ⅹ를 절단한 상태의 배터리 팩을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터, 이를 포함하는 배터리 팩이 결합된 전기 자전거를 개략적으로 나타내는 도면이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"된다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반재되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하의 설명에서 일측과 타측은 도면을 기준으로 좌측 방향과 우측 방향을 각각 의미하며, 상측과 하측은 도면을 기준으로 상부 방향과 하부 방향을 의미한다. 또한, 상기의 위치에 대한 기재는 상대적인 개념으로 위치를 특별히 한정해야 하는 경우를 제외하고는 구성 요소의 형성 위치를 한정하지는 않는다.
이하, 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을? 보다? 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 커넥터의 하부를 나타내는 도면이며, 도 2는 도 1a의 커넥터의 분해 사시도이고, 도 3a는 도 1a의 커넥터 중 제1 커버의 하부를 나타내는 사시도이며, 도 3b는 도 1a의 커넥터 중 회로 기판의 하부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3a의 커넥터 중 제1 커버의 하부 테두리부를 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'를 절단한 상태의 커넥터를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 커넥터 중 B영역에 대한 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 1a 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터(100)는 제1 커버(110), 제2 커버(120) 및 회로 보드(130)를 포함한다. 상기 커넥터(100)는 제1 커버(110)와 제2 커버(120)가 결합되고 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120)에 의하여 이루어진 내부 공간에 회로 보드(130)가 설치된 구조를 가진다.
상기 제1 커버(110)는 플레이트 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제1 커버(110)는 그 하면의 테두리 부위(114)에 단차부(111)가 형성된다. 상기 단차부(111)는 제2 커버(120)의 내측벽에 형성된 제2 걸림턱(1220)에 걸리게 되어 상기 제1 커버(110)가 상기 제2 커버(120)에 고정되도록 한다. 상기 제1 커버(110)는 플라스틱 물질을 그 재질로 한다.
또한, 상기 제1 커버(110)는 그 하면의 테두리 부위(114)에 융착살(115)이 형성된다. 여기서, 상기 테두리 부위(114)는 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120)의 경계영역에 해당되는 영역이다. 즉, 상기 융착살(115)은 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120)의 경계영역에 형성된다. 여기서, 상기 융착살(115)은 상기 제1 커버(110)와 동일하게 플라스틱 물질을 그 재질로 한다. 바람직하게는 상기 융착살(115)은 열가소성 수지로 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 상기 융착살(115)의 상부에 초음파 혼(Horn)과 같은 가진 수단(미도시)을 통하여 초음파 진동을 가함으로써, 상기 융착살(115)을 뭉개지도록 하고, 이를 통하여 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120)의 경계영역이 물리적으로 접합이 이루어지도록 한다.
상기 커넥터(100)를 형상함으로써, 상기 커넥터(100)는 이차전지들이 위치된 배터리 팩의 영역으로 외부로부터 수분이 침투하는 것을 방지하는 방수형 격벽 역할을 할 수 있다. 한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 융착살(115)을 사용하지 않고, 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120)를 인서트 사출(inset injection molding)시켜 일체로 형성할 수 도 있다. 이럴 경우에 상기 제1 커버(110)와 제2 커버(120)는 초음파 진동을 이용하여 물리적으로 접합하는 공정없이 일체로 형성되기 때문에, 커넥터(100)의 제조공정이 단순화되고, 커넥터(100)의 방수형 격벽이 실현될 수 있다.
상기 제1 커버(110)는 그 하면 상에 원통형의 제1 돌기부(112)가 다수 개 형성된다. 여기서, 상기 제1 돌기부(112)는 그 내부에 소정 깊이의 돌기홈(112a)이 형성되어, 상기 돌기홈(112a)에 제2 커버(120)의 제2 돌기부(127)가 회로 보드(130)의 결합홀(132)을 관통한 후 결합된다. 본 발명의 도면에서는 상기 제1 돌기부(112)를 대략 원통 형상인 것으로 도시하였으나, 이러한 형상으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 제1 커버(110)는 그 하면에 제1 방향(즉, 길이방향)으로 형성된 다수 개의 제1 직선 돌기부(113)가 형성된다. 여기서, 상기 제1 직선 돌기부(113)는 상기 제1 방향으로 각각 서로 평행이고, 소정간격으로 이격되도록 돌출형성된다. 또한, 상기 제1 직선 돌기부(113)의 일단 측에 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 돌출형성된 제2 직선 돌기부(116)가 형성된다. 본 발명에서는 상기 제1 커버(110)의 하면에 상기 제1 직선 돌기부(113)와 제2 직선 돌기부(116)를 형성하여, 상기 제1 커버(110)와 회로 보드(130)와의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 제2 커버(120)는 상측이 개구된 박스 형상으로 형성된다. 즉, 상기 제2 커버(120)는 제1 플레이트(121) 상의 가장자리로부터 상측 수직방향으로 형성된 상부 측벽부(122)를 가진다. 상기 제2 커버(120)는 상기 제1 플레이트(121)와 상부 측벽부(122)로 이루어진 내부 공간을 가지고, 상기 내부 공간에 실질적으로 회로 보드(130)가 수용된다. 상기 제2 커버(120)는 플라스틱 물질을 그 재질로 한다.
상기 제1 플레이트(121)는 플레이트 형상으로 형성된다. 상기 제1 플레이트(121)는 그 하면의 중앙부위에 수평부(123)가 돌출 형성된다. 상기 수평부(123)는 상기 제1 플레이트(121)보다 하부측에 위치되도록 상기 제1 플레이트(121)로부터 연장되어 하부방향으로 절곡된 수직부(123a)에 연결된다. 상기 수평부(123)에는 다수 개의 고정홈부(124)가 형성된다. 상기 고정홈부(124)는 그 내부에 회로 보드(130)로부터 연장되는 단자부(140)의 끝단이 고정되어 외부 충전장치의 전원 단자 및 통신 단자 등에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 고정홈부(124)는 그 고정홈부(124) 내측 방향으로 경사지도록 형성된다. 또한, 상기 수평부(123)의 두께는 이를 제외한 제1 플레이트(121)의 다른 영역의 두께보다 두껍게 형성된다. 본 발명에서는, 상기 수평부(123)의 두께를 다른 영역의 두께보다 두껍게 형성하여 상기 고정홈부(124)에 상기 단자부(140)의 끝단이 끼워지도록 함으로써, 상기 단자부의 끝단을 고정한다.
상기 상부 측벽부(122)는 상기 제1 플레이트(121)의 가장자리의 상부에 연장형성된 네 개의 측벽, 즉 제1 측벽부(122a), 제2 측벽부(122b), 제3 측벽부(122c) 및 제4 측벽부(122d)를 포함한다. 상기 상부 측벽부(122)의 내측 상부영역에는 상기 제1 플레이트(121)에서 상측방향으로 제1 걸림턱(1210)과 제2 걸림턱(1220)이 차례로 형성된다. 여기서, 상기 제1 걸림턱(1210)에는 회로보드(130)의 측부가 걸쳐져 고정된다. 또한, 상기 제2 걸림턱(1220)에는 제1 커버(110)의 하면에 형성된 단차부(111)가 걸쳐져 고정된다. 따라서, 상기 제1 커버(110)는 상기 제2 걸림턱(1220)에 걸쳐져 고정된 다음, 상기 제2 커버(120)와의 경계영역인 상기 상부 측벽부(122)의 상부영역에 초음파 가진을 통한 융착을 통하여 서로 접합된다.
또한, 상기 상부 측벽부(122)중 하나의 측벽, 예를 들면 제4 측벽부(122d)에는 회로보드(130)와 외부기기(즉, 배터리)가 전기적으로 연결되도록 배선이 통과하는 적어도 하나 이상의 배선 통과홀(128)이 형성된다. 또한, 상기 제1 플레이트(121)와 상기 상부 측벽부(122)로 이루어지는 내부 공간에는 상기 내부 공간을 다수 개로 구획하는 다수 개의 제1 격벽부(125)가 상기 제1 플레이트(121)의 상면에 대하여 상측 수직방향으로 형성된다. 여기서, 상기 제1 격벽부(125)는 상기 제1 커버(110)의 길이방향, 즉 제1 방향으로 각각 소정간격으로 이격되도록 형성된다. 상기 제1 격벽부(125)에 의하여 구획된 내부 공간은 회로보드(130)에 형성된 단자부(140)가 통과하는 공간을 확보할 수 있다. 또한, 상기 제1 플레이트(121)와 상기 상부 측벽부(122)로 이루어지는 내부 공간에는 상기 제1 방향에 대한 수직방향인 제2 방향으로 상기 제1 격벽부(125)에 결합되도록 형성된 제2 격벽부(126)가 형성된다. 상기 제2 격벽부(126)는 상기 제1 격벽부(125)에 대하여 수직방향으로 결합되어 상기 제1 격벽부(125)를 지지하게 된다. 또한, 상기 제1 격벽부(125)는 상기 제1 플레이트(121)의 상면으로부터의 높이(h1)가 상기 제2 격벽부(126)의 해당 높이(h2)보다 크게 형성된다. 또한, 상기 제1 격벽부(125)에 의하여 구획되는 내부 공간 중 적어도 어느 하나에는 원기둥 형상의 제2 돌기부(127)가 형성된다. 상기 제2 돌기부(127)는 상기 제1 커버(110)의 제1 돌기부(112)에 형성된 돌기홈(112a)에 결합된다. 본 발명의 도면에서는 상기 제2 돌기부(127)를 대략 원기둥 형상인 것으로 도시하였으나, 이러한 형상으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 회로 보드(130)는 플레이트 형상으로 형성된다. 상기 회로 보드(130)는 상기 제2 커버(120)의 내부 공간에 실질적으로 수용되고, 그 상부는 상기 제1 커버(110)에 의하여 밀봉된다. 또한, 상기 회로 보드(130)는 다수 개의 단자 관통홀(131)이 형성되어 각각의 단자 관통홀(131)을 다수 개의 단자부(140)가 관통되어 고정되도록 한다. 상기 단자부(140)는 환형부(142), 제1 절곡부(142a), 제1 경사부(143), 제2 절곡부(143a), 제2 경사부(144)를 포함하여, 상기 단자 관통홀(131)을 중심으로 하여 대략 양측에 대칭되도록 형성된다. 상기 환형부(142)는 대략 타원형의 형상을 가지고, 그 상부 영역(즉, 상부면)(141)이 상기 회로 보드(130)의 상면에 밀착되어 고정되며, 상부 영역으로부터 연장된 하부 영역이 상기 단자 관통홀(131)을 관통하여 제1 절곡부(142a)와 연결된다. 상기 제1 경사부(143)는 상기 단자 관통홀(131)을 관통한 환형부(142)로부터 내측 방향으로 경사지도록 형성되어 제2 절곡부(143a)와 연결된다. 상기 제2 경사부(143)는 상기 제2 절곡부(143a)로부터 외측 방향으로 경사지도록 형성되어 상기 고정홈부(124)에 끼워져 고정된다. 이렇게 형성된 단자부(140)는 상기 제2 커버(120)에서 제1 격벽부(125)에 의하여 구획된 공간에 위치된다. 한편, 상기 단자부(140)는 상기 환형부의 상면(141)으로부터 상기 제1 절곡부(142a)가 형성되는 방향과 다른 방향으로 연장 형성된 연장부(145)를 더 포함한다. 상기 연장부(145)는 상기 회로 보드(130)에 고정되도록 상기 회로 보드(130)에 관통 결합된다. 또한, 상기 단자부(140)는 인청동, 베릴륨동, 황동 중 어느 하나와 같은 탄성이 높은 동합금 물질로 이루어진다. 그러나, 본 발명에서는 단자부(140)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 회로 보드(140)는 상기 제2 커버(120)의 원통형의 제2 돌기부(127)가 관통결합되는 결합홀(132)이 형성되어 있다. 상기 결합홀(132)을 관통한 상기 제2 커버(120)의 원통형의 제2 돌기부(127)는 상기 제1 커버(110)의 돌기홈(112a)에 결합된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터는 충방전이 가능한 배터리 셀을 수납하는 케이스에 설치되어 상기 배터리 셀과 전기 자전거와 같은 외부 기기를 연결하게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이고, 도 8a는 도 7의 배터리 팩의 분해 사시도이며, 도 8b는 이차전지가 채워지는 때 도 7의 배터리 팩이 분해 사시도이고, 도 9a는 도 8a의 Ⅸ-Ⅸ를 절단한 상태의 배터리 팩을 나타내는 단면도이며, 도 9b는 도 8a의 Ⅸ'-Ⅸ'를 절단한 상태의 배터리 팩을 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 9b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 케이스(210), 커넥터(100) 및 밀착부(240)를 포함한다.
상기 케이스(210)는 내부공간을 가지는 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)를 포함한다. 물론, 상기 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)로 이루어지는 내부 공간에는 다수의 배터리 셀(190)과, 배터리 셀(190)의 충방전 등을 제어하는 BMS(Battery Management System) 보드(미도시)가 설치됨을 당연하다 할 것이다.
상기 제1 케이스(220)는 플레이트 형상으로 형성된 상부 플레이트(221)와, 상기 상부 플레이트(221)의 테두리 부위에서 하부방향으로 연장형성된 하측벽부(222)를 포함한다.
상기 상부 플레이트(221)는 하측 수직방향으로 돌출된 다수 개의 돌기부(미도시)가 형성된다. 상기 다수 개의 돌기부는 제2 케이스(230)의 돌기홈(236)에 결합된다.
상기 하측벽부(222)는 제1 하측부분(222a), 제2 하측부분(222b), 제3 하측부분(222c) 및 제4 하측부분(222d)을 포함한다. 상기 제1 하측부분(222a)은 커넥터부(100)의 제1 플레이트(121)의 에지 영역(121e)이 끼워지는 제1 끼움홈(225)이 형성된다. 또한, 상기 제2 하측부분(222b)은 제2 케이스(230)와 결합되도록 그 외측으로 돌출된 제1 체결부(223)가 형성된다. 또한, 상기 제1 체결부(223)는 상기 제2 케이스(230) 측에 위치하는 소정 영역에 상기 제2 케이스(230)의 외측벽을 향하는 방향으로 돌출된 후크부(224)가 형성된다. 또한, 상기 제4 하측부분(222d)은 전기 자전거의 프레임 등과 같은 외부기기에 결합되도록 고정부(도 11의 201 참조)가 형성될 수 있다.
상기 제2 케이스(230)는 플레이트 형상으로 형성된 하부 플레이트(231)와, 상기 하부 플레이트(231)의 테두리 부위에서 상부방향으로 연장형성된 상측벽부(232)를 포함한다.
상기 하부 플레이트(231)는 상측 수직방향으로 돌출된 원통형상의 제2 돌기부(236)가 형성된다. 상기 제2 돌기부(236)에는 소정 깊이의 돌기홈(236a)이 형성되어, 상기 돌기홈(236a)에 상기 제1 케이스(220)의 돌기부가 끼움결합된다.
도 9a 및 9b를 참조하면, 상기 하부 플레이트(231)는 상기 커넥터(100)의 일측 영역(즉, 제1 케이스와 제2 케이스로 이루어지는 내부 공간에 삽입된 영역)이 고정되도록 고정 플레이트(237)가 형성된다. 상기 고정 플레이트(237)는 상기 커넥터(100)의 일측 영역의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 본 발명에서는 상기 하부 플레이트(231)에 상기 고정 플레이트(237)를 형성하여 내부 공간으로 삽입되는 케넥터(100)의 일측 영역이 상기 고정 플레이트(237)의 표면에 접촉 고정되도록 한다. 상기 고정 플레이트(237)는 케이스(210)의 내부 공간을 이차전지들(190)이 위치되는 제1 내부 공간과 커넥터(100)가 위치되는 제2 내부 공간으로 분리할 수 있다.
상기 상측벽부(232)는 제1 상측부분(232a), 제2 상측부분(232b), 제3 상측부분(232c) 및 제4 상측부분(232d)을 포함하여, 상기 제1 상측부분(232a), 상기 제2 상측부분(232b), 상기 제3 상측부분(232c) 및 제4 상측부분(232d)으로 이루어진 내부 공간에 배터리 셀(190)과 상기 커넥터 (100)의 일측 영역이 수용된다. 상기 배터리 셀(190)은 케이스(210)의 제1 내부 공간에 배렬되고, 상기 커넥터(100)는 케이스(210)의 제2 내부 공간 내에 배치될 수 있다. 상기 제1 상측부분(232a)은 커넥터(100)의 제1 플레이트(121)의 반대측 에지 영역(212e)이 끼워지는 제2 끼움홈(235)이 형성된다.
상기 제2 상측부분(232b)은 상기 제1 케이스(220)에 결합되도록 상기 제1 케이스(220)의 제1 체결부(223)와 대응되는 위치에 제2 체결부(233)가 형성된다. 상기 제2 체결부(233)에는 상기 후크부(224)가 끼움결합되는 후크홈(234)이 형성된다. 상기 제2 상측부분(232b) 또는 제4 상측부분(232d)은 상기 배터리 셀이 수납되는 공간을 분리함과 동시에 자체 강도를 유지하는 분리격벽(238)이 형성된다. 상기 분리격벽(238)은 다수 개로 구비될 수 있고, 이로 인하여 형성된 공간에 다수 개의 배터리 셀이 수용된다.
상기 커넥터 (100)는 일측 영역이 상기 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)로 이루어지는 내부 공간에 위치되고, 타측 영역이 상기 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)의 외측에 위치되도록 상기 케이스(210)에 끼워진다. 한편, 본 실시예에서의 커넥터(100)는 도 1a 내지 도 5의 커넥터(100)와 동일하게 제1 커버(110)와 제2 커버(120)의 경계영역이 초음파 융착되어 결합된 구조를 가지거나, 또는 도 6의 커넥터(100)와 동일하게 제1 커버(110)와 제2 커버(120)가 인서트 사출된 구조를 가지는 것으로서, 상기 커넥터(100)의 구조 및 기능에 관한 설명은 생략하기로 한다.
상기 밀착부(240)는 상기 제1 케이스(220) 및 제2 케이스(230)와 각각의 끼움홈(225, 235)에 끼워지는 상기 커넥터 (100)의 하면과의 사이에 설치된다. 상기 밀착부(240)는 상기 제1 케이스(220) 및 제2 케이스(230)의 내벽면과 상기 커넥터(100)의 하면과의 사이의 공간을 실링하게 된다.
도 9a를 참조하면, 상기 제2 케이스(230)의 끼움홈(235)은 제1 부분(2351), 제2 부분(2352) 및 제3 부분(2353)을 포함한다. 상기 제1 부분(2351)은 상기 커넥터(100)의 제1 상부측벽(122a)의 외측면에 밀착되도록 그 길이방향으로 돌출 형성된다. 상기 제2 부분(2352)은 상기 커넥터(100)의 제1 플레이트(121)의 측단부 또는 에지 영역(121e)이 수용되도록 홈 형상으로 형성되어 있다. 상기 제3 부분(2353)은 상기 커넥터(100)의 수직부(123a)의 외측면에 밀착되도록 그 길이방향으로 돌출 형성된다. 여기서, 상기 제3 부분(2353)의 돌출길이가 상기 제1 부분(2351)의 돌출길이보다 크게 형성된다. 그러나, 본 발명에서는 상기 제1 부분(2351)과 제3 부분(2353)의 돌출길이를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 상기 밀착부(240)는 상기 제1 플레이트(121)의 하면과 제3 부분(2353)의 표면과의 사이에 실링되도록 형성됨으로써, 상기 제1 플레이트(121)의 하면과 제3 부분(2353)의 표면과의 사이에 외부로부터 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상기 제1 케이스(220)의 끼움홈(225)은 상기 제2 케이스(230)의 끼움홈(235)의 형상과 동일하게 형성된다. 이와 함께, 상기 끼움홈(235)은 끼움홈(235)의 제1 부분(2351), 제2 부분(2352) 및 제3 부분(2353)에 대응되는 제1 부분(2251), 제2 부분(2252) 및 제3 부분(2253)을 구비한다. 따라서, 상기 밀착부(240)는 상기 제1 플레이트(121)의 하면과 제3 부분(2253)의 표면과의 사이에 실링되도록 형성됨으로써, 상기 제1 플레이트(121)의 하면과 끼움홈(225)과의 사이에 외부로부터 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 밀착부(240)는 오링 또는 고무 재질의 실링부재 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 상기 밀착부(240)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩에 의하면, 커넥터를 이루는 제1 커버와 제2 커버 사이의 경계영역을 초음파 융착하고, 또는 방수형의 격벽을 생성하도록 일체로 형성하며, 커넥터의 하면과 케이스의 제3 부분 사이에 밀착부를 형성함으로써, 외부로부터 수분이 침투하더라도 배터리 셀에 전달되지 않도록 할 수 있다.
도 10a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이고, 도 10b는 도 10a의 Ⅹ-Ⅹ'를 절단한 상태의 배터리 팩을 나타내는 단면도이다.
도 10a 내지 10b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(300)은 도 7 내지 도 9의 제1 체결부(223) 및 후크부(224), 제2 체결부(233) 및 후크홈(234)을 대체하여, 상기 제1 케이스(310)의 제2 하측부분(312b)의 소정영역에 외측으로 돌출되는 제3 돌출부(316)와 상기 제3 돌출부(316)로부터 상기 제3 돌출부(316)의 돌출방향(즉, x축 방향)과 다른 방향(예를 들면, y축 방향)으로 돌출되는 제4 돌출부(317)가 형성된다. 또한, 상기 제2 케이스(320)의 제2 상측부분(322b)의 소정영역에 외측방향(즉, x축 방향)으로 돌출되는 제5 돌출부(323)가 형성되고, 상기 제5 돌출부(323)에 내에 제4 돌출부(317)의 형상에 대응되는 돌기홈(324)이 형성된다. 또한, 상기 돌기홈(324)의 일측에는 상기 돌기홈(324)으로부터 x축 방향으로 연장 형성되는 제6 돌출부(325)가 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 케이스(310)의 제3 돌출부(316)와 제4 돌출부(317)와 이와 대응되는 형상을 가지는 제2 케이스(320)의 제5 돌출부(323), 돌기홈(324) 및 제6 돌출부(325)는 서로 암수결합구조를 가지도록 형성된다. 따라서, 상기 제1 케이스(310)의 제3 돌출부(316)와 제4 돌출부(317)는 이와 대응되는 형상을 가지는 제2 케이스(320)의 제5 돌출부(323), 돌기홈(324) 및 제6 돌출부(325)에 끼움결합된다.
또한, 상기 제1 케이스(310)의 상부 플레이트(311)와 상기 제2 케이스(320)의 하부 플레이트(미도시)는 상하방향, 즉 y축방향으로 서로 대응되는 영역에 각각 제1 수용홈(313)과 제2 수용홈(미도시)이 형성된다. 상기 제1 수용홈(313)과 제2 수용홈(미도시)은 볼트(314) 및 너트(315) 또는 스크류(미도시)와 같은 체결부재에 의하여 체결된다.
따라서, 본 발명에서는 상기 제1 케이스(310)의 제3 돌출부(316)와 제4 돌출부(317)를 제2 케이스(320)의 제5 돌출부(323), 돌기홈(324) 및 제6 돌출부(325)에 끼움결합하고, 나아가 상기 제1 케이스(310)와 제2 케이스(320)를 체결부재를 통하여 각각 관통 결합함으로써, 상기 제1 케이스(310)와 제2 케이스(320) 내부에 외부로부터의 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터, 이를 포함하는 배터리 팩(200)이 결합된 전기 자전거를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 전기 자전거(400)는 모터 구동 회로부(410), 모터(420)를 포함한다. 또한, 상기 전기 자전거(400)는 기본적으로 안장(400a), 바퀴(400b), 체인(400c), 손잡이부(400d) 및 프레임(400e)을 포함한다. 여기서, 상기 프레임(400e)은 안장(400a), 바퀴(400b), 체인(400c) 및 손잡이부(400d)를 연결하도록 구성된다.
상기 모터(420)는 모터 구동 회로부(410)와 연결되어 모터 구동 회로부(410)에 의해 구동되거나 구동되지 않는다. 이러한 모터(420)는 전기 자전거(400)를 실질적으로 이동시키는 동력 발생기이다.
상기와 같은 구성을 가지는 전기 자전거(400)의 프레임(400e)에 배터리 팩(200)이 장착되며, 배터리 팩(200)에 배터리 셀(미도시)과 BMS(Battery Management System) 보드(미도시)가 수납된다. 이때, 상기 배터리 팩(200)의 일측에는 고정부(201)가 설치되어 상기 배터리 팩(200)을 상기 전기 자전거(400)의 프레임(400e)에 장착하게 된다. 또한, 상기 배터리 팩(200)에 수납된 BMS 보드는 배터리 셀과 전기 자전거 사이(400)의 전기적 연결을 위한 회로 패턴(미도시)과, 상기 전기적 연결의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함한다. 상기 제어부는 IC(Integrated Circuit)칩으로 구현되며, 배터리 팩(200)에 수납된 배터리 셀(미도시)의 충ㆍ방전을 제어하며, 배터리 셀과 전기 자전거(400)의 모터(420) 사이의 통신을 제어하고, 배터리 셀의 정보 또는 모터(420)의 정보를 수신하여 배터리 셀의 상태 또는 전기 자전거(400)의 주행 가능 거리 등을 표시부(430)에 표시되게 한다.
상기 전기 자전거(400)는 수분이 존재하는 외부 환경에서 작동되기 때문에, 본 발명에 따른 배터리 팩 설계는 커넥터를 통하여 배터리 셀로 도달되는 방지하여 배터리 팩이 외부 환경에서 작동할 수 있도록 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100: 커넥터 110: 제1 커버
111: 단차부 112: 제1 돌기부
113: 제1 직선 돌기부 114: 테두리 영역
115: 융착살 116: 제2 직선 돌기부
120: 제2 커버 121: 제1 플레이트
122: 상부 측벽부 123: 수평부
124: 고정홈부 125: 제1 격벽부
126: 제2 격벽부 127: 제2 돌기부
130: 회로 보드 131: 단자관통홀
132: 결합홀 140: 단자부
141: 환형부의 상면 142: 환형부
143: 제1 경사부 144: 제2 경사부
200, 300: 배터리 팩 201: 고정부
210: 수납부 220, 310: 제1 케이스
221, 311: 상부 플레이트 222: 하측벽부
223: 제1 체결부 224: 후크부
225: 제1 끼움홈 230, 320: 제2 케이스
231, 321: 하부 플레이트 232: 상측벽부
233: 제2 체결부 234: 후크홈
235: 제2 끼움홈 236: 제2 돌기부
237: 고정 플레이트 238: 분리격벽
240: 밀착부 313: 수용홈
314: 볼트 315: 너트
316: 제3 돌출부 317: 제4 돌출부
323: 제5 돌출부 324: 돌기홈
325: 제6 돌출부 400: 전기 자전거
410: 모터 구동 회로부 420: 모터
430: 표시부

Claims (17)

  1. 내부에 제1 내부공간 및 제2 내부공간을 구비하도록 제2 케이스에 부착된 제1 케이스를 포함하는 케이스;
    상기 제1 내부공간에 배치되는 복수 개의 이차전지들; 및
    상기 케이스의 제2 내부공간에 배열되는 커넥터를 포함하고,
    상기 커넥터는 배터리 팩의 외측에 노출되며, 상기 제2 내부공간과 제1 내부공간 사이에 방수형 플러그를 형성하기 위하여 배치되고, 상기 배터리 팩의 외부 장치가 상기 커넥터를 통하여 상기 이차전지들에 전기적으로 연결될 수 있는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 방수형 플러그의 일부를 형성하기 위하여 제2 커버에 초음파 융착되는 제1 커버를 포함하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 방수형 플러그의 일부를 형성하기 위하여 제2 커버와 일체형으로 형성되는 제1 커버를 포함하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1 내부공간을 상기 제2 내부공간으로부터 분리시키는 고정 플레이트를 더 포함하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 제1 및 제2 커버들의 내부 공간에 배치된 회로기판; 및
    상기 제1 및 제2 커버들의 내부 공간에 배치된 복수의 금속단자들을 더 포함하고,
    상기 금속단자들은 상기 회로기판과 상기 제2 커버에 고정되되, 상기 배터리 팩의 외측으로 노출되는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 상기 제2 커버 및 회로기판은 구멍들에 의하여 관통되고, 각각의 금속 단자들은 상기 제2 커버 및 회로기판의 구멍들 내에 배열되는 배터리 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 커버에 부착하는 제1 커버의 일부 영역 상에 배치되는 복수의 융착살들을 더 포함하고, 상기 융착살들은 열가소성 수지로 이루어진 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 융착살들은 상기 제1 커버의 하측 테두리를 따라 연장되는 배터리 팩.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2 커버는 베이스 플레이트와 상기 베이스 플레이트의 해당 에지들로부터 상부 방향으로 연장되는 복수의 측벽부들을 포함하고, 각각의 상기 측벽부들의 상측은 상기 제1 커버에 부착되는 배터리 팩.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 커버 내의 각각의 구멍은 그 안에 배치된 단자들의 해당 부분들의 경사진 표면들과 만나는 경사진 측벽들을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 끼움홈을 포함하는 에지를 가지는 개구를 더 포함하고, 상기 커넥터의 제2 커버의 제1 플레이트의 플랜지 영역이 상기 끼움홈 내부에 배치되는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커넥터의 제1 플레이트의 플랜지 영역의 외측과 상기 케이스의 끼움홈 사이에 상기 방수형 플러그의 일부로서 제공하기 위하여 배치되는 실링부를 더 포함하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 끼움홈은 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 포함하고, 각각의 제1 및 제3 부분은 상기 개구의 중앙으로 돌출되는 돌출부들이고, 상기 제2 부분은 상기 제1 및 제3 부분 사이에 배치된 홈인 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 실링부는 상기 커넥터의 제1 플레이트의 플랜지 영역의 외측부분과 상기 끼움홈의 제3 부분 사이에 배치되는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 실링부는 오링인 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이스는 체결부재들에 의하여 상기 제2 케이스에 부착되는 배터리 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이스는 상기 제2 케이스의 돌기홈에 끼워지는 상기 제1 케이스의 돌출부 사이에서 상기 제2 케이스에 억지끼움으로 부착되는 배터리 팩.
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