KR20150001919U - 배터리셀용 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배터리셀용 감지장치에 관한 것이다. 본 고안의 외관을 하우징(10)이 형성한다. 상기 하우징(10)의 내부에는 기판(20)이 위치되는데, 상기 기판(20)에는 배터리셀과 전기적으로 연결되는 연결단자가 실장되어 상기 하우징(10)의 외부로 외부연결부(36)가 돌출된다. 상기 기판(20)에는 또한 상기 연결단자(30)와 전기적으로 연결된 연결커넥터(40)가 설치된다. 상기 연결커넥터(40)에는 상대 커넥터가 장착되어 전기적으로 연결된다. 상기 연결커넥터(40)의 터미널(46)은 상기 하우징(10)에 일부가 매립되는데, 상기 하우징(10)에 일체로 형성된 커넥터설치부(18)에 매립된다. 상기 하우징(10)에는 고정리브(14)가 형성되어 배터리셀 측의 홈이나 구멍에 위치된다. 상기 기판(20)에는 퓨즈(28)와 써미스터(29)가 설치되어 배터리셀에 과부하가 걸리는 것을 방지하고 온도를 측정하여 배터리셀의 관리를 위한 정보를 제공한다.

Description

배터리셀용 감지장치{Sensing apparatus for battery cell}

본 고안은 배터리셀용 감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감지장치의 내부에 설치된 기판이 외부환경의 영향을 받지 않도록 한 배터리셀용 감지장치에 관한 것이다.

전기자동차에서 사용되는 배터리는 다수개의 배터리셀이 모여 배터리팩을 형성하게 된다. 충전시에는 이들 각각의 배터리셀에 충전이 이루어지게 된다. 따라서, 상기 각각의 배터리셀의 상태를 감지하여 필요한 정보를 얻고, 그 정보에 따라 필요한 조치를 취할 수 있도록 된다. 예를 들면, 각각의 배터리셀에 충전이 된 정도를 확인하거나, 과충전이 발생하는 것 등을 확인해서 필요한 조치를 취하는 것이다.

이와 같은 작업을 수행하기 위해서 기존에는 각각의 배터리셀의 양단자와 음단자에 각각 와이어를 연결하여 이들로부터 정보를 전달받도록 하였다. 하지만, 배터리셀의 숫자가 많으므로 와이어의 숫자가 많아져 외관이 복잡하게 되는 등의 문제가 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 기판에 다수개의 연결단자를 두고 이들 연결단자를 통해 다수개의 배터리셀의 단자들과 상기 연결단자를 연결하여 정보를 전달받도록 하였다. 그리고, 기판에 연결커넥터를 설치하여 상대적으로 적은 숫자의 와이어를 사용하도록 하였다.

하지만, 이와 같이 기판을 사용한 감지장치에서는 기판이 외부로 그대로 노출되어 있어 외부 환경의 영향을 많이 받게 되는 문제점이 있다. 외부환경에 의해 기판이 손상되거나, 정보의 측정이 제대로 되지 않는 문제점도 있다.

그리고, 기판을 직접 배터리셀의 일측에 고정하기 위해서는 체결나사만을 사용하여야 하므로, 기판이 배터리셀에 고정되는 상태가 정확하게 되지 않는 문제점도 있다.

또한, 기판에 설치된 연결단자는 기판에 솔더링된 부분을 통해서만 기판에 고정되므로 자동차의 진동과 충격 등에 의해 솔더링된 부분이 파손되는 문제점도 있다.

대한민국 공개특허 제10-2012-0003432호

본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리셀용 감지장치에서 기판이 외부의 영향을 받지 않도록 하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 배터리셀용 감지장치를 배터리셀에 보다 견고하고 정확하게 장착할 수 있도록 하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 기판에 실장된 연결단자와 연결커넥터가 보다 견고하게 고정되도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 외관을 형성하고 내부에 내부공간이 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 내부공간에 위치되는 것으로 패턴이 형성되는 기판과, 상기 기판에 일단부가 실장된 상태에서 상기 하우징을 관통하여 선단부가 하우징의 외부로 돌출되어 배터리셀 측과 전기적으로 연결되는 연결단자와, 상기 기판에 실장된 상태에서 상기 하우징의 외부에 있는 커넥터설치부에 둘러싸여 위치되어 상기 연결단자와 상기 패턴을 통해 전기적으로 연결되고 상대 커넥터가 결합되어 전기적 연결을 수행하는 연결커넥터를 포함한다.

상기 하우징은 상기 기판을 둘러싸도록 형성되는 것으로, 저압사출을 통해 상기 기판이 내부공간내에 위치된다.

상기 연결단자는 상기 하우징에 매립되는 몸체부와, 상기 몸체부에서 연장되어 상기 기판에 실장되는 내부연결부와, 상기 몸체부에서 연장되어 상기 배터리셀의 단자와 전기적으로 연결되는 외부연결부를 포함한다.

상기 몸체부와 외부연결부 사이에는 단차부가 구비되어 상기 몸체부와 외부연결부가 높이차를 가진다.

상기 연결커넥터의 하우징 외부로 돌출된 터미널 부분은 상기 커넥터설치부에 매립되고 단부가 상기 기판에 실장되며, 상기 커넥터설치부는 상기 연결커넥터의 하우징의 외부 일부를 둘러싼다.

상기 기판에는 상기 연결단자와 각각 대응되는 패턴에 써미스터를 두어 상기 연결단자의 온도를 측정한다.

상기 기판에는 상기 연결단자와 각각 대응되는 패턴에 퓨즈를 두어 배터리셀에 과부하가 걸리는 것을 방지한다.

상기 하우징의 하면에는 배터리셀측에 형성된 구멍이나 홈에 삽입되는 고정리브가 형성되는데, 상기 고정리브가 형성된 부분중 일부에는 상기 하우징을 관통하는 나사체결공이 형성된다.

본 고안에 의한 배터리셀용 감지장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 고안의 배터리셀용 감지장치에서는 기판을 하우징이 둘러싸고 있으므로, 외부환경에 의한 영향을 기판이 전혀 받지 않게 된다. 따라서, 기판이 외부환경에 의해 손상되는 것이 없고, 기판에 실장된 부품의 동작이 외부환경의 영향없이 정확하게 이루어지는 효과가 있다.

다음으로, 본 고안에서는 하우징의 외면에 고정리브가 형성되어 배터리셀 측에 대응되는 구조에 삽입되어 안착된 상태에서 체결나사가 체결된다. 따라서, 감지장치가 배터리셀의 정확한 위치에 견고하게 고정될 수 있게 되는 효과도 있다.

그리고, 본 고안에서는 기판에 실장된 부품, 예를 들면 연결단자와 연결커넥터가 하우징에 의해 둘러싸이므로 기판에 실장된 상태가 보다 견고하게 될 수 있다. 따라서, 기판에 실장된 상태가 손상되지 않아 감지장치의 내구성이 높아지는 효과가 있다.

또한, 본 고안에서는 기판에 퓨즈와 써미스터 등의 부품을 실장할 수 있어 각각의 연결단자와 관련된 배터리셀에 과부하가 걸리거나 과충전이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로 배터리셀의 내구성을 높이는 효과도 있다.

도 1은 본 고안에 의한 배터리셀용 감지장치의 바람직한 실시례의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 고안 실시례의 구성을 하부에서 보인 저면사시도.
도 3은 본 고안 실시례의 구성요소들을 분리하여 보인 분해사시도.
도 4는 본 고안 실시례를 구성하는 기판의 구성을 보인 평면도.
도 5는 본 고안 실시례에서 연결커넥터가 있는 부분을 절단하여 보인 단면도.
도 6은 본 고안 실시례에서 나사체결공이 있는 부부을 절단하여 보인 단면도.

이하 본 고안에 의한 배터리셀용 감지장치의 바람직한 실시례를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도면들에 도시된 바에 따르면, 하우징(10)은 절연성 합성수지재질로 만들어지는 것으로, 감지장치의 외관을 구성한다. 상기 하우징(10)의 내부에는 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부공간(12)이 있다. 상기 내부공간(12)에는 아래에서 설명될 기판(20)이 설치된다. 상기 하우징(10)은 아래에서 설명된 기판(20) 등을 금형의 내부에 위치시킨 상태에서 저압사출을 통해 만들어지는 것이다. 즉, 기판(20)을 둘러싸도록 하여 기판(20)이 외부로 노출되지 않게 하는 것이다. 따라서, 상기 기판(20)의 유지보수는 불가능하다. 하지만, 기판(20)이 외부환경의 영향을 받는 것을 방지하는 것은 탁월하게 된다.

상기 하우징(10)의 하면에는 고정리브(14)가 형성되어 있다. 상기 고정리브(14)는 다수개가 링형상을 이루도록 구성된다. 상기 고정리브(14)는 본 실시례에서는 4개의 조각으로 나누어져 구성되어 있다. 상기 고정리브(14)는 배터리셀의 일측에 형성된 대응되는 홈 또는 구멍에 삽입되는 부분이다. 상기 고정리브(14)는 본 실시례에서는 2군데에 형성되어 있다.

상기 고정리브(14)가 형성된 위치중 적어도 하나에는 나사체결공(16)이 상기 하우징(10)을 상하로 관통하여 형성된다. 상기 나사체결공(16)은 하우징(10)을 배터리셀에 고정하기 위한 체결나사(도시되지 않음)가 관통하는 부분이다. 본 실시례에서는 상기 나사체결공(16)이 하나만 형성되어 있다. 하지만, 상기 고정리브(14)가 형성된 위치에 모두 나사체결공(16)이 형성될 수도 있다.

상기 하우징(10)의 일측에는 커넥터설치부(18)가 형성된다. 상기 커넥터설치부(18)는 아래에서 설명될 연결커넥터(40)의 외면 일부를 둘러싸도록 된 것이다. 상기 커넥터설치부(18)는 기판(20)에 연결커넥터(40)가 실장된 상태에서 기판(20)을 둘러싸도록 하우징(10)이 형성되는 과정에서 만들어지는 것이다.

상기 하우징(10)의 내부공간(12)에는 기판(20)이 설치된다. 상기 기판(20)은 미리 만들어진 하우징(10)의 내부공간(12)에 설치되는 것이 아니라, 기판(20)에 필요한 부품의 실장이 모두 이루어진 상태에서, 상기 하우징(10)을 만들기 위한 금형 내에 위치되어 하우징(10)의 내부공간(12)에 위치되는 것이다. 상기 기판(20)은 인쇄회로기판이 사용된다. 상기 기판(20)에는 상기 하우징(10)의 나사체결공(16)과 대응되는 위치에 관통공(22)이 형성된다. 상기 관통공(22)은 체결나사가 관통하는 부분이다.

상기 기판(20)의 내부에는 패턴(24)이 형성되어 있다. 상기 패턴(24)은 예를 들면, 연결단자(30)와 연결커넥터(40) 사이의 전기적 연결을 수행하는 등, 회로를 구성하는 역할을 한다.

상기 기판(20)에는 실장공(26)이 형성되어 있다. 상기 실장공(26)은 연결단자(30)의 실장을 위한 부분이다. 상기 실장공(26)은 본 실시례에서는 하나의 연결단자(30)에 대해 2개씩 형성되어 있다.

상기 기판(20)에는 하나의 연결단자(30)에 대해 하나의 퓨즈(28)가 구비된다. 상기 퓨즈(28)는 상기 기판(20) 자체에 일체로 만들어질 수 있다. 본 실시례에서는 상기 퓨즈(28)로 SMD퓨즈가 사용된다. 상기 퓨즈(28)는 각각의 연결단자(30)가 연결되는 배터리셀에 과부하가 걸리는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 연결단자(30)에 연결되는 패턴(24)에 상기 퓨즈(28)가 연결되어 있다.

그리고, 상기 기판(20)에는 각각의 연결단자(30)와 연결되는 패턴(24)에 써미스터(29)를 둔다. 상기 써미스터(29)는 각각의 배터리셀의 단자를 통해 전달된 열을 통해 온도를 감지하는 것이다. 상기 써미스터(29)는 전압변화없이 온도변화가 발생하여 배터리셀에 문제가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다.

연결단자(30)는 상기 기판(20)과 배터리셀측을 전기적으로 연결하는 것이다. 상기 연결단자(30)은 도전성 금속재질로 만들어진 것이다. 상기 연결단자(30)는 상기 기판(20)에 실장된 상태에서 상기 하우징(10)의 외부로 돌출되어 있다.

상기 연결단자(30)에는 몸체부(32)가 있다. 상기 몸체부(32)는 상기 하우징(10)의 내부에 매립되는 것이다. 상기 몸체부(32)에서 연장되어 내부연결부(34)가 있다. 상기 내부연결부(34)는 상기 실장공(26)에 삽입되는 부분으로 본 실시례에서는 2개의 부분으로 나누어져 있다. 상기 내부연결부(34)는 상기 몸체부(32)와 직교하게 형성되어 있다.

상기 몸체부(32)에는 상기 내부연결부(34)의 반대쪽으로 외부연결부(36)가 연장되어 있다. 상기 외부연결부(36)는 상기 하우징(10)의 외부로 돌출되어 배터리셀의 단자와 전기적으로 연결된다.

상기 몸체부(32)에서 상기 외부연결부(36)가 연장되는데, 상기 몸체부(32)와 외부연결부(36)사이에는 단차부(38)가 있다. 상기 단차부(38)는 상기 몸체부(32)에서 상기 외부연결부(36)가 직접 연장되지 않고, 높이차를 가지고 연장되도록 한다.

연결커넥터(40)는 하우징(42)이 외관을 형성한다. 상기 하우징(42)에는 전방으로 개방되게 결합공간(44)이 형성된다. 상기 결합공간(44)에는 상대 커넥터(도시되지 않음)의 하우징이 삽입된다. 상기 하우징(42)에는 터미널(46)이 설치되는데, 상기 터미널(46)은 선단이 상기 결합공간(44)의 내부에 있고, 후단은 상기 하우징(42)의 외부로 돌출되어 있다. 상기 하우징(42)의 외부로 돌출된 터미널(46)의 후단은 상기 기판(20)에 실장되어 상기 연결단자(30)과 전기적으로 연결된다.

상기 연결커넥터(40)의 터미널(46)에서 하우징(42)의 외부로 돌출된 부분은 상기 커넥터설치부(18)의 내부에 매립된다. 이와 같이 터미널(46)이 상기 커넥터설치부(18) 내부에 매립됨에 의해 연결커넥터(40)의 설치상태가 매우 견고하게 된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 배터리셀용 감지장치가 만들어지고 사용되는 것을 상세하게 설명한다.

본 고안의 감지장치를 만들기 위해서는 상기 기판(20) 상에 필요한 부품들을 모두 실장한 후에 상기 하우징(10)을 만들기 위한 금형에 기판(20)을 위치시킨다. 금형 내에 위치된 기판(20)은 저압사출에 의해 하우징(10)이 만들어짐에 의해 하우징(10)의 내부공간(12)에 위치된다.

이와 같이 기판(20)이 하우징(10)에 의해 둘러싸여 내부공간(12) 내에 위치됨에 의해 외부 환경과는 완전히 격리된다. 따라서, 자동차의 배터리셀에 감지장치가 설치된 상태에서 주변 환경이 특히 상기 기판(20)에 영향을 미치는 것이 완전히 차단된다.

또한, 상기 연결단자(30)와 연결커넥터(40)는 상기 기판(20)에 실장된 상태에서 상기 하우징(10)의 외부로 일부가 노출되어 있는데, 상기 연결단자(30)와 연결커넥터(40)의 일부가 상기 하우징(10)의 내부에 매립되어 위치되므로 연결단자(30)와 연결커넥터(40)의 설치상태가 보다 견고하게 유지될 수 있다.

본 고안의 감지장치는 배터리셀의 단자와 상기 연결단자(30)의 외부연결부(36)가 전기적으로 연결되게 설치된다. 상기 연결단자(30)와 배터리셀의 단자는 용접에 의해 서로 결합될 수 있다.

그리고, 상기 하우징(10)의 고정리브(14)는 배터리셀에 있는 대응되는 구멍이나 홈에 삽입되어 배터리셀에 대한 하우징(10)의 설치위치가 보다 정확하게 되도록 한다. 특히, 상기 고정리브(14)가 대응되는 구멍이나 홈에 삽입됨에 의해 하우징(10)의 유동이 방지된다. 상기 하우징(10)의 나사체결공(16)을 관통하여 체결나사를 상기 배터리셀 측에 체결하게 되면 본 고안의 감지장치는 배터리셀에 보다 견고하게 장착되어 고정될 수 있다.

이와 같이 본 고안의 감지장치가 배터리셀에 장착된 상태에서 상기 연결단자(30)를 통해 상기 배터리셀과의 전기적 연결이 이루어지고, 배터리셀의 충전과 방전이 이루어지게 된다. 이때, 상기 기판(20)의 연결단자(30)를 통해 배터리셀측의 열이 전달되면 상기 써미스터(29)를 통해 온도가 감지된다. 상기 써미스터(29)를 통해 감지되는 온도를 통해서 배터리셀의 과충전여부를 감지할 수 있다. 배터리셀의 과충전이 감지되면 제어를 통해 더 이상 충전이 되지 않도록 할 수 있다.

한편, 퓨즈(28)는 각각의 배터리셀에 과부하가 걸리는 것을 차단한다. 과부하가 걸리면 상기 퓨즈(28)가 끊어져서 더 이상 해당되는 배터리셀에 과부하가 걸리지 않도록 하는 것이다.

그리고, 본 고안의 배터리셀용 감지장치에서는 상기 연결단자(30)를 통해 전달되는 정보, 써미스터(29)의 측정값 등을 상기 연결커넥터(40)를 통해 자동차의 제어부로 전달한다. 상기 측정값들은 배터리셀의 관리에 필요한 정보가 된다.

이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 하우징 12: 내부공간
14: 고정리브 16: 나사체결공
18: 커넥터설치부 20: 기판
22: 관통공 24: 패턴
26: 설치공 28: 퓨즈
29: 써미스터 30: 기판
32: 몸체부 34: 내부연결부
36: 외부연결부 38: 단차부
40: 연결커넥터 42: 하우징
44: 결합공간 46: 터미널

Claims (8)

1. 외관을 형성하고 내부에 내부공간이 형성되는 하우징과,
   상기 하우징의 내부공간에 위치되는 것으로 패턴이 형성되는 기판과,
   상기 기판에 일단부가 실장된 상태에서 상기 하우징을 관통하여 선단부가 하우징의 외부로 돌출되어 배터리셀 측과 전기적으로 연결되는 연결단자와,
   상기 기판에 실장된 상태에서 상기 하우징의 외부에 있는 커넥터설치부에 둘러싸여 위치되어 상기 연결단자와 상기 패턴을 통해 전기적으로 연결되고 상대 커넥터가 결합되어 전기적 연결을 수행하는 연결커넥터를 포함하는 배터리셀용 감지장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 기판을 둘러싸도록 형성되는 것으로, 저압사출을 통해 상기 기판이 내부공간내에 위치되는 배터리셀용 감지장치.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결단자는 상기 하우징에 매립되는 몸체부와, 상기 몸체부에서 연장되어 상기 기판에 실장되는 내부연결부와, 상기 몸체부에서 연장되어 상기 배터리셀의 단자와 전기적으로 연결되는 외부연결부를 포함하는 배터리셀용 감지장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체부와 외부연결부 사이에는 단차부가 구비되어 상기 몸체부와 외부연결부가 높이차를 가지도록 하는 배터리셀용 감지장치.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 연결커넥터의 하우징 외부로 돌출된 터미널 부분은 상기 커넥터설치부에 매립되고 단부가 상기 기판에 실장되며, 상기 커넥터설치부는 상기 연결커넥터의 하우징의 외부 일부를 둘러싸는 배터리셀용 감지장치.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판에는 상기 연결단자와 각각 대응되는 패턴에 써미스터를 두어 상기 연결단자의 온도를 측정하는 배터리셀용 감지장치.
   
7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판에는 상기 연결단자와 각각 대응되는 패턴에 퓨즈를 두어 배터리셀에 과부하가 걸리는 것을 방지하는 배터리셀용 감지장치.
   
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징의 하면에는 배터리셀측에 형성된 구멍이나 홈에 삽입되는 고정리브가 형성되는데, 상기 고정리브가 형성된 부분중 일부에는 상기 하우징을 관통하는 나사체결공이 형성되는 배터리셀용 감지장치.

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