KR20200059691A - 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원전 전원공급장치용 스트링의 내부에 설치된 전원모듈간의 전기적 연결 부위가 외부 지진이나 진동에서도 안정적으로 유지될 수 있도록 한 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조는, 원전 전원공급장치용 스트링내에 다수개로 수납된 전원모듈을 상호 전기적으로 통전시키기 위한 연결구조에 있어서, 상면에 복수개 이상의 나사구멍을 갖고 상기 이웃한 전원모듈측 인쇄회로기판에 각기 통전가능하게 밀착되어져 설치된 출력 버스바와; 상기 나사구멍에 체결된 체결볼트를 통해 양단이 이웃한 출력 버스바에 밀착되어 전기적으로 연결되어 있는 출력 버스바 연결단자;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조{Power module electric joint structure for securing seismic safety in bulk lithium-polymer battery system}

본 발명은 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조에 관한 것으로, 특히 원전 전원공급장치용 스트링의 내부에 설치된 전원모듈간의 전기적 연결 부위가 외부 지진이나 진동에서도 안정적으로 유지될 수 있도록 한 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조에 관한 것이다.

일반적으로 원전에서 비상전원을 공급하기 위한 시스템에서는 스트링의 내부에 다수의 전지모듈을 장착하도록 하며, 다수의 전지모듈은 전기적으로 단자 연결이 이루어진다. 이 경우, 지진으로 인해 스트링이 진동을 받게 될 경우, 그 내부 전지모듈간의 단자 연결부위도 함께 진동의 영향을 받게 되므로 단선이 발생되는 등 회로적으로 불안정하게 되므로, 이에 대한 해결방안이 강구되어야 한다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록실용 등록번호 제20-0185395호로서, '플랙시블 단자'가 제안되어 있다. 이는 모선의 열에 의해 늘어나거나 수축되는 것을 방지하고, 전기기기등의 진동흡수, 치수수정 및 조정이 가능하며 지반침하에 따른 접속간극을 효율적으로 흡수 할 수 있도록 한 것으로, 절곡되어진 형태를 갖는 금속판으로 구성되어진 단자부와; 상기 단자부간에 배치되어진 도체부로 구성되어지되, 상기 단자부는 그 외주면이 주석 또는 은도금 되어진 금속판이 소정의 형태로 절곡되어 일정의 공간면적을 갖는 절곡면이 형성되고 상기 절곡면내에 다수개의 금속망이 적어도 2개이상 적층되어진 구조를 갖는 도체부의 양단이 수용되어진 상태에서 압착되도록 한 것을 특징으로 한다.

그러나 상기 배경기술은 도체부에 금속망을 구성시켜야 하므로, 제작이 용이치 않으며, 금속망을 단자부에 전기적으로 연결 고정시키기도 어려운 문제가 있다.

한국 등록실용 등록번호 제20-0185395호

본 발명은 원전 전원공급장치용 스트링의 내부에 설치된 전원모듈간의 전기적 연결 부위가 외부 지진이나 진동에서도 안정적으로 유지될 수 있도록 한 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 출력 버스바 연결단자의 제작이 용이하고, 전원모듈이 지진에도 진동없이 견딜 수 있도록 한 전원모듈간의 전기적 연결구조를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조는, 원전 전원공급장치용 스트링내에 다수개로 수납된 전원모듈을 상호 전기적으로 통전시키기 위한 연결구조에 있어서, 상면에 복수개 이상의 나사구멍을 갖고 상기 이웃한 전원모듈측 인쇄회로기판에 각기 통전가능하게 밀착되어져 설치된 출력 버스바와; 상기 나사구멍에 체결된 체결볼트를 통해 양단이 이웃한 출력 버스바에 밀착되어 전기적으로 연결되어 있는 출력 버스바 연결단자;를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 출력 버스바 연결단자는 직사각형태의 동 박판이 다수개로 적층되어져 양단부가 열접합되어 접합부를 이루고 중앙구간은 비접합상태인 비접합부로 이루어지고, 동시에 그 접합부에 각기 동 박판을 관통하는 볼트 삽입구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전원모듈은 일정한 폭과 길이 및 높이를 갖고 상부로 개구되어 있는 전지팩 수납실을 갖는 모듈 케이스와; 상기 전지팩 수납실을 통해 모듈 케이스에 수납된 전지팩과; 상기 전지팩의 상단에 배치되어 전지팩과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판과; 모듈 케이스의 폭 방향으로 2열 배열되어 있는 버스바 개구홀과 중앙에 폭방향으로 가로지르는 일정 깊이의 배선 가이드홈을 갖고, 상기 인쇄회로기판의 상부에 배치되어 전지팩의 출력 단자에 연결되어 배선 가이드홈을 통해 전기배선을 안내하는 배선가이드 프레임과; 상기 전지팩 수납실에 절연수지로 충전되어져 전지팩의 둘레와 모듈 케이스 간의 빈 공극을 메워주어 전지팩과 모듈 케이스를 일체화시켜 전지팩의 공진을 억제시키는 전지팩 절연몰드와; 상기 전지팩의 하단과 모듈 케이스의 내부 바닥면과의 사이에는 하부 쇼트 방지를 위해 절연러버를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조는 원전 전원공급장치용 스트링의 내부에 설치된 전원모듈간의 전기적 연결 부위가 동 박판이 다수개로 적층되어져 양단부가 열접합되어 접합부를 이루고 중앙구간은 비접합상태인 비접합부로 이루어진 출력 버스바 연결단자를 사용함으로써 외부 지진이나 진동에서도 유연한 변형 흡수로 전기적으로 안정된다.

또한, 출력 버스바 연결단자의 제작이 용이하고, 전지팩 절연몰드와 절연러버가 적용되어져 전원모듈이 지진에도 진동없이 견딜 수 있는 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 원전 전원공급장치용 스트링의 분해사시도.
도 2는 도 1의 조립사시도.
도 3은 도 2에서 케이싱 덮개를 제거하여 놓고 본 평면도.
도 4는 도 3의 'A'부 확대도.
도 5는 도 4의 B-B선 단면도.
도 6은 도 3의 'A'부에서 배선가이드 프레임을 제거해 놓고 본 사시도.
도 7a는 본 발명에 적용되는 출력 버스바 연결단자의 사시도.
도 7b는 도 7a의 정단면도.
도 8은 본 발명에 따른 원전 전원공급장치용 스트링을 구성하는 전원모듈의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 원전 전원공급장치용 스트링을 구성하는 전원모듈의 분해사시도.
도 10은 도 9에 도시된 전지팩의 일부 분해사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 도 1 및 도 2의 원전 전원공급장치용 스트링(100)내에 다수개로 수납된 전원모듈(10)을 상호 전기적으로 통전시키기 위해 도 3 내지 도 6과 같이 이웃한 전원모듈(10과 10)측 인쇄회로기판(16)에 각기 통전가능하게 밀착되어져 설치된 출력 버스바(17a,17b)와, 양단이 이웃한 출력 버스바(17a,17b)에 밀착되어 전기적으로 연결되어 있는 출력 버스바 연결단자(30)를 포함하여 구성된다.

출력 버스바(17a,17b)는 동으로 제작된 것으로 일정한 길이에 걸쳐 사각 단면을 갖는다. 출력 버스바(17a,17b)는 상면에 복수개 이상의 나사구멍(171)을 갖는다.

출력 버스바 연결단자(30)는 나사구멍(171)에 체결된 체결볼트(19)를 통해 출력 버스바(17a,17b)에 밀착되어져 전기적으로 연결된다. 출력 버스바 연결단자(30)는 지진 또는 진동으로 원전 전원공급장치용 스트링(100)내 전원모듈(10)의 위치 변동이 발생되더라도 안정적인 전원공급이 가능하도록 구성됨이 바람직하다. 예로, 도 7a 및 도 7b와 같이 출력 버스바 연결단자(30)는 직사각형태의 동 박판(301)이 다수개로 적층되어져 양단부가 열접합되어 접합부(301a)를 이루고 중앙구간은 비접합상태인 비접합부(301b)로 이루어지고, 동시에 그 접합부(301a)에 각기 동 박판(301)을 관통하는 볼트 삽입구멍(301c)이 형성되어 있도록 구성될 수 있다. 접합부(301a)는 예로 전기적 저항용접에 의해 이루어질 수 있다. 비접합부(301b)는 서로간에 접합이 안되어 있기 때문에 외부로부터 진동이 유입되더라도 유연하게 변형을 하면서 진동 흡수가 일어난다.

한편, 도 3과 같이 본 실시 예에서 4직렬 방식을 채택하여 4개의 전원모듈(10)이 구비된다. 전원모듈(10)은 도 8 및 도 9와 같이 일정한 폭(w)과 길이(l) 및 높이(h)를 갖고 상부로 개구되어 있는 전지팩 수납실(121)을 갖는 모듈 케이스(12)와, 상기 전지팩 수납실(121)을 통해 모듈 케이스(12)에 수납된 전지팩(14)과, 상기 전지팩(14)의 상단에 배치되어 전지팩(14)과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판(16)과, 모듈 케이스(12)의 폭 방향으로 2열 배열되어 있는 버스바 개구홀(181)과 중앙에 폭방향으로 가로지르는 일정 깊이의 배선 가이드홈(182)을 갖고, 상기 인쇄회로기판(16)의 상부에 배치되어 전지팩(14)의 출력 단자에 연결되어 배선 가이드홈(182)을 통해 전기배선을 안내하는 배선가이드 프레임(18)과, 상기 전지팩 수납실(121)에 절연수지로 충전되어져 전지팩(14)의 둘레와 모듈 케이스(12) 간의 빈 공극을 메워주어 전지팩(14)과 모듈 케이스(12)를 일체화시켜 전지팩(14)의 공진을 억제시키는 전지팩 절연몰드(20)와, 상기 전지팩(14)의 하단과 모듈 케이스(12)의 내부 바닥면과의 사이에는 하부 쇼트 방지를 위해 절연러버(22)를 포함하여 구성된다.

도 8과 같이 전지팩(14)은 전지팩 수납실(121)을 통해 모듈 케이스(12)에 수납된다. 전지팩(14)은 단전지 셀(141)을 짝수개 구비하여 모듈 케이스(12)의 폭(w) 방향으로 나란하게 적층되어 있다. 단전지 셀(141)은 셀 단자(141a)가 상부로 위치되도록 설치된다. 이때 리튬폴리머 단전지 셀(141)의 내진 안전성을 위해 이웃한 리튬폴리머 단전지 셀(141과 141)의 사이에 도 8 및 도 10과 같이 전지간 접착테이프(142)를 매개로 완충 패드(143)가 접착되어 구성됨이 바람직하다. 여기서 단전지 셀(141)은 체적/중량, 운전수명 및 방전특성에서 우수한 '리튬폴리머 단전지 셀'이 바람직하다.

인쇄회로기판(16)은 전지팩(14)의 상단에 배치되어 전지팩(14)과 전기적으로 연결된다.

이와 같이 구성된 전원모듈(10)은 단전지 셀(141과 141)간에 충격을 흡수할 수 있는 완충 패드(143)가 개재되어 있어 전원모듈(10)이 외부 충격을 받더라도 단전지 셀(141과 141)간의 안전성을 확보할 수 있다.

또한 전원모듈(10)은 전지팩(14)과 모듈 케이스(12)를 일체화시켜 전지팩(14)의 공진을 억제시킴과 동시에 절연 기능을 하는 전지팩 절연몰드(20)가 구성되어져 있어, 공진을 방지할 수 있는 내진특성의 확보가 가능하고, 금속성 쇼트 방지와 단전지 셀(141)에서 발생될 수 있는 누액 및 수분의 침투를 차단하여 절연성이 확보된다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

100: 원전 전원공급장치용 스트링
5: 스트링 케이싱
6: 케이싱 덮개
9a,9b: 모듈출력 버스바
10: 전원모듈
12: 모듈 케이스
14: 전지팩
141: 리튬폴리머 단전지 셀
143: 완충 패드
16: 인쇄회로기판
18: 배선가이드 프레임

Claims (3)

1. 원전 전원공급장치용 스트링(100)내에 다수개로 수납된 전원모듈(10)을 상호 전기적으로 통전시키기 위한 연결구조에 있어서,
   상면에 복수개 이상의 나사구멍(171)을 갖고 상기 이웃한 전원모듈(10과 10)측 인쇄회로기판(16)에 각기 통전가능하게 밀착되어져 설치된 출력 버스바(17a,17b)와;
   상기 나사구멍(171)에 체결된 체결볼트(19)를 통해 양단이 이웃한 출력 버스바(17a,17b)에 밀착되어 전기적으로 연결되어 있는 출력 버스바 연결단자(30);를 포함한 것을 특징으로 하는 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 출력 버스바 연결단자(30)는 직사각형태의 동 박판(301)이 다수개로 적층되어져 양단부가 열접합되어 접합부(301a)를 이루고 중앙구간은 비접합상태인 비접합부(301b)로 이루어지고, 동시에 그 접합부(301a)에 각기 동 박판(301)을 관통하는 볼트 삽입구멍(301c)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전원모듈(10)은,
   일정한 폭(w)과 길이(l) 및 높이(h)를 갖고 상부로 개구되어 있는 전지팩 수납실(121)을 갖는 모듈 케이스(12)와;
   상기 전지팩 수납실(121)을 통해 모듈 케이스(12)에 수납된 전지팩(14)과;
   상기 전지팩(14)의 상단에 배치되어 전지팩(14)과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판(16)과;
   모듈 케이스(12)의 폭 방향으로 2열 배열되어 있는 버스바 개구홀(181)과 중앙에 폭방향으로 가로지르는 일정 깊이의 배선 가이드홈(182)을 갖고, 상기 인쇄회로기판(16)의 상부에 배치되어 전지팩(14)의 출력 단자에 연결되어 배선 가이드홈(182)을 통해 전기배선을 안내하는 배선가이드 프레임(18)과;
   상기 전지팩 수납실(121)에 절연수지로 충전되어져 전지팩(14)의 둘레와 모듈 케이스(12) 간의 빈 공극을 메워주어 전지팩(14)과 모듈 케이스(12)를 일체화시켜 전지팩(14)의 공진을 억제시키는 전지팩 절연몰드(20)와;
   상기 전지팩(14)의 하단과 모듈 케이스(12)의 내부 바닥면과의 사이에는 하부 쇼트 방지를 위해 절연러버(22)를 포함한 것을 특징으로 하는 내진안전성 확보를 위한 대용량 리튬폴리머 배터리 시스템용 전원모듈간의 전기적 연결구조.

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