KR100456857B1 - 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치 - Google Patents

하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전지 셀의 전지 탭 주변 손상에 따른 전해액 누출을 차단하고, 전지 셀간 연결방법을 용이하게 하여 전지 모듈 교체 작업의 편의성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치에 관한 것으로, 다수개의 전지 셀이 설정된 간격을 갖고 이격되어 장착되는 하우징과; 상기 전지 셀의 전지 탭이 상기 전지 셀의 연결방식에 따라 삽입되는 위치에 일정하게 구멍(Hole)을 형성하는 암 커넥팅 플레이트(FCP)와; 상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)의 구멍에 각각 삽입되는 돌기부를 가지며, 상기 다수개의 전지 셀들을 해당되는 전지 셀 연결방식으로 연결하여 각각의 전지 셀간에 상호 전기를 통하게 형성하는 수 커넥팅 플레이트(MCP)와; 상기 수 커넥팅 플레이트(MCP) 상부에 도전체로 장착되어 상기 전지 셀들의 양극(+)과 음극(-)에 각각 연결되어 전지 셀들의 전압을 출력하는 터미널(Terminal)부를 포함하여 구성한다.

Description

하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치{CELL CONNECTING DEVICE OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 전기 차량의 전지 셀에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 하이브리드 전기 차량의 보조 동력원인 전지로 니켈금속수소(Ni-MH ; Nickel Metal Hydride) 전지가 사용되고 있다.
그러나, 최근에 고출력, 저용량으로 고성능의 보조 동력원 전지로 리튬 전지가 개발 중에 있다.
전지를 모듈로 제작할 때에는 셀(110)(Cell ; 전압 1.2V인 단위 전지)을 직렬 또는 병렬로 연결하여 원하는 모듈을 제작하게 된다.
전지 연결 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 대부분 셀 커넥터(120)(Cell Connector)로 연결하여 터미널 부분에서 볼팅(Bolting)하거나 용접하여 사용하게 된다.
위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 하이브리드 전기 차량용 리튬 전지 셀은 터미널이 구리와 알루미늄으로 된 얇은 판형이므로 셀 커넥터를 연결하기에는 접촉 저항이 크며, 접합부분이 파손되어 셀 내부의 전해액이 누액되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 전지 셀의 전지 탭 주변 손상에 따른 전해액 누출을 차단하고, 전지 셀간 연결방법을 용이하게 하여 전지 모듈 교체 작업의 편의성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치 구성을 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 암 커넥팅 플레이트(FCP)의 형상을 도시한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 수 커넥팅 플레이트(MCP)의 형상을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터미널(Terminal)부 형상을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치 구성의 결합상태를 도시한 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치에 있어서, 다수개의 전지 셀이 설정된 간격을 갖고 이격되어 장착되는 하우징과; 상기 전지 셀의 전지 탭이 상기 전지 셀의 연결방식에 따라 삽입되는 위치에 일정하게 구멍(Hole)을 형성하는 암 커넥팅 플레이트(FCP)와; 상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)의 구멍에 각각 삽입되는 돌기부를 가지며, 상기 다수개의 전지 셀들을 해당되는 전지 셀 연결방식으로 연결하여 각각의 전지 셀간에 상호 전기를 통하게 형성하는 수 커넥팅 플레이트(MCP)와; 상기 수 커넥팅 플레이트(MCP) 상부에 도전체로 장착되어 상기 전지 셀들의 양극(+)과 음극(-)에 각각 연결되어 전지 셀들의 전압을 출력하는 터미널(Terminal)부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 전지 셀(200)간 커넥팅 장치 구성을 설명한다.
도 3 내지 도 5는 각각 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP), 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP), 터미널(Terminal)부(240) 형상을 도시한 도면이다.
그리고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 전지 셀(200)간 커넥팅 장치 구성의 결합상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치에 있어서, 하우징(210), 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP), 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP), 터미널(Terminal)부(240)를 포함하여 구성한다.
하우징(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 길이방향 단면이 한글 "??"자 형상을 가지며, 개구된 면에 각각 측면 플레이트(214), 후면 플레이트(216)가 장착되는 아우터 케이스(Outer Case)로 구성하며, 서포터(212)에 장착되는 다수개의 전지 셀(200)들을 포함하여 본 발명의 실시예에 따른 전지 셀간 커넥팅 장치를 보호하는 기능을 한다.
하우징(210)의 후면 플레이트(216) 내면에는 후면 서포터(218)가 결합된다.
그리고, 하우징(210)의 내면에는 그 바닥면과 상부 내측면에 서포터(212)가 장착되는데, 서포터(212)에 형성되는 홈에는 다수개의 전지 셀(200)이 설정된 간격을 갖고 이격되어 장착된다.
참고적으로 본 발명의 실시예에 따른 하우징(210)의 서포터(212)에는 5개의 홈이 형성되며, 각각의 홈에 2개의 전지 셀이 장착된다.
따라서, 하나의 전지 모듈에는 총 10개의 전지 셀(200)이 장착된다.
암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)는 전지 셀(200)의 전지 탭(알루미늄 탭 및 구리 탭)이 전지 셀(200)의 연결방식(직렬, 병렬, 직병렬)에 따라 삽입되는 위치에 일정하게 형성되는 구멍(222)(Hole)을 갖는다.
암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)는 절연재료로 구성한다.
암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)에 형성되는 구멍(222)(Hole)은 전지 셀(200)의 전지 탭이 구부러지지 않게 삽입될 수 있도록 설정된 기울기를 갖고 형성한다.
암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)에 형성되는 구멍(222)의 내부는 도 3에 도시된 바와 같이 그 길이방향 단면을 사다리꼴 형상으로 형성하여 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)의 돌기부(232)가 삽입시에 접촉저항을 최소화시키도록 한다.
수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)는 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)의 구멍(222)에 각각 삽입되는 돌기부(232)를 가지며, 다수개의 전지 셀(200)들을 해당되는 전지 셀(200) 연결방식으로 연결하여 각각의 전지 셀(200)간에 상호 전기를 통하게 형성한다.
암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)의 구멍(222)에 삽입되는 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)의 돌기부(232)는 전도성 재료로 구성하며, 그 형상은 도 4에 도시된 바와 같이 길이방향 단면이 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)에 형성되는 구멍(222)의 내부 형상에 대응되는 사다리꼴 형상으로 형성한다.
암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)의 구멍(222)에 삽입되지 않는 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)의 돌기부(232)를 제외한 나머지부분은 절연재료로 구성한다.
수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)의 일측 부분에 냉각 구멍을 형성하여 냉각 팬(Cooling Fan)에 의한 유동이 전지 탭까지 이르도록 하여 전지 탭의 충방전에 따른 온도상승을 방지한다.
터미널(Terminal)부(240)는 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP) 상부에 도전체로 장착되어 전지 셀(200)들의 양극(+)과 음극(-)에 각각 연결되어 전지 셀(200)들의 전압을 출력한다.
터미널(Terminal)부(240)는 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP) 상면에 도전체로연결하여 하나의 전지 모듈과 다른 하나의 전지 모듈을 연결하는데 사용된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 일반 커넥터(Connector)와 같이 수 커넥터(Male Connector)와 암 커넥터(Female Connector)의 결합관계를 응용한 것이며, 전지 셀(200)간의 볼트 연결 없이도 해당되는 전지 셀(200)들을 직렬 및 병렬 또는 직병렬로 연결할 수 있는 특징이 있다.
예를 들어, 도 6의 ①에 도시된 바와 같이 하우징(210)의 서포터(212)에 각각의 전지 셀(200)을 장착한다.
그리고, 각각의 전지 셀(200)의 알루미늄 탭 및 구리 탭을 도 6의 ②에 도시된 바와 같이 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)라는 일체형 연결판에 일정 전지 셀(200)을 원하는 연결에 따라 삽입한다.
이때, 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)는 각각의 전지 셀(200)의 전지 탭이 놓여지는 곳에 그 내면이 일정한 기울기를 갖는 구멍(222)(Hole)이 형성되어 있어 전지 탭이 전혀 구부러지지 않게 삽입될 수 있다.
즉, 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)의 구멍(222) 내부는 그 단면이 사다리꼴 형상으로 되어있어 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)의 돌기부(232)가 삽입시에 접촉저항을 최소화시키도록 제작된다.
이렇게 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)에 삽입된 전지 셀(200)들은 원하는 연결방법(직렬, 병렬 또는 직병렬)에 따라 전지 탭이 연결되어지고, 이렇게 연결되어 삽입된 전지 셀(200)들은 도 6의 ③과 ④에 도시된 바와 같이 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)에 의해 전지 셀(200)간 연결을 할 수 있다.
수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)는 각각의 전지 셀(200)을 직병렬로 연결하여 전기를 통할 수 있도록 하기 위해 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)에 삽입되는 부분은 전도성 재료(구리에 주석이 코팅된 재질)를 사용한다.
그리고, 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)에 삽입되는 부분을 제외한 나머지 부분은 절연재료를 사용한다.
이러한 절연재료에 회로기판을 형성하여 전압을 측정할 수 있게 제작한다.
한편, 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP)가 암 커넥팅 플레이트(220)(FCP)에 삽입됨에 따라 전지 셀(200)의 알루미늄 탭 및 구리 탭이 충방전에 따라 온도상승이 심하게 올라갈 경우가 발생할 수 있다.
이러한 온도상승을 막기 위해 냉각조건으로 수 커넥팅 플레이트(230)(MCP) 앞부분에 일정 구멍을 만들어 냉각 팬(Cooling Fan)에 의한 유동이 전지 탭까지 이르도록 제작한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치는 전지 셀의 알루미늄 탭 및 구리 탭이 전지 셀 제작과 동일하게 보존됨으로써 전지 셀의 전지 탭 주변 손상에 따른 전해액 누출을 완전히 차단할 수 있다.
또한, 전지 셀간 연결방법에서 전지 셀간 볼트 연결과정을 생략하고 보다 용이하게 전지 모듈을 조립 및 분해하여 교체 작업의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치에 있어서,
    다수개의 전지 셀이 설정된 간격을 갖고 이격되어 장착되는 하우징과;
    상기 전지 셀의 전지 탭이 상기 전지 셀의 연결방식에 따라 삽입되는 위치에 일정하게 구멍(Hole)을 형성하는 암 커넥팅 플레이트(FCP)와;
    상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)의 구멍에 각각 삽입되는 돌기부를 가지며, 상기 다수개의 전지 셀들을 해당되는 전지 셀 연결방식으로 연결하여 각각의 전지 셀간에 상호 전기를 통하게 형성하는 수 커넥팅 플레이트(MCP)와;
    상기 수 커넥팅 플레이트(MCP) 상부에 도전체로 장착되어 상기 전지 셀들의 양극(+)과 음극(-)에 각각 연결되어 전지 셀들의 전압을 출력하는 터미널(Terminal)부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)는 절연재료로 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)에 형성되는 구멍(Hole)은 상기 전지 셀의 전지 탭이 구부러지지 않게 삽입될 수 있도록 설정된 기울기를 갖고 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)에 형성되는 구멍의 내부는 그 길이방향 단면을 사다리꼴 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)의 구멍에 삽입되는 상기 수 커넥팅 플레이트(MCP)의 돌기부는 전도성 재료로 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 암 커넥팅 플레이트(FCP)의 구멍에 삽입되지 않는 상기 수 커넥팅 플레이트(MCP)의 돌기부를 제외한 나머지부분은 절연재료로 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 수 커넥팅 플레이트(MCP)의 일측 부분에 냉각 구멍을 형성하여 냉각 팬(Cooling Fan)에 의한 유동이 전지 탭까지 이르도록 하여 전지 탭의 충방전에 따른 온도상승을 방지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 전지 셀간 커넥팅 장치.
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