KR20170001766U - 배터리모듈용 직렬연결장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배터리모듈용 직렬연결장치에 관한 것이다. 본 고안의 골격을 베이스(10)가 형성한다. 상기 베이스(10)에는 버스바안착부(12)와 기판안착부(14)가 형성되고, 상기 버스바안착부(12)에는 다수개의 버스바안착대(16)가 형성된다. 상기 버스바안착대(16)의 양측면에는 각각 적어도 2개 이상의 걸이홈(17)이 형성된다. 상기 버스바안착대(16)에는 배터리셀 탭 및 기판과 전기적으로 연결되는 버스바(20)가 안착된다. 상기 버스바(20)는 상기 버스바안착대(16)에 안착되어 배터리셀탭과 결합되는 결합판(22)이 있고, 상기 결합판(22)의 양단에는 측판(24)이 마주보게 형성된다. 상기 측판(24)에는 상기 걸이홈(17)과 대응되는 위치에 통공(25)이 형성되고, 상기 통공(25)에는 걸이편(26)이 구비된다. 상기 걸이편(26)은 선단이 상기 버스바안착대(16)의 측면을 따라 안내되면서 탄성변형되었다가 상기 걸이홈(17)에 걸어진다. 이와 같은 본 고안에 의하면 버스바(20)가 버스바안착대(16)에 장착되는 과정에서 소성변형되는 것이 방지되고, 유동없이 견고하게 장착될 수 있게 된다.

Description

배터리모듈용 직렬연결장치{Series connection apparatus of battery module}

본 고안은 배터리모듈용 직렬연결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인접하는 배터리셀의 전극을 차례로 연결하여 전체 배터리모듈의 배터리셀들을 직렬로 연결하도록 한 배터리모듈용 직렬연결장치에 관한 것이다.

전기자동차에서 사용되는 배터리는 필요한 만큼의 전력을 공급하기 위하여 다수개의 배터리모듈로 구성된다. 상기 배터리모듈은 또한 다수개의 배터리셀들로 구성되는데, 상기 배터리셀들을 직렬로 연결하게 되면 상대적으로 큰 전력을 공급할 수 있다. 이를 위해 하나의 배터리팩에서 다수개의 배터리셀의 양극과 음극을 차례로 연결하기 위한 장치가 직렬연결장치이다.

이와 같은 직렬연결장치에는 배터리셀의 전극과 전기적으로 연결되는 다수개의 버스바가 있는데, 아래의 선행기술문헌에서와 같이, 상기 버스바는 다수개가 베이스에 융착되어 고정된다. 하지만, 융착작업을 위해서는 별도의 융착장비가 필요하고 제조공정이 늘어나는 등의 문제가 있다.

그리고, 일반적으로 융착을 하는 경우에 버스바에 통공을 만들고 베이스에서 돌출된 융착돌기가 상기 통공을 관통하여 선단이 융착되는데, 이와 같은 경우 상기 통공의 내경과 융착돌기의 외경을 1:1로 정확하게 맞출 수 없어 버스바와 베이스 사이에 상대 유동이 발생하게 되어 소음문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 금속재질인 버스바를 사출물인 베이스에 밀착되도록 하기 위한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 버스바가 전기의 통전성이 좋은 동재질을 사용하기 때문에 상대적으로 탄성변형능력이 떨어져서 베이스에 버스바가 정확하게 밀착되어 고정되지 못하는 문제점이 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-1329251호

본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리모듈용 직렬연결장치에서 버스바가 베이스에 밀착되어 장착될 수 있도록 하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 배터리모듈용 직렬연결장치에서 버스바가 베이스에 유격없이 장착되어 유동이 발생하지 않도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 배터리모듈에 구비되는 다수개의 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하는 배터리모듈용 직렬연결장치에 있어서, 절연성 재질로 만들어지고 양측면에 걸이홈이 형성되는 다수개의 버스바안착대를 구비하는 베이스와, 상기 버스바안착대의 양측면에 안내되면서 탄성변형되었다가 복원되면서 상기 걸이홈에 안착되어 걸어지는 걸이편을 구비하고 상기 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하며 상기 베이스에 구비되는 기판안착부에 있는 기판과 전기적으로 연결되는 버스바를 포함한다.

상기 베이스에는 상기 버스바안착대가 형성된 버스바안착부와 상기 버스바안착부와 가장자리를 공유하도록 기판안착부가 형성된다.

상기 버스바안착대의 사이에는 간격대가 구비되고, 상기 간격대와 버스바안착대의 사이 간격을 통해 상기 배터리셀의 탭이 통과한다.

상기 버스바는 상기 배터리셀의 탭과 결합되는 결합판과 상기 결합판의 양단에 구비되는 측판을 포함하고, 상기 측판에 형성된 통공에 상기 걸이편이 외팔보 형상으로 형성되어 반대쪽 측판을 향해 경사지게 연장된다.

상기 걸이편의 선단과 결합판의 저면 사이의 거리는 상기 버스바안착대의 상면과 상기 걸이홈의 일측 내면인 걸이면 사이의 거리와 같거나 짧게 형성된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 본 고안은 배터리모듈에 구비되는 다수개의 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하는 배터리모듈용 직렬연결장치에 있어서, 절연성 재질로 만들어지고 다수개의 버스바안착대를 구비하며 상기 버스바안착대의 측면에 적어도 2개 이상의 걸이홈이 형성되는 베이스와, 상기 버스바안착대의 상면에 안착되는 결합판과 상기 버스바안착대의 양측면에 안착되는 측판들을 포함하고 상기 측판들에는 상기 걸이홈에 선단이 걸어지는 걸이편이 구비되는데 상기 걸이편은 반대쪽 측판을 향해 경사지게 연장되어 걸이편의 선단 사이의 거리는 상기 버스바안착대의 양측면 사이의 거리보다 짧게 형성되어 상기 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하며 상기 베이스에 구비되는 기판안착부에 있는 기판과 전기적으로 연결되는 버스바를 포함한다.

상기 걸이편의 선단과 결합판의 저면 사이의 거리는 상기 버스바안착대의 상면과 상기 걸이홈의 일측 내면인 걸이면 사이의 거리와 같거나 짧게 형성된다.

상기 베이스에는 상기 버스바안착대가 형성된 버스바안착부와 상기 버스바안착부와 가장자리를 공유하도록 기판안착부가 형성되고 상기 버스바안착부에는 상기 버스바안착대의 사이에 간격대가 더 형성된다.

본 고안에 의한 배터리모듈용 직렬연결장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 고안에서는 베이스의 안착대에 버스바가 장착됨에 있어서 걸이편 부분만이 탄성변형되었다가 안착대에 형성된 걸이홈에 걸어지게 되므로, 버스바의 측판 전체는 전혀 탄성변형을 하지 않게 되어 버스바가 안착대의 외면에 정확하게 밀착될 수 있게 된다. 특히, 상기 걸이편은 이미 양단의 측판에 형성된 것이 상기 안착대의 걸이홈 방향을 향하도록 경사지게 연장되게 소성변형되어 있어 어느 정도의 탄성변형이 가능한 구성이므로, 버스바의 걸이편이 안착대의 걸이홈에 안착되어 걸어진 상태를 유지할 수 있어 버스바가 안착대의 외면에 견고하게 장착되는 효과가 있다.

그리고, 본 고안에서는 상기 걸이편이 외팔보 형상으로 안착대의 걸이홈 방향으로 연장되어 있어 걸이편의 선단이 걸이홈의 일측 내면에 걸어지면서 버스바의 결합편과 협력하여 버스바가 안착대에서 유동없이 설치되도록 할 수 있다. 따라서, 사용중에 발생하는 진동 등에 의해 상기 버스바가 안착대에 대해서 유동하지 않게 되는 효과도 있다.

도 1은 본 고안에 의한 배터리모듈용 직렬연결장치의 바람직한 실시례의 중요부 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 고안 실시례의 구성을 보인 분해사시도.
도 3은 본 고안 실시례에서 버스바가 안착대에 장착된 상태를 보인 사시도.
도 4는 본 고안 실시례에서 버스바가 안착대에 장착된 상태를 보인 단면도.
도 5는 본 고안 실시례에서 버스바가 안착대에 장착된 상태를 보인 단면 사시도.

이하, 본 고안의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 고안의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도면들에 도시된 바에 따르면, 베이스(10)는 본 고안 장치의 골격을 형성하는 것으로, 절연성 재료로 만들어진다. 상기 베이스(10)는 배터리팩(도시되지 않음)의 외관을 구성하는 일측에 장착된다. 상기 베이스(10)에는 버스바안착부(12)와 기판안착부(14)가 있다. 상기 버스바안착부(12)에는 아래에서 설명될 버스바(20)들이 장착된다. 상기 기판안착부(14)는 상기 베이스(10)의 일측 영역에 다른 부분과 구획되어 형성되고, 내부에는 기판이 안착된다. 상기 기판은 아래에서 설명될 버스바(20)와 전기적으로 연결되고, 퓨즈라든지, 외부와의 연결을 위한 커넥터 등이 실장된다.

상기 버스바안착부(12)는 상기 기판안착부(14)와 일측 가장자리를 공유하는 것으로, 배터리팩을 구성하는 다수개의 배터리셀의 탭(도시되지 않음)과 대응되는 위치에 형성된다. 상기 버스바안착부(12)에는 대략 사각바아 형상의 버스바안착대(16)와 간격대(18)가 교대로 형성되어 있다. 상기 버스바안착대(16)와 간격대(18)의 사이에는 상기 배터리셀의 탭이 통과하도록 틈새가 있다.

상기 버스바안착대(16)의 양측면에는 걸이홈(17)이 형성된다. 상기 걸이홈(17)은 상기 버스바안착대(16)의 측면에 오목하게 들어간 형상이다. 상기 걸이홈(17)의 일측 내면에는 걸이면(17')이 형성된다. 상기 걸이면(17')은 아래에서 설명될 걸이편(26)의 선단이 걸어지는 부분으로, 걸이편(26)의 선단과 대응되는 형상으로 만들어지는 것이 좋다. 본 실시례에서는 상기 걸이면(17')이 직사각형의 평면이다. 상기 걸이면(17')과 상기 버스바안착대(16)의 상면 사이의 간격은 아래에서 설명될 버스바(20)의 걸이편(26)의 선단과 결합판(22)의 하면 사이의 간격과 같거나 큰 것이 좋다. 이와 같이 함에 의해 걸이편(26)의 선단이 상기 걸이면(17')에 밀착되어 버스바(20)의 유동이 발생하지 않도록 할 수 있다.

상기 걸이홈(17)은 본 실시례에서는 하나의 버스바안착대(16)의 양측면 양단에 하나씩 4개가 형성된다. 하나의 버스바안착대(16)에 형성되는 걸이홈(17)의 갯수는 버스바(20)의 길이에 따라 상이하나, 최소한 4개의 걸이홈(17)이 형성되는 것이 좋다.

상기 간격대(18)는 상기 버스바안착대(16)의 사이마다 하나씩 형성되어 있다. 상기 간격대(18)는 배터리셀의 탭 사이의 절연을 확보할 수 있도록 하고 배터리셀 탭 사이의 간격에 따라 그 폭이 결정된다. 상기 베이스(10)에서 미설명 부호 19는 걸이편으로, 배터리팩의 일측이나 본 고안의 장치를 구성하는 다른 구성과 결합되는 것이다.

상기 버스바안착대(16)에는 버스바(20)가 안착된다.상기 버스바(20)는 금속재질로 만들어진다. 상기 버스바(20)는 전기전도성이 좋은 동이나 동합금으로 만들어지는 것이 좋다. 상기 버스바(20)는 배터리셀의 탭과 전기적으로 연결되고, 상기 기판안착부(14)에 안착되는 기판(도시되지 않음)과도 전기적으로 연결된다.

상기 버스바(20)는 직사각형 판형상의 결합판(22)의 양측에 직각으로 절곡되어 측판(24)이 형성되어 구성된다. 상기 결합판(22)에는 배터리셀의 탭이 용접되어 고정된다.

상기 측판(24)에는 상기 걸이홈(17)과 대응되는 위치에 통공(25)이 관통하여 형성된다. 상기 통공(25)에는 외팔보 형상의 걸이편(26)이 형성된다. 상기 걸이편(26)은 자유단부인 선단이 상기 결합판(22)을 향해 연장된다. 상기 걸이편(26)은 도 4나 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 상기 버스바(20)의 반대쪽 측판(24)을 향해 경사지게 연장된다. 즉, 상기 걸이편(26)의 선단 사이의 거리는 상기 2개의 측판(24) 사이의 거리보다 짧게 형성된다.

상기 걸이편(26)이 이와 같이 경사지게 연장되어 선단 사이의 거리가 상기 2개의 측판(24) 사이의 거리보다 짧게 됨에 의해 상기 걸이편(26)은 소정의 탄성변형이 가능하다. 상기 걸이편(26)이 상대편 측판(24)을 향해 경사지게 연장되어 형성되므로 인해, 상기 걸이편(26)은 상기 버스바(20)를 상기 버스바안착대(16)에 장착할 때, 상기 측판(24)과 동일한 평면상에 있도록 탄성변형된다. 즉, 버스바(20)를 버스바안착대(16)에 장착하는 과정에서 상기 버스바안착대(16)의 측면에 걸이편(26)의 선단이 안내되면서 탄성변형되었다가, 상기 걸이편(26) 선단이 상기 걸이홈(17)에 안착되면 원래의 상태 또는 탄성변형이 일부 복원된다.

상기 버스바(20)에서 상기 결합판(22)의 일측 단부에는 기판연결편(28)이 있다. 상기 기판연결편(28)은 버스바(20)와 기판을 전기적으로 연결하기 위한 부분이다. 상기 기판연결편(28)은 상기 기판안착부(14)에 있는 기판에 전기적으로 결합되어야 하므로, 상기 기판안착부(14)와 버스바안착부(12)를 구획하는 벽을 넘을 수 있도록 다수회 절곡하여 형성된다. 본 실시례에서는 상기 기판연결편(28)이 상기 결합판(22)에서 3번 수직으로 절곡되어 만들어진다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 배터리모듈용 직렬연결장치가 조립되고 사용되는 것을 설명한다.

본 고안에서 상기 베이스(10)의 버스바안착대(16)에는 각각 버스바(20)가 안착된다. 상기 버스바(20)가 상기 버스바안착대(16)에 안착되는 과정에서 상기 버스바(20)의 측판(24)이나 결합판(22)은 전혀 탄성변형이 없다. 즉, 상기 버스바(20)의 측판(24) 사이의 간격이 상기 버스바안착대(16)의 폭과 같거나 밀착될 수 있는 치수로 되면, 상기 버스바(20)의 결합판(22)와 측판(24)은 상기 버스바안착대(16)에 밀착된다. 즉, 조립 과정에서, 상기 결합판(22)이나 측판(24)에 탄성변형이 발생하지 않고, 특히 소성변형이 일어날 가능성은 전혀 없는 것이다.

단지, 상기 걸이편(26)은 그 선단이 상기 버스바안착대(16)의 양측면에 안내되는 과정에서 탄성변형이 발생한다. 상기 걸이편(26)의 탄성변형은 상기 걸이편(26)의 기저부, 즉 상기 측판(24)과 걸이편(26)이 연결되어 있는 부분에서부터 시작해서 시작된다. 이는 상기 측판(24)의 선단부부터 상기 버스바안착대(16)의 측면에 안내되기 때문이다. 따라서, 상기 걸이편(26)의 탄성변형은 조금씩 그 정도가 커지게 되고, 상기 걸이편(26)의 선단이 상기 버스바안착대(16)의 측면에 안내될 때, 가장 크다.

여기서, 상기 버스바안착대(16)의 측면이 시작되는 부분에서 상기 걸이홈(17)까지의 거리는 매우 짧게 되어 있다. 따라서, 상기 걸이편(26)의 탄성변형이 최대로 된 상태는 매우 짧게 되어 상기 걸이편(26)의 소성변형은 거의 발생하지 않게 된다. 혹시라도 상기 걸이편(26)에 소성변형이 발생하였다면, 상기 걸이홈(17)의 내측으로 상기 걸이편(26)을 공구를 사용하여 밀어서 상기 걸이편(26)의 선단이 상기 걸이홈(17)의 걸이면(17')에 걸어지도록 하면 된다.

이처럼 상기 버스바(20)의 걸이편(26)이 측판(24)의 내측으로 경사지게 연장되어 버스바(20)에서 걸이편(26)만이 탄성변형되면서 버스바(20)가 버스바안착대(16)에 안착되는 구조는 버스바(20)의 결합판(22)과 측판(24)이 버스바안착대(20)의 표면에 밀착될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 걸이편(26)의 선단이 상기 걸이홈(17)의 걸이면(17')에 걸어지게 되면 상기 걸이편(26) 선단과 상기 결합판(22)의 하면 사이의 거리가 상기 걸이면(17')에서 상기 버스바안착대(16)의 상면 사이의 간격과 같거나 짧게 되어 있는 관계 때문에 상기 버스바(20)가 상기 버스바안착대(16)에 대해서 유동하지 않게 된다.

한편, 상기와 같이 버스바(20)를 상기 버스바안착대(16)에 안착시킨 상태에서 상기 버스바안착대(16)와 간격대(18) 사이의 틈을 통해 배터리셀의 탭을 통과시키고 상기 버스바(20)의 결합판(22)에 밀착되게 선단을 절곡한다. 그리고, 용접을 통해 결합시켜 상기 배터리셀의 탭과 상기 버스바(20)를 물리적으로 전기적으로 연결하게 된다. 이와 같이 되면 상기 배터리셀의 탭과 상기 기판안착부(14)에 안착된 기판이 전기적으로 연결되고, 상기 기판에 설치된 커넥터와 결합된 상대 커넥터를 통해 외부로 전원과 신호가 전달된다.

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 실시례들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 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: 베이스 12: 버스바안착부
14: 기판안착부 16: 버스바안착대
17: 걸이홈 17': 걸이면
18: 간격대 19: 걸이편
20: 버스바 22: 결합판
24: 측판 25: 통공
26: 걸이편 28: 기판연결편

Claims (8)

1. 배터리모듈에 구비되는 다수개의 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하는 배터리모듈용 직렬연결장치에 있어서,
   절연성 재질로 만들어지고 양측면에 걸이홈이 형성되는 다수개의 버스바안착대를 구비하는 베이스와,
   상기 버스바안착대의 양측면에 안내되면서 탄성변형되었다가 복원되면서 상기 걸이홈에 안착되어 걸어지는 걸이편을 구비하고 상기 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하며 상기 베이스에 구비되는 기판안착부에 있는 기판과 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하는 배터리모듈용 직렬연결장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스에는 상기 버스바안착대가 형성된 버스바안착부와 상기 버스바안착부와 가장자리를 공유하도록 기판안착부가 형성되는 배터리 모듈용 직렬연결장치.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 버스바안착대의 사이에는 간격대가 구비되고, 상기 간격대와 버스바안착대의 사이 간격을 통해 상기 배터리셀의 탭이 통과하는 배터리 모듈용 직렬연결장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 버스바는 상기 배터리셀의 탭과 결합되는 결합판과 상기 결합판의 양단에 구비되는 측판을 포함하고, 상기 측판에 형성된 통공에 상기 걸이편이 외팔보 형상으로 형성되어 반대쪽 측판을 향해 경사지게 연장되는 배터리모듈용 직렬연결장치.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 걸이편의 선단과 결합판의 저면 사이의 거리는 상기 버스바안착대의 상면과 상기 걸이홈의 일측 내면인 걸이면 사이의 거리와 같거나 짧게 형성되는 배터리모듈용 직렬연결장치.
   
6. 배터리모듈에 구비되는 다수개의 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하는 배터리모듈용 직렬연결장치에 있어서,
   절연성 재질로 만들어지고 다수개의 버스바안착대를 구비하며 상기 버스바안착대의 측면에 적어도 2개 이상의 걸이홈이 형성되는 베이스와,
   상기 버스바안착대의 상면에 안착되는 결합판과 상기 버스바안착대의 양측면에 안착되는 측판들을 포함하고 상기 측판들에는 상기 걸이홈에 선단이 걸어지는 걸이편이 구비되는데 상기 걸이편은 반대쪽 측판을 향해 경사지게 연장되어 걸이편의 선단 사이의 거리는 상기 버스바안착대의 양측면 사이의 거리보다 짧게 형성되어 상기 배터리셀들의 탭을 직렬로 연결하며 상기 베이스에 구비되는 기판안착부에 있는 기판과 전기적으로 연결되는 버스바를 포함하는 배터리모듈용 직렬연결장치.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 걸이편의 선단과 결합판의 저면 사이의 거리는 상기 버스바안착대의 상면과 상기 걸이홈의 일측 내면인 걸이면 사이의 거리와 같거나 짧게 형성되는 배터리모듈용 직렬연결장치.
   
8. 제 7 항에 있어서, 상기 베이스에는 상기 버스바안착대가 형성된 버스바안착부와 상기 버스바안착부와 가장자리를 공유하도록 기판안착부가 형성되고 상기 버스바안착부에는 상기 버스바안착대의 사이에 간격대가 더 형성되는 배터리 모듈용 직렬연결장치.

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