KR20210095402A - 방향에 상관없이 결합되는 링터미널을 포함하는 전지팩 - Google Patents

방향에 상관없이 결합되는 링터미널을 포함하는 전지팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 버스바 플레이트에 결합된 복수의 전지셀들, 및 상기 복수의 전지셀들을 수용하는 전지팩 케이스를 포함하고, 상기 버스바 플레이트의 외부 결합부는 상기 전지팩 케이스의 외면에 노출되도록 배치되며, 상기 외부 결합부에는 리벳을 이용하여 링터미널이 결합되어 있는 전지팩에 대한 것으로서, 링터미널의 양쪽면 모두 상기 버스바 플레이트와 결합될 수 있도록 상기 버스바 플레이트의 외부 결합부가 변형된 형태의 전지팩에 대한 것이다.

Description

방향에 상관없이 결합되는 링터미널을 포함하는 전지팩 {Battery Pack Comprising Ring Terminal Coupled in any Direction}
본원 발명은 방향에 상관없이 결합되는 링터미널을 포함하는 전지팩에 대한 것으로서, 구체적으로, 복수의 전지셀들과 결합되는 버스바 플레이트, 및 와이어가 연결된 링터미널을 리벳팅으로 결합할 때 링터미널의 방향에 상관없이 결합이 가능한 전지팩에 대한 것이다.
리튬 이차전전지의 에너지 밀도가 증가하고 수명 특성이 향상됨에 따라 상기 리튬 이차전지를 포함하는 전지팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
이에 따라, 소형 전자 제품뿐 아니라 고출력 및 고용량의 에너지원을 필요로 하는 전기자동차 및 전력저장시스템용 전지팩이 개발되어 사용되고 있다.
일반적으로 전지팩은 복수의 전지셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 출력량과 용량을 설정할 수 있으며, 복수의 전지셀들이 정상적으로 작동하고 있는지 여부를 검출하고 제어하기 위한 센서 및 BMS(Battery Management System)와 같은 구성을 포함한다.
이와 같이 복수의 전지셀들의 전압, 전류 및 저항 등을 측정하기 위하여 전지셀들 또는 전지모듈 간에 전기적인 연결이 이루어질 수 있으며, 구체적으로 복수의 전지셀들을 전기적으로 연결하는 버스바 플레이트의 일측 끝단에 센싱부재와 연결된 와이어가 결합되는 형태가 될 수 있다.
상기 와이어는 링터미널에 연결된 상태로 버스바 플레이트와 결합될 수 있으며, 상기 결합 공정 시간을 단축하고 우수한 결합력을 확보하는 방법으로서 리벳을 이용하여 결합할 수 있다.
이와 관련하여 도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 링터미널과 버스바 플레이트가 결합된 상태의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 링터미널(120)은 와이어를 수용한 상태로 압착하여 전기적인 연결이 이루어지는 형태인 바, 와이어를 수용하기 위한 공간의 두께로 인하여 리벳(130)이 결합하는 링부(121)보다 와이어가 압착되는 압착부(123)가 도면 상 하향 돌출되는 형태가 된다.
이와 같이 링부(121)와 압착부(123) 사이에 위치하며 하향 돌출된 연결부(122)에 의해 버스바 플레이트(110)의 외부 결합부 끝단(112)이 눌리게 되는 바, 외부 결합부 끝단(112)이 하향 절곡되는 구조로 변형된다.
이와 같은 경우, 상기 외부 결합부와 링터미널의 링부의 접촉면이 줄어들면서 체결 불량이 발생할 수 있다.
한편, 도 2는 종래의 제 2 실시예에 따른 링터미널과 버스바 플레이트가 결합된 상태의 측면도이다.
도 2를 참조하면, 도 2의 링터미널은 도 1의 링터미널과 같은 것일 수 있고, 도 1에서 하향 돌출된 압착부(123)가 상향 돌출되도록 회전하여 버스바 플레이트(110)의 외부 결합부(111)에 결합된 상태이다.
도 1과 같이 링터미널이 버스바 플레이트(110)의 외부 결합부 끝단(112)을 눌러서 구부러뜨리는 것을 방지하기 위하여, 도 2와 같이 링터미널의 방향을 바꿔서 배치할 수 있으며, 이와 같은 경우, 외부 결합부 끝단(112)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 압착부(123)가 일측으로 돌출된 링터미널의 구조상, 압착부(123)가 상향 돌출되는 방향으로 링터미널(120)을 배치하여 사용할 수밖에 없다.
이와 같이, 링터미널과 버스바 플레이트를 리벳 결합하는 과정에서 링터미널의 방향을 고려해야 하는 바, 제조 공정이 지연되는 요인이 될 수 있다.
또한, 버스바 플레이트와 결합된 링터미널에 연결된 와이어 및 상기 와이어를 압착하는 압착부가 전지팩 케이스의 외면에서 돌출된 구조가 될 수 있는 바, 전체적인 전지팩의 외형이 증가함으로써 에너지밀도가 감소할 수 있다.
이와 같이, 전지팩을 구성하는 복수의 전지셀들의 센싱을 위한 와이어 결합시, 결합 과정이 쉽고 빠르게 진행됨으로서 공정성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 버스바 플레이트의 결합부 길이를 짧게 변경하여 상기 버스바 플레이트가 링터미널에 의해 변형되지 않고, 방향에 상관없이 결합되는 링터미널을 포함하는 전지팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 전지팩은, 버스바 플레이트에 결합된 복수의 전지셀들, 및 상기 복수의 전지셀들을 수용하는 전지팩 케이스를 포함하고, 상기 버스바 플레이트의 외부 결합부는 상기 전지팩 케이스의 외면에 노출되도록 배치되며, 상기 외부 결합부는 변형없이 링터미널과 리벳 체결로 결합되어 있는 구조일 수 있다.
상기 버스바 플레이트는 상기 복수의 전지셀들의 단자와 결합하는 단자 결합부, 및 상기 리벳이 관통되는 개구가 형성되어 있는 외부 결합부를 포함할 수 있다.
상기 링터미널은, 리벳이 결합하는 링부, 와이어를 압착하는 압착부, 및 상기 링부와 압착부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 외부 결합부에 있는 개구 둘레의 폭은 링부의 내경에서 연결부까지의 최단 길이보다 작다.
상기 링터미널은, 상기 링부의 제1면, 및 상기 제1면의 반대 면인 제2면 중 어느 한 면이 상기 버스바 플레이트의 외부 결합부와 결합될 수 있다.
상기 전지팩 케이스에는 상기 외부 결합부와 결합된 링터미널 전체가 수용될 수 있는 크기의 타발부가 형성된 구조일 수 있다.
상기 링터미널의 압착부는 상기 전지팩 케이스의 외면보다 돌출되지 않도록 상기 타발부에 삽입되어 상기 전지팩 케이스의 안쪽에 배치될 수 있다.
상기 외부 결합부와 상기 링터미널의 결합면은 평면이 서로 밀착된 형태로 형성될 수 있다.
상기 전지팩 케이스는 절연성 소재로 이루어질 수 있다.
상기 리벳은 블라인드 리벳일 수 있다.
상기 링터미널은 상기 연결부가 상기 링부에서 동일 평면상으로 연장된 구조이거나, 또는 상기 연결부에 단차가 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 에너지원으로 포함하는 디바이스를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 전지팩은 링터미널이 방향에 상관없이 버스바 플레이트와 결합할 수 있으므로 공정성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 버스바 플레이트의 외부 결합부와 링터미널의 링부의 결합면이 서로 밀착되는 평면이기 때문에 넓은 부분에서 접촉면을 형성함으로써 결합력이 향상될 수 있다.
또한, 링터미널의 압착부가 전지팩 케이스에 형성된 타발부에 삽입되도록 버스바 플레이트와 결합 가능하기 때문에 전지팩의 외면으로부터 돌출되는 링터미널 부분이 없도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 링터미널이 배치되는 부분에 상기 링터미널의 평면상 면적보다 큰 타발부를 형성함으로써 상기 링터미널이 전지팩 내측으로 수용될 수 있다.
도 1은 종래의 제 1 실시예에 따른 링터미널과 버스바 플레이트가 결합된 상태의 측면도이다.
도 2는 종래의 제 2 실시예에 따른 링터미널과 버스바 플레이트가 결합된 상태의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전지팩의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A부분의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 버스바 플레이트의 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 링터미널과 버스바 플레이트가 결합된 상태의 측면도이다.
도 7은 도 6의 분해 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 종속항에 기재된 한정사항은 본 명세서에 기재된 모든 실시예에 적용될 수 있다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 전지팩의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A부분의 부분 확대도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(200)은 전지팩 케이스(201) 내부에 복수의 전지셀들(도시하지 않음)을 수용하고 있으며, 상기 복수의 전지셀들은 원통형 전지셀이거나, 또는 파우치형 전지셀일 수 있다.
상기 복수의 전지셀들은 전지팩의 용량 및 출력을 고려하여 직렬 및/또는 병렬 연결이 되도록 버스바 플레이트를 통해 전기적으로 연결되어 있다.
링터미널(220)은 리벳(230)을 이용하여 버스바 플레이트의 외부 결합부(211)에 결합되어 있는 바, 링터미널(220)은 리벳(230)이 결합하는 링부(221), 와이어(203)를 압착하는 압착부(223) 및 링부(221)와 압착부(223)를 연결하는 연결부(222)를 포함한다.
링터미널(220)은 연결부(222)에 단차가 형성된 구조로 이루어진 형태이나, 이와 달리, 연결부가 링부에서 동일 평면상으로 연장된 구조를 사용할 수 있음은 물론이다.
다만, 링터미널에서 와이어가 압착되는 압착부는, 두께가 있는 와이어를 수용하기 때문에, 수직 단면상 링부의 두께보다 두껍게 형성되고, 링부의 평면을 기준으로 일측으로 더 돌출된 부분을 포함한다.
도 4의 링터미널도 링부의 하면과 동일한 평면을 기준으로 하향 돌출된 부분을 포함하는 압착부를 포함할 뿐 아니라, 하향 경사진 구조의 연결부를 포함하고 있으나, 버스바 플레이트의 외부 결합부(211)의 형태가 도 2에 도시된 종래의 외부 결합부와 차이가 있다.
구체적으로, 외부 결합부 끝단(212)이 링터미널의 연결부(222)까지 닿지 않기 때문에, 하향 돌출된 연결부(222) 및 압착부(223)와 간섭이 일어나지 않는다. 따라서, 전지팩 케이스를 향해 하향 돌출되는 압착부를 포함하더라도 버스바 플레이트의 외부 결합부(211)와 안정적으로 결합될 수 있다.
또는, 도 2에 도시된 종래의 방법과 같이, 압착부가 전지팩 케이스와 반대 방향인 상향 돌출되는 방향으로 링터미널을 배치한 상태로 외부 결합부와 결합시킬 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명은, 외부 결합부에 대한 링터미널의 결합 방향이 특정 방향으로 한정되지 않기 때문에 결합 과정을 빠르게 진행할 수 있다.
또한, 상기 외부 결합부는 링터미널과 결합시 링터미널과 간섭이 일어나지 않기 때문에 절곡되지 않고 평면 형태가 유지되는 바, 이들의 결합면은 평면이 서로 밀착된 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 넓은 결합면을 확보함으로써 결합 체결에 대한 불량이 발생하지 않는다.
링터미널과 버스바 플레이트의 외부 결합부의 연결은 리벳에 의해 이루어지는 바, 리벳을 사용하는 경우 볼트와 너트를 사용하는 경우와 비교할 때 결합부재의 무게를 줄일 수 있고, 신속한 결합이 이루어질 수 있을 뿐 아니라, 안정적인 고정이 이루어질 수 있다.
상기 리벳의 종류는 링터미널과 버스바 플레이트 간의 결합력을 확보하고 작업성을 향상시킬 수 있다면 특별한 종류로 한정되지 않으며, 바람직하게는, 블라인드 리벳을 사용할 수 있다.
전지팩 케이스(202)에는 외부 결합부(211)와 결합된 링터미널(220) 전체가 수용될 수 있는 크기의 타발부(204)가 형성되어 있는 바, 링터미널(220)의 압착부(223)는 전지팩 케이스(222)의 외면보다 돌출되지 않도록 타발부(204)에 삽입되어 전지팩 케이스(202)의 안쪽에 배치될 수 있다.
따라서, 와이어가 전지팩 케이스의 외면보다 돌출됨으로써 외부 충격에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 링터미널 결합부 상단에 부품을 안착하는 형태의 전지팩인 경우, 기존에는 링터미널이 전지팩 케이스의 외면보다 돌출되는 부분을 감안하여 이를 외부에서 수용할 수 있는 공간을 만들어야 했으나, 본 발명은 와이어가 상기 타발부(204) 속으로 삽입되기 때문에, 별도의 수용 공간을 만들 필요가 없으므로 디자인이 간결해지고 상기 수용 공간 형성을 위한 가공비를 절감할 수 있다.
또한, 전지팩 케이스의 크기를 줄일 수 있으므로 에너지 밀도가 상승할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 버스바 플레이트의 부분 사시도이다.
버스바 플레이트(210)는 단자 결합부(213)를 통해 복수의 전지셀들과 연결되고, 외부 결합부(211)에 형성된 개구(205)에 리벳을 체결함으로써 와이어와 연결된 링터미널과 결합되는 바, 복수의 전지셀들과 링터미널 간에 통전 상태를 형성할 수 있다.
단자 결합부(213)의 형태는, 복수의 원통형 전지셀들을 직렬 연결 및/또는 병렬 연결하여 전기적인 연결을 달성하기 위하여 사용되는 다양한 형태가 적용될 수 있으며, 도 5에 도시된 형태로 한정되지 않는다.
또한, 상기 외부 결합부는 전지팩 케이스의 외면에 노출되도록 배치되는 바, 상기 버스바 플레이트의 외부 결합부는 전지팩 케이스와 접촉될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전지팩 케이스는 절연성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 전지팩 케이스는 폴리카보네이트, ABS(Acrylonitrile-Butadien-Styrene) 수지와 같은 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 링터미널과 버스바 플레이트가 결합된 상태의 측면도이고, 도 7은 도 6의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 버스바 플레이트(210)의 외부 결합부(211)에 리벳(230)이 체결되어 버스바 플레이트(210)와 외부 결합부(211)가 결합된 상태를 나타내고 있다.
외부 결합부(211)에는 리벳(230)이 관통되는 개구(217)가 형성되어 있는 바, 개구(211) 둘레의 폭(d1)은 링부의 내경에서 연결부(222)까지의 최단 길이(d2)보다 작게 형성된다.
이 때, 상기 개구는 일반적으로 원형으로 형성되고, 외부 결합부는 평면상 원형 또는 타원형이거나, 또는 모서리가 만나는 부분이 둥글거나 각진 다각형 형태로 이루어질 수 있는 바, 개구 둘레의 폭(d1)은 외부 결합부의 평면 형태에 따라 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 개구 둘레의 폭(d1)은 개구의 둘레에서 외부 결합부 외주변까지의 길이로서 가장 크기가 큰 길이를 의미한다.
상기 링부 또한 평면상 원형 또는 타원형이거나, 또는 모서리가 만나는 부분이 둥글거나 각진 다각형 형태로 이루어질 수 있는 바, 상기 링부의 내경에서 연결부까지의 최단 길이(d2)는 상기 링부에 형성된 구멍 둘레에서 연결부를 연결한 길이 가운데 가장 짧은 길이를 말한다.
또한, 개구 둘레의 폭(d1)이 링부의 내경에서 연결부까지의 최단 길이(d2)보다 작게 형성할 때, 외부 결합부의 두께와 링터미널의 두께를 고려할 수 있다.
도 6에 도시된 링터미널의 구조와 달리, 연결부가 링부에서 동일 평면상으로 연장된 구조의 링터미널을 사용하는 경우에도 개구 둘레의 폭(d1)이 링부의 내경에서 연결부까지의 최단 길이(d2)보다 짧게 형성되는 것은 동일하게 적용된다.
따라서, 연결부와 압착부가 링부의 평면보다 하향 돌출되더라도 버스바 플레이트의 외부 결합부와 간섭이 일어나지 않기 때문에 리벳에 의한 결합이 안정적으로 이루어질 수 있다.
본 발명은, 상기 전지팩을 에너지원으로 포함하는 디바이스를 포함하는 바, 상기 디바이스는 웨어러블(wearable) 전자기기, 무선 청소기, 로봇 청소기, 이륜차, 전동공구, 전동 이동 수단, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치일 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
110, 210: 버스바 플레이트
111, 211: 외부 결합부
112, 212: 외부 결합부 끝단
120, 220: 링터미널
121, 221: 링부
122, 222: 연결부
123, 223: 압착부
130, 230: 리벳
200: 전지팩
201: 전지팩 케이스
203: 와이어
204: 타발부
205: 개구
213: 단자 연결부
217: 개구
d1: 개구 둘레의 폭
d2: 링부의 내경에서 연결부까지의 최단 길이

Claims (11)

  1. 버스바 플레이트에 결합된 복수의 전지셀들; 및
    상기 복수의 전지셀들을 수용하는 전지팩 케이스;
    를 포함하고,
    상기 버스바 플레이트의 외부 결합부는 상기 전지팩 케이스의 외면에 노출되도록 배치되며,
    상기 외부 결합부는 변형없이 링터미널과 리벳 체결로 결합되어 있는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버스바 플레이트는 상기 복수의 전지셀들의 단자와 결합하는 단자 결합부, 및 상기 리벳이 관통되는 개구가 형성되어 있는 외부 결합부를 포함하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 링터미널은,
    리벳이 결합하는 링부, 와이어를 압착하는 압착부, 및 상기 링부와 압착부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 외부 결합부에 있는 개구 둘레의 폭은 링부의 내경에서 연결부까지의 최단 길이보다 작은 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 링터미널은,
    상기 링부의 제1면, 및 상기 제1면의 반대 면인 제2면 중 어느 한 면이 상기 버스바 플레이트의 외부 결합부와 결합되는 전지팩.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전지팩 케이스에는 상기 외부 결합부와 결합된 링터미널 전체가 수용될 수 있는 크기의 타발부가 형성되어 있는 전지팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 링터미널의 압착부는 상기 전지팩 케이스의 외면보다 돌출되지 않도록 상기 타발부에 삽입되어 상기 전지팩 케이스의 안쪽에 배치되는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 결합부와 상기 링터미널의 결합면은 평면이 서로 밀착된 형태로 형성되는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩 케이스는 절연성 소재로 이루어진 전지팩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 리벳은 블라인드 리벳인 전지팩.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 링터미널은 상기 연결부가 상기 링부에서 동일 평면상으로 연장된 구조이거나, 또는 상기 연결부에 단차가 형성된 구조로 이루어진 전지팩.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전지팩을 에너지원으로 포함하는 디바이스.
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