KR20140010234A - 전지팩 - Google Patents

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KR20140010234A
KR20140010234A KR1020120077069A KR20120077069A KR20140010234A KR 20140010234 A KR20140010234 A KR 20140010234A KR 1020120077069 A KR1020120077069 A KR 1020120077069A KR 20120077069 A KR20120077069 A KR 20120077069A KR 20140010234 A KR20140010234 A KR 20140010234A
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Abstract

본 발명은 전지모듈들이 안치되는 서브 플레이트의 일측에 전지모듈들의 전극단자가 삽입되어 연결될 수 있는 단자대가 형성되어, 전지모듈들의 전기적인 연결이 용이하고 전지모듈의 탈부착이 가능한 전지팩에 관한 것이다.

Description

전지팩 {Battery pack}
본 발명은 다수개의 전지모듈들의 전극단자를 단자대를 이용하여 전기적으로 연결하기 용이한 전지모듈의 탈부착이 가능한 전지팩에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드카와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다. 그리고 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
그리고 이차전지는 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수개의 전지셀을 적층시킨 전지모듈의 형태로 구성되며, 또한 다수개의 전지모듈을 나란히 적층하여 배열하고 서로 이웃하는 전지모듈의 양극단자와 음극단자를 버스바로 연결하여 하나의 전지팩으로 구성된다.
이때, 버스바는 양측에 관통공이 형성되어, 전지모듈의 외측으로 돌출 형성되는 양극단자와 음극단자가 관통공에 삽입되고 너트로 체결되어 밀착 결합됨으로써 양극단자와 음극단자가 전기적으로 연결된 전지팩이 형성된다.
그런데 이와 같이 너트의 체결을 통해 전지모듈들을 연결하면 전지모듈들을 적층하여 전지팩으로 조립하거나, 전지팩의 이상으로 인한 유지보수시 분해 조립이 어려운 단점이 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 유럽공개특허(2337119)인 "MEDIUM OR LARGE BATTERY PACK INCLUDING ELECTRODE CONNECTION DEVICE"가 개시되어 있다.
EP 2337119 A2 (2011.06.22.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전지모듈간의 전극단자를 연결하기 용이하며, 전지모듈의 탈부착이 가능한 전지팩을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지팩은, 원통형의 몸체 일측에 원주 방향을 따라 일정거리 이격되도록 다수개의 탄성 접촉자가 연장 형성되는 다수개의 소켓 터미널; 상기 소켓 터미널의 외측을 감싸 밀착되도록 결합되는 다수개의 소켓; 한 쌍의 소켓에 양측이 결합되는 다수개의 플렉시블 버스바; 상기 소켓 터미널, 소켓 및 플렉시블 버스바들이 수용되어 고정되는 케이스; 상기 케이스가 결합되는 서브 플레이트; 및 상기 서브 플레이트에 안치되며, 일측에 전극단자가 돌출 형성되어 상기 전극단자가 상기 소켓 터미널의 내측에 삽입되도록 밀착 결합되어 전기적으로 연결되는 다수개의 전지모듈; 을 포함한다.
또한, 상기 서브 플레이트는 전지모듈들이 밀착되는 상기 케이스의 반대측 면을 지지하는 지지부가 형성된다.
또한, 상기 케이스는 내부를 구획하는 격벽에 의해 다수개의 수용부가 형성되며, 한 쌍의 소켓 터미널, 한 쌍의 소켓 및 플렉시블 버스바가 상기 다수개의 수용부에 각각 수용되어 고정된다.
또한, 상기 케이스의 각각의 수용부에는 플렉시블 버스바의 양측이 안치되는 안치부가 형성되고 상기 수용부 내부 양측에는 고정돌기가 돌출 형성되며, 상기 플렉시블 버스바는 고정돌기에 대응되는 절개부가 형성되어, 상기 고정돌기에 의해 상기 플렉시블 버스바가 안치부에 밀착 고정된다.
또한, 상기 전지모듈은 일측에 탈착을 위한 홈 또는 돌기가 형성된다.
본 발명의 전지모듈의 탈부착이 가능한 전지팩은, 전지모듈들이 안치되는 서브 플레이트의 일측에 전지모듈들의 전극단자가 압입 방식으로 삽입되어 연결될 수 있는 단자대가 형성되므로, 전지모듈들의 전기적인 연결이 용이하고 전지모듈의 탈부착이 용이한 장점이 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 전지모듈의 탈부착이 가능한 전지팩을 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 전극단자 연결부를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 7 및 도 8은 도 3의 AA'방향 및 BB'방향 단면도.
본 발명의 실시예에 따른 전지팩을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전지팩을 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전지팩(1000)은, 원통형의 몸체(210) 일측에 원주 방향을 따라 일정거리 이격되도록 다수개의 탄성 접촉자(220)가 연장 형성되는 다수개의 소켓 터미널(200); 소켓 터미널(200)의 외측을 감싸 밀착되도록 결합되는 다수개의 소켓(300); 한 쌍의 소켓(300)에 양측이 결합되는 다수개의 플렉시블 버스바(600); 소켓 터미널(200), 소켓(300) 및 플렉시블 버스바(600)들이 수용되어 고정되는 케이스(500); 케이스(500)가 결합되는 서브 플레이트(700); 및 서브 플레이트(700)에 안치되며, 일측에 전극단자(110)가 돌출 형성되어 전극단자(110)가 소켓 터미널(200)의 내측에 삽입되도록 밀착 결합되어 전기적으로 연결되는 다수개의 전지모듈(100); 을 포함한다.
우선, 소켓 터미널(200)은 원통형의 몸체(210) 일측에 다수개의 탄성 접촉자(220)가 형성되며, 탄성 접촉자(220)는 원주방향을 따라 일정거리 이격되게 형성된다. 원통형의 몸체(210) 내경은 전극단자(110)의 외경보다 크게 형성되어 소켓 터미널(200)이 전극단자(110)의 외측으로 삽입이 용이해질 수 있다. 그리고 탄성 접촉자(220)는 원통형 몸체(210)의 중심축 방향으로 절곡되거나 휘어진 형태로 형성되어, 다수개의 탄성 접촉자(220)들에 의해 형성되는 내경이 전극단자(110)의 외경보다 작게 형성된다. 그리하여 소켓 터미널(200)이 전극단자(110)의 외측에 삽입되어 결합되었을 때, 소켓 터미널(200)의 탄성 접촉자(220)가 전극단자(110)와 밀착된다.
소켓(300)은 소켓 터미널(200)의 외측에 삽입되어 밀착 결합되며, 소켓 터미널(200)의 외측을 감싸도록 원통형으로 형성될 수 있다.
여기에 플렉시블 버스바(600)의 양측이 한 쌍의 소켓(300)에 용접 등으로 결합된다. 그리하여 두 개의 전지모듈(100)의 양극단자와 음극단자가 플렉시블 버스바(600)에 의해 전기적으로 연결될 수 있도록 구성된다.
케이스(500)는 일측이 개방되고 내부가 중공되어 폭 방향으로 길게 형성되며, 소켓 터미널(200), 소켓(300) 및 플렉시블 버스바(600)들이 결합된 상태에서 케이스(500) 내부에 수용되어 고정된다. 이와 같이 케이스(500) 내부에 다수개의 소켓 터미널(200), 소켓(300) 및 플렉시블 버스바(600)가 결합된 상태에서 고정된 단자대가 형성된다.
서브 플레이트(700)는 전지모듈(100)들이 안치될 수 있도록 ㄴ자 형태로 수평부(710)부의 일측에 수직부(720)가 형성될 수 있으며, 수직부(720)의 상측에 케이스(500)가 결합된다. 이때, 케이스(500)는 폭 방향 양측에 브라켓이 형성되고 브라켓에 관통공을 형성하여 높이 방향 상측에서 체결수단을 이용하여 서브 플레이트(700)에 결합될 수 있다.
그리고 일측에 전극단자(110)가 돌출 형성되는 전지모듈(100)들이 케이스(500) 내부에 수용된 소켓 터미널(200)의 내측으로 전극단자(110)가 삽입되도록 결합된다.
즉, 서브 플레이트(700) 수평부(710)의 폭 방향 가장자리에 하나의 전지모듈(100)을 놓은 상태에서 수직부(720) 쪽으로 밀어서 전극단자(110)가 소켓 터미널(200)의 내측에 삽입되도록 결합한 후, 나머지 전지모듈(100)들도 같은 방식으로 차례대로 결합할 수 있다.
그리하여 이웃하는 두 개의 전지모듈(100)들은 플렉시블 버스바(600)에 의해 양극단자와 음극단자가 연결되어, 다수개의 전지모듈(100)들이 직렬로 연결될 수 있다.
그리고 조립된 전지모듈들을 점검 및 유지 보수하기 위해 분리해야 하는 경우에는, 전지모듈을 삽입하여 결합한 반대방향으로 잡아당겨 용이하게 분리할 수 있다. 이때, 전지모듈(100)에는 탈착을 용이하게 하도록 일측에 홈 또는 돌기(120)가 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전지팩은 다수개의 전지모듈들이 안치되는 서브 플레이트의 일측에 전지모듈들의 전극단자가 압입 방식으로 삽입되어 연결될 수 있는 단자대가 형성되므로, 전지모듈들의 전기적인 연결이 용이하고 전지모듈의 탈부착이 용이한 장점이 있다.
그리고 소켓의 내측에 삽입되어 결합되는 소켓 터미널의 탄성 접촉자에 의해 압입 방식으로 전지모듈들의 전극단자와 결합될 수 있으므로, 전극단자들의 전기적인 연결을 위한 별도의 도구가 필요하지 않으며, 전극단자간 연결이 간편한 장점이 있다. 또한, 전극단자와 플렉시블 버스바의 연결을 위한 작업 공정 및 소요 시간을 단축할 수 있으며, 너트로 체결하는 방식에서 발생할 수 있는 체결 토크 부족으로 인한 너트 풀림 및 접촉불량 등의 품질문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
그리고 최외곽에 배치되는 전지모듈(100)의 양극단자 및 음극단자에는 소켓 터미널(200)과 소켓(300)을 이용하여 외부기기의 전원용 케이블과 연결되는 터미널을 결합하여 연결할 수 있다.
또한, 서브 플레이트(700)는 전지모듈(100)들이 밀착되는 케이스(500)의 반대측 면을 지지하는 지지부(730)가 형성될 수 있다. 이는 서브 플레이트(700)의 수직부(720) 상측에 지지부(730)를 형성하여, 전지모듈(100)들을 케이스(500) 내의 소켓 터미널(200) 내측으로 전극단자(110)가 삽입되도록 밀착시킬때, 그 반대측을 지지할 수 있도록 하는 것이며, 지지부(730)는 지지판(731) 및 다수개의 리브(732)로 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스(500)는 도 4와 같이 내부를 구획하는 격벽(520)에 의해 다수개의 수용부가 형성되며, 한 쌍의 소켓 터미널(200), 한 쌍의 소켓(300) 및 플렉시블 버스바(600)가 상기 다수개의 수용부에 각각 수용되어 고정될 수 있다. 이로 인해 케이스(500)의 각각의 수용부에 한 쌍의 소켓 터미널(200), 한 쌍의 소켓(300) 및 플렉시블 버스바(600)가 결합된 상태로 별개로 수용되므로, 이웃하는 부품들과의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있으며 케이스 내에 부품들의 고정을 용이하게 할 수 있다.
또한, 도 4 및 도 5와 같이 케이스(500)의 각각의 수용부에는 플렉시블 버스바(600)의 양측이 안치되는 안치부(511)가 형성되고 수용부 내부 양측에는 고정돌기(521)가 돌출 형성되며, 플렉시블 버스바(600)는 고정돌기(521)에 대응되는 절개부(612)가 형성되어, 고정돌기(521)에 의해 플렉시블 버스바(600)가 안치부(511)에 밀착 고정될 수 있다.
이는 케이스(500)의 수용부에 결합된 한 쌍의 소켓 터미널(200), 한 쌍의 소켓(300) 및 플렉시블 버스바(600)를 고정하기 위한 것이며, 전지모듈(100)의 전극단자(110)가 삽입되는 쪽인 케이스(500)의 개방된 면에 안치부(511)가 형성되어 플렉시블 버스바(600)의 일면이 안치부(511)에 밀착되고 타면이 고정돌기(521)에 의해 눌려 고정되도록 구성되는 것이다. 이때, 고정돌기(521)는 케이스(500)의 내측 측벽에 ㄱ자형으로 형성될 수 있고 꺾인 부분의 외측이 경사지거나 라운드형으로 형성되어, 압입될 때 플렉시블 버스바(600)의 절개부(612)가 슬라이딩되기 용이하도록 형성될 수 있다.
또한, 전지모듈(100)은 일측에 탈착을 위한 홈(120) 또는 돌기(120)가 형성될 수 있다. 즉, 결합된 전지모듈(100)을 잡아당겨 분리하기 용이하도록 형성될 수 있다.
또한, 소켓 터미널(200)은 도 6과 같이 탄성 접촉자(220)의 길이 방향 일부가 중심을 향해 굴곡된 굴곡부(221)가 형성되어, 탄성 접촉자(220)의 굴곡부(221)가 상기 전극단자(110)의 외주면에 밀착될 수 있다. 그리하여 소켓(300)의 내측에 소켓 터미널(200)이 삽입되어 결합된 상태에서 전극단자(110)가 삽입되면, 소켓 터미널(200)의 몸체(210) 및 탄성 접촉자(220)의 타측(자유단)은 소켓(300)의 내주면에 밀착되고 굴곡부(221)는 전극단자(110)의 외주면에 밀착되므로, 전기적인 연결이 안정화 될 수 있다. 이때, 상기 전극단자(110)는 외주면에 돌출단(111)이 형성되고, 상기 소켓 터미널(200)이 전극단자(110)에 삽입되어 상기 탄성 접촉자(220)의 굴곡부(221)가 상기 돌출단(111)에 걸리도록 결합될 수 있다. 그리하여 소켓 터미널(200)에 삽입되는 반대 방향으로 쉽게 빠지지 않도록 할 수 있다.
또한, 소켓(300)은 내주면에 돌출 형성되는 걸림돌기(311)가 형성되고, 소켓 터미널(200)은 몸체(210)에 다수개의 결합공(211)이 형성되어, 걸림돌기(311)가 결합공(211)에 삽입되어 고정될 수 있다.
또한, 소켓(300)은 전극단자(110)에 삽입되는 방향의 반대측의 내주면에 단턱(312)이 형성될 수 있으며, 단턱(312)의 내경은 소켓 터미널(200)의 몸체(210)의 외경보다 작게 형성되어, 삽입되는 반대 방향으로 소켓 터미널(200)이 밀려나오지 않고 전극단자(110)의 외측에 압입될 수 있다.
또한, 소켓 터미널(200)의 몸체(210) 일측에는 단턱(312)이 삽입되어 안치되는 회전 방지홈(212)이 형성될 수 있다.
또한, 소켓(300)은 소켓 터미널(200)의 외측을 감싸 밀착되도록 형성되는 원통형의 본체(310) 일측에 수직판(320)이 형성되고, 플렉시블 버스바(600)는 수직판(320)에 밀착 결합될 수 있다. 즉, 소켓(300)의 원통형 본체(310) 일측에 수직판(320)을 형성하면, 수직판(320)에 플렉시블 버스바(600)를 밀착시킨 후 용접할 수 있으므로 결합 및 전기적인 연결을 용이하게 할 수 있다.
그리고 플렉시블 버스바(600)는 다수개의 박판이 적층되는 형태로 형성되어 중앙에 U자형의 굴곡부(611)가 형성되며, 양측이 서로 이웃하는 전지모듈(100)의 전극단자(110)에 연결된다. 이때, 플렉시블 버스바(600)는 양측에 관통공(610)이 형성되어, 전지모듈(100)들의 양극단자와 음극단자가 관통공(610)에 삽입되도록 결합될 수 있다. 또한, 플렉시블 버스바(600)는 다수개의 박판이 적층되어 형성되며 중앙에 굴곡부(611)가 형성되므로, 전도성이 우수한 금속재질로 형성되더라도 유연하고 탄성이 있어 전극단자(110)들이 삽입되는 관통공(610) 사이의 거리를 늘리거나 줄일 수 있으며 진동을 흡수할 수 있다.
또한, 케이스(500)는 양측이 개방되게 형성되는 케이스 본체(510)의 개방된 일측에 힌지로 결합되는 커버(530)가 형성되고, 커버(530)에는 고정고리(540)가 힌지로 결합되어, 커버(530)를 닫고 고정고리(540)를 케이스 본체(510)에 형성된 고정돌기에 걸어 고정되도록 할 수 있다. 이때, 케이스(500)는 서브 플레이트(700)에 고정되어 전극단자(110), 소켓 터미널(200), 소켓(300) 및 플렉시블 버스바(600)를 감싸며, 도 6 및 도 7과 같이 케이스(500)의 커버(530)가 소켓 터미널(200) 및 소켓(300)을 전극단자(110)에 삽입하는 방향으로 밀착되어 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 전지팩
100 : 전지모듈
110 : 전극단자 111 : 돌출단
120 : 돌기(홈)
200 : 소켓 터미널
210 : 몸체 211 : 결합공
212 : 회전 방지홈
220 : 탄성 접촉자 221 : 굴곡부
300 : 소켓
310 : 본체 311 : 걸림돌기
312 : 단턱 320 : 수직판
500 : 케이스
510 : 케이스 본체 511 : 안치부
520 : 격벽 521 : 고정돌기
530 : 커버 540 : 고정고리
600 : 플렉시블 버스바
610 : 관통공 611 : 굴곡부
612 : 절개부
700 : 서브 플레이트
710 : 수평부 720 : 수직부
730 : 지지부
731 : 지지판 732 : 리브

Claims (5)

  1. 원통형의 몸체 일측에 원주 방향을 따라 일정거리 이격되도록 다수개의 탄성 접촉자가 연장 형성되는 다수개의 소켓 터미널;
    상기 소켓 터미널의 외측을 감싸 밀착되도록 결합되는 다수개의 소켓;
    한 쌍의 소켓에 양측이 결합되는 다수개의 플렉시블 버스바;
    상기 소켓 터미널, 소켓 및 플렉시블 버스바들이 수용되어 고정되는 케이스;
    상기 케이스가 결합되는 서브 플레이트; 및
    상기 서브 플레이트에 안치되며, 일측에 전극단자가 돌출 형성되어 상기 전극단자가 상기 소켓 터미널의 내측에 삽입되도록 밀착 결합되어 전기적으로 연결되는 다수개의 전지모듈; 을 포함하는 전지팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브 플레이트는 전지모듈들이 밀착되는 상기 케이스의 반대측 면을 지지하는 지지부가 형성되는 전지팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 내부를 구획하는 격벽에 의해 다수개의 수용부가 형성되며, 한 쌍의 소켓 터미널, 한 쌍의 소켓 및 플렉시블 버스바가 상기 다수개의 수용부에 각각 수용되어 고정되는 전지팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이스의 각각의 수용부에는 플렉시블 버스바의 양측이 안치되는 안치부가 형성되고 상기 수용부 내부 양측에는 고정돌기가 돌출 형성되며, 상기 플렉시블 버스바는 고정돌기에 대응되는 절개부가 형성되어, 상기 고정돌기에 의해 상기 플렉시블 버스바가 안치부에 밀착 고정되는 전지팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전지모듈은 일측에 탈착을 위한 홈 또는 돌기가 형성되는 전지팩.
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