KR101723037B1 - 이차전지팩의 이차전지 연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지팩의 이차전지 연결장치에 관한 것으로서, 복수의 이차전지가 집단으로 연결된 이차전지팩에 설치되며, 복수의 이차전지의 단자와 전기적으로 접촉하는 전도성 패드가 복수개 일면에 드러나도록 형성된 연성회로기판; 및 복수의 상기 전도성 패드와, 상기 이차전지팩의 제어부를 연결하는 제어부 연결부; 를 포함하며, 상기 전도성 패드에는 연성회로기판 관통공이 상기 연성회로기판을 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 개시한다. 따라서, 설치되는 공간 및 무게를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 조립도 용이하도록 한다.

Description

이차전지팩의 이차전지 연결장치{Apparatus for connecting secondary cells in battery pack}

본 발명은 이차전지팩의 이차전지 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 등에 사용되는 이차전지팩에서, 복수의 이차전지의 단자 혹은 버스바와 이차전지팩의 제어부를 연결하는 연결장치에 관한 것이다.

최근들어, 하이브리드 자동차 혹은 전기자동차의 개발이 활성화됨에 따라서, 자동차 내부에 전력원으로서 대량의 이차전지가 설치된다. 이차전지는 개별적으로 사용되지 않으며, 복수의 이차전지들이 하나의 이차전지팩으로 클러스터되어, 사용된다. 이러한 이차전지팩에는 각각의 이차전지의 단자들과 연결되어, 전압 혹은 온도 등을 센싱하여, 각각의 이차전지를 제어하는 제어부가 설치되며, 상기 제어부와 이차전지 단자들을 연결하는 이차전지 연결장치가 설치된다.

도 1은 종래의 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 도시한 사시도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 이차전지팩의 이차전지 연결장치는, 각각의 이차전지(미도시)의 단자에 접속하는 이차전지 접속단자(1)와, 이차전지팩의 제어부(미도시)와 연결되는 제어부 연결 커넥터(2)와, 이차전지 접속단자(1)와 제어부 연결 커넥터(2)를 연결하는 복수의 와이어로 구성된 와이어 하네스(3)를 포함한다.

도 1에 도시된 종래의 이차전지팩의 이차전지 연결장치는, 이차전지 접속단자(1)와 제어부 연결 커넥터(2)를 연결하는 와이어 하네스(3)의 두께가 이차전지의 갯수에 비례하여 두터워 질 뿐만 아니라, 무게도 증대하여, 차량의 경량화를 통해서 연비를 개선하기 위해 필사적으로 노력하는 최근의 자동차 설계 방향과 전혀 맞지 않을 뿐만 아니라, 일일이 이차전지 접속단자(1)를 이차전지의 단자에 맞춰 고정하는 작업을 하여야 하므로, 조립 공수도 증대된다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 설치되는 공간 및 무게를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 조립도 용이한 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 복수의 이차전지가 집단으로 연결된 이차전지팩에 설치되며, 복수의 이차전지의 단자와 전기적으로 접촉하는 전도성 패드가 복수개 일면에 드러나도록 형성된 연성회로기판; 및 복수의 상기 전도성 패드와, 상기 이차전지팩의 제어부를 연결하는 제어부 연결부; 를 포함하며, 상기 전도성 패드에는 연성회로기판 관통공이 상기 연성회로기판을 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 제공한다.

여기서, 일면은 상기 전도성 패드에 접착되며, 타면은 복수의 이차전지 단자와 동시에 접하도록 형성된 버스바;를 더 포함하며, 상기 관통공에 상기 버스바의 일면이 노출되도록 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 연성회로기판의 상기 이차전지 단자 반대측에 결합되며, 상기 연성회로기판 관통공과 연통되도록 개구가 형성된 프로텍터;를 더 포함한 것이 효과적이다.

상기 프로텍터의 상기 연성회로기판 반대면에 결합되며, 상기 개구를 밀폐하는 커버;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 커버에는, 상기 이차전지팩과 고정을 위해 형성된 고정부;를 더 포함한다.

상기 연성회로기판 관통공은 하나의 상기 전도성 패드에 복수개 형성된 것이 효과적이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예는, 연성회로기판을 사용하여, 이차전지의 단자와 제어부를 연결함으로써, 무게를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 두꺼운 와이어를 제거할 수 있어, 부피도 획기적으로 줄일 수 있다.

또한, 이차전지의 단자의 상면에 연성회로기판을 위치시킨 후, 레이저 용접 등으로 고정할 수 있어, 일일이 위치를 맞추기 위한 공정이 필요없으며, 대량으로 레이저 용접 등의 방법으로 고정할 수 있어, 공정에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래의 이차전지팩의 이차전지 연결장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예의 이차전지팩의 이차전지 연결장치가 장착된 이차전지팩의 사시도
도 3은 도 2의 이차전지팩의 이차전지 연결장치의 분리 사시도
도 4는 도 3의 Ⅳ부분의 확대 사시도
도 5는 도 4의 절단선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 단면도
도 6a 내지 도 6d는 전도성 패드의 변형예를 도시한 평면도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 이차전지팩의 이차전지 연결장치가 장착된 이차전지팩의 사시도, 도 3은 도 2의 이차전지팩의 이차전지 연결장치의 분리 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예의 이차전지팩 이차전지 연결장치(1000)는, 복수의 이차전지(110)가 집단으로 연결된 이차전지팩(100)에 설치되며, 복수의 이차전지(110)의 단자(111)와 전기적으로 연결되는 전도성 패드(1110)가 복수개 일면에 드러나도록 형성된 연성회로기판(1100)과, 복수의 전도성 패드(1110)와 이차전지팩의 제어부(120)를 연결하는 제어부 연결부(1500)와, 판상으로 형성되며 일면은 노출된 상기 전도성 패드(1110)에 접착되어 전기적으로 연결되며, 타면은 복수의 이차전지 단자와 동시에 접하도록 형성된 버스바(1400)와, 상기 연성회로기판(1100)의 상기 이차전지 단자 반대측에 결합된 프로텍터(1200)와, 상기 프로텍터(1200)의 상기 연성회로기판 반대면에 결합된 커버(1300)를 포함한다,

이차전지팩(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 이차전지(110)가 포개져 형성되며, 일면에는 각각의 이차전지(110)에 연결된 단자(111)가 형성되어 있다.

또한, 타면에는 이차전지팩(100) 전체를 제어하기 위한 제어부(120)가 형성되어 있다. 제어부(120)는 CSE(Cell Supervising Electronics) 혹은 BMS(Battery Management System)라 불리우며 이차 전지의 상태를 상시 모니터링 하여, 이차전지를 제어하는 부분이다. 제어부(120)에는 통상 마이크로칩 및 회로기판 등이 내설된다. 또한, 제어신호 등을 전달하기 위한 제어부 커넥터(121)가 일면에 형성된다.

연성회로기판(1100)은 절연성의 PI(Polyimid) 재질의 베이스와 커버레이 사이에 구리 등과 같은 전도성 재질로 회로를 형성하여 유연성 및 굴곡성을 갖추도록 한 배선 기관이다.

전술한 바와 같이, 연성회로기판은 절연성 기판 본체(1120)와, 구리등으로 형성된 복수의 전도성 패드(1110)가 이차전지의 단자(111)와 맞물리는 위치에 드러나도록 형성된다. 또한, 복수의 전도성 패드(1110)를 연결하는 회로 배선(1510)이 기판 본체(1120)의 내부(전술한 베이스와 커버레이 사이)에 형성된다.

상기 전도성 패드(110)에는 상기 전도성 패드보다 면적이 작은 연성회로기판 관통공(1112)이 상기 연성회로기판을 관통하여 형성된다. 관통공(1112)은 도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 패드(1110)와 기판 본체(1120)를 관통하여 형성되며, 상기 관통공(1112)에 상기 버스바의 일면이 노출되도록 형성된다.

즉, 관통공(1112)의 하면에 버스바(1400)의 일면이 노출되며, 버스바(1400)의 타면에 복수개의 이차전지 단자(111)가 결합된다. 관통공(1112)은 조립과정에서 버스바(1400)와 이차전지 단자(111)를 용접하는 용도로 사용된다. 연성회로기판(1100)과 버스바(1400)를 도전성 접착제 등으로 고정한 후, 버스바(1400)를 복수의 이차전지 단자(111)에 걸쳐지도록 위치시킨 후, 관통공(1112)을 통해서 레이저 용접등의 방법을 사용하여, 버스바(1400)와 이차전지 단자(111)를 용접한다. 따라서, 관통공(1112)은 버스바(1400)와 결합되는 복수의 이차전지 단자(111) 모두와 적어도 일부가 겹쳐지도록 형성되어야 한다.

그 방법으로서, 도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 다양하게 형성될 수 있다.

즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 하나의 큰 관통공(1112)을 형성하여, 복수의 이차전지 단자(111)와 버스바(1400)를 연결하거나, 도 6b와 같이, 이차전지 단자(111)의 수만큼(본 발명의 실시예에서는 4개) 관통공(1112)을 형성하여, 버스바(1400)에 각각의 이차전지 단자(111)를 용접할 수도 있다. 또는 도 6c 및 도 6d와 같이, 2개씩 그룹으로 관통공(1112)를 형성할 수 있다.

관통공(1112)을 크게 형성하는 것은 원가 절감에 유리하며, 이차전지 단자(111)의 수만큼 나눠서 형성하는 것은 전도성 패드(1110)와 버스바(1400) 사이에 접촉하는 면적을 넓혀 전기 전도도 및 결합성을 보다 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용접시 용접 부위를 보다 특정할 수 있다는 장점이 있다.

상기 제어부 연결부(1500)는, 상기 연성회로기판에 형성되어, 일단이 각각의 전도성 패드와 연결된 전술한 회로배선(1510)과, 상기 연성회로기판에 고정된 기판 커넥터(1521)와, 기판 커넥터(1521)가 안착되며 상기 회로배선(1510)의 타단에 형성된 커넥터 안착부(1522)와, 일단이 기판 커넥터(1521)에 연결되고, 타단이 제어부 커넥터(121)와 연결된 연결 커넥터(1523)을 포함한다.

프로텍터(1200)는, 연성회로기판(1100) 보다 강성이 강한 재질로 형성되어, 연성회로기판(1100)을 보호해주는 역할을 한다. 즉, 프로텍터(1200)는 상기 연성회로기판(1100)의 상기 이차전지 단자(111) 반대측에 결합되며, 상기 연성회로기판 관통공(1112)과 연통되도록 개구(1210)가 형성된다.

또한, 프로텍터(1200)에는 커넥터(1122)가 형성된 부위에도 커넥터 관통공(1220)이 형성된다.

프로텍터(1200)와 연성회로기판(1100)은 본딩 결합등 다양한 방법으로 고정될 수 있다. 프로텍터(1200)는 제조공정에서 연성회로기판(1100)을 보호하는 역할을 수행한다. 또한, 개구(1210)를 형성함으로써, 버스바(1400)를 이차전지 단자(111)와 결합 시 용이하도록 한다. 즉, 개구(1210)를 통해서 레이저 용접 등의 방법을 사용하여, 버스바(1400)와 이차전지 단자(111)를 융착 고정할 수 있다.

커버(1300)는 개구(1210)를 최종적으로 커버하는 부재이며, 상기 이차전지팩과 고정을 위해 형성된 고정부(1310)가 형성된다. 고정부(1310)는 볼트 등이 체결될 수 있는 체결공으로 형성되거나, 스냅핏 돌기 등 이차전지팩과 고정하는 다양한 형태가 사용될 수 있다. 또한, 커넥터(1121)의 상면을 감싸는 커넥터 보호부(1320)와 강성증대용 리브(1330)가 형성된다. 상기와 같이, 커버(1300)는 최종적으로 연성회로기판(1100)과, 프로텍터(1200)를 보호해주며, 배터리팩(100)에 고정하는 역할을 한다.

상기와 같이, 형성된 이차전지팩의 이차전기 연결장치는, 먼저 연성회로기판(1100)의 전도성 패드(1110)에 버스바(1400)를 전도성 접착제 등을 이용하여 고정을 하고, 프로텍터(1200)와 연성회로기판(1100)이 본딩 등으로 고정된 상태에서, 버스바(1400)가 이차전지의 단자(111)의 상면에 위치하도록 연성회로기판(1100)을 위치시킨 후, 프로텍터(1200)의 개구(1210)를 통해서 레이저 용접 등의 방법을 사용하여, 버스바(1400)와 이차전지의 단자(111)를 고정한다.

그 다음, 커버(1300)를 위치시킨 후, 고정부(1310)를 통해서, 커버(1300) 프로텍터(1200) 및 연성회로기판(1100)을 이차전지팩(100)에 고정한다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예는, 연성회로기판을 사용하여, 이차전지의 단자와 제어부를 연결함으로써, 무게를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 두꺼운 와이어를 제거할 수 있어, 부피도 획기적으로 줄일 수 있다.

또한, 이차전지의 단자의 상면에 연성회로기판을 위치시킨 후, 레이저 용접 등으로 고정할 수 있어, 일일이 위치를 맞추기 위한 공정이 필요없으며, 대량으로 레이저 용접 등의 방법으로 고정할 수 있어, 공정에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

110: 이차전지 100: 이차전지팩
111: 이차전지의 단자 1110: 전도성 패드
120: (이차전지팩) 제어부 1500: 제어부 연결부
1100: 연성회로기판 1210: 개구
1200: 프로텍터 1510: 회로
1300: 커버 1310: 고정부
1400: 버스바

Claims (6)

1. 복수의 이차전지가 집단으로 연결된 이차전지팩에 설치되며, 복수의 이차전지의 단자와 전기적으로 연결되는 전도성 패드가 복수개 일면에 드러나도록 형성된 연성회로기판;
   복수의 상기 전도성 패드와, 상기 이차전지팩의 제어부를 연결하는 제어부 연결부; 및
   판상으로 형성되며, 일면은 노출된 상기 전도성 패드에 접착되어 전기적으로 연결되며, 타면은 복수의 이차전지 단자와 동시에 접하도록 형성된 버스바;
   를 포함하며,
   상기 전도성 패드에는 상기 전도성 패드보다 면적이 작은 연성회로기판 관통공이 상기 연성회로기판을 관통하여 형성되며,
   상기 관통공에 상기 버스바의 일면이 노출되도록 형성되며,
   상기 연성회로기판 관통공은 하나의 상기 전도성 패드에 복수개 형성되어,
   상기 관통공을 통해 상기 버스바와 상기 이차전지 단자를 고정할 수 있는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연성회로기판의 상기 이차전지 단자 반대측에 결합되며, 상기 연성회로기판 관통공과 연통되도록 개구가 형성된 프로텍터;
   를 더 포함한 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 프로텍터의 상기 연성회로기판 반대면에 결합되며, 상기 개구를 밀폐하는 커버;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 커버에는, 상기 이차전지팩과 고정을 위해 형성된 고정부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지팩의 이차전지 연결장치.
   
6. 삭제

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