KR20150056705A

KR20150056705A - 에너지 저장장치용 직렬센싱보드

Info

Publication number: KR20150056705A
Application number: KR1020130139063A
Authority: KR
Inventors: 남긍현; 백동호; 김태신; 장민호
Original assignee: 세방전지(주)
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-05-27
Also published as: KR101547400B1

Abstract

본 발명은 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 전지모듈에서 각 전지셀을 직렬로 연결시키는 작업공수 및 시간을 단축할 수 있는 에너지저장장치용 직렬센싱보드에 관한 것이다.

Description

에너지 저장장치용 직렬센싱보드{Serial sensing board for energy storage apparatus}

본 발명은 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나 이상의 전지셀이 전기적으로 연결되는 전지모듈에서 각 전지셀을 직렬로 연결시키는 작업공수 및 시간을 단축할 수 있는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에 관한 것이다.

이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들을 전기적으로 연결한 소형 전지팩을 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩을 사용한다.

중대형 전지팩에 사용되는 단위전지는 대략 원통형, 각형 및 파우치형 전지로 분류된다. 초기의 중대형 전지팩에서는 단위전지로서 원통형 전지를 주로 사용하였다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2004-247320호에는 각각의 원통형 전지를 특정한 형상의 고정 플레이트에 장착하고 횡방향으로 연결하고 이를 다시 접속링과 절연링을 사용하여 종방향으로 연결하여 전지팩을 제조하는 기술을 제시하고 있다.

그러나, 상기 출원에서 보는 바와 같이, 전지팩의 제조를 위해 다수의 원통형 전지들을 연결하는 작업은 원통형 전지의 구조적 특성으로 인해 많은 연결부재를 필요로 하고 조립과정이 복잡하여, 전지팩의 제조비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다.

더욱이, 원통형 전지들 사이에 많은 사공간(dead space)이 존재하므로, 콤팩트한 구조의 전지팩에 대한 최근을 수요를 고려할 때 근본적인 한계를 가진다.

따라서, 전지팩을 구성함에 있어서, 연결부재의 수가 적으며 조립이 용이하고 높은 밀집도로 충적될 수 있는 각형 전지, 파우치형 전지 등의 판상형 전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있으며, 그 중에서도 경량이며 제조비용이 낮은 파우치형 전지에 대한 관심이 높다.

판상형 전지는 그것의 구조적 특징으로 인해 사공간의 크기를 크게 줄인 상태로 적은 수의 연결부재에 의해 용이하게 전지팩을 제조할 수 있는 장점을 가지고 있다. 반면에, 판상형 전지, 특히, 파우치형 전지는 기계적 강성이 크지 않으므로, 예를 들어, 1 내지 5 개 단위로 기계적 강성이 있는 케이스에 내장하거나 별도의 부재로 연결하여 전지모듈로 구성하고, 이러한 전지모듈을 소망하는 용량 및 출력에 따라 다수 개 적층하여 전지팩을 제조한다.

그러한 대표적인 예가 본 출원인의 한국 특허공개 제2005-0036751호와, 기타 일본 특허출원공개 제2004-31049호, 일본 특허출원공개 제2004-554492호, 미국 특허출원공개 제2003-170535호 등에 개시되어 있다.

이들 출원들은 단위전지로서 판상형 전지를 사용하여 전지팩을 구성함에 있어서 나름대로의 장점을 가지고 있다. 이들 출원들은 모두 판상형 단위전지들을 종방향 또는 횡방향으로 배열하여 기계적 및 전기적으로 연결함으로써 전지모듈을 구성하고, 이러한 전지모듈을 다시 횡방향 또는 종방향으로 배열하여 기계적 및 전기적으로 연결함으로써 중대형 전지팩을 구성한다.

또한 종래에는 양극과 음극의 전지탭이 각각 구비되는 다 수개의 전지셀을 직렬 또는 병렬로서 연결하여 하우징내로 수용하여 전기에너지를 저장하는 전지모듈로 구성하였다. 상기 전지모듈은 하우징내로 수용되면서 소, 중형의 에너지 저장장치를 구성한다.

여기서 상기 에너지 저장장치는 다 수개의 전지셀을 하우징의 내측에 수용하고, 내부의 온도와 전지셀의 불량을 감지 및 표시하는 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)가 구비된다. 따라서 종래의 에너지 저장장치는 상기 전지모듈과 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)간의 연결과, 전지셀간의 직렬 또는 병렬연결을 위하여 각 전지셀이 전기적으로 통전되도록 센싱보드를 구비한다.

종래의 에너지 저장장치용 센싱보드는 다수개의 전지셀에 각각 구비된 양극과 음극의 전지탭을 돌출시키고 리벳이나 볼트와 같은 기구적 수단을 통하여 인접된 전지셀의 전지탭간을 고정하고 전선을 이용하여 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)와 연결하도록 구비됨에 따라서 그 조립공수와 시간이 증가됨에 따라서 제조비용이 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 다 수개의 전지셀의 전지탭을 초음파 융착 가능하도록 지지 및 접착시켜 전지탭의 연결공정 시간 및 공수를 단축시킬 수 있는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드의 바람직한 실시예는 양극과 음극의 전원이 입출력되는 전지탭을 각각 구비하는 하나 이상의 전지셀을 직렬 연결하는 센싱보드를 포함하고, 상기 센싱보드는 기판에서 상기 전지탭과 일치된 위치에서 일측과 타측에서 각각 하나 이상이 정렬되어 상기 전지탭이 돌출되는 하나 이상의 개구가 형성되는 돌출부; 상기 기판의 일면에서 상기 개구에 인접된 위치에 고정되어 상기 전지탭과 초음파 융착되는 버스바; 외부 전원 장치에 연결되는 전원단자; 및 상기 버스바와 전원단자를 연결하는 커넥터부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서,상기 개구는 일측과 타측에서 제1열과 제2열로서 각각 하나 이상이 배치되며, 상기 제1열의 최외각측에 형성되는 개구에서 하나의 전지탭이 돌출되고, 나머지 개구에서 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전지탭이 돌출되어 상기 버스바와 초음파 융착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 버스바는 상기 전원단자에 연결되는 단자버스바; 및 상기 커넥터부에 연결되는 탭버스바를 구비하고, 상기 탭버스바는 상기 기판의 양면에서 상기 커넥터부에 연장되도록 패턴형성되는 연결패턴에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 탭버스바는 상기 개구에 인접하여 직립된 수직판과, 상기 수직판에서 절곡되어 상기 기판의 일면에 밀착되는 수평판 및 상기 수평판에서 상기 기판에 연통되도록 관통형성되는 관통공에 삽입되어 고정시키는 고정수단을 포함하되, 상기 고정수단은 전도성 금속으로 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 기판은 상기 고정수단에 의하여 통전되는 전원을 상기 연결패턴에 전달하도록 상기고정수단이 삽입되는 관통공의 외측에서 패턴형성되는 하나 이상의 고정패턴을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 커넥터부는 상기 버스바와 전원단자에 연결되는 제1커넥터와, 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)에 연결되는 제2커넥터와, 상기 전지셀의 온도를 측정하는 온도센서(도시되지 않음)의 온도감지신호를 상기 제2커넥터에 전달하는 제3커넥터를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 단자버스바는 수직으로 직립된 판형상으로서 상기 전원단자에 연장되는 연결판; 상기 연결판에서 절곡되어 상기 기판의 상면에 밀착되는 고정판; 및 상기 고정판에서 관통형성되는 관통공을 통하여 상기 기판에 연통되어 고정시키는 고정수단을 포함하되, 상기 고정수단은 전도성 금속으로 제조된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 고정판은 상기 개구를 사이에 두고 분할 형성되는 한 쌍인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 기판은 상기 고정수단이 연통되는 관통공의 외측에서 상기 연결패턴에 연결되도록 패턴 형성되는 단자패턴을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 전지셀은 서로 다른 극성을 갖는 전지탭이 인접된 위치에 놓이도록 정렬 및 체결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 센싱보드에서 인접된 전지셀의 서로 다른 극성을 갖는 전지탭을 돌출시킬 수 있어 초음파 융착이 가능함에 따라 전지탭의 직렬연결과정이 용이하여 보다 적은 공수 및 시간으로 작업이 완료될 수 있어 생산성이 향상되고, 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드가 구비된 전지모듈을 을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 전지모듈을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 돌출부의 배치상태를 도시한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 단자버스바를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 탭버스바를 도시한 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 상면패턴을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 배면패턴을 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 전지탭과 센싱보드의 결합관계를 도시한 평면도,
도 10은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 전지탭의 결합관계를 도시한 측단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드를 도시한 사시도, 도 2는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드의 평면도, 도 3은 전지모듈을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드(100)는 하나 이상의 전지셀(210~280)이 밀착되도록 체결되는 전지모듈(200)의 상면에서 상기 전지셀(210~280)을 직렬연결되도록 지지한다.

여기서 상기 전지모듈(200)은 다 수개의 전지셀(210~280)이 밀착되도록 체결되며, 상측에서 양극과 음극의 전원을 각각 출력하는 양극탭(211, 221, 231, 241, 251, 261, 271. 281)과, 음극탭(212, 222, 232, 242, 252, 262, 272, 282)을 구비한다. 여기서 상기 전지모듈(200)은 서로 다른 극성의 전지탭(211~281, 212~282)이 인접되도록 배치되어 체결되어 각 전지셀(210~280)이 직렬로 연결되도록 배치된다.

예를 들면, 제1전지셀(210)과 제2전지셀(220)은 상기 제1전지셀(210)의 양극탭(211)에 근접된 위치에 제2전지셀(220)의 음극탭(222)이 위치되고, 제1전지셀(210)의 음극탭(212)에 근접된 위치에서 제2전지셀(220)의 양극탭(221)이 위치되도록 정렬 및 체결된다.

또한 제3전지셀(230)의 전지탭(231, 232)은 제1전지셀(210)의 전지탭(211, 212)과 동일한 방향으로 양극탭(231)과 음극탭(232)이 위치되고, 제4전지셀(240)은 제2전지셀(220)의 전지탭(221, 222)과 동일한 위치에서 양극탭(241)과 음극탭(242)이 정렬된다.

상기 직렬센싱보드(100)는 상면과 배면에서 전기적 신호가 통전되는 패턴이 형성되는 기판(110)과, 상기 전지셀(210~280)의 전지탭(211~282)이 돌출되도록 하나 이상이 개구 형성되는 돌출부(150)와, 상기 돌출부(150)에서 돌출되는 전지탭(211~282)에 초음파 융착되는 버스바(120)와, 온도센서(도시되지 않음), 버스바(120) 및 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)(도시되지 않음)에 각각 연결되는 커넥터부(140)를 포함한다.

상기 커넥터부(140)는 상기 전지탭(211~282)에 연결되는 제1커넥터(141)와, 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)에 연결되는 제2커넥터(142)와, 전지모듈(200)에 설치되는 온도센서(도시되지 않음)에 연결되는 제3커넥터(143)를 포함한다.

상기 제1커넥터(141)는 후술되는 기판(110)의 상면과 배면에서 연장되는 패턴에 의하여 상기 버스바(120)와 전원단자(130)에 연결된다.

상기 제2커넥터(142)는 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)에서 연결되는 전원케이블이 체결되어 상기 제3커넥터(143)를 통하여 인가되는 온도센서(도시되지 않음)의 온도감지신호를 상기 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)에 전달한다.

상기 제3커넥터(143)는 상기 전지모듈(200)의 내측에 설치되는 온도센서(도시되지 않음)의 온도감지신호를 상기 제2커넥터(142)에 전달한다. 여기서 상기 온도센서(도시되지 않음)는 케이블로서 연결되어 전지모듈(200)의 내측에 설치된다.

상기 돌출부(150)는 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드(100)에서 돌출부(150)의 배치상태를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 돌출부(150)는 상기 기판(110)에서 일측과 타측에서 하나 이상이 정렬되도록 관통형성된다. 여기서 상기 돌출부(150)는 상기 기판(110)의 일측에서 하나 이상의 개구(151a~151e)가 정렬되도록 형성되는 제1열(151)과, 타측에서 하나 이상의 개구(152a~152d)가 정렬되는 타측 제1열(151)로 형성된다.

예를 들면, 상기 돌출부(150)는 상기 기판(110)의 일면에서 일측에서 정렬되는 제1열(151)에서 제1 내지 제5개구(151a~151e)가 형성되고, 타측의 제2열(152)에서 제6개구 내지 제9개구(152a~152d)가 각각 형성된다. 상기 개구(151a~152d)는 길이방향으로 연장 및 관통형성되어 상기 전지탭이 돌출된다.

상기 제1열(151)은 최외각측에 각각 위치되는 제1개구(151a)와 제5개구(151e)에서 각각 하나의 전지탭(211, 282)(도 9참조)이 돌출되고, 제2 내지 제4개구(151b~151d)는 각각 두 개의 전지탭이 돌출된다.

상기 제2열(152)은 제6개구 내지 제9개구(152a~152d)가 형성되며, 각각 2개의 전지탭이 돌출된다.

상기 제2 내지 제4개구(151b~151d)와 상기 제6개구 내지 제9개구(152a~152d)에서 각각 돌출되는 2개의 전지탭은 서로 다른 전지셀(210~280)에서 서로 다른 극성의 전원을 출력한다.

상기와 같은 제1열(151)과 제2열(151)에 각각 형성되는 개구(151a~151e, 152a~152d)의 숫자는 설계자에 따라서 증가 또는 감소 될 수 있으며, 그 숫자를 한정하지 않는다.

상기 버스바(120)는 최외측의 전지탭(151a, 151e)과 초음파 융착되는 단자버스바(122)와, 제1열(151)에서 양쪽의 최외측 개구(151a, 151e) 사이의 개구(151b~151d)에 돌출되는 전지탭과 제2열(152)의 개구(152a~152d)에 돌출되는 전지탭과 초음파 융착되는 탭버스바(121)를 포함한다. 상기 단자버스바(122)는 도 5, 탭버스바(121)는 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 단자버스바를 도시한 사시도이다.

도 5를 참조하면, 상기 단자버스바(122)는 상기 기판(110)의 양측에서 각각 직립되어 전원단자(130)로 연장되는 연결판(122a)과, 상기 연결판(122a)에서 절곡되어 상기 기판(110)의 상면에 밀착되는 하나 이상의 고정판(122b)과, 상기 고정판(122b)에서 상기 기판(110)으로 관통형성되는 관통공(122c)을 포함한다.

상기 연결판(122a)은 상기 기판(110)의 양측 최외측에 형성되는 개구(151a, 151e)에 인접한 상면에서 직립 형성되어 상기 전원단자(130)로 연장된다.

상기 고정판(122b, 122b')은 상기 연결판(122a)에서 절곡되어 기판(110)의 상면에서 수평면을 이루어 상기 연결판(122a)을 고정시킨다. 여기서 바람직하게로는 상기 고정판(122b, 122b')은 상기 개구(151a, 151e)를 사이에 두고 분할되도록 형성하는 것이 바람직하다. 도 4를 일예로 설명하자면, 상기 고정판(122b, 122b')은 전원단자(130)측에 형성되는 제1고정판(122b)과, 상기 개구(151a, 151e)를 사이에 두고 상기 제1고정판(122b)의 반대측에서 형성되는 제2고정판(122b')을 구비한다.

상기 제1고정판(122b)과 제2고정판(122b')은 상기 개구(151a, 151e)를 사이에 두고 설치됨에 따라 상기 연결판(122a)을 기판(110)의 상면에 고정시킬 수 있다.

상기 관통공(122c, 122c')은 상기 제1고정판(122b)과 제2고정판(122b')에서 각각 하나 이상이 형성되어 리벳과 같은 고정수단(123)이 상기 기판(110)으로 연통삽입될 수 있도록 한다. 상기 고정수단(123)은 전도성 금속(예를 들면, 알루미늄, 니켈, 구리)으로 제조되어 상기 관통공(121c, 122c)에 각각 삽입되어 상기 고정판(122b, 122b' 및 연결판(122a)을 고정시킨다.

도 6은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드에서 탭버스바를 도시한 측면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 탭버스바(121)는 서로 다른 극성의 전지탭(212, 221)과 초음파 융착되도록 직립형성되는 수직판(121a)과, 상기 수직판(121a)에서 절곡되어 상기 기판(110)의 상면에 밀착되는 수평판(121b)과, 상기 수평판(121b)에서 관통형성되어 고정수단(123)이 연통고정되는 관통공(121c, 122c)을 포함한다. 여기서 상기 탭버스바(121)는 상기 단자버스바(122)가 설치되는 최외각측 개구(151a, 151e)를 제외한 나머지 개구(151b~151d, 152a~152d)에 설치된다.

상기 수직판(121a)은 상기 돌출부(150)의 개구(151b~151d, 152a~152d)를 통하여 돌출되는 두 개의 전지탭과 초음파 융착되어 접착되도록 상기 개구(151b~151d, 152a~152d)의 외측에서 직립 형성된다.

상기 수평판(121b)은 상기 수직판(121a)의 끝단에서 수평으로 절곡되어 상기 기판(110)의 상면에 밀착되어 상기 관통공(121c, 122c)을 통하여 삽입되는 고정수단(123)에 의하여 고정된다. 상기 고정수단(123)은 전도성 금속체로 제조되는 리벳을 적용함이 바람직하다.

상기 기판(110)은 양면에서 상기 커넥터부(140)와 단자버스바(122) 및 탭버스바(121)에 연결되는 패턴이 형성된다. 이는 도 7과 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드의 상면패턴을 도시한 도면, 도 8은 본 발명에 따른 에너지 저장장치용 직렬센싱보드의 배면패턴을 도시한 도면이다.

도 7과 도 8을 참조하면, 상기 기판(110)은 상면에서 상기 탭버스바(121)가 안착되는 탭패턴(115)과, 상기 단자버스바(122)가 안착되는 단자패턴(116)과, 상기 기판(110)의 상면에서 탭패턴(115)에 연결되는 제1연결패턴(111)과, 전원단자(130)가 통전되는 전원패턴(114)을 포함한다. 아울러 상기 기판(110)의 배면패턴은 상기 탭패턴(115)에서 관통되는 고정수단(123)에 통전되는 고정패턴(113)과, 상기 고정패턴(113)에서 제1커넥터(141)에 연결되는 제2연결패턴(112)을 포함한다.

상기 단자패턴(116)은 상기 돌출부(150)의 개구(151a~151e, 152q~152d)의 일측에서 패턴 형성된다. 여기서 상기 단자패턴(116)은 상기 단자버스바(122)의 연결판(122a)과 제1고정판(122b)과 제2고정판(122b')이 각각 안착되는 패턴으로 이루어져 상기 전원패턴(114)으로 연장된다.

상기 탭패턴(115)은 상기 탭버스바(121)가 안착되는 개구(151b~151d, 152a~152d)의 일측에서 각각 형성된다. 따라서 상기 탭패턴(115)은 제1열(151)의 개구(151b~151d)에 형성되는 제1탭패턴(115a)과, 제2열(152)에 형성되는 제2탭패턴(115b)을 포함한다. 상기 제1탭패턴(115a)은 후술되는 고정패턴(113)과 제2연결패턴(112)을 통하여 제1커넥터(141)에 연결되고, 제2탭패턴(115b)은 상기 제1연결패턴(111)을 통하여 제1커넥터(141)에 연결된다.

여기서 상기 제1탭패턴(115a)은 관통공에 삽입된 고정수단(123)을 통하여 배면의 고정패턴(113)으로 연결되고, 상기 제2탭패턴(115b)은 상기 기판(110)의 상면에 연장되는 제1연결패턴(111)을 통하여 제1커넥터(141)에 연결된다.

상기 전원패턴(114)은 상기 제1고정판(122b)과 제2고정판(122b')이 안착되는 단자패턴(116)에 연장되도록 패턴형성되어 상면에 전원단자(130)가 안착 및 접착된다.

상기 전원단자(130)는 전도성 접착제에 의하여 상기 전원패턴(114)에 접착되고, 상기 탭버스바(121)와 단자버스바(122)는 전도성접착제 및/또는 고정수단(123)을 통하여 상기 탭패턴(115)과 단자패턴(116)에 각각 고정된다.

상기 제1연결패턴(111)은 상기 제2열(152)의 탭패턴(115)에서 상기 제1커넥터(141)로 연장되도록 패턴형성된다.

상기 고정패턴(113)은 상기 기판(110)의 배면에서 상기 고정수단(123)이 관통되는 관통공(121c, 122c, 122c')의 외측 기판에 각각 형성되어 상기 제2연결패턴(112)에 연결된다. 상기 고정패턴(113)은 상기 기판(110)의 배면에서 상기 제1열(151)의 탭패턴(115)과 단자패턴(116)에서 상기 관통공(121c, 122c)을 통하여 삽입되는 고정수단(123)에 통전 가능하도록 형성된다. 따라서 상기 제1열(151)의 탭패턴(115)과 단자패턴(116)은 기판(110)의 배면에서 상기 고정패턴(113)과 상기 제2연결패턴(112)을 통하여 제1커넥터(141)에 연결된다.

즉, 본 발명은 기판(110)의 양면에 각각 패턴을 형성하되, 비아홀과 같은 기판(110)의 구성을 별도로 형성하지 않고, 상기 탭버스바(121)와 단자버스바(122)를 고정시키는 고정수단(123)을 통하여 상면과 배면이 통전가능함에 따라 기판(110) 제조비용을 절감할 수 있도록 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 도 9와 도 10을 참조하여 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 작업자는 하나 이상의 전지셀(210~280)을 결합하여 전지모듈(200)을 구성하고, 상기 전지모듈(200)에 상기 센싱보드(100)를 안착시킨다. 여기서 상기 전지모듈(200)은 8개의 전지셀(210~280)(제1 내지 제8전지셀(210~280))이 체결되어 직렬로 연결되는 구성을 일예로 설명한다.

이때 상기 센싱보드(100)는 제1열(151)과 제2열(152)의 개구(151a~151e, 152a~152d)를 형성하되, 상기 제1열(151)에서 전체 5개의 개구(제1 내지 제5개구(151a~151e))를 형성하고, 제2열(152)에서 4개의 개구(제6 내지 제9개구(152a~152d))를 형성한다.

아울러 상기 전지모듈(200)은 제1 내지 제8전지셀(210~280)을 순차적으로 밀착시켜 고정시키되, 각 전지셀(210~280)에서 서로 다른 극성의 전지탭이 인접되도록 엇갈린 방향으로 체결된다.

즉, 제1전지셀(210)은 일측에 양극탭(211), 타측에 음극탭(212)의 순서로 위치되면, 제2전지셀(220)은 상기 제1전지셀(210)의 양극탭(211)과 인접된 위치에 음극탭(222), 제1전지셀(210)의 음극탭에 양극탭(221)이 위치되도록 일측에 체결된다.

마찬가지로 제3전지셀(230)은 상기 제2전지셀(220)의 양극탭(221)이 인접된 위치에 음극탭(232), 제2전지셀(220)의 음극탭(222))이 인접된 위치에 양극탭(231)이 위치되어 상기 제2전지셀(220)에 체결된다.

또한 제4전지셀(240)은 제2전지셀(220)의 양극탭(221)과 음극탭(222)에 동일한 위치에서 양극탭(241)과 음극탭(242)이 위치되어 상기 제3전지셀(230)에 밀착된다.

또한 제5전지셀(250)은 제3전지셀(230)의 양극탭(231)과 음극탭(232)과 동일한 위치에 양극탭(211, 221, 231, 241, 251, 261, 271, 281)과 음극탭이 위치되도록 제4전지탭에 밀착된다.

즉, 제1전지셀(210)과, 제3전지셀(230)과 제5전지셀(250)과 제7전지셀(270)은 양극탭(211, 231, 251, 261, 271)과 음극탭(212, 232, 252, 272)이 동일한 위치에 놓이도록 고정되나, 제2전지셀(220)과 제4전지셀(240)과 제6전지셀(260)과 제8전지셀(280)의 양극탭(221, 241, 271, 281)과 음극탭(222, 242, 262, 282)에 엇갈린 위치에 고정된다.

따라서 상기 제1전지셀(210)은 양극탭(211)이 상기 센싱보드(100)의 제1열(151)에서 최외각측에 위치되는 제1개구(151a)에서 단독으로 돌출되고, 음극탭(212)은 제2열(152)의 제6개구(152a)에서 제2전지셀(220)의 양극탭(221)과 동시에 돌출된다.

또한 상기 제2전지셀(220)은 제1열(151)에 위치되는 음극탭(222)이 인접된 제3전지셀(230)의 양극탭(231)과 제1열(151)의 제2개구(151b)에서 상호 밀착되어 동시에 돌출된다.

아울러 제3전지셀(230)은 양극탭(231)이 상기 제2전지셀(220)의 음극탭(212)과 제1열(151)의 제2개구(151b)에서 동시에 돌출되되, 음극탭(232)이 제2열(152)의 제7개구(152b)에서 제4전지셀(240)의 양극탭(241)과 동시에 돌출된다.

또한 제5전지셀(250)은 양극탭(251)이 제1열(151)의 제3개구(151c)에서 제4전지셀(240)의 음극탭(242)과 동시에 돌출되고, 음극탭(2520이 제2열(152)의 제8개구(152c)에서 제6전지셀(260)의 양극탭(261)과 동시에 돌출된다.

제6전지셀(260)은 음극탭(262)이 제1열(151)의 제4개구(151d)에서 제7전지셀(270)의 양극탭(271)과 동시에 돌출되고, 양극탭(261)이 제2열(152)의 제8개구(152c)에서 제5전지셀(250)의 양극탭(251)과 동시에 돌출된다.

상기 제7전지셀(270)은 음극탭(272)이 제2열(152)의 제9개구(152d)에서 제8전지셀(280)의 양극탭(281)과 동시에 돌출된다.

제8전지셀(280)은 음극탭(282)이 상기 제1열(151)의 제5개구(151e)에서 단독으로 돌출되고, 양극탭(281)이 제2열(152)의 제9개구(152d)에서 상기 제7전지셀(270)의 음극탭(272)과 동시에 돌출된다.

즉, 상기 제1전지셀(210)의 음극탭(212)은 제2전지셀(220)의 양극탭(221)과 연결되고, 상기 제3전지셀(230)의 양극탭(231)은 제2전지셀(220)의 음극탭(222)과 연결되고, 제4전지셀(240)의 양극탭(241)은 제3전지셀(230)의 음극탭(232)에 연결되고, 제5전지셀(250)의 양극탭(251)은 제4전지셀(240)의 음극탭(242)에 연결되고, 제6전지셀(260)의 양극탭(261)은 제5전지셀(250)의 음극탭(252)에 연결되고, 제7전지셀(270)의 양극탭(271)은 제6전지셀(260)의 음극탭(262)에 연결되고, 제8전지셀(280)의 양극탭(281)은 제7전지셀(270)의 음극탭(272)과 연결된다.

여기서 상기 제1전지셀(210)의 양극탭(211)과 제8전지셀(280)의 음극탭(282)은 단독으로 상기 센싱보드(100)의 개구(151a, 151e)에 돌출된다.

이후 작업자는 상기 제1열(151)과 제2열(152)의 개구(151a~151e, 152a~152d)에서 각각 돌출되는 전지탭(211~282)을 단자버스바(122)와 탭버스바(121)에 초음파 융착으로 접착 및 고정시킨다. 따라서 상기 탭버스바(121)와 단자버스바(122)에 융착된 전지탭(211~282)은 상기 기판(110)의 상면과 배면에서 각각 형성되는 패턴에 의하여 상기 제1커넥터(141)에 연결된다.

이때 상기 탭버스바(121)는 상기 수평판(121b)의 관통공(121c)을 통하여 삽입되는 고정수단(123)에 의하여 고정되고, 상기 단자버스바(122)는 상기 제1고정판(122b)과 제2고정판(122b')의 관통공(122c, 122c')에 각각 삽입되는 고정수단(123)에 의하여 고정된다.

아울러 상기 기판(110)의 상면에서 제2열(152)의 개구(152a~152d)에 고정된 탭버스바(121)는 상면에서 탭패턴(115)에서 연장되는 제1연결패턴(111)에 의하여 제1커넥터(141)에 연결되고, 제1열(151)의 개구(151b~151d)에 고정된 탭버스바(121)는 배면에서 상기 기판(110)을 연통한 고정수단(123)과 통전되도록 패턴형성되는 고정패턴(113)에 연결되는 제2연결패턴(112)에 의하여 제1커넥터(141)에 연결된다. 여기서 상기 제1커넥터(141)는 양극의 전원단자(130)와 음극의 전원단자(130)에 각각 연결된다. 따라서 작업자는 외부 전원장치를 상기 전원단자(130)에 연결하여 상기 전지모듈(200)에서 출력된 전원을 공급받을 수 있다.

즉, 본 발명은 기판(110)의 양면에 패턴을 형성하되, 종래와 같이 비아홀을 통하여 상면과 배면의 패턴을 통전 가능하도록 형성하는 것이 아닌, 고정수단(123)을 통하여 기판(110)의 상면과 배면의 패턴을 통전시키는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게로는 상기 고정패턴(113)은 상기 기판(110)의 배면 뿐만 아니라 상면에서 형성함도 가능하다. 즉, 본 발명의 다른 실시예로서 상기 고정패턴(113)은 기판(110)의 상면과 배면에서 상기 고정수단(123)이 연통삽입되는 관통공(121c, 122c, 122c')의 외측에서 패턴형성되어 상기 탭패턴(115) 및 단자패턴(116)을 대체할 수 있다.

따라서 상기 고정패턴(113)은 기판(110)의 상면과 배면에서 제2열(152)의 개구(152a~152d)에서 상기 탭버스바(121)를 연통하는 고정수단(123)이 삽입되는 관통공(121c)의 외측에서 상기 제1연결패턴(111)과 연결되도록 형성된다.

이와 같은 다른 실시예의 고정패턴(113)은 기판(110)의 상면에 형성되는 탭패턴(115)을 대체할 수 있어 기판(110)제조비용을 절감할 수 있다.

아울러 상기 단자버스바(122)가 안착되는 단자패턴(116) 역시 상기 기판(110)의 상면과 배면에서 각각 고정패턴(113)으로 대체하여 상기 고정수단(123)을 통하여 전원을 통전시켜 기판(110)의 배면에 연장된 제2연결패턴(112)에 통전가능하도록 연결된다.

그러므로 본 발명은 상기 기판(110)의 상면과 배면에서 상기 관통공(121c, 122c, 122c')의 외측에 고정패턴(113)을 형성하고, 상기 제1연결패턴(111)과 제2연결패턴(112)을 기판(110)의 상면과 배면에서 각각 연장시켜 제1커넥터(141)에 연결되도록 형성한다.

이때 상기 고정수단(123)은 전도성 금속으로 제조되는 리벳 또는 나사로서 적용함이 바람직하다. 따라서 상기 단자버스바(122)와 탭버스바(121)를 통하여 출력되는 전원은 상기 고정수단(123)을 통하여 상기 제1연결패턴(111)과 제2연결패턴(112)을 통하여 제1커넥터(141)에 인가된다.

이후 작업자는 상기 제3커넥터(143)에 온도센서(도시되지 않음)를 연결하고, 상기 제1커넥터(141)에 외부전원장치의 케이블을 연결한다. 그리고 작업자는 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)를 상기 제2커넥터(142)에 연결하여 상기 제3커넥터(143)를 통하여 인가되는 온도감지신호가 상기 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)에 인가되도록 한다.

상기 전지모듈(200)과 센싱보드(100)는 하우징(도시되지 않음)의 내측에 수용되고, 상기 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)는 상기 하우징의 내측에서 별도의 기구물에 의하여 지지된다. 상기 하우징 및 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)는 일반적으로 공지된 기술을 적용함에 따라서 그 상세한 설명을 생략한다.

이와 같이 본 발명은 센싱보드(100)에서 전지탭이 각각 돌출되는 제1열(151)과 제2열(152)의 개구를 형성하되, 제1열(151)의 최외각측에 형성되는 개구(151a, 151e)에서 단독으로 하나의 전지탭이 돌출되어 단자버스바(122)에 연결되고, 그외 나머지 개구(151b~151d, 152a~152d)에서 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전지탭이 버스바(120)에 초음파 융착시켜 하나 이상의 전지셀(210~280)을 직렬연결하였다.

또한 본 발명은 센싱보드(100)의 기판(110)에서 양면에 패턴을 형성하되, 상기 버스바(120)를 고정시키는 고정수단(123)을 통하여 상면과 배면의 패턴이 상호 통전가능하도록 연결하였다.

따라서 본 발명은 기판(110)의 제조비용이 절감될 수 있고, 초음파 융착을 통하여 버스바(120)와 전지탭을 결합하였기 때문에 작업이 용이하고, 시간이 절약되었다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 센싱보드 110 : 기판
111 : 제1연결패턴 112 : 제2연결패턴
113 : 고정패턴 114 : 전원패턴
115 : 탭패턴 116 : 단자패턴
120 : 버스바 121 : 탭버스바
121a : 수직판 121b : 수평판
121c : 관통공 122 : 단자버스바
122a : 연결판 122b : 제1고정판
122b' : 제2고정판 122c 122c' : 관통공
123 : 고정수단 130 : 전원단자
140 : 커넥터부 141 : 제1커넥터
142 : 제2커넥터 143 : 제3커넥터
150 : 돌출부 151 : 제1열
152 : 제2열
151a ~151e : 제1 내지 제5개구
152a~152d : 제6 내지 제9개구
200 : 전지모듈 210~280 : 전지셀
211, 221, 231, 241, 251, 261, 271, 281 : 양극탭
212, 222, 232, 242, 252, 262, 272, 282 : 음극탭

Claims

양극과 음극의 전원이 입출력되는 전지탭을 각각 구비하는 하나 이상의 전지셀을 직렬 연결하는 센싱보드를 포함하고,
상기 센싱보드는
기판에서 상기 전지탭과 일치된 위치에서 일측과 타측에서 각각 하나 이상이 정렬되어 상기 전지탭이 돌출되는 하나 이상의 개구가 형성되는 돌출부;
상기 기판의 일면에서 상기 개구에 인접된 위치에 고정되어 상기 전지탭과 초음파 융착되는 버스바;
외부 전원 장치에 연결되는 전원단자; 및
상기 버스바와 전원단자를 연결하는 커넥터부를 포함하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제1항에 있어서, 상기 개구는
일측과 타측에서 제1열과 제2열로서 각각 하나 이상이 배치되며, 상기 제1열의 최외각측에 형성되는 개구에서 하나의 전지탭이 돌출되고, 나머지 개구에서 서로 다른 극성을 갖는 한 쌍의 전지탭이 돌출되어 상기 버스바와 초음파 융착되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제1항에 있어서, 상기 버스바는
상기 전원단자에 연결되는 단자버스바; 및
상기 커넥터부에 연결되는 탭버스바를 구비하고,
상기 탭버스바는 상기 기판의 양면에서 상기 커넥터부에 연장되도록 패턴형성되는 연결패턴에 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제3항에 있어서, 상기 탭버스바는
상기 개구에 인접하여 직립된 수직판과, 상기 수직판에서 절곡되어 상기 기판의 일면에 밀착되는 수평판 및 상기 수평판에서 상기 기판에 연통되도록 관통형성되는 관통공에 삽입되어 고정시키는 고정수단을 포함하되,
상기 고정수단은 전도성 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제4항에 있어서, 상기 기판은
상기 고정수단에 의하여 통전되는 전원을 상기 연결패턴에 전달하도록 상기고정수단이 삽입되는 관통공의 외측에서 패턴형성되는 하나 이상의 고정패턴을 포함하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제1항에 있어서, 상기 커넥터부는
상기 버스바와 전원단자에 연결되는 제1커넥터와, 배터리 매니지먼트 시스템(BMS:Battery Management System)에 연결되는 제2커넥터와, 상기 전지셀의 온도를 측정하는 온도센서(도시되지 않음)의 온도감지신호를 상기 제2커넥터에 전달하는 제3커넥터를 포함하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제3항에 있어서, 상기 단자버스바는
수직으로 직립된 판형상으로서 상기 전원단자에 연장되는 연결판;
상기 연결판에서 절곡되어 상기 기판의 상면에 밀착되는 고정판; 및
상기 고정판에서 관통형성되는 관통공을 통하여 상기 기판에 연통되어 고정시키는 고정수단을 포함하되,
상기 고정수단은 전도성 금속으로 제조된 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제7항에 있어서, 상기 고정판은
상기 개구를 사이에 두고 분할 형성되는 한 쌍인 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제7항에 있어서, 상기 기판은
상기 고정수단이 연통되는 관통공의 외측에서 상기 연결패턴에 연결되도록 패턴 형성되는 단자패턴을 포함하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전지셀은
서로 다른 극성을 갖는 전지탭이 인접된 위치에 놓이도록 정렬 및 체결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치용 직렬센싱보드.