KR20170021058A - 전기적 연결용 버스바조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버스바조립체에 관한 것이다. 본 발명의 버스바조립체의 골격을 버스바(30)가 형성한다. 상기 버스바(30)의 일측에는 제1연결부(32)가 형성되어 셀전극(50)이 레이저용접에 의해 결합된다. 상기 제1연결부(32)에는 결합채널(33)이 형성된다. 상기 결합채널(33)은 상기 제1연결부(32)의 길이방향으로 길게 연장되는데, 상기 결합채널(33)이 형성된 제1연결부(32)의 영역은 박육부(34)로 되어 원래 버스바(30)의 두께보다 얇아진다. 상기 결합채널(33)이 없는 제1연결부(32)의 영역은 후육부(35)로 되는데, 실질적으로 버스바(30)의 두께와 같다. 상기 박육부(34)는 셀전극(50)과의 결합을 위한 레이저용접이 이루어지는 부분이고, 상기 후육부(35)는 주로 통전을 담당하게 된다. 상기 제1연결부(32)의 일단부에는 외부연결부(42)가 형성되어 외부와의 전기적 연결을 수행하고, 타단부에는 제2연결부(37)가 더 구비되어 역시 외부와의 전기적 연결을 수행한다. 상기 제2연결부(37)는 상기 버스바(30)보다 두께가 얇은 연결편(36)이 코킹부(38)에 의해 결합되어 있다.

Description

전기적 연결용 버스바조립체{Busbar assembly for electric connecting}

본 발명은 전기적 연결용 버스바조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 이상의 통전성능을 유지하면서도 레이저용접이 가능한 전기적 연결용 버스바조립체에 관한 것이다.

고전압이 사용되는 분야가 많아지면서, 버스바조립체를 사용하여 전기적 연결을 수행하는 경우가 많이 있다. 예를 들면, 전기자동차에서 사용되는 배터리에서 각각의 배터리 셀들을 직렬로 연결하는 직렬연결장치에서, 외부와 전기적으로 연결하기 위해 버스바조립체를 사용한다.

도 1에서 도 3에는 종래기술에 의한 버스바조립체가 개시되어 있다. 도 1에는 종래기술에 의한 버스바조립체의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 버스바조립체의 종단면 사시도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1에 도시된 버스바조립체의 톡싱부가 단면도로 도시되어 있다. 참고로 도 1에서 도 3에 도시된 버스바조립체는 실제 제품에 적용되어 사용되는 것이 아니고, 직렬연결장치의 개발과정에서 만들어진 것으로 현재까지 공지되어 있는 것은 아니다.

이들 도면에 따르면, 종래기술의 버스바조립체는 제1버스바(10)와 제2버스바(10')가 적층되어 만들어진다. 상기 제1버스바(10)는 제2버스바(10')에 비해 상대적으로 두께가 두꺼운 것이다. 상기 제1버스바(10)은 대략 2mm정도의 두께이고, 상기 제2버스바(10')는 0.8mm정도의 두께이다. 이들 제1버스바(10)와 제2버스바(10')는 아래에서 설명될 결합부(19)의 톡싱(toxing)부(19')를 통해 결합된다.

상기 버스바조립체에는 제1연결부(12)가 있다. 이는 전기적 연결을 위한 부분으로 예를 들면 배터리셀의 전극이 레이저용접되는 부분이다. 상기 제1연결부(12)의 일단부에는 제2연결부(14)가 있다. 상기 제2연결부(14)는 상기 제2버스바(10')가 연장되어 절곡되어 형성된 것으로 외부와의 전기적 연결을 위한 것이다. 상기 제2연결부(14)에서 상기 제1버스바(10)와 제2버스바(10')는 코킹부(14')에 의해 물리적으로 결합되고 전기적으로도 연결된다.

상기 제2연결부(14)를 기준으로 반대쪽 단부에는 외부연결부(16)가 있다. 상기 외부연결부(16)는 외부 단자가 결합되어 전기적으로 연결되는 부분이다. 상기 외부연결부(16)에는 볼트공(16')이 천공되어 있다. 상기 외부연결부(16)의 일단부에는 걸이부(17)가 있어, 버스바조립체가 설치되는 하우징에 형성된 구조에 삽입되어 걸어진다.

상기 제2연결부(14)를 기준으로 제2버스바(10')의 반대쪽 단부에는 고정부(18)가 절곡되어 형성된다. 상기 고정부(18)는 버스바조립체가 설치되는 하우징에 형성된 융착돌기와 결합되어 버스바조립체의 설치상태를 견고하게 한다.

상기 외부연결부(16)와 상기 제1연결부(12)의 사이에는 결합부(19)가 있다. 상기 결합부(19)는 상기 제1버스바(10)와 제2버스바(10')가 톡싱부(19')에 의해 결합되는 부분이다. 상기 결합부(19)를 형성하여 제1버스바(10)와 제2버스바(10')가 결합되도록 하기 위해서는 톡싱장비를 사용하여 톡싱(toxing)작업을 수행하여야 한다.

종래 기술에서 상기와 같이 두께가 서로 다른 제1버스바(10)와 제2버스바(10')를 적층하여 사용하는 것은, 버스바조립체의 횡단면적을 통전용량에 맞게 하면서도 배터리셀 전극과의 레이저용접이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다. 이는 동재질로 된 버스바(10,10')가 일정 이상의 두께가 되면 알루미늄으로 만들어진 배터리셀 전극과의 레이저용접이 어렵기 때문이다. 따라서, 제2버스바(10')와 같이 상대적으로 얇은 것을 사용하여 레이저용접이 되도록 하면서 제1버스바(10)와 제2버스바(10')를 적층하여 통전용량을 만족시키게 된다.

하지만, 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 상기 결합부(19)를 형성하기 위한 톡싱장비가 필요하므로, 버스바조립체의 제조를 위한 작업공수가 많아져 제조원가가 높아지는 등의 문제점이 있다.

또한, 상기 제1버스바(10)와 제2버스바(10')는 전체 모든 영역에서 결합되지 않고 톡싱부(19') 등 일부 영역에서만 결합되므로, 제1버스바(10)와 제2버스바(10')의 사이에 틈새가 발생할 수도 있다. 이와 같은 틈새는 버스바조립체의 성능을 떨어뜨리는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 하나의 버스바를 사용하여 통전용량을 만족시키면서도 레이저용접이 신뢰성 있게 되도록 한 버스바조립체를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 골격을 형성하는 버스바와, 상기 버스바의 일측에 소정의 폭과 길이를 가지는 결합채널이 버스바의 표면에서 소정 깊이만큼 오목하게 들어가게 길이방향으로 연장되게 형성되어 상기 버스바에서 상기 결합채널이 있는 위치는 두께가 얇아져 박육부로 되어 상대 전극과 레이저용접을 통해 결합되고 상기 결합채널이 없는 위치는 상기 박육부보다 두께가 두꺼워서 후육부로 되는 제1연결부와, 상기 버스바의 일단부에 구비되어 외부와의 전기적 연결을 수행하는 외부연결부를 포함한다.

상기 결합채널은 상기 제1연결부를 구성하는 버스바의 길이방향으로 연장되는데, 상기 제1연결부의 폭방향 중앙을 따라 상기 결합채널이 연장된다.

상기 외부연결부의 일단부에는 걸이부가 형성된다.

상기 제1연결부와 외부연결부의 사이에는 절곡부가 위치한다.

상기 버스바에서 상기 외부연결부의 반대쪽 단부에는 외부와의 전기적 연결을 위한 제2연결부가 더 구비된다.

상기 제2연결부는 상기 버스바에 코킹에 의해 결합되고 상기 버스바보다 두께가 얇은 연결편의 일측에서 돌출된다.

상기 연결편이 버스바에 코킹되어 결합되는 코킹부를 관통하여 통공이 형성되는데, 상기 통공을 관통하여 융착돌기가 설치된다.

본 발명에 의한 버스바조립체에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 버스바조립체는 하나의 버스바에 두께가 두꺼운 후육부와 두께가 얇은 박육부를 두어 후육부를 통해서는 주로 통전이 이루어지도록 하고, 박육부는 외부 전극과의 결합을 수행하도록 하였다. 따라서, 본 발명에서는 하나의 버스바로도 통전용량을 만족시키면서 외부 전극과의 결합이 신뢰성있게 이루어지게 되는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명의 버스바조립체는 하나의 버스바를 통해 통전이 이루어지게 되므로 스파크 발생 등의 문제가 없어지는 효과도 있다.

도 1은 종래기술에 의한 버스바조립체의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 버스바조립체의 종단면 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 버스바조립체의 톡싱부를 보인 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 버스바조립체의 바람직한 실시례의 구성을 보인 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 실시례의 구성을 보인 종단면도.
도 6은 도 4에 도시된 실시례의 구성을 보인 횡단면도.
도 7은 도 4에 도시된 실시례에 셀전극과 기판이 연결된 상태를 보인 사용상태도.

이하, 본 발명의 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 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 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.

도 3에서 도 7에 도시된 바에 따르면, 본 실시례의 버스바조립체의 골격을 버스바(30)가 형성한다. 상기 버스바(30)는 금속판을 프레스가공을 통해 소정의 형상으로 만든 것이다. 상기 버스바(30)에는 제1연결부(32)가 형성된다. 상기 제1연결부(32)는 아래에서 설명될 셀전극(50)이 결합된다. 상기 제1연결부(32)에는 그 길이방향으로 길게 결합채널(33)이 형성되어 있다. 상기 결합채널(33)은 상기 제1연결부(32)의 거의 전체 길이에 걸쳐 형성된다. 상기 결합채널(33)은 단조작업을 통해 상기 버스바(30)의 제1연결부(32)에 형성된다. 상기 결합채널(33)은 상기 제1연결부(32)의 일측 표면에 오목하게 들어가게 형성된다.

상기 제1연결부(32)는 상기 결합채널(33)이 형성됨에 의해 박육부(34)와 후육부(35)로 나누어지는데, 상기 박육부(34)는 상기 후육부(35)에 비해 상대적으로 두께가 얇은 부분이다. 상기 박육부(34)는 상기 버스바(30)의 두께보다 얇게 되고 상기 후육부(35)는 실질적으로 버스바(30)의 두께와 같은 두께를 가진다.

상기 박육부(34)는 아래에서 설명될 셀전극(50)과의 레이저용접이 이루어지는 부분이다. 상기 박육부(34)의 두께는 레이저용접의 특성이 가장 좋은 값으로 설정되는 것이 좋다. 상기 후육부(35)는 상기 박육부(34)보다 두께가 두껍다. 상기 후육부(35)는 통전용량을 결정하는 부분이다. 상기 버스바(30)를 통해 전달되는 전기의 용량에 맞춰서 그 두께가 결정된다.

상기 버스바(30)의 일단부에는 연결편(36)이 결합되어 있고, 상기 연결편(36)을 절곡하여 제2연결부(37)가 형성된다. 상기 제2연결부(37)는 외부와의 전기적 연결을 위한 것이다. 본 실시례에서는 아래에서 설명될 기판(52)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2연결부(37)는 다수회 절곡되어 형성되어 있는데, 이를 위해 상기 연결부(37)의 두께는 상대적으로 얇은 것이 좋다. 따라서, 상기 연결편(36)은 상기 버스바(30)에 비해 두께가 얇은 것을 사용한다. 상기 연결편(36)은 코킹부(38)를 형성하여 상기 버스바(30)에 결합된다.

상기 버스바(30)에서 상기 연결편(36)이 설치된 반대쪽 단부에는 절곡부(40)가 있고, 상기 절곡부(40)에서 연장되어서 외부연결부(42)가 만들어진다. 상기 절곡부(40)와 외부연결부(42)는 모두 상기 버스바(30)와 일체이다. 상기 외부연결부(42)에는 외부 단자가 결합되어 전기적으로 외부와 연결된다. 이를 위해 상기 외부연결부(42)에는 볼트공(43)이 형성된다. 상기 외부연결부(42)의 일측 단부에는 걸이부(45)가 형성된다. 상기 걸이부(45)는 버스바조립체가 설치되는 하우징에 형성된 걸이구조에 삽입되어 버스바조립체의 설치상태가 견고하게 되도록 한다.

참고로, 상기 코킹부(38)에는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 관통공이 형성되어 있는데, 상기 관통공에는 하우징에 있는 융착돌기가 관통하여 선단이 융착됨에 의해 버스바조립체를 하우징에 고정하는 역할을 할 수 있다. 상기와 같은 관통공은 상기 버스바(30)의 적절한 위치에 더 많이 형성될 수 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 버스바조립체가 만들어지고 사용되는 것을 상세하게 설명한다.

상기 버스바(30)는 판상의 모재를 가공하여 만들어진다. 상기 결합채널(33)은 단조작업을 통해 만들어진다. 상기 결합채널(33)은 상기 제1연결부(32)에서 폭방향 중앙을 통과해서 길이방향으로 길게 연장되게 형성된다. 하지만, 상기 결합채널(33)의 위치를 상기 제1연결부(32)의 폭방향 중앙이 아닌 일측 단부로 치우치게 형성할 수도 있다.

다음으로, 상기 버스바(30)의 형상은 판상의 모재에서 필요한 부분만을 남기고 나머지를 제거하여 만들고, 상기 절곡부(40)와 외부연결부(42) 등을 절곡하여 형상을 완성한다.

상기 버스바(30)의 형상을 만든 후에는 상기 연결편(36)을 코킹작업을 통해 상기 버스바(30)의 일측 단부에 결합하게 된다. 이와 같이 되면 버스바조립체가 완성된다.

이와 같은 버스바조립체는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1연결부(32)에 셀전극(50)이 레이저용접에 의해 결합되어 전기적 연결을 이룬다. 상기 제1연결부(32)에 셀전극(50)을 레이저용접할 때에는 상기 결합채널(33)의 진행방향으로 레이저를 조사하여 제1연결부(32)와 셀전극(50)을 결합하게 된다.

상기 제2연결부(37)는 기판(52)에 형성된 통홀(도면부호 부여않음)에 선단이 삽입되어 전기적으로 기판(52)과 연결된다. 이와 같이 하여 상기 기판(52)과 버스바조립체가 전기적으로 연결된다.

상기 외부연결부(42)에는 외부의 단자가 상기 볼트공(43)을 관통하는 볼트에 너트가 체결됨에 의해 밀착되어 전기적으로 연결된다.

따라서, 상기 제1연결부(32)에 연결된 셀전극(50)을 포함해서 다수개의 배터리셀이 직렬로 연결되어 최종적으로 상기 제1연결부(32)에서 상기 외부연결부(42)로 통전이 된다. 또한, 상기 제2연결부(37)를 통해서 상기 기판(52)에 설치된 부품들에서 오는 신호를 전달할 수 있게 된다.

그리고, 상기 버스바조립체는 예를 들면 직렬연결장치의 하우징에 장착되는데, 상기 하우징에 있는 융착돌기가 상기 코킹부(38)에 형성된 통공을 관통하여 선단이 융착됨에 의해 버스바조립체의 설치위치를 고정할 수 있다. 상기 걸이부(45)는 또한 상기 하우징에 형성된 삽입구조에 삽입되어 고정됨에 의해 버스바조립체의 설치위치가 정확하게 유지되도록 한다.

이와 같이 본 발명의 버스바조립체에서는 버스바(30)에 셀전극(50)을 레이저용접하기 위해서 박육부(34)를 두고, 통전용량을 맞추기 위해서 후육부(35)를 두었다. 따라서, 하나의 버스바(30)를 사용하여 전기적 연결과 통전용량을 만족시킬 수 있게 되는 것이다.

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

예를 들면, 상기 제2연결부(37)는 반드시 있어야 하는 것은 아니다. 즉, 상기 제1연결부(32)와 외부연결부(42)만으로도 버스바조립체의 기능은 의미가 있다.

10: 제1버스바 10': 제2버스바
12: 제1연결부 14: 제2연결부
14': 코킹부 16: 외부연결부
16': 볼트공 17: 걸이부
18: 고정부 19: 결합부
19': 톡싱부 30: 버스바
32: 제1연결부 33: 결합채널
34: 박육부 35: 후육부
36: 연결편 37: 제2연결부
38: 코킹부 40: 절곡부
42: 외부연결부 43: 볼트공
45: 걸이부 50: 셀전극
52: 기판

Claims (7)

1. 골격을 형성하는 버스바와,
   상기 버스바의 일측에 소정의 폭과 길이를 가지는 결합채널이 버스바의 표면에서 소정 깊이만큼 오목하게 들어가게 길이방향으로 연장되게 형성되어 상기 버스바에서 상기 결합채널이 있는 위치는 두께가 얇아져 박육부로 되어 상대 전극과 레이저용접을 통해 결합되고 상기 결합채널이 없는 위치는 상기 박육부보다 두께가 두꺼워서 후육부로 되는 제1연결부와,
   상기 버스바의 일단부에 구비되어 외부와의 전기적 연결을 수행하는 외부연결부를 포함하는 버스바조립체.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 결합채널은 상기 제1연결부를 구성하는 버스바의 길이방향으로 연장되는데, 상기 제1연결부의 폭방향 중앙을 따라 상기 결합채널이 연장되는 버스바조립체.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 외부연결부의 일단부에는 걸이부가 형성되는 버스바조립체.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1연결부와 외부연결부의 사이에는 절곡부가 위치하는 버스바조립체.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 버스바에서 상기 외부연결부의 반대쪽 단부에는 외부와의 전기적 연결을 위한 제2연결부가 더 구비되는 버스바조립체.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제2연결부는 상기 버스바에 코킹에 의해 결합되고 상기 버스바보다 두께가 얇은 연결편의 일측에서 돌출되는 버스바조립체.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 연결편이 버스바에 코킹되어 결합되는 코킹부를 관통하여 통공이 형성되는데, 상기 통공을 관통하여 융착돌기가 설치되는 버스바조립체.

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