KR101597680B1 - 전기자동차 배터리팩용 리벳단자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스부와 단자부 간의 통전이 원활히 이루어질 수 있도록 하면서도 서로 간의 결합 강도에 대한 확보를 추가로 이룰 수 있도록 함과 더불어 정밀한 결합이 이루어질 수 있도록 한 전기자동차 배터리팩용 리벳단자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 상면 중앙 부위로부터 결합돌기가 돌출 형성되어 이루어진 베이스부; 상기 베이스부의 결합돌기가 수용되는 중공의 관체로 이루어진 리벳부;로 구성되며, 상기 베이스부의 결합돌기를 상기 리벳부에 수용 결합한 상태에서 상기 리벳부 내에 플럭스를 내포한 용접 단위체를 충전한 후 열을 가하는 브레이징 용접을 통해 상기 베이스부와 리벳부가 서로 단일체를 이루도록 하여 형성된 것임을 특징으로 하는 전기자동차 배터리팩용 리벳단자가 제공된다.

Description

전기자동차 배터리팩용 리벳단자 및 그의 제조방법{rivet type electrode terminals for a battery pack}

본 발명은 배터리팩용 리벳단자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베이스부와 단자부 간의 통전이 원활히 이루어질 수 있도록 하면서도 서로 간의 결합 강도에 대한 확보를 추가로 이룰 수 있도록 함과 더불어 정밀한 결합이 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차에 사용되는 배터리팩은 충전 및 방전이 가능한 이차전지로 이루어지면서 해당 전기자동차의 모터 구동을 위한 전원과 같은 각종 전원을 공급하기 위해 대용량의 전력을 저장할 수 있도록 이루어진 팩이다.

이와 같은 배터리팩은 내부에 양극재와 음극재, 전해액 및 분리막 등의 기초 소재가 수용되는 전지 케이스와, 상기 전지 케이스의 상면을 덮는 전지캡 및 상기 전지캡에 구비되는 리벳단자를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 리벳단자는 평판형의 베이스부와 리벳형의 단자부로 이루어지며, 상기 베이스부와 단자부 간은 저항 마찰용접을 이용한 융착으로써 서로 일체화되도록 구성된다. 이에 대하여는 공개특허공보 제10-2012-124026호, 공개특허공보 제10-2013-004041호 및 공개특허공보 제10-2013-141173호에 개시된 바와 같다.

하지만, 전술된 종래 기술의 리벳단자는 상기 단자부가 원통형으로 이루어짐을 고려할 때 베이스부에의 융착을 위한 표면적이 극히 작음에 따라 결합 강도가 약하여 외부 충격이나 지속적인 부하의 발생시 상기 융착 부위가 분리되었던 문제점이 발생되었다.

특히, 최근에는 통전 성능의 향상을 위해 상기 리벳단자를 이루는 베이스부를 구리로 형성함과 더불어 상기 단자부는 배터리팩을 이루는 전지 케이스와 동일한 알루미늄으로 이루어짐을 고려할 때 서로 간의 저항 마찰용접이 정확히 이루어지지 못하였던 경우가 자주 발생되었던 문제점이 있다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 베이스부와 단자부 간의 통전이 원활히 이루어질 수 있도록 하면서도 서로 간의 결합 강도에 대한 확보를 추가로 이룰 수 있도록 함과 더불어 정밀한 결합이 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차 배터리팩용 리벳단자에 따르면 상면 중앙 부위로부터 결합돌기가 돌출 형성되어 이루어진 베이스부; 상기 베이스부의 결합돌기가 수용되는 중공의 관체로 이루어진 리벳부;로 구성되며, 상기 베이스부의 결합돌기를 상기 리벳부에 수용 결합한 상태에서 상기 리벳부 내에 플럭스를 내포한 용접 단위체를 충전한 후 열을 가하는 브레이징 용접을 통해 상기 베이스부와 리벳부가 서로 단일체를 이루도록 하여 형성된 것임을 특징으로 한다.

여기서, 상기 베이스부의 결합돌기는 하단측 부위를 이루면서 리벳부와의 나사 결합을 위해 외주면에 나사산이 형성된 나사단과, 상부측 부위를 이루면서 상기 나사단에 비해 더욱 작은 외경을 갖도록 형성된 축소단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스부의 결합돌기는 상부로 갈수록 점차 단면적이 확장되는 구조로 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스부를 이루는 결합돌기의 둘레면에는 요입홈이 요입 형성되어 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 제조 방법에 따르면 베이스부의 상면에 형성된 결합돌기에 상하로 개방된 관체의 리벳부를 결합하는 결합단계; 상기 리벳부 내의 상측 공간에 플럭스를 내포한 용접 단위체를 충전하는 단위체 충전단계; 그리고, 상기 베이스부와 리벳부 간의 결합 부위에 열을 가하여 상기 용접 단위체를 용융시키는 용접단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 용접단계의 완료 후 상기 리벳부를 기계 가공하여 설정된 치수로 성형하는 기계 가공단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 전기자동차 배터리팩용 리벳단자는 용접와이어 단위체를 이용하여 베이스부와 리벳부를 서로 용접 결합하되, 상기 베이스부에는 상기 리벳부 내로 일부 수용되는 결합돌기를 추가로 형성함으로써 상기 베이스부와 리벳부 간의 통전 성능 및 결합 강도의 동시적인 향상을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.

더욱이, 본 발명의 전기자동차 배터리팩용 리벳단자는 전체적인 구조가 단순하기 때문에 그 제조가 간단히 이루어질 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 구조를 설명하기 위해 분해하여 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 설치 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 제조 과정을 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 제조 과정을 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자를 설명하기 위해 나타낸 단면도

이하, 본 발명의 전기자동차 배터리팩용 리벳단자 및 그의 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자를 설명하기 위해 분해하여 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 설치 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자는 크게 베이스부(100)와 리벳부(200)를 포함하여 구성된다.

특히, 본 발명은 상기 베이스부(100)에 상기 리벳부(200)와의 결합을 위한 결합돌기(110)를 추가로 형성하여 상기 베이스부(100)와 리벳부(200) 서로의 통전 성능에 대한 향상 및 결합 강도의 향상을 동시에 이룰 수 있도록 함을 특징으로 한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 베이스부(100)는 전지 케이스(10) 내에 충전된 기초 소재(양극재와 음극재, 전해액 및 분리막 등)(12)와의 통전을 위한 부위이다.

이와 같은 베이스부(100)는 구리 재질로 이루어진 평판형의 판재로 형성되며, 이를 통해 우수한 통전성을 얻을 수 있도록 한다.

이와 더불어, 상기 베이스부(100)는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 전지 케이스(10)의 상면을 덮는 커버체(11)를 관통하여 상기 전지 케이스(10) 내에 충전된 기초 소재(12)와 통전되도록 설치된다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 베이스부(100)의 상면 중앙 부위에 결합돌기(110)가 돌출 형성되어 이루어짐을 특징으로 하며, 이러한 결합돌기(110)는 상기 커버체(11)를 관통하여 전지 케이스(10) 외부로 노출되도록 형성됨을 제시한다.

특히, 상기 결합돌기(110)는 하단측 부위를 이루면서 외주면에 나사산이 형성된 나사단(111)과, 상부측 부위를 이루면서 상기 나사단(111)에 비해 더욱 작은 외경을 갖도록 형성된 축소단(112)을 포함하여 이루어진다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 베이스부(100)는 상기한 결합돌기(110)의 추가적 제공을 통해 후술될 리벳부(200)와의 나사 결합에 의한 임의적인 결합이 이루어진 상태에서 용접이 이루어질 수 있도록 하여 서로 간의 통전 성능이 최대한 확보될 수 있도록 하고, 더욱이 상기와 같은 축소단(112)의 구조로 인해 용접을 위한 표면적이 최대한 확대될 수 있도록 한 것이다.

다음으로, 상기 리벳부(200)는 배터리팩의 외부 연결을 위한 단자이다.

이와 같은 리벳부(200)는 상기 베이스부(100)의 상면에 고정되면서 전지 케이스(10)의 외부로 노출되게 설치되며, 상기 베이스부(100)의 결합돌기(110)가 수용되는 알루미늄 재질의 중공 관체로 이루어진다.

특히, 상기 리벳부(200)의 내주면에는 상기 결합돌기(110)를 이루는 나사단(111)과의 나사 결합을 위한 나사산이 형성되어 이루어지며, 이러한 구조에 의해 상기 리벳부(200)를 베이스부(100)에 용접하는 과정에서 임의적인 가조립 상태가 이루어질 수 있도록 하여 정확한 용접 작업이 진행될 수 있도록 한다.

이때, 상기한 나사산은 실시예로 도시되는 바와 같이 상기 리벳부(200)의 내주면 하단측에만 형성될 수도 있지만, 상기 리벳부(200)의 내주면 전 부위에 형성할 수도 있다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 제조 과정을 더욱 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 베이스부(100) 및 리벳부(200)를 각각 별도로 제조한다.

즉, 상기 베이스부(100)는 구리 재질로 주물이나 프레스 혹은, 기계 가공하여 형성됨과 더불어 상기 리벳부(200)는 알루미늄 재질로 주물이나 프레스 혹은, 기계 가공하여 형성됨에 따라 서로 별개의 제조 공정을 통해 제조되는 것이다.

특히, 상기 베이스부(100)의 상면에는 결합돌기(110)가 돌출 형성되도록 하고, 상기 리벳부(200)는 내부가 빈 원통체로 형성되도록 한다.

이의 상태에서 상기 베이스부(100)와 상기 리벳부(200) 간을 첨부된 도 3과 같이 서로 결합한다. 즉, 상기 베이스부(100)의 결합돌기(110)에 상기 리벳부(200)를 나사 결합함으로써 서로 간이 임의적인 가조립 상태를 이루도록 하는 것이다.

그리고, 상기한 베이스부(100)와 리벳부(110) 간의 결합이 이루어진 다음에는 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이 상기 리벳부(110) 내의 상측 공간에 플럭스(21)를 내포한 용접와이어의 단위체(20)를 충전한다.

이때, 상기 플럭스(21)를 내포한 용접와이어 단위체(20)라 함은 플럭스 충전 용접와이어(flux-cored welding wire)를 상기 리벳부(200) 내에 수용될 수 있을 정도의 크기로 절단하여 만들어진 단위체이다.

그리고, 상기와 같이 리벳부(110) 내에 플럭스(21)를 내포한 용접와이어의 단위체(20)가 충전되면 상기 베이스부(100)와 리벳부(200) 간의 결합 부위에 열을 가한다.

이의 경우, 상기 리벳부(200) 내에 충전된 용접와이어 단위체(20)는 상기와 같이 가해지는 열로 인해 용융이 이루어지며, 이렇게 용융되는 용접와이어 단위체(20)는 상기 베이스부(100)의 결합돌기(110)와 상기 리벳부(200) 간의 나사 결합이 이루어진 부위 사이로 녹아내리면서 해당 부위의 틈새에 충전되어 상기 결합돌기(110)와 리벳부(200) 간의 결합 부위 전체가 완전히 통전된 상태를 이루도록 하게 된다. 이는 첨부된 도 5에 도시된 바와 같다.

즉, 베이스부(100)와 리벳부(200) 간의 나사식 결합만으로도 상기 베이스부(10))와 상기 리벳부(200) 간의 통전이 이루어질 수는 있지만, 상기 베이스부(100)와 리벳부(200)는 그의 치수가 매우 정밀하지 않는다면 결합에 의한 실질적인 접촉은 면접촉이 아닌 점접촉 구조로써 부분적으로만 이루어질 수밖에 없어서 실질적인 통전 성능이 낮을 수밖에 없으나, 상기 용접와이어 단위체(20)를 이용한 브레이징 용접을 통해 상기 베이스부(100)와 리벳부(200) 간이 점접촉 구조가 아닌 면접촉 구조를 이루도록 함으로써 통전 성능의 향상을 이룰 수 있도록 하면서도 서로 간의 결합은 견고히 이루어질 수 있도록 한 것이다.

따라서, 전술된 과정을 통해 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 제조가 완성되며, 이렇게 제조된 리벳단자는 그의 베이스부(100)가 전지 케이스(10) 내에 충전된 기초 소재(양극재와 음극재, 전해액 및 분리막 등)(12)와 통전될 수 있도록 설치됨과 더불어 리벳부(200)는 전지 케이스(10) 외부로 노출된 상태를 이루도록 설치됨으로써, 상기 리벳단자를 통한 전원 연결이 가능하게 된다. 이는 첨부된 도 2의 상태와 같다.

한편, 본 발명에 따른 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 베이스부(100)와 리벳부(200) 간의 결합 구조는 전술된 실시예의 구조로만 이루어져야 하는 것으로 한정되지 않는다.

즉, 첨부된 도 6에 도시한 바와 같이 베이스부(100)의 결합돌기(110)를 상부로 갈수록 점차 단면적이 확장되는 구조로 형성함과 더불어 리벳부(200)의 내경은 상기 결합돌기(110)의 외경에 비해 더욱 큰 구조로 형성할 수도 있는 것이다. 이러한 구조는 브레이징 용접을 통한 베이스부(100)와 리벳부(200) 간의 용접이 완료된 후 상기 리벳부(200)가 상기 베이스부(100)로부터 원치않게 이격됨을 방지할 수 있도록 한 구조이다.

이의 경우, 첨부된 도 7과 같이 상기 베이스부(100)의 결합돌기(110)가 상기 리벳부(200)의 내에 위치되도록 한 상태에서 첨부된 도 8과 같이 상기 리벳부(200)의 내부에 플럭스(21)를 내포한 용접와이어 단위체(20)를 충전하고, 이후 열을 가하여 첨부된 도 9와 같이 상기 용접와이어 단위체(20)를 용융시킴으로써 상기 베이스부(100)와 리벳부(200) 간이 일체형을 이루도록 한 다음 기계 가공을 수행하여 설정된 치수로 성형하여 첨부된 도 6의 리벳단자를 얻을 수 있도록 하며, 이로써 리벳부(200)와 베이스부(100) 간의 통전 성능을 극대화함과 더불어 그 결합 강도 역시 극대화될 수 있도록 한다.

물론, 첨부된 도 10에 도시된 바와 같이 베이스부(100)의 결합돌기(110)는 그의 둘레면에 요입홈(113)이 요입 형성되어 이루어지도록 구성함으로써 통전 면적 및 결합 강도의 극대화를 이룰 수 있도록 할 수도 있다.

이렇듯, 본 발명의 전기자동차 배터리팩용 리벳단자는 용접와이어 단위체(20)를 이용하여 베이스부(100)와 리벳부(200)를 서로 용접 결합하되, 상기 베이스부(100)에는 상기 리벳부(200) 내로 일부 수용되는 결합돌기(110)를 추가로 형성함으로써 상기 베이스부(100)와 리벳부(200) 간의 통전 성능 및 결합 강도의 동시적인 향상을 이룰 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명의 전기자동차 배터리팩용 리벳단자는 전체적인 구조가 단순하기 때문에 그 제조가 간단히 이루어질 수 있게 된다.

10. 전지 케이스 11. 커버체
12. 기초 소재 20. 용접와이어 단위체
21. 플럭스 100. 베이스부
110. 결합돌기 111. 나사단
112. 축소단 113. 요입홈
200. 리벳부

Claims (6)

1. 상면 중앙 부위로부터 결합돌기가 돌출 형성되어 이루어진 베이스부;
   상기 베이스부의 결합돌기가 수용되는 중공의 관체로 이루어진 리벳부;로 구성되며,
   상기 베이스부의 결합돌기를 상기 리벳부에 수용 결합한 상태에서 상기 리벳부 내에 플럭스 충전 용접와이어(flux-cored welding wire)를 상기 리벳부 내에 수용될 수 있을 정도의 크기로 절단하여 만들어진 플럭스를 내포한 용접 단위체를 충전한 후 열을 가하는 브레이징 용접을 통해 상기 충전된 용접 단위체를 용융시켜 상기 베이스부와 리벳부가 서로 단일체를 이루도록 형성된 것임을 특징으로 하는 전기자동차 배터리팩용 리벳단자.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스부의 결합돌기는 하단측 부위를 이루면서 리벳부와의 나사 결합을 위해 외주면에 나사산이 형성된 나사단과, 상부측 부위를 이루면서 상기 나사단에 비해 더욱 작은 외경을 갖도록 형성된 축소단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전기자동차 배터리팩용 리벳단자.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스부의 결합돌기는 상부로 갈수록 점차 단면적이 확장되는 구조로 형성됨을 특징으로 하는 전기자동차 배터리팩용 리벳단자.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스부를 이루는 결합돌기의 둘레면에는 요입홈이 요입 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 전기자동차 배터리팩용 리벳단자.
5. 베이스부의 상면에 형성된 결합돌기에 상하로 개방된 관체의 리벳부를 결합하는 결합단계;
   상기 리벳부 내의 상측 공간에 상기 리벳부 내에 수용될 수 있을 정도의 크기로 절단하여 만들어진 플럭스를 내포한 용접 단위체를 충전하는 단위체 충전단계; 그리고,
   상기 베이스부와 리벳부 간의 결합 부위에 열을 가하여 상기 용접 단위체를 용융시키는 용접단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 용접단계의 완료 후 상기 리벳부를 기계 가공하여 설정된 치수로 성형하는 기계 가공단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 하는 전기자동차 배터리팩용 리벳단자의 제조방법.
   
   

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