WO2023229421A1 - 고내열성의 전지팩용 커넥터 및 이의 제조방법 - Google Patents

고내열성의 전지팩용 커넥터 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2023229421A1
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이창훈
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a highly heat-resistant battery pack connector and a method of manufacturing the same. Specifically, it relates to a highly heat-resistant battery pack connector and a method of manufacturing the same, which improves the heat resistance of the battery pack connector to increase safety even at high temperatures and prevent thermal runaway.
  • Lithium secondary batteries have the problem that when ignition occurs, it is difficult to extinguish it until it burns out. If thermal runaway occurs due to a battery cell malfunction, the connector adjacent to the electrode lead is the first to be exposed to flame.
  • the connector may cause secondary damage due to disconnection due to flame or heat.
  • a plurality of battery cells can be bundled together and used as a battery module or battery pack, and the connector is often a battery pack connector connected to a plurality of battery cells.
  • Conventional battery pack connectors are made of materials with low heat resistance and melt easily, so flames due to thermal runaway can spread throughout the battery pack and can suddenly transfer to the outside of the battery pack.
  • FIG. 1 is a perspective view of a conventional battery pack connector and includes a battery pack connector.
  • FIG. 2 is a perspective view of only the battery pack connector of FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view and a partially enlarged view taken along the dotted line of FIG. 2.
  • a conventional battery pack connector 110 is located at one end of the battery pack 100.
  • the housing 200 of the battery pack connector 110 Since the bottom of the battery pack connector 110 is electrically connected to the electrode terminal, the temperature increases rapidly when a fire occurs. Conventionally, because the housing 200 of the battery pack connector was made of plastic, the housing 200 of the battery pack connector could easily melt when the temperature of the battery pack increased.
  • the lower part 210 to which the terminal pin 240 is coupled must be manufactured using an injection method using plastic because high precision is required for molding due to the shape of the terminal pin 240.
  • the housing 200 of the battery pack connector 110 is made of plastic with a low melting point, the melted portion is likely to be deformed or removed, forming an opening in the battery pack. Flames and sparks may erupt through openings in the battery pack. This can cause thermal runaway to be transmitted to other battery packs, which can pose a serious problem for the safety of the entire system, including the battery pack.
  • Patent Document 1 relates to a battery module, which includes a connector exposed to the outside of the battery module for electrical connection to an external device, and the connector includes a metallic connector housing.
  • Patent Document 1 has a structure in which static electricity flowing into the battery pack connector flows out to the grounding pin connection and the grounding pin through the metal housing outside the connector, and the static electricity flowing to the grounding pin is grounded through the external grounding line.
  • Document 1 is a technology to solve problems caused by static electricity.
  • Patent Document 1 does not present a method to solve the problem of battery pack connectors being damaged during thermal runaway.
  • Patent Document 2 discloses a contact terminal having a contact pin in contact with another connector at one end and a terminal portion in contact with a printed circuit board at the other end, a housing in which the contact terminal is installed, and a hood for covering the contact pin of the contact terminal. It relates to a connector for a printed circuit board including.
  • Patent Document 2 discloses a technology that makes it easy to assemble and repair the connector and easily attach the connector to the printed circuit board, but does not suggest a configuration to increase the heat resistance of the connector.
  • the conventional battery pack connector may cause a major problem by melting the battery pack connector during thermal runaway due to overheating, but no technology has been provided to recognize or solve this problem.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2018-0090572 (2018.08.13)
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Publication No. 1136682 (2012.04.06)
  • the present invention is intended to solve the above problems, and prevents the battery pack connector, which is vulnerable to flames, from melting when the temperature of the battery pack rises or a flame occurs inside the battery pack, and provides high heat resistance that can suppress the spread of thermal runaway.
  • the purpose is to provide a connector for a battery pack and a method of manufacturing the same.
  • the connector for a battery pack for achieving this purpose includes a terminal pin that serves as an electrical connection path, a lower part on which the terminal pin is mounted, a main body part in which the lower part is disposed, and the lower part and the main body part. It includes a housing, and the terminal pin is mounted on the lower part with an assembly part including a highly moldable material added to a portion of the outer surface, and the housing may be made of a highly heat-resistant material.
  • the highly moldable material may be a thermoplastic resin that can be used in injection molding.
  • the highly moldable material may be an insulating material.
  • the high heat resistance material may be ceramic or metal.
  • the high heat resistance material may be a material with a melting point of 1,000°C or higher.
  • a plurality of through-holes for coupling the terminal pins are formed at the lower end, and the exterior of the assembly part added to the outer surface of the terminal pin may have a shape corresponding to the inner shape of the plurality of through-holes.
  • the terminal pin and the assembly part may be formed as an integrated structure.
  • a partition wall is formed on the upper part of the lower part to prevent deformation of the terminal pin when external terminals are connected, and the partition wall part may be made of a highly heat-resistant material.
  • the present invention provides a method of manufacturing the battery pack connector, specifically, preparing a housing having a plurality of through holes formed at the lower end for coupling terminal pins, placing terminal pins in a mold, and forming an assembly part. It may include the step of adding an injection material, and the step of coupling the terminal pin to which the assembly part in which the injection material is solidified is added to the through hole.
  • the housing may be made of a highly heat-resistant material.
  • the assembly part may be configured to surround the terminal pin.
  • the present invention also provides a method of manufacturing the connector for the battery pack, specifically, preparing a housing having a plurality of through holes formed at the lower end for coupling terminal pins, and injection molding an assembly part in the through hole of the housing. It may include a step, and a step of coupling the terminal pin to the assembly part.
  • the housing may be made of a highly heat-resistant material.
  • the terminal pins may be joined by press-fitting them into the assembly part.
  • the present invention can also be provided in various combinations of the above components.
  • the battery pack connector according to the present invention is made of a high heat-resistant material except for the assembly part attached to the terminal pin of the lower part of the housing, so it can prevent the housing of the battery pack connector from melting even in a high temperature environment. You can.
  • the housing of the battery pack connector can maintain its shape in a high temperature environment, and even if thermal runaway occurs inside the battery pack, the battery A battery pack with improved safety can be provided by preventing thermal runaway from spreading outside the pack.
  • the terminal pin can be mounted stably.
  • the highly heat-resistant battery pack connector according to the present invention can still maintain the same high-precision external appearance as the conventional battery pack connector.
  • Figure 1 is a perspective view of a conventional battery pack connector and includes a battery pack connector.
  • FIG. 2 is a perspective view of only the battery pack connector of Figure 1.
  • Figure 3 is a cross-sectional view and a partially enlarged view taken along the dotted line in Figure 2.
  • Figure 4 is a perspective view of a connector for a battery pack according to the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view with the terminal pin and assembly part omitted from Figure 4.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of Figure 5 with terminal pins and assembly parts added.
  • Figure 7 is a lower perspective view before the terminal pin in Figure 4 is inserted.
  • Figure 4 is a perspective view of a battery pack connector according to the present invention
  • Figure 5 is a cross-sectional view with the terminal pin and assembly part omitted from Figure 4
  • Figure 6 is a cross-sectional view with the terminal pin and assembly part added to Figure 5.
  • the connector 1100 for a battery pack includes a terminal pin 1240 that serves as an electrical connection path, a lower portion 1210 on which the terminal pin 1240 is mounted, and a lower portion 1210 inside. It includes a main body portion 1220 disposed in, and a housing 1200 including a lower portion 1210 and the main body portion 1220, and the terminal pin 1240 is an assembly portion comprising a highly moldable material on a portion of the outer surface ( 1241) is attached and mounted on the lower part 1210, and the housing 1200 is made of a highly heat-resistant material.
  • the battery pack connector 1100 includes a terminal pin 1240 and an assembly portion 1241 mounted on the housing 1200, but in this specification, the housing 1200 made of a high heat-resistant material is used as described above. It refers to the remaining parts excluding the terminal pin 1240 and the assembly part 1241.
  • the battery pack connector 1100 according to the present invention can be mounted on one end of the battery pack 100 like the battery pack 100 shown in FIG. 1, and is electrically connected to the terminal of the battery module inside the battery pack. connected.
  • the battery pack connector according to the present invention may be a low-voltage connector, and the low-voltage connector may be used to drive a battery management system or electrical components, or to sense the voltage and temperature of battery cells. .
  • the battery pack connector adjacent to the electrode lead is the first to be exposed to the flame.
  • the battery pack connector is made of a material with a high melting temperature.
  • the housing of the battery pack connector is made of a highly heat-resistant material, even if the temperature of the battery pack equipped with the battery pack connector is high, it does not easily melt and can stably maintain its shape.
  • the assembly portion 1241 added to the terminal pin 1240 is difficult to form and requires high precision during manufacturing. need. Accordingly, the assembly portion 1241 may be made of a plastic material with a lower melting point than the high heat resistance material constituting the housing, and may be manufactured by an injection molding method using a highly moldable material with excellent moldability.
  • the terminal pin 1240 and the assembly portion 1241 are It may be comprised of an integrated structure.
  • the high moldability material may be a thermoplastic resin usable for injection molding.
  • the thermoplastic resin may be polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), or acrylonitrile/butadiene/styrene (ABS) resin.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • ABS acrylonitrile/butadiene/styrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonate
  • POM polyoxymethylene
  • PA polyamide
  • PPO polyphenylene oxide
  • PPE polyphenylene ether
  • PVC polyvinyl chloride
  • the highly moldable material may be made of an insulating material that is added to the outer surface of the terminal pin 1240 to block electrical conductivity between the terminal pin 1240 and the lower end 1210 of the housing.
  • the type of the insulating material is not particularly limited, but considering that it is manufactured by injection molding, it can be applied among the highly moldable materials.
  • the highly heat-resistant material is preferably one that does not melt and maintains its shape even at temperatures above 1,000°C.
  • it may include ceramic and/or metal, and the metal may be a stainless steel type with a melting point of 1,000°C or higher.
  • GFRP Glass Fiber Reinforced Plastics
  • processed materials made from mica and ceramics made from inorganic materials.
  • the high heat resistance material can be solidified by adding potting liquid or manufactured through direct processing such as lathe or milling.
  • a plurality of through holes 1211 for coupling the terminal pin 1240 are formed in the lower part 1210, and an assembly portion 1241 added to the outer surface of the terminal pin 1240
  • the exterior may have a shape that corresponds to the inner shape of the plurality of through holes 1211. Accordingly, the assembly portion 1241 can be mounted stably and in close contact within the through hole 1211.
  • a partition 1230 is formed to prevent deformation of the terminal pin 1240 when external terminals are coupled, and the partition 1230 is formed at the lower part 1210. And it is made of the same high heat resistance material as the main body portion 1220.
  • the housing can stably maintain its shape even when the temperature of the battery pack increases.
  • the terminal pin is placed in a mold as an insert product, the injection material is filled into the mold, the injection material is added to the insert product, and the injection material is cooled and solidified for a predetermined period of time.
  • an insert injection molded product is manufactured in which the assembly part made of injection material and the terminal pin are integrated, and the assembly part is configured to completely surround the terminal pin. If the terminal pin manufactured in this way is inserted and mounted into the through hole 1211 at the lower end 1210 of the housing as shown in FIG. 5, the terminal pin may have the form shown in FIG. 6.
  • a housing as shown in FIG. 5 can be manufactured by adding a potting liquid of a highly heat-resistant material to a mold and then solidifying the potting liquid.
  • parts can be subdivided and manufactured through direct processing such as lathe or milling.
  • Another method of manufacturing the battery pack connector includes preparing a housing having a plurality of through holes formed at a lower end for coupling terminal pins, injection molding an assembly part into the through hole of the housing, and forming the assembly part into the assembly part. It may include the step of combining terminal pins.
  • Figure 7 is a lower perspective view before the terminal pin in Figure 4 is inserted.
  • the assembly part 1241 is added to the through hole in the lower end 1210 of the main body 1220 of the housing, and the terminal pin 1240 is not coupled.
  • the assembly portion 1241 is molded by adding injection material to the through hole of the housing lower portion 1210, and then the terminal pin 1240 is coupled to the assembly portion 1241.
  • a connector for a battery pack can be manufactured using this method.
  • the assembly part 1241 is separately molded by adding injection material to the mold, the assembly part 1241 is inserted into the through hole of the housing lower part 1210, and the terminal pin 1240 is attached to the assembly part 1241. Can be combined.
  • the terminal pin can be pressed into the assembly part and joined.
  • the housing excluding the terminal pins and assembly portion, is made of a highly heat-resistant material, so even if an explosion or ignition occurs inside the battery pack, the battery pack connector can be prevented from being damaged.

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Abstract

본원발명은 전기적 연결 경로가 되는 단자핀, 상기 단자핀이 장착되는 하단부, 상기 하단부가 내부에 배치되는 본체부, 상기 하단부 및 상기 본체부를 포함하는 하우징을 포함하는 전지팩용 커넥터에 있어서, 상기 단자핀은 외면의 일부에 고성형성 소재를 포함하는 조립부가 부가된 상태로 상기 하단부에 장착되어 있으며, 상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어진 전지팩용 커넥터에 대한 것으로, 전지팩용 커넥터의 용융을 방지하여 전지팩 내부에서 발생한 열폭주 현상이 외부로 확산되는 것을 방지할 수 있다. (대표도) 도 6

Description

고내열성의 전지팩용 커넥터 및 이의 제조방법
본 출원은 2022년 5월 26일자 한국 특허 출원 제2022-0064990호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 고내열성의 전지팩용 커넥터 및 이의 제조방법에 대한 것이다. 구체적으로, 전지팩용 커넥터의 내열성을 향상시켜 고열에서도 안전성을 높이고 열폭주를 방지할 수 있는 고내열성의 전지팩용 커넥터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 발화가 발생하면 전소가 될 때까지 진압하기 어려운 문제가 있다. 전지셀의 이상으로 열폭주가 발생하는 경우, 전극리드와 인접한 커넥터가 화염에 가장 먼저 노출된다.
상기 커넥터는 화염 또는 열에 의한 단선에 의해서 2차 피해를 초래할 수 있다. 전지셀은 다수가 묶여 전지모듈 또는 전지팩으로 사용될 수 있는데, 상기 커넥터는 주로 다수의 전지셀과 연결된 전지팩용 커넥터인 경우가 많다. 종래의 전지팩용 커넥터는 내열성이 낮은 소재로 이루어져, 쉽게 용융되기 때문에 열폭주로 인한 화염이 전지팩 전체로 확산될 수 있고 전지팩 외부로도 급작스럽게 전이될 수 있다.
도 1은 종래의 전지팩 연결부 사시도로서 전지팩용 커넥터를 포함하고 있다. 도 2는 도 1의 전지팩용 커넥터만의 사시도이며, 도 3은 도 2의 점선에 따른 단면도 및 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전지팩(100)의 일측 끝단에 종래 기술에 따른 전지팩용 커넥터(110)가 위치하고 있다.
전지팩용 커넥터(110)의 하단은 전극단자와 전기적으로 연결되기 때문에, 화재 발생시 온도가 급격히 증가한다. 종래에는 전지팩용 커넥터의 하우징(200)을 플라스틱으로 제조했기 때문에, 전지팩의 온도 증가시 전지팩용 커넥터의 하우징(200)이 쉽게 용융될 수 있었다.
더욱이, 단자핀(240)이 결합되는 하단부(210)는 단자핀(240)의 형태상 성형에 높은 정밀도가 필요하기 때문에 플라스틱을 이용한 사출공법으로 제조할 수밖에 없다.
전지팩용 커넥터(110)의 하우징(200)을 용융점이 낮은 플라스틱으로 만들면, 용융된 부분이 변형되거나 제거되면서 전지팩에 개구가 형성되기 쉽다. 전지팩에 생긴 개구를 통해 화염과 스파크가 분출될 수 있다. 이로 인해 다른 전지팩으로 열폭주가 전달될 수 있으며, 이는 전지팩을 포함한 전체 시스템의 안전성에 심각한 문제가 될 수 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 다양한 연구가 시도되고 있다.
특허문헌 1은 전지모듈에 관한 것으로, 전지모듈 외부로 노출되어 외부 장치와 전기적으로 연결하기 위한 커넥터를 포함하고, 상기 커넥터는 금속성 커넥터 하우징을 포함한다.
특허문헌 1은 전지팩용 커넥터로 유입되는 정전기가 커넥터 외부의 금속 하우징을 통해 접지핀 연결부와 접지핀으로 흘러 나가게 하고, 접지핀으로 흘러간 정전기는 외부 접지 라인을 통해 접지되는 구조로 구성되는 바, 특허문헌 1은 정전기로 인한 문제를 해결하기 위한 기술이다.
특허문헌 1은 열폭주 현상시 손상되는 전지팩용 커넥터의 문제를 해결하기 위한 방법을 제시하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 일단부에서 다른 커넥터와 접촉하는 컨택트 핀과 그 다른 단부에서 인쇄 회로 기판과 접촉하는 단자부를 가지는 컨택트 단자, 상기 컨택트 단자가 설치되는 하우징 및 상기 컨택트 단자의 컨택트 핀을 덮기 위한 후드를 포함하는 인쇄 회로 기판용 커넥터에 관한 것이다.
특허문헌 2는 커넥터의 조립과 수리가 쉽고, 커넥터를 인쇄 회로 기판에 쉽게 부착할 수 있는 기술을 개시하고 있으나, 커넥터의 내열성을 높이기 위한 구성을 제시하지는 못하고 있다.
이와 같이 종래의 전지팩용 커넥터는 과열에 의한 열폭주시 전지팩용 커넥터가 용융되어 큰 문제를 야기할 수 있으나, 이러한 문제를 인식하거나, 이를 해결할 수 있는 기술은 제공되지 않았다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2018-0090572호 (2018.08.13)
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제1136682호 (2012.04.06)
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전지팩의 온도가 올라가거나 전지팩 내부에서 화염 발생시 화염에 취약한 전지팩용 커넥터가 용융되는 것을 방지하고 열폭주가 확산되는 것을 억제할 수 있는 고내열성의 전지팩용 커넥터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 전지팩용 커넥터는, 전기적 연결 경로가 되는 단자핀, 상기 단자핀이 장착되는 하단부, 상기 하단부가 내부에 배치되는 본체부, 및 상기 하단부 및 상기 본체부를 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 단자핀은 외면의 일부에 고성형성 소재를 포함하는 조립부가 부가된 상태로 상기 하단부에 장착되어 있으며, 상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어질 수 있다.
상기 고성형성 소재는 사출성형에 사용될 수 있는 열가소성 수지일 수 있다.
상기 고성형성 소재는 절연성 물질일 수 있다.
상기 고내열성 소재는 세라믹 또는 금속일 수 있다.
상기 고내열성 소재는 용융점이 1,000℃ 이상인 소재일 수 있다.
상기 하단부에는 상기 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성되어 있고, 상기 단자핀의 외면에 부가된 조립부의 외관은 상기 복수의 관통구들의 내면 형상과 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 단자핀과 상기 조립부는 일체형 구조로 이루어질 수 있다.
상기 하단부의 상부에 외부 단자 결합시 상기 단자핀의 변형을 방지하기 위한 격벽부가 형성되어 있고, 상기 격벽부는 고내열성 소재로 이루어질 수 있다.
본원발명은 상기 전지팩용 커넥터의 제조방법을 제공하는 바, 구체적으로, 하단부에 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성된 하우징을 준비하는 단계, 금형에 단자핀을 배치하고 조립부 형성을 위한 사출물질을 부가하는 단계, 및 상기 사출물질이 고화된 조립부가 부가된 단자핀을 상기 관통구에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어질 수 있다.
상기 조립부는 상기 단자핀을 감싸는 형태로 구성될 수 있다.
본원발명은 또한 상기 전지팩용 커넥터의 제조방법을 제공하는 바, 구체적으로, 하단부에 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성된 하우징을 준비하는 단계, 상기 하우징의 관통구에 조립부를 사출성형하는 단계, 및 상기 조립부에 상기 단자핀을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어질 수 있다.
상기 단자핀을 상기 조립부에 압입하는 방법으로 결합될 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 구성들을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명에 따른 전지팩용 커넥터는 하우징의 하단부 중 단자핀에 부가되는 조립부를 제외한 나머지 부분은 고내열성 소재로 구성되기 때문에 고온 환경에서도 전지팩용 커넥터의 하우징이 용융되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 하우징에서 단자핀 및 조립부를 제외한 대부분의 구성이 고내열성 소재로 이루어지기 때문에 고온 환경에서 전지팩용 커넥터의 하우징이 형태가 유지될 수 있으며, 전지팩 내부에서 열폭주 현상이 발생하더라도, 전지팩 외부로 열폭주가 확산되는 것을 방지하여 안전성이 향상된 전지팩을 제공할 수 있다.
또한, 성형이 어려운 단자핀에는 고성형성 소재로 구성되는 조립부를 부가하기 때문에 단자핀이 안정적으로 장착될 수 있다.
본원발명에 따른 고내열성의 전지팩용 커넥터는 종래의 전지팩용 커넥터와 같은 높은 정밀도의 외형을 여전히 유지할 수 있다.
도 1은 종래의 전지팩 연결부 사시도로서 전지팩용 커넥터를 포함하고 있다.
도 2는 도 1의 전지팩용 커넥터만의 사시도이다.
도 3은 도 2의 점선에 따른 단면도 및 부분 확대도이다
도 4는 본원발명에 따른 전지팩용 커넥터의 사시도이다.
도 5는 도 4에서 단자핀 및 조립부가 생략된 상태의 단면도이다.
도 6은 도 5에 단자핀 및 조립부가 추가된 상태의 단면도이다.
도 7은 도 4에서 단자핀이 삽입되기 전의 하부 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 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, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 4는 본원발명에 따른 전지팩용 커넥터의 사시도이고, 도 5는 도 4에서 단자핀 및 조립부가 생략된 상태의 단면도이며, 도 6은 도 5에 단자핀 및 조립부가 추가된 상태의 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본원발명에 따른 전지팩용 커넥터(1100)는 전기적 연결 경로가 되는 단자핀(1240), 단자핀(1240)이 장착되는 하단부(1210), 하단부(1210)가 내부에 배치되는 본체부(1220), 및 하단부(1210) 및 본체부(1220)를 포함하는 하우징(1200)을 포함하고, 단자핀(1240)은 외면의 일부에 고성형성 소재를 포함하는 조립부(1241)가 부가된 상태로 하단부(1210)에 장착되어 있으며, 하우징(1200)은 고내열성 소재로 이루어진다.
즉, 본원발명에 따른 전지팩용 커넥터(1100)는 하우징(1200)에 장착된 단자핀(1240)과 조립부(1241)를 포함하고 있지만, 본 명세서에서 고내열성 소재로 이루어진 하우징(1200)은 상기 단자핀(1240)과 조립부(1241)를 제외한 나머지 부분을 지칭한다.
본원발명에 따른 전지팩용 커넥터(1100)는 도 1에 도시된 전지팩(100)과 같이 전지팩(100)의 일측 끝단부에 장착될 수 있으며, 전지팩 내부에 있는 전지모듈의 단자와 전기적으로 연결된다.
본원발명에 따른 전지팩용 커넥터는 저전압용 커넥터일 수 있으며, 상기 저전압용 커넥터는 배터리 관리 시스템(Battery Management System)이나 전장 부품 등을 구동하거나, 전지셀들의 전압 및 온도 등을 센싱하기 위해 사용될 수 있다.
전지팩의 사용 중, 내부에 있는 전지셀들 가운데 어느 하나가 발화할 경우, 전극리드와 인접한 전지팩용 커넥터가 화염에 가장 먼저 노출된다.
전지셀의 열폭주가 발생하면 전지팩의 표면 온도는 600 ℃ 이상이 되며, 전지팩과 접하고 있는 전지팩용 커넥터의 온도 또한 급격히 증가한다. 전지팩용 커넥터의 형태 변형을 방지하여 전지팩 외부로 화염이 분출되는 것을 방지하기 위하여, 전지팩용 커넥터는 용융 온도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
본원발명에서 전지팩용 커넥터의 하우징은 고내열성 소재로 구성되기 때문에, 전지팩용 커넥터가 장착된 전지팩의 온도가 높은 상태가 되더라도, 쉽게 용융되지 않고 안정적으로 형태를 유지할 수 있다.
다만, 하단부(1210)에 장착되는 단자핀(1240)은 가늘고 긴 형태이며 외면에 미세한 굴곡면이 형성되기 때문에 단자핀(1240)에 부가되는 조립부(1241)는 성형이 어렵고 제조시 높은 정밀도가 필요하다. 따라서, 조립부(1241)는 하우징을 구성하는 고내열성 소재 보다 용융점이 낮은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있으며, 성형성이 우수한 고성형성 소재를 사용한 사출성형 방법으로 제조될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 단자핀(1240)을 금형 내에 미리 넣고 사출물질을 부가하여 조립부(1241)를 형성하는 인서트 사출성형 방법을 사용하는 경우, 단자핀(1240)과 조립부(1241)는 일체형 구조로 이루어질 수 있다.
상기 고성형성 소재는 사출성형에 사용가능한 열가소성 수지일 수 있으며, 구체적으로, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(ABS) 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 및 폴리비닐클로라이드(PVC)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 고성형성 소재는 단자핀(1240)의 외면에 부가되어 단자핀(1240)과 하우징의 하단부(1210) 간의 전기전도성을 차단할 수 있도록, 절연성 물질로 구성될 수 있다.
상기 절연성 물질은 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 사출 성형으로 제조되는 점을 고려할 때, 상기 고성형성 소재 중에서 적용될 수 있다.
상기 고내열성 소재로는 1,000℃ 이상의 높은 온도에서도 용융되지 않고 형태가 유지되는 소재가 바람직하다. 예를 들어, 세라믹 및/또는 금속을 포함할 수 있으며, 상기 금속은 용융점이 1,000℃ 이상인 스테인리스 스틸 계열일 수 있다. 또한, 최근 개발중인 고내열성 소재인 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP, Glass Fiber Reinforced Plastics), 운모를 원재료로 하는 가공소재, 무기물을 원재료로 하는 세라믹 중 적어도 하나 이상의 사용 가능하다.
상기 고내열성 소재는 포팅액을 부가하여 고형화하거나, 선반이나 밀링 등의 직접 가공을 통해서 제조가 가능하다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 하단부(1210)에는 단자핀(1240)의 결합을 위한 복수의 관통구들(1211)이 형성되어 있고, 단자핀(1240)의 외면에 부가된 조립부(1241)의 외관은 복수의 관통구들(1211)의 내면 형상과 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 조립부(1241)는 관통구(1211) 내에 안정적으로 밀착되어 장착될 수 있다.
하단부(1210)의 상부에 외부 단자가 결합되는 부분으로서, 외부 단자 결합시 단자핀(1240)의 변형을 방지하기 위한 격벽부(1230)가 형성되어 있고, 격벽부(1230)는 하단부(1210) 및 본체부(1220)와 동일한 고내열성 소재로 이루어진다.
이와 같이, 하우징에서 하단부, 본체부, 격벽부가 고내열성 소재로 이루어지기 때문에, 전지팩의 온도 증가시에도 하우징은 안정적으로 형태 유지가 가능할 수 있다.
상기 전지팩용 커넥터를 제조하기 위하여, 하단부에 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성된 하우징을 준비하는 단계, 금형에 단자핀을 배치하고 조립부 형성을 위한 사출물질을 부가하는 단계, 및 상기 사출물질이 고화된 조립부가 부가된 단자핀을 상기 관통구에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 단자핀을 인서트품으로 하여 금형에 놓고 사출물질을 상기 금형 내에 충진시켜 인서트품에 사출물질을 부가한 후 소정의 시간 동안 사출물질을 냉각 및 고화한다. 이와 같이 사출물질로 구성된 조립부와 단자핀이 일체화된 인서트 사출 성형품을 제조하는 바, 조립부는 단자핀을 완전히 감싸는 형태로 구성된다. 이와 같이 제조된 단자핀을 도 5와 같이 하우징의 하단부(1210)에 있는 관통구(1211)에 삽입하여 장착하면 도 6과 같은 형태가 될 수 있다.
상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어지는 바, 금형에 고내열성 소재의 포팅액을 부가한 후 상기 포팅액을 고형화하여 도 5에 도시된 형태와 같은 하우징을 제조할 수 있다. 또는 부품을 세분화하여 선반이나 밀링 등의 직접 가공을 통해서 제조할 수 있다.
상기 전지팩용 커넥터를 제조하는 다른 방법으로서, 하단부에 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성된 하우징을 준비하는 단계, 상기 하우징의 관통구에 조립부를 사출성형하는 단계, 및 상기 조립부에 상기 단자핀을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
도 7은 도 4에서 단자핀이 삽입되기 전의 하부 사시도이다.
도 7을 참조하면, 하우징의 본체부(1220)의 하단부(1210)에 있는 관통구에 조립부(1241)가 부가되어 있고, 단자핀(1240)은 결합되지 않은 상태를 도시하고 있다.
즉, 단자핀에 대해 인서트 사출 성형을 하지 않고, 하우징 하단부(1210)의 관통구에 사출물질을 부가하여 조립부(1241)를 성형한 후, 조립부(1241)에 단자핀(1240)을 결합하는 방법으로 전지팩용 커넥터를 제조할 수 있다.
또는, 금형에 사출물질을 부가하여 조립부(1241)를 별도로 성형하고, 조립부(1241)를 하우징 하단부(1210)의 관통구에 삽입한 후, 조립부(1241)에 단자핀(1240)을 결합할 수 있다.
상기 조립부에 단자핀을 결합하는 방법으로, 단자핀을 조립부에 압입하여 결합할 수 있다.
본원발명에 따른 전지팩용 커넥터는 단자핀과 조립부를 제외한 하우징은 고내열성 소재로 이루어지는 바, 전지팩 내부에서 폭발 및 발화가 일어나더라도 전지팩용 커넥터가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
100: 전지팩
110, 1100: 전지팩용 커넥터
200, 1200: 하우징
210, 1210: 하단부
1211: 관통구
1220: 본체부
1230: 격벽부
240, 1240: 단자핀
1241: 조립부

Claims (14)

  1. 전기적 연결 경로가 되는 단자핀;
    상기 단자핀이 장착되는 하단부;
    상기 하단부가 내부에 배치되는 본체부; 및
    상기 하단부 및 상기 본체부를 포함하는 하우징;
    을 포함하는 전지팩용 커넥터에 있어서,
    상기 단자핀은 외면의 일부에 고성형성 소재를 포함하는 조립부가 부가된 상태로 상기 하단부에 장착되어 있으며,
    상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어진 전지팩용 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고성형성 소재는 사출성형에 사용될 수 있는 열가소성 수지인 전지팩용 커넥터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고성형성 소재는 절연성 물질인 전지팩용 커넥터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고내열성 소재는 세라믹 또는 금속인 전지팩용 커넥터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고내열성 소재는 용융점이 1,000℃ 이상인 소재를 포함하는 전지팩용 커넥터
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하단부에는 상기 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성되어 있고,
    상기 단자핀의 외면에 부가된 조립부의 외관은 상기 복수의 관통구들의 내면 형상과 대응되는 형상으로 이루어진 전지팩용 커넥터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단자핀과 상기 조립부는 일체형 구조로 이루어진 전지팩용 커넥터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하단부의 상부에 외부 단자 결합시 상기 단자핀의 변형을 방지하기 위한 격벽부가 형성되어 있고,
    상기 격벽부는 고내열성 소재로 이루어진 전지팩용 커넥터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전지팩용 커넥터의 제조방법으로서,
    하단부에 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성된 하우징을 준비하는 단계;
    금형에 단자핀을 배치하고 조립부 형성을 위한 사출물질을 부가하는 단계; 및
    상기 사출물질이 고화된 조립부가 부가된 단자핀을 상기 관통구에 결합하는 단계;
    를 포함하는 전지팩용 커넥터의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어진 전지팩용 커넥터의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 조립부는 상기 단자핀을 감싸는 형태로 구성되는 전지팩용 커넥터의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전지팩용 커넥터의 제조방법으로서,
    하단부에 단자핀의 결합을 위한 복수의 관통구들이 형성된 하우징을 준비하는 단계;
    상기 하우징의 관통구에 조립부를 사출성형하는 단계; 및
    상기 조립부에 상기 단자핀을 결합하는 단계;
    를 포함하는 전지팩용 커넥터의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하우징은 고내열성 소재로 이루어진 전지팩용 커넥터의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 단자핀을 상기 조립부에 압입하는 방법으로 결합되는 전지팩용 커넥터의 제조방법.
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