KR101369308B1 - 전기자동차용 배터리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원을 제공하는 복수의 전지셀들이 적층상태로 연결되어 차량에 전원을 공급하면서 배터리 관리시스템에 연결되는 전기자동차용 배터리에 관한 것으로, 상기 전지셀들의 외곽을 따라 제각기 마련되어 상기 전지셀과 함께 하나의 전지모듈을 이루면서 적층되는 틀체형태의 프레임; 상기 전지셀의 외곽방향을 따라 상기 프레임의 일측에 배선되어 상기 전지셀의 전극에 일단부가 연결되고, 상기 배터리 관리시스템에 타단부가 연결되어 상기 전지셀의 전압이나 온도를 상기 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어; 상기 센싱와이어의 타단부에 연결된 상태로 상기 프레임에 결합되어 상기 배터리 관리시스템이 접속되는 터미널; 및 상기 센싱와이어를 상기 프레임에 매립상태로 고정하는 와이어고정수단;을 포함한다. 본 발명은 전지셀의 전압이나 온도를 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어가 와이어고정수단에 의해 프레임에 매립된 상태로 고정됨에 따라 센싱와이어가 전지셀과 격리된 상태로 배선되므로 센싱와이어에 의한 쇼트현상이나 노이즈발생이 방지되어 전지셀의 성능이 향상될 수 있다.

Description

전기자동차용 배터리{BATTERY FOR ELECTRIC VEHICHLE}
본 발명은 전기자동차용 배터리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원을 제공하는 전지셀의 전압이나 온도를 센싱와이어를 통해 배터리 관리시스템으로 제공하는 전기자동차용 배터리에 관한 것이다.
현대사회에 들어 환경문제가 중요한 화두로 떠오름에 따라 가솔린이나 디젤엔진과 같이 연소식 엔진을 이용한 자동차는 하이브리드 자동차나 전기자동차로 진화하고 있다.
일반적으로 전기자동차용 배터리는 고출력이 요구되기 때문에 복수개의 전지셀들을 직렬이나 병렬로 연결하여 충전이나 방전을 반복하면서 차량에 전원을 제공한다.
이러한 전기자동차용 배터리는 수십 개의 전지셀들의 충전 및 방전을 제어하여 전지셀들을 적정한 동작상태로 유지될 수 있도록 하는 배터리 관리시스템(BMS : Battery Management System)에 연결된다.
배터리 관리시스템은 주지된 바와 같이 전지셀들의 전압이나 전류, 온도 등을 검출하여 배터리의 SOC(State Of Charge)를 연산에 의해 추정하고, 차량의 연료소비율이 최적화되도록 SOC를 제어하는 시스템이다.
통상적인 전기자동차용 배터리는 전지셀들의 각각에 마련되는 센싱와이어를 통해 배터리 관리시스템에 연결된다.
그런데, 통상의 배터리는 센싱와이어가 노출된 상태로 설치되기 때문에 방수가 취약하고, 전지셀과 센싱와이어의 상호간에 쇼트현상이 발생하는 문제점이 있으며, 특히 적층상태로 연결된 전지셀들의 각각에 센싱와이어가 배선된 점을 감안하면 쇼트현상에 의한 화재발생의 위험을 초래하게 된다.
또한, 통상의 전기자동차용 배터리는 노출상태의 센싱와이어에 의해 노이즈가 발생하여 오신호에 의한 배터리 관리시스템의 오작동을 일으키는 문제점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 전지셀의 전압이나 온도를 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어를 전지셀의 외곽에서 매립된 상태로 고정함으로써 센싱와이어를 방수시킴과 아울러 센싱와이어와 전지셀의 쇼트현상을 방지할 수 있으며, 센싱와이어에 의한 노이즈발생을 억제시킬 수 있는 전기자동차용 배터리를 제공하기 위함이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차용 배터리는, 전원을 제공하는 복수의 전지셀들이 적층상태로 연결되어 차량에 전원을 공급하면서 배터리 관리시스템에 연결되는 전기자동차용 배터리에 있어서, 상기 전지셀들의 외곽을 따라 제각기 마련되어 상기 전지셀과 함께 하나의 전지모듈을 이루면서 적층되는 틀체형태의 프레임; 상기 전지셀의 외곽방향을 따라 상기 프레임의 일측에 배선되어 상기 전지셀의 전극에 일단부가 연결되고, 상기 배터리 관리시스템에 타단부가 연결되어 상기 전지셀의 전압이나 온도를 상기 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어; 상기 센싱와이어의 타단부에 연결된 상태로 상기 프레임에 결합되어 상기 배터리 관리시스템이 접속되는 터미널; 및 상기 센싱와이어를 상기 프레임에 매립상태로 고정하는 와이어고정수단;을 포함한다.
예컨대, 상기 와이어고정수단은 상기 전지셀의 전극에서 상기 터미널을 향해 상기 프레임에 홈형태로 형성되어 상기 센싱와이어를 매립상태로 수용하는 와이어홀더; 및 상기 와이어홀더를 따라 삽입된 상태로 고정되면서 상기 센싱와이어를 차폐하는 와이어커버;를 포함하는 것이 바람직하다.
예컨대, 상기 와이어커버는 상기 와이어홀더의 상단부를 차폐하는 차폐판; 및 상기 차폐판의 양측에 돌출되어 상기 와이어홀더에 삽입되면서 상기 와이어홀더의 내측면에 밀착되고, 상기 와이어홀더의 내측면에 용융되어 융착되면서 상기 차폐판을 상기 와이어홀더에 고정하는 융착스커트;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 터미널을 상기 프레임에 탈착가능하게 결합시키고, 상기 프레임에 결합된 상기 터미널을 일체적으로 고정하는 터미널고정수단;을 더 포함하여 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 터미널고정수단은 상기 프레임의 일측에 홈형태로 마련되어 상기 터미널의 양단부가 탈착가능하게 끼워지는 끼움슬롯; 상기 끼움슬롯의 일측으로 홈형태를 이루면서 연장되어 상기 터미널의 일부분을 수용하는 터미널홀더; 및 상기 터미널홀더에 삽입된 상태로 상기 프레임에 고정되고, 상기 터미널의 일부분을 차폐한 상태로 상기 터미널의 일부분을 가압하여 상기 터미널을 상기 터미널홀더에 고정하는 고정블록;을 포함하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의한 전기자동차용 배터리는, 전지셀의 전압이나 온도를 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어가 와이어고정수단에 의해 프레임에 매립된 상태로 고정됨에 따라 센싱와이어가 수밀상태를 이루면서 전지셀과 격리된 상태로 배선되므로, 센싱와이어에 의한 쇼트현상이나 결로에 의한 누전현상 및 노이즈발생이 방지되어 전지셀의 성능이 향상될 수 있다.
특히, 센싱와이어가 프레임에 홈형태로 형성된 와이어홀더에 수용된 상태로 와이어커버에 의해 차폐되므로 프레임을 또 다른 전지모듈의 프레임에 적층할 경우에도 센싱와이어의 걸림이나 눌림없이 용이하게 적층할 수 있다.
또, 와이어커버가 융착스커트에 의해 와이어홀더의 내측면에 융착되면서 차폐판에 의해 와이어홀더를 차폐하므로 견고하게 와이어홀더에 고정될 수 있다.
이에 더하여, 터미널이 터미널고정수단에 의해 프레임에 결합된 상태로 일체적으로 고정되므로 전지모듈의 조립이 편리하다.
구체적으로, 터미널이 끼움슬롯에 탈착가능하게 끼워진 상태로 터미널홀더에 삽입되는 고정블록에 의해 프레임에 일체적으로 고정되므로 터미널을 프레임에 조립식으로 고정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리를 나타내는 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 와이어고정수단을 나타내는 종단면도.
도 4는 본 발명의 터미널고정수단을 나타내는 A-A선 단면도.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 배터리는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전지셀(10), 프레임(20), 센싱와이어(30), 터미널(40) 및 와이어고정수단(50)을 포함하여 구성할 수 있다.
전지셀(10)은 차량에 전원을 제공하는 부재로써 본 발명이 속하는 업계에 알려진 통상의 셀로 구성될 수 있으며, 복수로 마련되어 적층상태를 이루면서 서로 연결되어 차량에 전원을 공급한다.
프레임(20)은 전지셀(10)과 함께 하나의 전지모듈을 구성하는 부재로써, 도 2에 도시된 바와 같이 틀체형태로 형성되어 전지셀(10)의 외곽에 결합되며, 또 다른 전지모듈을 이루는 프레임(20)과 적층된다.
이러한 프레임(20)은 또 다른 전지모듈과의 적층시 미도시된 방열판이 전지셀(10)들의 사이에 개재된 상태로 적층됨에 따라 전지셀(10)의 충전 및 방전에 의해 발생하는 열기를 방열판의 외곽으로 방열할 수 있으며, 방열판의 열기를 냉각시키는 미도시된 냉각관이 내장될 수도 있다.
센싱와이어(30)는 전지셀(10)의 전압이나 온도를 배터리 관리시스템으로 제공하는 부재로써, 도 2에 도시된 바와 같이 일단부가 전지셀(10)의 전극(10a)에 연결된 상태로 전지셀(10)의 외곽방향을 따라 프레임(20)의 일측에 배선되어 타단부가 후술되는 터미널(40)을 통해 미도시된 배터리 관리시스템에 연결된다.
터미널(40)은 배터리 관리시스템이 접속되기 위한 부재로써 도 2에 도시된 바와 같이 센싱와이어(30)의 타단부에 연결된 상태로 프레임(20)의 일측에 결합된다.
와이어고정수단(50)은 전술한 센싱와이어(30)를 프레임(20)에 매립상태로 고정하는 수단으로써, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 와이어홀더(51) 및 와이어커버(53)를 포함하여 구성할 수 있다.
와이어홀더(51)는 도 3에 도시된 바와 같이 프레임(20)의 일측에 홈형태로 형성되고, 도 1에 도시된 바와 같이 전지셀(10)의 전극(10a)에서 터미널(40)을 향해 연장되면서 센싱와이어(30)를 수용한다.
와이어커버(53)는 도 1에 도시된 바와 같이 와이어홀더(51)의 길이방향을 따라 삽입되면서 와이어홀더(51)에 수용된 센싱와이어(30)를 차폐하는 부재이다. 이러한 와이어커버(53)는 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 차폐판(53a) 및 융착스커트(53b)를 포함하여 구성할 수 있다.
차폐판(53a)은 도 3에 도시된 바와 같이 와이어홀더(51)의 상단부를 차폐한다.
융착스커트(53b)는 차폐판(53a)을 와이어홀더(51)에 일체적으로 고정하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 차폐판(53a)의 양측에서 하부로 돌출되어 와이어홀더(51)를 따라 삽입되고, 와이어홀더(51)의 내측면에 밀착상태로 융착되면서 차폐판(53a)을 와이어홀더(51)에 고정한다. 이러한 융착스커트(53b)는 예컨대 초음파융착에 의해 와이어홀더(51)에 융착될 수 있다.
즉, 와이어커버(53)는 차폐판(53a)을 통해 와이어홀더(51)를 차폐하면서 융착스커트(53b)의 융착에 의해 와이어홀더(51)에 영구적으로 고정된다.
이에 따라, 센싱와이어(30)는 와이어홀더(51)에 수용된 상태로 와이어커버(53)에 의해 차폐됨에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 전지셀(10)과 격리된 상태로 매립되므로 전지셀(10)과 쇼트현상이 방지됨은 물론 노이즈발생이 방지될 수 있다.
한편, 본 발명은 전술한 터미널(40)을 프레임(20)에 탈착가능하게 조립시키면서 조립된 터미널(40)을 프레임(20)에 일체적으로 고정하는 터미널고정수단(60)을 더 포함하여 구성할 수 있다.
예컨대, 터미널고정수단(60)은 도 1에 도시된 바와 같이 끼움슬롯(61), 터미널홀더(63) 및 고정블록(65)을 포함하여 구성할 수 있다.
끼움슬롯(61)은 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(20)의 일측에 홈형태로 형성되어 터미널(40)의 양단부가 탈착가능하게 끼워지면서 조립된다.
터미널홀더(63)는 도 1에 도시된 바와 같이 끼움슬롯(61)의 측방으로 홈형태를 이루면서 연장형성되어 전술한 와이어홀더(31)와 연통하며, 도 4에 도시된 바와 같이 터미널(40)의 일부분을 수용한다.
즉, 터미널(40)은 도 1에 도시된 바와 같이 터미널홀더(63)가 와이어홀더(31)에 연통됨에 따라 터미널홀더(63)에 일부분이 수용된 상태로 와이어홀더(31)에 매립된 센싱와이어(30)의 단부에 연결된다.
고정블록(65)은 도 1에 도시된 바와 같이 터미널홀더(63)에 삽입되면서 터미널(40)의 일부분을 차폐한 상태로 가압하여 터미널(40)을 프레임(20)에 일체적으로 고정한다.
이러한 고정블록(65)은 도 3에 도시된 바와 같이 터미널(40)을 향해 돌출형성된 돌출턱(65a)이 터미널홀더(63)의 일부분을 관통하면서 터미널(40)의 일부분을 절곡상태로 가압하고, 돌출턱(65a)의 일측으로 연장된 융착판(65b)을 통해 터미널홀더(63)에 삽입된 상태로 터미널홀더(63)의 단부에 융착된다.
즉, 터미널(40)은 고정블록(65)의 돌출턱(65a)에 의해 절곡상태로 가압되면서 융착판(65b)이 터미널홀더(63)에 융착됨에 따라 프레임(20)에 견고하게 고정된다.
한편, 터미널홀더(63) 및 고정블록(65)은 도 1에 도시된 바와 같이 전술한 전지셀(10)의 전극(10a)이 단자형태로 형성된 경우, 와이어홀더(51)의 타측에 마련되어 전극(10a)을 프레임(20)에 일체적으로 고정하면서 센싱와이어(30)의 타단부에 전극(10a)을 연결시킬 수도 있다.
상술한 바와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명의 작용을 설명한다.
전지셀(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 외곽에 결합되는 프레임(20)과 함께 하나의 전지모듈을 형성하며, 복수의 전지모듈과 함께 적층상태로 연결되어 차량에 전원을 제공한다.
한편, 전지셀(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 전극(10a)에 연결되는 센싱와이어(30)를 통해 전압이나 온도를 미도시된 배터리 관리시스템에 제공한다.
이때, 센싱와이어(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 와이어홀더(51)에 수용된 상태로 와이어커버(53)에 의해 차폐됨에 따라 노이즈발생이나 전지셀(10)과의 쇼트현상이 없이 안정적으로 전지셀(10)의 상태를 터미널(40)로 제공한다.
터미널(40)은 고정블록(65)에 의해 터미널홀더(63)에 일부분이 고정된 상태에서 끼움슬롯(61)에 끼워져 노출된 부분에 미도시된 배터리 관리시스템이 접속됨에 따라 견고한 상태로 전지셀(10)의 전압이나 온도 등을 배터리 관리시스템으로 전송한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리에 의하면, 전지셀(10)의 전압이나 온도를 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어(30)가 와이어고정수단(50)에 의해 프레임(20)에 매립된 상태로 고정됨에 따라 센싱와이어(30)가 전지셀(10)과 격리된 상태로 배선되므로 센싱와이어(30)에 의한 쇼트현상이나 노이즈발생이 방지되어 전지셀(10)의 성능이 향상될 수 있다.
특히, 센싱와이어(30)가 프레임(20)에 홈형태로 형성된 와이어홀더(51)에 수용된 상태로 와이어커버(53)에 의해 차폐되므로 프레임(20)을 또 다른 전지모듈의 프레임(20)에 적층할 경우에도 센싱와이어(30)의 걸림이나 눌림없이 용이하게 적층할 수 있다.
또, 와이어커버(53)가 융착스커트(53b)에 의해 와이어홀더(51)의 내측면에 융착되면서 차폐판(53a)에 의해 와이어홀더(51)를 차폐하므로 견고하게 와이어홀더(51)에 고정될 수 있다.
이에 더하여, 터미널(40)이 터미널고정수단(60)에 의해 프레임(20)에 결합된 상태로 일체적으로 고정되므로 전지모듈의 조립이 편리하다.
구체적으로, 터미널(40)이 끼움슬롯(61)에 탈착가능하게 끼워진 상태로 터미널홀더(63)에 삽입되는 고정블록(65)에 의해 프레임(20)에 일체적으로 고정되므로 터미널(40)을 프레임에 조립식으로 고정할 수 있다.
덧붙여, 고정블록(65)이 돌출턱(65a)을 통해 터미널(40)의 일부분을 절곡상태로 가압하면서 융착판(65b)을 통해 터미널홀더(63)의 단부에 융착되므로 터미널(40)이 견고하게 프레임(20)에 고정될 수 있다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10 : 전지셀 10a : 전극
20 : 프레임 30 : 센싱와이어
40 : 터미널 50 : 와이어고정수단
51 : 와이어홀더 53 : 와이어커버
53a : 차폐판 53b : 융착스커트
60 : 터미널고정수단 61 : 끼움슬롯
63 : 터미널홀더 65 : 고정블록
65a : 돌출턱 65b : 융착판

Claims (5)

  1. 전원을 제공하는 복수의 전지셀들이 적층상태로 연결되어 차량에 전원을 공급하면서 배터리 관리시스템에 연결되는 전기자동차용 배터리에 있어서,
    상기 전지셀들의 외곽을 따라 제각기 마련되어 상기 전지셀과 함께 하나의 전지모듈을 이루면서 적층되는 틀체형태의 프레임;
    상기 전지셀의 외곽방향을 따라 상기 프레임의 일측에 배선되어 상기 전지셀의 전극에 일단부가 연결되고, 상기 배터리 관리시스템에 타단부가 연결되어 상기 전지셀의 전압이나 온도를 상기 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어;
    상기 센싱와이어의 타단부에 연결된 상태로 상기 프레임에 결합되어 상기 배터리 관리시스템이 접속되는 터미널; 및
    상기 센싱와이어를 상기 프레임에 매립상태로 고정하는 와이어고정수단;을 포함하고,
    상기 와이어고정수단은,
    상기 전지셀의 전극에서 상기 터미널을 향해 상기 프레임에 홈형태로 형성되어 상기 센싱와이어를 매립상태로 수용하는 와이어홀더; 및
    상기 와이어홀더를 따라 삽입된 상태로 고정되면서 상기 센싱와이어를 차폐하는 와이어커버;를 포함하는 전기자동차용 배터리.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 와이어커버는,
    상기 와이어홀더의 상단부를 차폐하는 차폐판; 및
    상기 차폐판의 양측에 돌출되어 상기 와이어홀더에 삽입되면서 상기 와이어홀더의 내측면에 밀착되고, 상기 와이어홀더의 내측면에 용융되어 융착되면서 상기 차폐판을 상기 와이어홀더에 고정하는 융착스커트;를 포함하는 전기자동차용 배터리.
  4. 전원을 제공하는 복수의 전지셀들이 적층상태로 연결되어 차량에 전원을 공급하면서 배터리 관리시스템에 연결되는 전기자동차용 배터리에 있어서,
    상기 전지셀들의 외곽을 따라 제각기 마련되어 상기 전지셀과 함께 하나의 전지모듈을 이루면서 적층되는 틀체형태의 프레임;
    상기 전지셀의 외곽방향을 따라 상기 프레임의 일측에 배선되어 상기 전지셀의 전극에 일단부가 연결되고, 상기 배터리 관리시스템에 타단부가 연결되어 상기 전지셀의 전압이나 온도를 상기 배터리 관리시스템으로 제공하는 센싱와이어;
    상기 센싱와이어의 타단부에 연결된 상태로 상기 프레임에 결합되어 상기 배터리 관리시스템이 접속되는 터미널; 및
    상기 센싱와이어를 상기 프레임에 매립상태로 고정하는 와이어고정수단;을 포함하고,
    상기 터미널을 상기 프레임에 탈착가능하게 결합시키고, 상기 프레임에 결합된 상기 터미널을 일체적으로 고정하는 터미널고정수단;을 더 포함하는 전기자동차용 배터리.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 터미널고정수단은,
    상기 프레임의 일측에 홈형태로 마련되어 상기 터미널의 양단부가 탈착가능하게 끼워지는 끼움슬롯;
    상기 끼움슬롯의 일측으로 홈형태를 이루면서 연장되어 상기 터미널의 일부분을 수용하는 터미널홀더; 및
    상기 터미널홀더에 삽입된 상태로 상기 프레임에 고정되고, 상기 터미널의 일부분을 차폐한 상태로 상기 터미널의 일부분을 가압하여 상기 터미널을 상기 터미널홀더에 고정하는 고정블록;을 포함하는 전기자동차용 배터리.
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