KR20170034572A - 전지팩의 와이어 조립 구조 및 그 조립 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정해진 개수가 서로 인접하게 배열되고, 서로 전기적으로 연결되는 복수개의 셀과 상기 복수개의 셀을 지지하는 셀 프레임을 포함하는 복수개의 셀 모듈;을 구비하고, 상기 셀 프레임의 적어도 일부에는 돌기부가 마련되어 그 하부에 와이어 수용공간이 형성되고, 상기 와이어 수용공간을 관통하게 와이어 부재가 배치된 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조를 개시한다.

Description

전지팩의 와이어 조립 구조 및 그 조립 방법{WIRE ASSEMBLY STRUCTURE OF SECONDARY BATTERY PACK AND ASSEMBLY METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 전지팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀 모듈에 연결되는 와이어에 대한 고정 구조가 개선된 전지팩의 와이어 조립 구조 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전지팩은 다수의 단위셀들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속하여 제조된다.

단위 셀로서 각형 또는 파우치형 전지를 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스바 등의 접속부재로 연결하여 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 전지팩을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 이차전지가 단위전지로서 유리하다.

반면에, 원통형 셀은 일반적으로 각형 및 파우치형 이차전지보다 큰 전기용량을 가지지만, 원통형 셀의 외형적 특성상 적층구조로의 배열이 용이하지 않다. 이러한 원통형 셀은 전지팩의 형상이 전체적으로 선형 또는 판상형 구조일 경우 각형 또는 파우치형 셀에 비해 구조적으로 유리한 점도 있다.

따라서, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD, 소형 PC, 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스의 경우에는 다수의 원통형 셀들을 직렬방식 또는 병렬 및 직렬방식으로 연결한 전지팩이 많이 사용되고 있다.

병렬방식의 연결 구조는, 전극단자들이 동일한 방향을 향하도록 배향한 상태에서 둘 또는 그 이상의 원통형 셀들을 그것의 측면방향으로 인접하게 배열하여, 접속부재로 용접함으로써 달성된다.

직렬방식의 연결구조는, 서로 반대 극성의 전극단자들을 연속되도록 둘 또는 그 이상의 원통형 이차전지들을 길게 배열하거나, 또는 전극단자들이 서로 반대 방향을 향하도록 배열한 상태에서 둘 또는 그 이상의 원통형 이차전지들을 측면방향으로 인접하게 배열하여, 접속부재로 용접함으로써 달성된다.

이러한 원통형 셀들은 소정의 셀 프레임을 통해 정해진 개수로 배열되고 메탈 플레이트에 의해 서로 전기적으로 연결됨으로써 하나의 셀 모듈을 이룬다. 이렇게 조립된 셀 모듈들은 정해진 개수가 모여서 하나의 전지팩을 이루게 된다.

한편, 셀 모듈은 다수의 셀들이 조합된 구조로 이루어져 있으므로, 일부 셀들이 과전압, 과전류 또는 과발열 되는 경우에는 셀 모듈의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이를 검출하여 제어하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 전압센서 등을 셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 시간 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있다. 이러한 검출수단의 장착 내지 연결은 다수의 와이어에 의해 이루어지는데 이는 셀 모듈의 조립과정을 매우 번잡하게 하고 선 정리가 제대로 되지 않을 경우 와이어의 단락이나 작업자의 감전 위험성도 존재한다.

구체적으로, 전력 저장용 전지팩에서는 검출수단이 장착되어 있는 셀 모듈들을 구비하고, 각각의 셀 모듈에 별도의 와이어 하네스를 연결하여 전지팩의 전기적인 연결을 이룬다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 전지팩의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 종래기술에 따른 전지팩은 정해진 개수로 배열되는 복수개의 셀 모듈(10)과, 셀 모듈(10)들을 덮는 와이어 하네스 커버(20)를 구비하고, 와이어 하네스 커버(20)에 형성된 클립 부재(21)에 와이어(30)를 끼워넣으면서 와이어 하네스 커버(20) 상에 와이어(30)를 정리 및 고정하는 구조를 가진다.

하지만, 이러한 와이어 고정 방식은 별도의 와이어 하네스 커버(20)가 마련되어야 하므로 부품수가 많아지는 취약점이 있다.

전지팩의 와이어 조립 구조와 관련하여, 특허문헌 1에는 전압 센싱 와이어들 및 온도 센싱 와이어들을 장착할 수 있는 본체 및 브랜치들로 이루어져 있어서 단위모듈들의 전압 및 온도를 측정할 수 있는 하네스 커버가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 밧데리팩의 전압 측정신호를 전달하는 와이어 하네스를 안착부의 안내리브를 따라 쉽게 정렬하여 이탈방지캡에 의해 고정함으로써, 밧데리팩 인라인 작업성이 향상될 수 있는 밧데리팩 와이어 하네스 고정용 프로텍터가 개시되어 있다.

특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제2015-0076963호 특허문헌 2: 한국 공개특허공보 제2012-0124763호

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창안된 것으로서, 별도의 와이어 하네스 커버 없이 셀 프레임을 이용하여 간편히 와이어를 고정할 수 있는 전지팩의 와이어 조립 구조 및 그 조립 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 정해진 개수가 서로 인접하게 배열되고, 서로 전기적으로 연결되는 복수개의 셀과 상기 복수개의 셀을 지지하는 셀 프레임을 포함하는 복수개의 셀 모듈;을 구비하고, 상기 셀 프레임의 적어도 일부에는 돌기부가 마련되어 그 하부에 와이어 수용공간이 형성되고, 상기 와이어 수용공간을 관통하게 와이어 부재가 배치된 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조를 제공한다.

상기 셀 프레임은 절연성 소재의 사출물로 이루어지고, 상기 돌기부는 상기 셀 프레임이 부분적으로 측방향으로 연장되어 돌출되는 것이 바람직하다.

상기 돌기부는 상기 셀 프레임의 양측단과, 상기 양측단 사이의 적어도 한 개소에 돌출 형성될 수 있다.

상기 와이어 수용공간은 인접한 서로 다른 셀 모듈의 측단에 위치한 돌기부들이 서로 대향하여 형성되고, 상기 와이어 부재는 셀 모듈 연결용 와이어를 포함할 수 있다.

상기 셀 프레임의 외부로 단자편이 노출되고, 상기 셀 모듈 연결용 와이어는 링 터미널에 의해 상기 단자편에 접속될 수 있다.

상기 와이어 수용공간은 상기 셀 프레임의 양측단 사이의 적어도 한 개소에 마련된 돌기부에 의해 형성되고, 상기 와이어 부재로서 센서 연결용 와이어가 배치될 수 있다.

상기 셀 모듈은 정해진 개수의 원통형 셀들이 측면이 서로 인접하도록 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 서로 전기적으로 연결되는 복수개의 셀과 상기 복수개의 셀을 지지하는 절연성 소재의 셀 프레임을 포함하고 상기 셀 프레임의 적어도 일부에는 와이어 수용공간을 형성하는 돌기부가 마련되어 있는 복수개의 셀 모듈을 배열하는 단계; 및 (b) 상기 와이어 수용공간에 와이어 부재를 관통시켜 배선하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면 셀 프레임에 형성된 돌기부를 이용하여 와이어 부재를 고정함으로써 편리하고 깔끔하게 배선 정리를 할 수 있다.

또한, 와이어 부재가 와이어 수용공간에 수용되어 실질적으로 안착될 수 있으므로 와이어의 단락이나 감전 등을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 전지팩의 와이어 조립 구조를 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지팩의 와이어 조립 구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에서 와이어 수용공간에 와이어가 배치된 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지팩의 와이어 조립 과정을 일부 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지팩의 와이어 조립 구조를 도시한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지팩의 와이어 조립 구조는 정해진 개수가 서로 인접하게 배열된 복수개의 셀 모듈(100)을 구비하고, 셀 모듈(100)에 대한 소정의 측정이나 전기적 연결을 위한 와이어 부재(120,123)가 와이어 수용공간(113,114)에 배치되어 있다.

각각의 셀 모듈(100)은 정해진 개수의 셀(101)이 소정의 행과 열을 이루며 배열된다. 셀(101)들의 배열 형상은 도면에 도시된 예에 한정되지 않고 다양한 변형예가 있을 수 있음은 물론이다. 바람직하게, 셀(101)은 통상의 리튬이온 원통형 셀로 이루어지고, 복수개의 셀(101)은 측면이 서로 인접하도록 평행하게 배열된다.

셀 프레임(110)은 복수개의 셀(101)과 결합되어 셀(101)들의 배열 형상을 유지하고 지지하는 역할을 한다. 셀 프레임(110)은 배열된 셀(101)들의 길이방향 앞뒤 부분에 각각 대응하도록 배치된다. 이러한 셀 프레임(110)은 플라스틱과 같은 절연성 수지를 재료로 하는 사출성형에 의해 형성된다. 셀 프레임(110)에 있어서 각각의 원통형의 셀(101)을 수용하는 부분에 대응하는 외부면에는 라운드부(115)가 형성되어 있다.

셀 프레임(110)의 양측단에는 돌기부(111)가 측방향, 즉 셀 프레임(110)의 길이방향으로 돌출 형성되어 있다. 복수개의 셀 모듈(100)이 서로 인접하게 행렬 형태로 배열됨에 따라 인접한 서로 다른 셀 모듈(100)의 돌기부(111)들은 서로 대향하도록 배치되고 그 하부에 와이어 수용공간(113)을 형성한다.

도 4에 명확히 도시된 바와 같이 서로 대향하는 돌기부(111)의 하부에 형성된 와이어 수용공간(113)에는 와이어 부재(120)가 배치된다. 돌기부(111)는 셀 프레임(110)의 측단(110a)으로부터 수평하게 측방향으로 돌출되므로 자연스럽게 그 하부에는 와이어 수용공간(113)이 형성된다. 여기서, 와이어 부재(120)는 돌기부(111)들 사이의 틈(112)을 통해 억지끼움되어 와이어 수용공간(113) 내에 안착될 수 있다. 와이어 부재(120)는 와이어 수용공간(113)을 관통하여 셀 모듈(100) 사이를 따라 길게 연장되도록 배치된다.

와이어 부재(120)에 내장되어 있는 각각의 셀 모듈 연결용 와이어(121)는 각 셀 모듈(100)의 셀 프레임(110) 외부로 노출된 단자편(102)으로 연장되어 링 터미널(122)에 의해 접속된다.

돌기부(111)는 셀 프레임(110)의 양측단 사이의 적어도 한 개소에도 돌출 형성되어 와이어 수용공간(114)을 형성한다. 이때, 돌기부(111)는 셀 프레임(110)의 라운드부(115) 정점으로부터 수평하게 측방향으로 연장되어 형성됨으로써 그 하부에 또다른 와이어 수용공간(114)을 형성한다. 와이어 수용공간(114)에는 셀 모듈(100)에 대한 소정의 측정을 위한 센서 연결용 와이어에 해당하는 와이어 부재(123)가 배치된다. 와이어 부재(123)는 와이어 수용공간(114)을 관통하여 셀 모듈(100)들의 행 또는 열을 따라 길게 연장되도록 배치된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지팩의 와이어 조립 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 복수개의 셀 모듈(100)을 배열함과 아울러 와이어 부재(120,123)를 준비한 후, 각 셀 모듈(100)의 셀 프레임(110)에 마련된 돌기부(111)를 이용하여 와이어 부재(120,123)를 배선하는 조립 과정을 통해 얻어진다.

셀 프레임(110)의 양측단에 마련된 돌기부(111)에 의해 서로 인접한 셀 모듈(100) 사이에는 와이어 수용공간(113)이 형성되고, 이 와이어 수용공간(113)을 관통하도록 셀 연결용 와이어(121)들을 포함하는 와이어 부재(120)를 배치함으로써 깔끔하게 와이어 정리 작업을 수행할 수 있다.

또한, 셀 프레임(110)의 양측단 사이의 적어도 한 개소에 마련된 돌기부(111)에 의해 또다른 와이어 수용공간(114)이 형성되고, 이 와이어 수용공간(114)을 관통하도록 센서 연결용 와이어에 해당하는 와이어 부재(123)를 배치하여 깔끔하게 와이어 정리 작업을 수행할 수 있다.

이러한 와이어 조립 방법에 의해 와이어 정리 작업성이 기존에 비해 개선될 수 있으며, 와이어의 단락이나 감전을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 셀 모듈 101: 셀
102: 단자편 110: 셀 프레임
111: 돌기부 113,114: 와이어 수용공간
115: 라운드부 120,123: 와이어 부재
121: 셀 모듈 연결용 와이어 122: 링 터미널

Claims (11)

1. 정해진 개수가 서로 인접하게 배열되고, 서로 전기적으로 연결되는 복수개의 셀과 상기 복수개의 셀을 지지하는 셀 프레임을 포함하는 복수개의 셀 모듈;을 구비하고,
   상기 셀 프레임의 적어도 일부에는 돌기부가 마련되어 그 하부에 와이어 수용공간이 형성되고,
   상기 와이어 수용공간을 관통하게 와이어 부재가 배치된 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 셀 프레임은 절연성 소재의 사출물로 이루어지고,
   상기 돌기부는 상기 셀 프레임이 부분적으로 측방향으로 연장되어 돌출된 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 돌기부는 상기 셀 프레임의 양측단과, 상기 양측단 사이의 적어도 한 개소에 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 와이어 수용공간은 인접한 서로 다른 셀 모듈의 측단에 위치한 돌기부들이 서로 대향하여 형성되고,
   상기 와이어 부재는 셀 모듈 연결용 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조.
5. 제4항에 있어서,
   상기 셀 프레임의 외부로 단자편이 노출되고,
   상기 셀 모듈 연결용 와이어는 링 터미널에 의해 상기 단자편에 접속된 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조.
6. 제3항에 있어서,
   상기 와이어 수용공간은 상기 셀 프레임의 양측단 사이의 적어도 한 개소에 마련된 돌기부에 의해 형성되고,
   상기 와이어 부재로서 센서 연결용 와이어가 배치된 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조.
7. 제1항에 있어서,
   상기 셀 모듈은 정해진 개수의 원통형 셀들이 측면이 서로 인접하도록 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 구조.
8. 전지팩의 와이어 조립 방법에 있어서,
   (a) 서로 전기적으로 연결되는 복수개의 셀과 상기 복수개의 셀을 지지하는 절연성 소재의 셀 프레임을 포함하고 상기 셀 프레임의 적어도 일부에는 와이어 수용공간을 형성하는 돌기부가 마련되어 있는 복수개의 셀 모듈을 배열하는 단계; 및
   (b) 상기 와이어 수용공간에 와이어 부재를 관통시켜 배선하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,
   상기 와이어 수용공간은 인접한 서로 다른 셀 모듈의 측단에 위치한 돌기부들이 서로 대향하여 형성되고,
   상기 와이어 부재는 셀 모듈 연결용 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 셀 모듈 연결용 와이어를 상기 셀 모듈의 단자편으로 연장하여 링 터미널을 이용해 상기 단자편에 접속하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 단계 (b)에서,
    상기 와이어 수용공간은 상기 셀 프레임의 양측단 사이의 적어도 한 개소에 마련된 돌기부에 의해 형성되고,
    상기 와이어 부재로서 센서 연결용 와이어를 배치하는 것을 특징으로 하는 전지팩의 와이어 조립 방법.

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