KR20210080885A - 퓨즈가 적용된 버스바 - Google Patents

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KR20210080885A KR1020190172938A KR20190172938A KR20210080885A KR 20210080885 A KR20210080885 A KR 20210080885A KR 1020190172938 A KR1020190172938 A KR 1020190172938A KR 20190172938 A KR20190172938 A KR 20190172938A KR 20210080885 A KR20210080885 A KR 20210080885A
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Abstract

본 발명은 복수의 배터리의 셀들을 전기적으로 연결하는 버스바 몸체, 외부로부터 공급되는 전력이 상기 버스바 몸체를 통하여 상기 배터리 셀들마다 독립적인 연결부를 통하여 전기적으로 연결되고, 상기 버스바 몸체에 형성되는 적어도 하나의 퓨즈(fuse) 및 상기 퓨스의 적어도 일부에 형성되는 수지부;를 포함하는 퓨즈가 적용된 버스바를 제공한다.

Description

퓨즈가 적용된 버스바{BUSBAR BY APPLYING FUSE}
본 발명은 퓨즈가 적용된 버스바에 관한 것이다.
일반적으로 버스바는 전선과 같이 전기적인 연결을 가능하게 하는 막대형의 전도체로 전장부품 간 전류 통로 역할을 한다.
버스바는 기존 전선과 비교해 공간 사용 효율성이 높고 전장부품의 하중을 지지할 수 있는 장점이 있어 한정된 공간에서 전장부품을 연결해야하는 자동차, 비행기 등에서 필수적으로 사용되고 있다.
한편, 전기자동차는 배터리의 충전효율을 높이는 것이 가장 중요한 과제이며, 이러한 배터리 충전을 위한 버스바에 대한 관심도 높아지고 있다.
통상적으로 버스바는 전기 전도성이 높은 구리 재질로 단일 구조로 제조되고 있고, 여러개의 배터리의 셀들을 전기적으로 연결하여 사용되고 있다.
그러나, 종래의 버스바는 화재발생에 취약할 뿐만 아니라, 여러 개의 배터리의 셀들이 일체로 연결되어 있는 구조로 이루어져 있기 때문에 이들 중 하나의 배터리의 셀에 문제가 발생되는 경우에 배터리 전체를 교체하여야 하는 문제점이 있다. 또, 배터리의 셀들 간의 전기적 연결 부위에 발생될 수 있는 전기적 트러블(trouble) 및 이종금속 접합에 따른 접속 부위의 손상 등이 발생될 수 있다. 나아가, 현재까지 버스바에 퓨즈 방식이 사용된 사례는 전무한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0146232호 대한민국 공개특허공개 제10-2016-0124355호
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수의 배터리의 셀들을 연결하는 버스바에 퓨즈를 적용하여 개별적으로 통전 및 차단되도록 구성함으로써, 독립적인 교체가 용이하므로 전체 교체에 따른 추가 비용을 절감시킬 수 있는 퓨즈가 적용된 버스바를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 배터리의 셀들을 연결하는 버스바에 연결되는 퓨즈의 연결부위를 난연성 수지로 감싸도록 구성함으로써, 발열, 스파크(spark) 등에 의한 발화 및 외부 충격에 의한 파손을 방지할 수 있는 퓨즈가 적용된 버스바를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 배터리의 셀들을 연결하는 버스바에 연결되는 퓨즈의 두께 및 형상을 인가되는 전압의 크기를 고려하여 탄력적으로 적용함으로써, 강성 및 경우에 따라서 단선을 조절하기 위하여 상기 전압을 조절할 수 있는 퓨즈가 적용된 버스바를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 버스바의 수지부(200)가 사출 성형되어 제조됨으로써, 전기자동차 내부에 장착되는 경우에 내부 진동 및 외부 충격에 의한 상기 융단 부위의 크랙(crack), 절단 등의 파손 및 이로 인한 발열, 스파크 등에 의한 화재를 근본적으로 방지할 수 있는 퓨즈가 적용된 버스바를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 퓨즈(300)의 적어도 일부가 금(Au), 주석(Sn) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 금속으로 코팅 또는 도금됨으로써, 전기적 연결 부위에 발생될 수 있는 전기적 트러블(trouble) 요소들을 근본적으로 방지할 수 있는 퓨즈가 적용된 버스바를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 버스바를 인서트 사출을 통하여 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 납(Pb) 등의 비철금속으로 형성시킴으로써, 이종금속 접합에 따른 백록현상을 방지할 수 있는 퓨즈가 적용된 버스바를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 퓨즈가 적용된 버스바는,
복수의 배터리의 셀들을 전기적으로 연결하는 버스바 몸체,
외부로부터 공급되는 전력이 상기 버스바 몸체를 통하여 상기 배터리의 셀들 마다 독립적인 연결부를 통하여 전기적으로 연결되고,
상기 버스바 몸체에 형성되는 적어도 하나의 퓨즈(fuse); 및
상기 퓨스의 적어도 일부에 형성되는 수지부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈는 상기 버스바 몸체에 탈부착 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈는 상기 버스바 몸체에 탈부착 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈는 상기 버스바 몸체에 융착될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 융착은 초음파, 레이저, 열전사(Heat Lamination) 및 톡스(tox)에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈는 상기 버스바 몸체에 스크류 결합될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 수지부는 사출 성형될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈는 상기 수지부에 금속 박막층으로 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일실시예에서, 상기 금속 박막층은 상기 수지부의 내부 또는 외부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈는 클래드(clad)로 형성될 수 있고, 상기 클래드(clad)는 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈 두께(t)는 전압의 크기(ampere)에 따라서 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 퓨즈는 파단부;를 포함하고, 상기 파단부는 적어도 하나 이상으로 분할될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 수지부는 난연성 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 수지부에는 구조 보강부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 퓨즈가 적용된 버스바는,
복수의 배터리의 셀들을 전기적으로 연결하는 버스바 몸체, 및
외부로부터 공급되는 전력이 상기 버스바 몸체를 통하여 상기 배터리의 셀들 마다 독립적인 연결부를 통하여 전기적으로 연결되고,
상기 연결부의 적어도 일부에 형성되는 수지부;를 포함하되,
상기 수지부에는 금속 박막층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 금속 박막층은 상기 수지부의 내부 또는 외부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 금속 박막은 적어도 하나 이상의 융단부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 퓨즈가 적용된 버스바는 복수의 배터리의 셀들을 연결하는 버스바에 퓨즈를 적용하여 개별적으로 통전 및 차단되도록 구성함으로써, 독립적인 교체가 용이하므로 전체 교체에 따른 추가 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 퓨즈가 적용된 버스바는 복수의 배터리의 셀들을 연결하는 버스바에 연결되는 퓨즈의 연결부위를 난연성 수지로 감싸도록 구성함으로써, 발열, 스파크(spark) 등에 의한 발화 및 외부 충격에 의한 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 복수의 배터리의 셀들을 연결하는 버스바에 연결되는 퓨즈의 두께 및 형상을 인가되는 전압의 크기를 고려하여 탄력적으로 적용함으로써, 강성 및 경우에 따라서 단선을 조절하기 위하여 상기 전압을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 버스바의 수지부(200)가 사출 성형되어 제조됨으로써, 전기자동차 내부에 장착되는 경우에 내부 진동 및 외부 충격에 의한 상기 융단 부위의 크랙(crack), 절단 등의 파손 및 이로 인한 발열, 스파크 등에 의한 화재를 근본적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 퓨즈(300)의 적어도 일부가 금(Au), 주석(Sn) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 금속으로 코팅 또는 도금됨으로써, 전기적 연결 부위에 발생될 수 있는 전기적 트러블(trouble) 요소들을 근본적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 버스바를 인서트 사출을 통하여 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 납(Pb) 등의 비철금속으로 형성시킴으로써, 이종금속 접합에 따른 백록현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 퓨즈가 장착된 버스바의 정면도이고,
도 2는 도 1의 일부를 확대한 부분 확대 정면도이며,
도 3은 도 2의 A-A'에 대한 일부 단면도이고,
도 4는 제1 실시예에 따른 퓨즈가 장착된 버스바의 다른예를 나타내는 부부 확대 정면도와 부분 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 퓨즈가 장착된 버스바의 정면도이고,
도 6는 도 5의 일부를 확대한 부분 확대 정면도이고,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 버스바에 퓨즈가 장착되는 형상을 나타내는 결합 상태도이고,
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 퓨즈가 적용된 버스바의 정면도이고,
도 9은 도 8의 일부를 확대한 부분 확대 정면도이고,
도 10는 도 9의 C-C'에 대한 일부 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 버스바의 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 퓨즈가 적용된 버스바의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 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 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 도는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고, 이하에서는 버스바에 퓨즈가 적용된 구체적인 실시예들을 도면과 함께 후술하기로 한다. 여기서, 상기 퓨즈는 별도의 독립된 부재로 상기 버스바에 형성되거나 부속되어 일체로 형성될 수도 있다. 상기 퓨즈가 상기 버스바에 부속되어 일체로 형성되는 경우는, 예를 들어 상기 퓨즈가 상기 버스바의 몸체로부터 분지되는 복수의 연결부를 통하여 각각 연결되어 각각 실질적으로 퓨즈 역할을 수행하도록 함으로써, 각각 독립적으로 전기적 연결 및 차단이 이루어지도록 구성할 수 있다. 한편, 상기 퓨즈가 별도의 독립된 부재로 상기 버스바에 형성되는 경우는, 예를 들어 레이저, 초음파, 열전사(Heat Lamination) 또는 톡스(tox) 등을 이용하여 융착되거나 별도의 볼트, 너트와 같은 별도의 체결부재를 이용하여 탈부착 가능하게 장착될 수 있다. 이를 통하여 외부 충격 등에 의한 버스바의 강성을 유지하도록 할 수 있다. 이와 같이, 상기 퓨즈가 버스바에 일체로 형성되거나 독립적인 별도의 부재로 융착 또는 탈부착되는 형태로 제공되되 인가되는 전압의 크기에 따라서 대응하는 형상 및 두께로 구성시킬 수 있다.
또한, 상기 퓨즈 부위에 인서트 사출 성형으로 난연성 재질의 수지부를 형성시켜 과열 또는 과부화 등의 이상 현상에서 스파크, 단락 등에 의한 화재발생을 근본적으로 방지하도록 할 수 있다. 더불어, 상기 퓨즈에 단락에 의한 파단이 용이하게 이루어지도록 적어도 하나의 융단부를 형성시키도록 하여 화재를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 버스바는 단면이 지그재그(zig-zag) 형상으로 절곡된 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 퓨즈와 배터리의 셀들이 교번하여 배치되면서 전기적으로 연결시키는 구조이거나 상기 퓨즈가 상기 배터리의 셀들이 배치되는 부위 배면에 배치되면서 직접 전기적으로 연결시키는 구조일 수도 있다.
이하에서는 상기 버스바에 형성되는 퓨즈가 버스바에 일체로 형성되어 제공되는 제1 실시예 및 상기 버스바에 형성되는 퓨즈가 버스바에 융착 내지 탈부착 가능하게 장착되어 제공되는 제2 실시예 내지 제3 실시예로 각각 설명하도록 한다.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 퓨즈가 장착된 버스바의 정면도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 A-A'에 대한 일부를 확대한 부분 확대 정면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 일부 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 버스바(100)는 버스바 몸체(10), 버스바 몸체(10)로부 분지되는 연결 형성되는 복수의 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160), 복수의 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)에 각각 형성되는 파단부(15) 및 파단부(15) 부위에 형성되는 수지부(200)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 버스바 몸체(10)는 소정의 길이를 갖고 일측으로 연장되는 바(bar) 형상으로 형성될 수 있다. 버스바 몸체(10)에는 일정한 간격으로 분지되는 형상으로 만곡 연결부(11)가 형성될 수 있다. 이러한 버스바 몸체(10)는 사출 성형되어 제조될 수 있다. 예를 들어, 사출 성형 및 프레스 등을 통해 상기와 같은 형상을 갖는 버스바 몸체(10)를 제조할 수 있다.
단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 버스바 몸체(10)으로부터 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 형성된 부위마다 소정의 각도로 절곡되어 연장되는 만곡 연결부(11) 및 만곡 연결부(11)의 일측으로부터 연결되는 단자부(20)를 포함할 수 있다.
만곡 연결부(11)는 단면이 대략 'S' 형상으로 만곡된 형태일 수 있다. 이는 버스바 몸체(10)로부터 소정의 길이로 하향 절곡된 형상으로 형성되어 있으므로, 일측에 배치되는 배터리의 셀들과 전기적인 연결이 용이하게 하도록 할 수 있다. 여기서, 단자부(20)와 만곡 연결부(11)의 연결 부위에는 단락에 의한 파단을 유도하는 파단부(15)가 형성될 수 있다.
파단부(15)는 버스바 몸체(10)의 두께와 비교하여 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 파단부(15)는 적어도 1개 이상으로 분지되는 브릿지(bridge) 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 파단부(15)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 융단부(15-1), 제2 융단부(15-2) 및 제3 융단부(15-3)를 포함할 수 있다. 이는 배터리의 과부하 등의 이상 현상이 발생되는 경우에 의한 전기적 연결 상태가 신속하게 차단되도록 하기 위하여 제공될 수 있다. 이 때, 파단부(15)의 두께 및 분지되는 상기 브릿지 개수는 버스바(100)의 강성을 유지하면서도 배터리 이상 시에 신속한 차단이 수행될 수 있도록 조절될 수 있다.
여기서, 파단부(15)의 제1 융단부(15-1), 제2 융단부(15-2) 및 제3 융단부(15-3)는 배터리의 과부하 등 단락에 의한 전기적 연결을 끊기 위하여 융단되는 부분일 수 있다. 이러한 파단부(15)의 제1 융단부(15-1), 제2 융단부(15-2) 및 제3 융단부(15-3)는 인가되는 전압의 크기(ampere)에 따라서 두께 및 개수가 결정될 수 있다. 즉, 파단부(15)의 제1 융단부(15-1), 제2 융단부(15-2) 및 제3 융단부(15-3) 형상 및 두께 등은 상기 전압의 크기에 따라서 조절 가능할 수 있다. 예를 들어, 파단부(15)는, 버스바(100)가 배치되는 위치에 따라서, 인가되는 전압의 크기(ampere)가 상대적으로 크게 제공되는 위치에 설치되는 경우에는 파단부(15)의 두께를 상대적으로 두껍게 형성시킬 수 있다. 이때는, 파단부(15)의 상기 융단되는 부분을 1개 또는 2개의 분지되는 브릿지(bridge) 형태로 형성시킬 수 있다. 이와는 반대로, 만약 파단부(15)에 인가되는 전압의 크기(ampere)에 상대적으로 작게 제공되는 위치에 설치되는 경우에는 파단부(15)의 두께를 상대적으로 얇게 형성시킬 수 있다. 이때는, 파단부(15)의 상기 융단되는 부분을 2개 이상의 분지된 브릿지 형태로 형성시킬 수 있다. 경우에 따라서는, 역으로 인가되는 전압의 크기(ampere)를 조절하기 위하여 파단부(15)의 두께 및 상기 융단되는 부분에서 분지되는 상기 브릿지 개수를 고정시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 파단부(15)는 전기적으로 연결되어 있는 복수의 배터리의 셀들 중 일부가 이상이 발생되는 경우에 전기적으로 연결된 해당 파단부(15)만 파단이 이루어질 수 있다. 따라서, 종래의 버스바는 일부 배터리의 이상이 발생되는 경우에 버스바 전체를 교체하여야 하므로 이에 따른 유지 보수 비용이 발생되는 반면, 본 발명에 따른 버스바(100)는 일부 배터리의 이상 등이 발생된 경우에 해당 배터리만 용이하게 교체가 가능하므로 비용을 절감시킬 수 있다는 점에 주요 특징이 있다.
수지부(200)는 사출 성형되어 파단부(15) 부위를 감싸는 형태로 피복될 수 있다. 수지부(200)는 난연성 재질을 포함하여 제조될 수 있다. 이러한 수지부(200)는 상기 파단부(15)의 융단 부위에서 발생될 수 있는 발열 및 스파크(spark) 등에 의한 화재를 방지하기 위하여 난연성 수지(flame retardant resin)를 사출 성형하여 제조할 수 있다. 하나의 예에서, 수지부(200)는 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함하여 제조될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 본 발명에 따르면, 수지부(200)는 파단부(15) 부위뿐만 아니라 버스바(100)의 치수를 결정하기 위하여 구조 보강부(미도시)를 형성시킴으로써, 버스바(100)의 전체적인 강성을 향상시킬 수도 있다.
환언하면, 본 발명에 따른 수지부(200)는 사출 성형되어 제조됨으로써, 전기자동차 내부에 장착되는 경우에 내부 진동 및 외부 충격에 의한 상기 융단 부위의 크랙(crack), 절단 등의 파손 및 이로 인한 발열, 스파크 등에 의한 화재를 근본적으로 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 버스바 몸체(10), 만곡 연결부(11), 파단부(15) 및 단자부(20)는 일체형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 결합구조에 의한 내구력 저하의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 일체형으로 제조됨으로써 기계적 성능이 증가될 수 있다. 여기서 기계적 성능은, 결합력 및 진동 등에 의해 결합력을 유지하는 성능 및 외력으로부터 발생할 수 있는 파손에 저항할 수 있는 성능 등을 의미할 수 있다. 이러한 성능은 예를 들어, 차량의 부품 등에 본 발명에 따른 퓨즈가 적용된 버스바가 포함될 경우에 차량의 진동 등에 대하여 두 부재의 결합에 의해 제조된 버스바에 비해 보다 높은 저항성을 가지므로 유리할 수 있다. 물론, 절연성의 증진을 기대할 수도 있다. 이러한 강화된 구조로부터 기대할 수 있는 효과는 선택적이므로, 당업자에 의해 절연성보다 강성을 우선시 하면 버스바 몸체(10), 만곡 연결부(11), 파단부(15) 및 단자부(20)의 일부 또는 전부를 금속재로 결정될 수 있고, 강성보다 절연성을 우선시 하면 버스바 몸체(10), 만곡 연결부(11), 파단부(15) 및 단자부(20)의 일부를 수지재와 같은 소재로 결정될 수 있다. 따라서, 소재는 선택적이며, 복수의 소재를 융합하여 절연성과 강성의 비중을 조절할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 버스바(100)는 만곡 연결부(11) 및/또는 파단부(15)의 일부 또는 전부를 금속박막(L) 형태로 구성하여 수지부(200) 내부 또는 외부에 직접 형성시킬 수 있다. 즉, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 수지부(200) 내부에 금속박막(L)을 배치시켜 사출 성형하여 제조하거나 상기 금속박막(L)을 미리 별도로 제작하여 수지부(200)의 외부에 코팅 등을 통하여 형성시킬 수 있다.
한편, 여기서 인서트 사출을 통해 제조되는 버스바(100)는 비철금속으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 비철금속은 알루미늄, 구리, 또는 납(Pb) 등이 포함될 수 있다.
도 5에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 퓨즈가 장착된 버스바의 정면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 일부를 확대한 부분 확대 정면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 버스바에 퓨즈가 장착되는 형상을 나타내는 결합 상태도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 버스바(100)는 버스바 몸체(10), 버스바 몸체(10)로부 분지되어 연결 형성되는 복수의 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160), 복수의 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)에 각각 형성되는 퓨즈(300) 및 퓨즈(300) 부위에 형성되는 수지부(200)를 포함할 수 있다.
버스바 몸체(10)는 소정의 길이를 갖고 일측으로 연장되는 바(bar) 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 버스바 몸체(10)는 사출 성형되어 제조될 수 있다. 예를 들어, 사출 성형 및 프레스 등을 통해 상기와 같은 형상을 갖는 버스바 몸체(10)를 제조할 수 있다.
단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)는 버스바 몸체(10)로부터 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)가 형성될 수 있다. 버스바 몸체(10)는 단면이 대략 'S' 형상으로 만곡된 형태일 수 있다. 여기서, 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)에는 단락에 의한 파단을 유도하는 퓨즈(300)가 융착될 수 있다. 즉, 퓨즈(300)는 버스바 몸체(10)에 융착부(S)를 통하여 융착될 수 있다. 이러한 융착부(S)는 예를 들어, 초음파, 레이저, 열전사(Heat Lamination) 및 톡스(tox) 방식으로 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
퓨즈(300)는 양측 단부에 배터리와 전기적으로 연결시기 위하여 제공되는 만곡부(350)가 절곡된 형태로 형성될 수 있다. 퓨즈(300)에는 신속한 파단이 이루어지도록 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)가 형성될 수 있다.
퓨즈(300)는 버스바 몸체(10)의 두께와 비교하여 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 퓨즈(300)는 적어도 1개 이상으로 분지되는 브릿지(bridge) 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)를 포함할 수 있다. 이는 배터리의 과부하 등의 이상에 의한 전기적 연결 상태가 신속하게 차단되도록 하기 위하여 제공될 수 있다. 이 때, 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)의 두께 및 분지되는 개수는 버스바(100)의 강성을 유지하면서도 배터리 이상 시에 신속한 차단이 수행될 수 있도록 조절될 수 있다.
여기서, 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)는 배터리의 과부하 등 비정상적 상황시에 전기적 연결을 끊기 위하여 융단되는 부분일 수 있다. 이러한 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)는 인가되는 전압의 크기(ampere)에 따라서 두께 및 개수가 결정될 수 있다. 즉, 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330) 형상 및 두께 등은 상기 전압의 크기에 따라서 조절 가능할 수 있다. 예를 들어, 퓨즈(300)는, 버스바(100)가 배치되는 위치에 따라서, 인가되는 전압의 크기(ampere)가 상대적으로 크게 제공되는 위치에 설치되는 경우에는 퓨즈(300) 또는 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)의 두께를 상대적으로 두껍게 형성시킬 수 있다. 이와는 반대로, 만약 퓨즈(300)에 인가되는 전압의 크기(ampere)에 상대적으로 작게 제공되는 위치에 설치되는 경우에는 퓨즈(300) 또는 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)의 두께를 상대적으로 얇게 형성시킬 수 있다. 경우에 따라서는, 역으로 인가되는 전압의 크기(ampere)를 조절하기 위하여 퓨즈(300) 또는 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)의 두께 및 개수를 기설정된 조건으로 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 퓨즈(300)는, 예를 들어 클래드(clad)일 수 있다. 상기 클래드는 알루미늄 재질 또는 알루미늄이 포함된 알루미늄 합금, 구리 재질 또는 구리가 포함된 합금 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
경우에 따라서, 퓨즈(300)는 적어도 일부가 금(Au), 주석(Sn) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 금속으로 코팅 또는 도금될 수 있다. 따라서, 전기적 연결 부위에 발생될 수 있는 전기적 트러블(trouble) 요소들을 근본적으로 방지할 수 있고, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 납(Pb) 등의 이종금속 접합에 따른 백록현상을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 퓨즈(300)는 또는 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330)를 전압의 크기에 대응하는 두께 및 형상 등을 형성시킴으로써, 배터리의 과부하 등 비정상적인 상황 시에 전기적 연결이 신속이 차단되도록 하여 화재 등을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 퓨즈(300)는 배터리 연결부(50)에 수용되는 배터리와 교번하여 배치되거나 동일 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 버스 바(100)가 6개의 퓨즈(300) 및 5개의 배터리가 배치되어 있는 경우에는 상기 배터리 중 일부의 비정상적인 상황 시 이상 현상이 발생되는 경우에 전기적으로 연결된 해당 퓨즈(300)만 파단이 이루어질 수 있다. 따라서, 종래의 버스바는 일부 배터리의 이상 현상이 발생되는 경우에 버스바 전체를 교체하여야 하므로 이에 따른 유지 보수 비용이 발생되는 반면, 본 발명에 따른 버스바(100)는 일부 배터리의 이상 현상 등이 발생된 경우에 해당 배터리만 용이하게 교체가 가능하므로 비용을 크게 절감시킬 수 있다는 점에 장점이 있다.
한편, 수지부(200)는 사출 성형되어 퓨즈(300) 부위를 감싸는 형태로 피복될 수 있다. 수지부(200)는 난연성 재질을 포함하여 제조될 수 있다. 이러한 수지부(200)는 퓨즈(300)의 제1 융단부(310), 제2 융단부(320) 및 제3 융단부(330) 부위에서 발생될 수 있는 발열 또는 스파크(spark) 등에 의한 화재를 방지하기 위하여 난연성 수지(flame retardant resin)를 사출 성형하여 제조할 수 있다. 하나의 예에서, 수지부(200)는 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함하여 제조될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 본 발명에 따른 버스바(100)는 퓨즈(300)의 일부 또는 전부를 금속박막(L) 형태로 수지부(200) 내부 또는 외부에 형성시킬 수 있다. 즉, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 수지부(200) 내부에 금속박막(L)을 배치시켜 사출 성형하여 제조하거나 상기 금속박막(L)을 미리 별도로 제작하여 수지부(200)의 외부에 코팅 등을 통하여 형성시킬 수 있다.
한편, 여기서 인서트 사출을 통해 제조되는 버스바(100)는 비철금속으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 비철금속은 알루미늄 또는 동, 납(Pb) 등이 포함될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 퓨즈가 적용된 버스바의 정면도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 일부를 확대한 부분 확대 정면도가 도시되어 있으며, 도 10에는 도 9의 C-C'에 대한 일부 단면도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 버스바의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 버스바(100)는 버스바 몸체(10), 버스바 몸체(10)로부 분지되는 연결 형성되는 복수의 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160), 복수의 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)에 각각 형성되는 체결홀(h) 부위에 결합되는 퓨즈(300) 및 퓨즈(300) 부위에 형성되는 수지부(200)를 포함할 수 있다.
이하에서는 전술한 실시예과 다른 부분에 대해서 설명하고 중복되는 부분은 일부 생략하기로 한다.
퓨즈(300)는 중앙 부위에 폭이 좁아지는 브릿지 형태로 융단부(310)가 형성되고, 양측 단부에는 복수개의 체결홀(1)이 각각 형성될 수 있다. 체결홀(1)은 퓨즈(300)를 버스바(100)에 고정시키기 위해 형성되며, 볼트, 너트 등을 사용하여 체결홀(1)을 통하여 고정될 수 있다. 따라서, 복수의 퓨즈(300) 중 파단이 발생된 해당 퓨즈(300)만의 교체가 용이하게 이루어질 수 있다. 이는 전술한 제1 실시예와 같이 실질적으로 퓨즈 기능을 수행하는 파단부(15)가 버스바(100)와 일체로 형성되는 구성이라는 점 및 제2 실시예와 같이 퓨즈(300)가 버스바(100)에 융착되는 구성이라는 점에서 차이가 있다. 여기서, 버스바(100)와 퓨즈(300)가 상호 탈부착이 가능하게 하는 구조이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 전술한 스크류 타입의 체결 방식뿐만 아니라, 물리적 가압에 의한 후크 체결 방식 등 다양한 방법이 포함될 수 있다.
또, 본 발명에 따른 제3 실시예에서는, 상기 배터리가 단자 접속부(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 배면에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 버스 바(100)가 6개의 퓨즈(300) 및 6개의 배터리가 동일 위치의 배면에 배치되어 있는 경우에는 상기 배터리 중 일부가 이상 현상이 발생되는 경우에 전기적으로 연결된 해당 퓨즈(300)만 파단이 이루어질 수 있다. 따라서, 종래의 버스바는 일부 배터리의 이상 현상이 발생되는 경우에 버스바 전체를 교체하여야 하므로 이에 따른 유지 보수 비용이 발생되는 반면, 본 발명에 따른 버스바(100)는 일부 배터리의 이상 현상 등이 발생된 경우에 해당 배터리만 용이하게 교체가 가능하므로 비용을 크게 절감시킬 수 있다는 점에 장점이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 버스바(100)는 수지부(200)의 양단부에 양측 방향으로 분지되어 형성되는 구조 보강부(210)가 형성될 수 있다. 이러한 구조 보강부(210)의 형상은 특별히 구속되는 것은 아니며, 외력에 의한 진동 등으로부터 버스바(100)의 강성을 보강할 수 있는 효과를 달성할 수 있는 다양한 형상 및 크기로 형성될 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 퓨즈가 적용된 버스바의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
10: 버스바 몸체
11: 만곡 연결부
15: 파단부
15-1, 310: 제1 융단부
15-2, 320: 제2 융단부
15-3, 330: 제3 융단부
20: 단자부
50: 배터리 연결부
100: 버스바
110, 120, 130, 140, 150, 160: 단자 접속부
200: 수지부
300: 퓨즈
350: 만곡부

Claims (17)

  1. 복수의 배터리의 셀들을 전기적으로 연결하는 버스바 몸체,
    외부로부터 공급되는 전력이 상기 버스바 몸체를 통하여 상기 배터리의 셀들마다 독립적인 연결부를 통하여 전기적으로 연결되고,
    상기 버스바 몸체에 형성되는 적어도 하나의 퓨즈(fuse); 및
    상기 퓨스의 적어도 일부에 형성되는 수지부;를 포함하는 퓨즈가 적용된 버스바.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈는 상기 버스바 몸체에 탈부착 가능하게 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈는 상기 버스바 몸체에 융착되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 융착은 초음파, 레이저, 열전사(Heat Lamination) 및 톡스(tox)에서 선택되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈는 상기 버스바 몸체에 스크류 결합되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지부는 사출 성형되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈는 상기 수지부에 금속 박막층으로 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 박막층은 상기 수지부의 내부 또는 외부에 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈는 클래드(clad)로 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 클래드(clad)는 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나를 포함하는 퓨즈가 적용된 버스바.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈 두께(t)는 전압의 크기(ampere)에 따라서 조절되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 퓨즈는 파단부;를 포함하고,
    상기 파단부는 적어도 하나 이상으로 분할되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지부는 난연성 소재로 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지부에는 구조 보강부가 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  15. 복수의 배터리의 셀들을 전기적으로 연결하는 버스바 몸체, 및
    외부로부터 공급되는 전력이 상기 버스바 몸체를 통하여 상기 배터리 셀들마다 독립적인 연결부를 통하여 전기적으로 연결되고,
    상기 연결부의 적어도 일부에 형성되는 수지부;를 포함하되,
    상기 수지부에는 금속 박막층이 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 금속 박막층은 상기 수지부의 내부 또는 외부에 형성되는 퓨즈가 적용된 버스바.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 적어도 하나 이상의 융단부를 포함하는 퓨즈가 적용된 버스바.
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