KR20220065605A - 배터리 팩, 전자 디바이스, 자동차, 및 배터리관리시스템 - Google Patents

배터리 팩, 전자 디바이스, 자동차, 및 배터리관리시스템 Download PDF

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KR20220065605A
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이현종
박창욱
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 안정적인 전기적 접속을 유지하고 서로 연결된 부품들의 내구성을 높인 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 전지셀을 구비하는 셀 모듈; 및 상기 셀 모듈의 충방전을 제어하도록 구성된 BMS 보드, 상기 BMS 보드에 탑재되고 접속 단자가 안착 가능하도록 구성되며 볼트가 삽입 가능하도록 연결홀이 구비된 단자대, 상기 연결홀에 삽입되도록 구성된 터미널 볼트, 및 상기 터미널 볼트의 몸체가 삽입 가능하고 내면에 나사산이 형성된 볼트홀이 형성된 본체부, 상기 볼트홀의 외주부로부터 외부 방향으로 돌출되고 상기 단자대의 상기 연결홀의 외주부에 접합된 돌출부를 포함한 압입 너트를 구비한 BMS 모듈을 포함한다.

Description

배터리 팩, 전자 디바이스, 자동차, 및 배터리관리시스템 {Battery Pack, Electric Device, Vehicle, and Battery Management System}
본 발명은 배터리 팩, 전자 디바이스, 자동차, 및 배터리관리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안정적인 전기적 접속을 유지하고 서로 연결된 부품들의 내구성을 높인 배터리 팩에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 이러한 리튬 이차전지는, 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
그리고, 리튬 이차전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 전지셀과 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 전지셀로 분류될 수 있다.
한편, 종래기술의 배터리 팩은, 이러한 캔형 전지셀 또는 파우치형 전지셀을 다수개 포함할 수 있었다. 또한, 배터리 팩은은 복수의 전지셀을 수용하는 셀 프레임 및 복수의 전지셀을 전기적으로 연결하도록 구성된 버스바 또는 금속 플레이트를 구비하였다.
한편, 종래기술의 배터리 팩은, 전지 작동 상태나, 전지 수명을 파악하기 위해 기본적으로 복수의 전지셀의 전류 및 온도 변화를 측정하고, 복수의 전지셀의 충반전을 제어 하도록 구성된 BMS 모듈을 구비하였다. 또한, 종래 기술의 BMS 모듈은, 복수의 전지셀의 전류를 전송받기 위한 와이어와, 이러한 와이어의 단자가 접속하도록 구성된 단자대를 구비하였다.
또한, 종래기술의 배터리 팩은, 대전류를 전송 받기 위해 전기 저항이 낮고 무른 재질 또는 기계적 강성이 상대적으로 낮은 금속으로 구성된 단자대를 사용할 필요가 있었다. 그러나, 이러한 무른 재질 또는 기계적 강성이 낮은 단자대는, 와이어의 단자를 단자대에 결합시키는 과정에서, 체결 볼트의 체결 토크에 의해 단자대가 손상되는 문제가 있었다. 더욱이, 이렇게 단자대가 손상되는 것을 방지하기 위해 체결 볼트의 낮은 토크로 체결할 경우, 진동이나, 기구적 충격에 의해 체결 볼트가 단자대로부터 풀리는 현상이 발생되어, 전기적 연결이 해제되는 문제가 발생되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 안정적인 전기적 접속을 유지하고 서로 연결된 부품들의 내구성을 높인 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은,
하나 이상의 전지셀을 구비하는 셀 모듈; 및
상기 셀 모듈의 충방전을 제어하도록 구성된 BMS 보드, 상기 BMS 보드에 탑재되고 접속 단자가 안착 가능하도록 구성되며 볼트가 삽입 가능하도록 연결홀이 구비된 단자대, 상기 연결홀에 삽입되도록 구성된 터미널 볼트, 및 상기 터미널 볼트의 몸체가 삽입 가능하고 내면에 나사산이 형성된 볼트홀이 형성된 본체부, 상기 볼트홀의 외주부로부터 외부 방향으로 돌출되고 상기 단자대의 상기 연결홀의 외주부에 접합된 돌출부를 포함한 압입 너트를 구비한 BMS 모듈을 포함한다.
또한, 상기 단자대는,
상기 터미널 볼트의 머리 부분이 탑재되도록 플레이트 형상을 가지고, 일부분에 상기 연결홀이 위치한 탑재부; 및
상기 탑재부의 단부로부터 하부 방향으로 연장되며, 일부분이 상기 BMS 보드에 고정되도록 구성된 실장부를 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 압입 너트는 상부가 상기 탑재부의 하면과 대면하고,
상기 돌출부는 적어도 일부분이 상기 탑재부의 상기 연결홀을 관통하며,
상기 돌출부는 돌출된 단부가 상기 탑재부의 상면에 접합될 수 있다.
그리고, 상기 단자대는, 상기 연결홀의 외주부에 내입된 공간을 가진 오목부가 구비되고, 상기 돌출부는, 적어도 1회 이상 절곡된 형태로 상기 단자대의 오목부의 내입된 공간에 수용될 수 있다.
나아가, 상기 터미널 볼트와 상기 압입 너트는 제1 금속을 구비하고,
상기 단자대는, 상기 제1 금속과 다른 종류의 제2 금속을 구비할 수 있다.
또한, 상기 압입 너트는 상부에 상기 돌출부와 소정 거리로 이격되고 상기 단자대에 적어도 일부분이 압입되도록 구성된 고정 돌기가 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 단자대는,
상기 연결홀의 외주로부터 하부 방향으로 돌출되고 상기 돌출부와 상기 고정 돌기 사이에 개재된 고정 리브가 구비될 수 있다.
나아가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 배터리 팩을 적어도 하나 이상 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리관리시스템은,
복수의 전지셀의 충방전을 제어하도록 인쇄회로를 가진 BMS 보드;
상기 BMS 보드에 실장되고 볼트가 삽입 가능하도록 천공된 연결홀이 형성된 단자대;
상기 연결홀에 삽입되어 고정되도록 구성된 터미널 볼트; 및
상기 터미널 볼트의 몸체가 삽입 가능하고 내면에 나사산이 형성된 볼트홀이 형성된 본체부, 상기 볼트홀의 외주부로부터 외부 방향으로 돌출되고 상기 단자대의 상기 연결홀의 외주부에 접합된 돌출부를 포함한 압입 너트를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 단자대의 연결홀의 외주부에 접합된 돌출부를 포함한 압입 너트를 구비함으로써, 종래기술에서 터미널 볼트와 단자대가 결합되는 과정에서, 터미널 볼트의 체결 토크가 클 경우, 단자대가 손상되는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 터미널 볼트가 체결시에 하부 방향으로 단자대를 가압힘이 발생하는데, 이때, 압입 볼트가 터미널 볼트와 나사 결합되면서 돌출부가 단자대를 상부 방향으로 가압하게 되어, 터미널 볼트의 가압힘을 상쇄시킬 수 있는 바, 터미널 볼트의 체결 토크에 의한 단자대의 손상을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예2에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예4에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
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 안 되며, 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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩(100)은, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩(100)은, 하나 이상의 전지셀(111)을 구비하는 셀 모듈(110), 및 BMS 모듈(120)을 포함한다. 여기서, “BMS”는 battery management system의 약자이다.
우선, 상기 셀 모듈(110)은, 상기 전지셀(111)을 수용하는 셀 프레임(113)을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩(100)은, 복수의 전지셀(111), 및 상기 복수의 전지셀(111)을 배열된 상태로 수용하는 셀 프레임(113)을 포함할 수 있다. 상기 셀 프레임(113)은 복수의 전지셀(111)의 Y축 방향의 일단 및 타단 각각을 감싸도록 구성된 복수의 부재로 이뤄질 수 있다.
또한, 상기 전지셀(111)은, 충방전이 가능한 리튬 이차전지일 수 있다. 상기 전지셀(111)은 캔형 전지셀(111)일 수 있다. 상기 전지셀(111)은, 일단 및 타단 각각에 양극 단자(보이지 않음) 및 음극 단자(보이지 않음)가 구비될 수 있다. 상기 전지셀(111)은, 원통형 캔을 구비할 수 있다.
이러한 전지셀(111)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 3에 전지셀(111)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 특정한 형태의 전지셀(111)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전지셀(111)이 본 발명에 따른 배터리 팩(100)에 채용될 수 있다.
더욱이, 상기 셀 모듈(110)은, 상기 복수의 전지셀(111)을 전기적으로 연결하는 금속 플레이트(140)를 구비할 수 있다. 상기 금속 플레이트(140)는 상기 BMS 보드(121)와의 전기적 연결을 위한 연결 단자(112)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 BMS 모듈(120)은, BMS 보드(121), 단자대(122), 터미널 볼트(123), 및 압입 너트(124)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 BMS 보드(121)는 예를 들면, 전기 절연성 소재의 기판 및 인쇄회로를 구비할 수 있다. 상기 인쇄회로는 상기 단자대(122)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 BMS 보드(121)는 상기 복수의 전지셀(111)의 전기 제어를 위한 퓨즈(128), 릴레이 등이 실장될 수 있다. 그러나, 상기 BMS 보드(121)는 인쇄회로를 반드시 구비하는 것은 아니고, 퓨즈, 및 릴레이 등의 소자들을 상부에 탑재하도록 구성된 전기 절연성의 보드만을 구비할 수 있다.
나아가, 상기 단자대(122)는, 상기 BMS 보드(121)에 탑재되도록 구성될 수 있다. 상기 단자대(122)는 예를 들면 금속 소재를 구비할 수 있다. 상기 단자대(122)는 황동을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 단자대(122)는 상기 인쇄회로와 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 BMS 보드(121)에 실장될 수 있다. 그러나, 상기 단자대(122)는 반드시 상기 BMS 보드(121)에 실장된 형태로만 한정되는 것은 아니고, 상기 퓨즈, 릴레이 등 각종 제어 소자와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 단자대(122)는, 접속 단자(132)가 안착 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 접속 단자(132)는 예를 들면, 상기 전지셀(111)과 상기 단자대(122)를 전기적으로 연결하도록 와이어(131)가 구비된 케이블(130)의 단부에 구비될 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니고, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 퓨즈(128)나 릴레이는 상기 단자대(122)와 전기적으로 접속할 수 있는 별도의 접속 단자(128a)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 단자대(122)는 볼트가 삽입 가능하도록 연결홀(H1)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 연결홀(H1)은, 상기 볼트의 몸체(123b)가 삽입되도록 상하 방향으로 천공된 구멍일 수 있다.
또한, 상기 터미널 볼트(123)는, 상기 연결홀(H1)에 몸체(123b)가 삽입되도록 구성될 수 있다. 상기 터미널 볼트(123)의 머리(123a)는 상기 단자대(122)의 상부에 탑재될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 터미널 볼트(123)의 머리(123a)와 상기 단자대(122) 사이에는 상기 케이블(130)의 접속 단자(132)가 개재된 상태로 삽입될 수 있다. 상기 터미널 볼트(123)는 상기 압입 너트(124)가 몸체(123b)에 끼워진 상태로 상기 압입 너트(124)를 조여 상기 단자대(122) 상에 고정될 수 있다. 상기 터미널 볼트(123)는, 강철 또는 스테인리스 철일 수 있다.
도 4는, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
다시 도 2 및 도 3과 함께 도 4를 참조하면, 더욱이, 상기 압입 너트(124)는, 본체부(124b), 및 돌출부(124a)를 구비할 수 있다. 상기 본체부(124b)는, 및 상기 터미널 볼트(123)의 몸체(123b)가 삽입 가능한 볼트홀(H2)이 형성될 수 있다. 상기 볼트홀(H2)은, 내면에 나사선이 형성될 수 있다. 상기 압입 너트(124)는 상기 터미널 볼트(123)와 나사 결합될 수 있다. 상기 돌출부(124a)는, 상기 볼트홀(H2)의 외주부로부터 외부 방향으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 돌출부(124a)는 상기 단자대(122)의 상기 연결홀(H1)의 외주부에 접합될 수 있다. 이때 접합 방법은 기계적 접합이 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 압입 너트(124)의 돌출부(124a)는 프레스에 의해 압착되어 상기 단자대(122)에 접합될 수 있다. 상기 압입 너트(124)는, 강철 또는 스테인리스 철일 수 있다.
그리고, 상기 배터리 팩(100)은, 상기 접속 단자(132)를 구비한 케이블(130)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 케이블(130)은, 양 단부 각각에 접속 단자(132)를 구비할 수 있다. 상기 케이블(130)의 일단에 구비된 접속 단자(132)는 상기 셀 모듈(110)의 연결 단자(112)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 상기 케이블(130)의 타단에 구비된 접속 단자(132)는 상기 BMS 보드(121)에 실장된 상기 단자대(122)와 접촉하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 단자대(122)의 상기 연결홀(H1)의 외주부에 접합된 돌출부(124a)를 포함한 압입 너트(124)를 구비함으로써, 종래기술에서 터미널 볼트(123)와 단자대(122)가 결합되는 과정에서, 상기 터미널 볼트(123)의 체결 토크가 클 경우, 단자대(122)가 손상되는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 상기 터미널 볼트(123)가 체결시에 하부 방향으로 상기 단자대(122)를 가압힘이 발생하는데, 이때, 상기 압입 너트(124)가 상기 터미널 볼트(123)와 나사 결합되면서 상기 돌출부(124a)가 상기 단자대(122)를 상부 방향으로 가압하게 되어, 상기 터미널 볼트(123)의 가압힘을 상쇄시킬 수 있는 바, 상기 터미널 볼트(123)의 체결 토크에 의한 상기 단자대(122)의 손상을 효과적으로 줄일 수 있다.
다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 단자대(122)는, 탑재부(122a), 및 실장부(122b)를 구비할 수 있다. 상기 탑재부(122a)는, 상기 터미널 볼트(123)의 머리(123a) 부분이 탑재되도록 플레이트 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 단자대(122)는 상부에 사각 플레이트 형상을 가진 탑재부(122a)를 구비할 수 있다. 상기 탑재부(122a)는 일부분에 상기 터미널 볼트(123)가 삽입되는 연결홀(H1)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 실장부(122b)는, 상기 탑재부(122a)의 단부로부터 하부 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 실장부(122b)는 일부분이 상기 BMS 보드(121)에 고정되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실장부(122b)는 단부가 상기 BMS 보드(121)에 삽입된 상태로 고정될 수 있다. 즉, 상기 실장부(122b)는 상기 BMS 보드(121)의 인쇄회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
더욱이, 상기 BMS 보드(121)는 상기 단자대(122)와 상기 터미널 볼트(123)의 머리(123a) 사이에 개재되도록 구성된 와셔(125)를 더 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 와셔(125)는 스프링 와셔(125)일 수 있다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예2에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예2에 따른 배터리 팩(100)은, 도 4의 압입 너트(124)와 비교할 경우, 상기 돌출부(124a) 형상이 다를 수 있다. 그외 다른 구성들은, 실시예1에 따른 배터리 팩(100)의 구성들과 동일할 수 있다.
구체적으로, 도 5의 압입 너트(124)는, 상부가 상기 탑재부(122a)의 하면과 대면하도록 위치될 수 있다. 상기 돌출부(124a)는 적어도 일부분이 상기 탑재부(122a)의 상기 연결홀(H1)을 관통하도록 구성될 수 있다. 상기 돌출부(124a)는 돌출된 단부가 상기 탑재부(122a)의 상면에 접합될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 압입 너트(124)는 상기 돌출부(124a)가 상기 단자대(122)의 연결홀(H1)을 관통할 수 있다. 관통된 상기 돌출부(124a)는 수평 방향으로 절곡되어 상기 단자대(122)의 상면에 밀착되거나, 또는 접합될 수 있다. 즉, 상기 압입 너트(124)는 상기 단자대(122)의 탑재부(122a)를 향해 상부 방향으로 압착된 후, 상기 연결홀(H1)을 관통한 상기 돌출부(124a)를 다시 하부 방향으로 가압하여 상기 돌출부(124a)의 단부가 수평 방향으로 절곡된 형태로 상기 단자대(122)의 상면에 밀착 또는 접합될 수 있다. 상기 돌출부(124a)는, 상기 연결홀(H1)의 외주부를 따라 평면상으로 원형으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 압입 너트(124)의 돌출부(124a)의 돌출된 단부를 상기 탑재부(122a)의 상면에 접합 시킴으로써, 상기 압입 너트(124)가 상기 단자대(122)와 안정적으로 결합된 상태를 유지할 수 있다. 예를 들면, 상기 BMS 모듈(120)의 제조 과정에서 고온 가열 공정이 적용될 경우, 상기 단자대(122)와 상기 압입 너트(124)간의 열 팽창되는 정도가 달라 접합 상태가 해제되는 것을 방지하기 위해, 본 발명은, 상기 압입 너트(124)의 상기 돌출부(124a)가 상기 단자대(122)의 탑재부(122a)의 하면과 상면 모두에 밀착되거나 접합 시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 상기 압입 너트(124)가 상기 단자대(122)로부터 탈리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 팩(100)은, 도 4의 실시에1의 BMS 모듈(120)과 비교할 경우, 상기 단자대(122)에 오목부(122c)가 더 구비될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예3에 따른 배터리 팩(100)의 단자대(122)는, 상기 연결홀(H1)의 외주부에 내입된 공간을 가진 오목부(122c)가 구비될 수 있다. 상기 오목부(122c)는, 상기 연결홀(H1)의 외주부를 따라 평면상으로 원형으로 연장되고 몸체(123b) 내부 방향으로 내입된 선형 홈 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 압입 너트(124)는, 상기 돌출부(124a)의 돌출된 단부가 상기 오목부(122c)의 내입된 공간에 수용될 수 있다. 상기 돌출부(124a)는 돌출된 단부가 적어도 1회 이상 절곡된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 돌출부(124a)는 상기 단자대(122)의 연결홀(H1)을 관통하여 상부로 돌출된 부분이 버링(burring) 가공에 의해 상기 오목부(122c)에 수용되도록 절곡될 수 있다. 상기 돌출부(124a)는, 상기 연결홀(H1)의 외주부를 따라 평면상으로 원형으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 돌출부(124a)가 적어도 1회 이상 절곡된 형태로 상기 단자대(122)의 오목부(122c)의 내입된 공간에 수용됨으로써, 상기 단자대(122)와 상기 압입 너트(124)의 접합 면적을 효과적으로 늘릴 수 있는 바, 상기 압입 너트(124)와 상기 단자대(122) 간의 결합력을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 상기 압입 너트(124)가 상기 단자대(122)로부터 탈리되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예1에 따른 배터리 팩(100)은, 상기 터미널 볼트(123)와 상기 압입 너트(124)는 제1 금속을 구비할 수 있다. 상기 제1 금속은, 예를 들면, 강철, 또는 스테인리스 철일 수 있다. 상기 단자대(122)는 상기 제1 금속과 다른 종류의 제2 금속을 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 금속은 황동일 수 있다. 즉, 상기 제1 금속은, 상기 제2 금속보다 기계적 강성(경도, 인장강도)이 높은 금속일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 단자대(122)가 상대적으로 무른 재질인 제2 금속(황동)을 구비하더라도, 상기 터미널 볼트(123) 및 상기 압입 너트(124)가 동일하게 제1 금속(강철)을 구비함으로써, 상기 터미널 볼트(123)가 상기 단자대(122)를 하부 방향으로 가압하는 힘(체결 토크)상기 압입 너트(124)가 상기 단자대(122)를 상부 방향으로 가압하는 힘이 서로 상쇄될 수 있어, 상기 단자대(122)의 손상 없이, 보다 높은 체결 토크에서 상기 터미널 볼트(123)를 상기 단자대(122)에 고정시킬 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예4에 따른 배터리 팩의 일부 구성들의 수직 방향으로 절단된 모습을 개략적으로 나타내는 부분 수직 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예4에 따른 배터리 팩(100)의 압입 너트(124)는, 실시예1의 압입 너트(124)와 비교할 경우, 고정 돌기(P)가 더 구비될 수 있다. 상기 고정 돌기(P)는, 상부에 상기 돌출부(124a)와 소정 거리로 이격되어 위치될 수 있다. 예를 들면, 상기 고정 돌기(P)는, 상기 압입 너트(124)의 상면의 외주부에 위치될 수 있다.
또한, 상기 고정 돌기(P)는 상기 단자대(122)에 적어도 일부분이 압입되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 고정 돌기(P)는, 상기 단자대(122)의 탑재부(122a)에 일부분이 삽입되어 고정될 수 있다. 상기 고정 돌기(P)는 평면상으로 상기 압입 너트(124)의 상면의 외주부를 따라 원형으로 연장될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 압입 너트(124)에 상기 단자대(122)에 적어도 일부분이 압입되도록 구성된 고정 돌기(P)가 구비됨으로써, 상기 압입 너트(124)와 상기 단자대(122) 간의 결합력을 효과적으로 높일 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 배터리 팩(100)의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(미도시)는 상술한 배터리 팩(100)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 전자 디바이스는, 배터리 팩(100)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 디바이스 하우징(미도시) 및 사용자가 배터리 팩(100)의 충전 상태를 확인할 수 있는 표시부를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 디바이스는, 휴대용 컴퓨터일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)을 적어도 하나 이상 포함하는 배터리 팩(100)을 탑재할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리관리시스템은, 복수의 전지셀(111)의 충방전을 제어하도록 인쇄회로를 가진 BMS 보드(121), 상기 BMS 보드(121)에 실장되고 볼트가 삽입 가능하도록 천공된 연결홀(H1)이 형성된 단자대(122), 상기 연결홀(H1)에 삽입되어 고정되도록 구성된 터미널 볼트(123), 및 상기 터미널 볼트(123)의 몸체(123b)가 삽입 가능하고 내면에 나사산이 형성된 볼트홀(H2)이 형성된 본체부(124b), 및 상기 볼트홀(H2)의 외주부로부터 외부 방향으로 돌출되고 상기 단자대(122)의 상기 연결홀(H1)의 외주부에 접합된 돌출부(124a)를 포함한 압입 너트(124)를 포함한다. 상기 배터리관리시스템의 상기 구성들은, 이미 앞서 서술한 배터리 팩(100)의 구성들과 동일하므로, 여기에서는 더 설명하지 않는다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
100: 배터리 팩 111: 전지셀
110: 셀 모듈 112, 113: 연결 단자, 셀 프레임
120: BMS 모듈 125: 와셔
121, 122, 123, 124: BMS 보드, 단자대, 터미널 볼트, 압입 너트
H1, H2: 연결홀, 볼트홀
130: 케이블 131, 132: 와이어, 접속 단자(링 단자)
122a, 122b, 122c: 탑재부, 실장부, 오목부
124a, 124b: 돌출부, 본체부
P, R: 고정 돌기, 고정 리브
140: 금속 플레이트

Claims (10)

  1. 하나 이상의 전지셀을 구비하는 셀 모듈; 및
    상기 셀 모듈의 충방전을 제어하도록 구성된 BMS 보드, 상기 BMS 보드에 탑재되고 접속 단자가 안착 가능하도록 구성되며 볼트가 삽입 가능하도록 연결홀이 구비된 단자대, 상기 연결홀에 삽입되도록 구성된 터미널 볼트, 및 상기 터미널 볼트의 몸체가 삽입 가능하고 내면에 나사산이 형성된 볼트홀이 형성된 본체부, 상기 볼트홀의 외주부로부터 외부 방향으로 돌출되고 상기 단자대의 상기 연결홀의 외주부에 접합된 돌출부를 포함한 압입 너트를 구비한 BMS 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단자대는,
    상기 터미널 볼트의 머리 부분이 탑재되도록 플레이트 형상을 가지고, 일부분에 상기 연결홀이 위치한 탑재부; 및
    상기 탑재부의 단부로부터 하부 방향으로 연장되며, 일부분이 상기 BMS 보드에 고정되도록 구성된 실장부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압입 너트는 상부가 상기 탑재부의 하면과 대면하고,
    상기 돌출부는 적어도 일부분이 상기 탑재부의 상기 연결홀을 관통하며,
    상기 돌출부는 돌출된 단부가 상기 탑재부의 상면에 접합된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단자대는, 상기 연결홀의 외주부에 내입된 공간을 가진 오목부가 구비되고,
    상기 돌출부는, 적어도 1회 이상 절곡된 형태로 상기 단자대의 오목부의 내입된 공간에 수용된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터미널 볼트와 상기 압입 너트는 제1 금속을 구비하고,
    상기 단자대는, 상기 제1 금속과 다른 종류의 제2 금속을 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압입 너트는 상부에 상기 돌출부와 소정 거리로 이격되고 상기 단자대에 적어도 일부분이 압입되도록 구성된 고정 돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단자대는,
    상기 연결홀의 외주로부터 하부 방향으로 돌출되고 상기 돌출부와 상기 고정 돌기 사이에 개재된 고정 리브가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  9. 제1항 내지 제7항 중, 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 자동차.
  10. 복수의 전지셀의 충방전을 제어하도록 인쇄회로를 가진 BMS 보드;
    상기 BMS 보드에 실장되고 볼트가 삽입 가능하도록 천공된 연결홀이 형성된 단자대;
    상기 연결홀에 삽입되어 고정되도록 구성된 터미널 볼트; 및
    상기 터미널 볼트의 몸체가 삽입 가능하고 내면에 나사산이 형성된 볼트홀이 형성된 본체부, 상기 볼트홀의 외주부로부터 외부 방향으로 돌출되고 상기 단자대의 상기 연결홀의 외주부에 접합된 돌출부를 포함한 압입 너트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리관리시스템.
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