KR20170057944A - 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩 - Google Patents

무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 전지셀들이 접속부재에 의해 전기적으로 연결된 상태로 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩으로서, 상기 접속부재는 금속 플레이트로 이루어져 있고, 전기적 연결을 위해 전지셀들의 전극단자들 사이에 위치하며; 제 1 면이 전지셀의 전극단자에 자성 결합되어 있고, 상기 제 1 면의 반대 면인 제 2 면이 접속부재에 자성 결합되어 있는 무용접 연결부재를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩 {Battery Pack Comprising Non-welding Electrical Member}
본 발명은 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 수납되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되거나, 또는 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다.
전지팩에 수납되는 다수의 단위전지들을 연결하기 위해 접속 플레이트를 전극단자들에 용접하여 도체 부재로서 이용한다.
도 1에는 다수의 전지들을 연결하기 위해 접속 플레이트를 사용하여 용접하는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지들(20, 21)을 지그(10)에 고정하고 전지(20)의 전극단자에 접속 플레이트(30)를 위치시킨 후에 용접 팁(40)으로 스폿 용접을 행한다. 이어서, 다른 전지들(22, 23)을 스폿 용접하기 위해 제 1 병렬 전지들(20, 21)과 제 2 병렬 전지들(22, 23)을 직렬로 연결하기 위해서는, 이들을 90 도로 위치시킨 다음, 니켈 플레이트(30)도 90 도로 절곡하여 용접해야 한다. 이러한 작업은 제 3 전지들(24, 25)에 대해서도 수행된다.
이와 같이, 종래에는 전극단자들과 접속 플레이트를 용접하기 위해서 매우 숙련된 기술과 특수한 구조의 고가 장비를 필요로 하고, 용접 과정에서 시간 소모가 많아 생산성도 낮고 제조 비용도 높다는 문제점이 있다.
또한, 용접 과정에서 불량이 발생하는 경우에 전지셀에 용접되어 있는 접속 플레이트를 분해하기 어렵고 폐기하는 경우도 발생하는 문제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전극단자와 접속 플레이트를 결합 방식으로 연결하기 위해 접속부재와 전지셀들의 전극단자들 사이에서 전기적 연결을 위해 자성 결합되어 있는 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
복수의 전지셀들이 접속부재에 의해 전기적으로 연결된 상태로 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩으로서,
상기 접속부재는 금속 플레이트로 이루어져 있고, 전기적 연결을 위해 전지셀들의 전극단자들 사이에 위치하며;
제 1 면이 전지셀의 전극단자에 자성 결합되어 있고, 상기 제 1 면의 반대 면인 제 2 면이 접속부재에 자성 결합되어 있는 무용접 연결부재를 추가로 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩은, 전극단자들과 접속 플레이트를 용접하는 과정에서 발생되는 문제점을 해결하여 고가 장비 없이 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 전극단자들과 접속 플레이트는 결합 방식으로 전기적 연결이 이루어지므로 불량이 발생하는 경우에 분해가 용이하고 전지셀과 접속 플레이트의 손상이 없어 제조 비용도 절감할 수 있고, 생산성도 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전지셀은 원통형의 이차전지일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 무용접 연결부재는 플레이트 형상의 자성체일 수 있다.
이러한 경우에, 상기 무용접 연결부재의 제 1 면에는 대면하는 전지셀의 전극단자의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 제 1 만입부 또는 제 2 만입부가 형성되어 있고, 제 2 면에는 대면하는 접속부재의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 제 3 만입부 또는 제 4 만입부가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 전극단자는 돌출 형상의 양극단자이고, 상기 제 1 만입부는 복수의 동심원 만입 형상으로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극단자는 원형의 평면 구조인 음극단자이고, 상기 제 2 만입부는 원형의 만입 형상으로 이루어질 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 제 3 만입부 또는 제 4 만입부는 접속부재에 대응하는 형상의 그루브로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 접속부재는 전지셀의 길이 방향으로 배열된 제 1 전지셀과 제 2 전지셀 사이에 위치하며, 접속부재의 제 1 단부 부위가 제 1 전지셀의 제 1 전극단자에 전기적으로 연결되고 상기 제 1 단부 부위에 대향하는 제 2 단부 부위가 제 2 전지셀의 제 2 전극단자에 전기적으로 연결되도록 접속부재의 본체가 절곡될 수 있다.
이러한 경우에, 상기 제 1 전지셀의 제 1 전극단자와 접속부재의 제 1 단부 부위 사이에 제 1 무용접 연결부재가 개재되어 있고, 상기 제 2 전지셀의 제 2 전극단자와 접속부재의 제 2 단부 부위 사이에 제 2 무용접 연결부재가 개재될 수 있다.
하나의 예로서, 전극단자와 접속부재 및 이들 사이에 위치하는 무용접 연결부재의 상호 탄력적인 접촉을 제공하기 위한 탄성부재가 상기 절곡된 접속부재 본체의 절곡 부위 사이에 개재될 수 있다.
이 때, 상기 탄성부재는 고무일 수 있다.
다른 경우에, 상기 탄성부재는 압축 스프링일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 팩 케이스의 내면에는 전지셀들의 외형에 대응하는 만입형의 수납부가 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접속부재의 외주 일단부에는 전압 센싱을 위한 전압 센싱부가 형성되어 전지셀의 측면으로 노출되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명은, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩은, 즉, 본 발명에 따른 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩은, 전극단자들과 접속 플레이트를 용접하는 과정에서 고가 장비 없이 부재들을 전기적으로 연결할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 불량이 발생하는 경우에 분해가 용이하고 전지셀과 접속 플레이트의 손상이 없어 재사용이 용이하므로 제조 비용을 절감할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 다수의 전지를 연결하기 위해 접속 플레이트를 사용하여 용접하는 과정이 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지셀들의 모식도이다;
도 3은 도 2의 접속부재를 사용하여 전기적으로 연결된 전지셀들을 내부에 수납하고 있는 팩 케이스의 모식도이다;
도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 수직 단면 및 일부 확대 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지셀들의 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 원통형의 이차전지인 복수의 전지셀들(120, 122, 124)이 접속부재(130, 132)에 의해 전기적으로 연결된 상태로 전지셀들의 작동을 제어하는 보호회로모듈(도시하지 않음)을 포함하고 있는 팩 케이스(도 3: 110)에 장착되어 있다.
접속부재들(130, 132)은 금속 플레이트로 이루어져 있고, 이 중 접속부재(130)는 길이 방향으로 배열된 전지셀들(120, 122, 124) 사이에 위치하고 있다.
접속부재(130)의 외주 일단에는 전지셀의 전압 센싱을 위한 전압 센싱부(136)가 형성되어 있다. 전극단자들의 각각의 전압 센싱부들(135, 136, 137, 138)은 접속 위치에서 전지셀들(120, 122, 124)의 측면으로 각각 노출되어 있다.
접속부재(130)의 제 1 단부 부위(130a)가 제 1 전지셀(120)의 전극단자에 전기적으로 연결되고, 제 1 단부 부위(130a)에 대향하는 제 2 단부 부위(130b)가 제 2 전지셀(122)의 전극단자에 전기적으로 연결되도록 접속부재(130)의 본체의 절곡부(130c)에서 절곡되어 있다.
무용접 연결부재들(141, 151, 161, 171)은 전지셀들(120, 122, 124)의 전극단자들과 접속부재들(130, 132) 사이에 각각 개재되어 있다.
도 3에는 도 2의 접속부재를 사용하여 전기적으로 연결된 전지셀들을 내부에 수납하고 있는 팩 케이스의 모식도가 도시되어 있고, 도 4를 참조하면, 도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 수직 단면 및 일부 확대 모식도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 전지팩(100)은 접속부재들(도 2: 130, 132)을 사용하여 전기적으로 연결된 전지셀들(120, 122, 124)을 팩 케이스(110)의 내부에 수납하고 있다. 팩 케이스(110)의 내면에는 원기둥 형태의 전지셀들(120, 122, 124)의 외형에 대응하는 만입형의 수납부(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
전지셀들(120, 122, 124)을 연결하는 접속부재(130) 사이에 제 1 및 제 2 무용접 연결부재들(141, 151)이 개재되어 있고, 접속부재(130) 사이에 탄성부재(190)가 개재되어 있는 구조의 용이한 이해를 위해 확대 이격된 상태로 도시되어 있다.
제 2 무용접 연결부재(151)는 제 1 면(152) 및 반대 면인 제 2 면(153)으로 이루어진 판상형 형상이며, 전지셀(122)의 양극단자(122a)에 대면하는 제 1 면(152)이 양극단자(122a)에 자성 결합되어 있다. 제 2 무용접 연결부재(151)의 제 1 면(152)의 반대 면인 제 2 면(153)이 접속부재(130)의 제 2 단부 부위(130b)에 대면하는 면(131a)과 자성 결합되어 있다.
돌출 형상의 양극단자(122a)에 대면하는 제 2 무용접 연결부재(151)의 제 1 면(152)에서, 제 1 만입부(154)는 복수의 동심원 만입 형상으로 이루어져 있으며, 제 2 면(153)에 형성되어 있는 제 3 만입부(155)는 접속부재(130)의 제 2 단부 부위(130b)와 대면하는 면(131a)에 대응하는 형상의 그루브로 형성되어 있어 결합시 결합력을 강화하여 이탈을 방지할 수 있다.
연결되는 전지셀(120)의 음극단자(120b)는 원형의 평면 구조이고, 음극단자(120b)에 대면하는 제 1 무용접 연결부재(141)의 제 1 면(142)에서, 제 2 만입부(144)는 원형의 만입 형상으로 이루어져 있으며, 제 1 무용접 연결부재(141)의 제 2 면(143)에 형성되어 있는 제 4 만입부(145)는 접속부재(130)의 제 1 단부 부위(130a)의 대면하는 면(131b)에 대응하는 형상의 그루브로 형성되어 있다.
전지셀(120)의 전극단자(120b)와 접속부재(130)의 제 1 단부 부위(130a) 사이에 제 1 무용접 연결부재(141)가 개재되어 있고, 제 2 전지셀(122)의 양극단자(122a)와 접속부재(130)의 제 2 단부 부위(130b) 사이에 제 2 무용접 연결부재(151)가 개재되어 있다. 즉, 전지셀(120)의 음극단자(120b)와 접속부재(130)의 제 1 단부 부위(130a) 사이, 및 전지셀(122)의 양극단자(122a)와 접속부재(130)의 제 2 단부 부위(130b) 사이에 제 1 및 제 2 무용접 연결부재들(141, 151)이 개재되어 있다.
전극단자들(120b, 122a), 접속부재(130) 및 이들 사이에 위치하는 제 1 및 제 2 무용접 연결부재들(141, 151)의 상호 탄력적인 접촉을 제공하기 위해 고무 재질의 탄성부재(190)가 절곡된 접속부재(130) 본체의 절곡부(도 2: 130c) 사이에 개재되어 화살표 방향으로 가압하여 결합력을 강화할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (16)

  1. 복수의 전지셀들이 접속부재에 의해 전기적으로 연결된 상태로 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩으로서,
    상기 접속부재는 금속 플레이트로 이루어져 있고, 전기적 연결을 위해 전지셀들의 전극단자들 사이에 위치하며;
    제 1 면이 전지셀의 전극단자에 자성 결합되어 있고, 상기 제 1 면의 반대 면인 제 2 면이 접속부재에 자성 결합되어 있는 무용접 연결부재를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 원통형의 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 무용접 연결부재는 플레이트 형상의 자성체인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 무용접 연결부재의 제 1 면에는 대면하는 전지셀의 전극단자들의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 제 1 만입부 또는 제 2 만입부가 형성되어 있고, 제 2 면에는 대면하는 접속부재의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 제 3 만입부 또는 제 4 만입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전극단자는 돌출 형상의 양극단자이고, 상기 제 1 만입부는 복수의 동심원 만입 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 전극단자는 원형의 평면 구조인 음극단자이고, 상기 제 2 만입부는 원형의 만입 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 만입부 또는 제 4 만입부는 접속부재에 대응하는 형상의 그루브로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부재는 전지셀의 길이 방향으로 배열된 제 1 전지셀과 제 2 전지셀 사이에 위치하며, 접속부재의 제 1 단부 부위가 제 1 전지셀의 제 1 전극단자에 전기적으로 연결되고 상기 제 1 단부 부위에 대향하는 제 2 단부 부위가 제 2 전지셀의 제 2 전극단자에 전기적으로 연결되도록 접속부재의 본체가 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 전지셀의 제 1 전극단자와 접속부재의 제 1 단부 부위 사이에 제 1 무용접 연결부재가 개재되어 있고, 상기 제 2 전지셀의 제 2 전극단자와 접속부재의 제 2 단부 부위 사이에 제 2 무용접 연결부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 8 항에 있어서, 전극단자와 접속부재 및 이들 사이에 위치하는 무용접 연결부재의 상호 탄력적인 접촉을 제공하기 위한 탄성부재가 상기 절곡된 접속부재 본체의 절곡 부위 사이에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 탄성부재는 고무인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 탄성부재는 압축 스프링인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스의 내면에는 전지셀들의 외형에 대응하는 만입형의 수납부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부재의 외주 일단부에는 전압 센싱을 위한 전압 센싱부가 형성되어 전지셀의 측면으로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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