KR101933666B1

KR101933666B1 - 배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩

Info

Publication number: KR101933666B1
Application number: KR1020160064284A
Authority: KR
Inventors: 김복범; 윤석순; 한상현
Original assignee: 주식회사 이랜텍
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2018-12-28
Also published as: KR20170133161A

Abstract

본 발명에 따른 배터리 홀더는 하나의 결합면, 2개의 적층면, 및 하나의 단자면을 갖는 3차원 형상을 하고, 상기 결합면과는 베어셀(bare cell)과 결합하고, 상기 적층면으로는 상기 베어셀의 적층 구조를 형성시키고, 상기 베어셀의 전극에 결합된 연결전극(extended terminal)을 상기 단자면 측으로 노출시키는 부스바홈이 형성된 홀더본체(holder body); 및 상기 부스바홈에 삽입되고, 적층된 베어셀에서 상층의 노출된 연결전극과 하층의 노출된 전극을 서로 결합시켜 베어셀의 직렬/병렬 결선을 완성시키는 연결부스바를 포함하되, 상기 연결부스바는, 베어셀의 전극을 노출시키는 연결전극 및 부스바홈을 이용하여, 상기 적층 구조와 독립되게 상기 직렬/병렬 결선을 완성시키는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩{Battery holder and battery package including the same}

본 발명은 배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것으로 특히, 용접 또는 볼트와 같은 체결수단을 사용하지 않고도 전극 간의 연결이 가능하고, 베어셀 단위의 증설, 교체, 감축이 용이하며, 센싱터미널, 파워터미널의 설치가 용이하도록 한 배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩에 관한 것이다.

최근 대용량 전기 장치의 등장으로 배터리의 사용범위가 확대되고 있다. 이에 따라 단일 셀로 구성되는 소용량 배터리부터 복수의 셀을 직렬 또는 병렬 연결한 패키지 형태의 배터리까지 다양한 종류의 배터리가 이용되고 있다.

이 중 배터리 패키지는 과거에는 무정전 전원 장치(UPS : Uninterruptible power supply)와 같은 형태로 이용되어 정전시 비상전원을 공급하거나, 신재생에너지를 통해 생산된 전력의 저장 및 보충전력의 공급용으로 한정적으로 이용되었다. 그러나 최근에는 중소형 장치의 전원용량 확대, 동력기기용 동력원으로의 이용이 확대되면서 이를 위한 다양한 형태의 배터리 패키지가 개발되어 이용되고 있다.

이러한 배터리 패키지는 주로 금속산화물을 이용하는 이차전지(secondary battery or rechargeable battery)를 복수개 패키징하여 이용한다. 구체적으로, 이차전지에 전극만을 노출한 베어셀을 복수개 적층하고, 이 전극을 부스바(bus bar)와 같은 도전체에 의해 상호 연결하여 직병렬로 회로를 구성한다. 그리고, 이러한 패키지에 보호회로, 충방전회로를 구성하여 하나의 패키지를 구성하게 된다.

이러한 기존의 배터리 패키지는 전극의 연속 연결시 용접 또는 볼트(또는 스크류) 체결과 같은 방법을 사용하여 패키지 생산과정이 복잡하고, 볼트와 같은 결합 소자의 누락이 발생하거나, 용접시 또는 볼트 체결시 베어셀의 손상이 발생되는 문제점이 있었다. 특히, 솔더링을 통해 전극간의 연결 또는 전극과 부스바를 연결하는 경우 조립 공정에서 전극을 통해 전달되는 열 또는 베어셀의 금속 케이스를 통해 전달되는 열로 인해 내무 고분자수지막이 손상되거나, 전해액이 열변환하는 문제점이 있었다. 또한 스팟 용접을 수행하는 경우 용접이 이루어지지 않거나, 약하게 결합되는 용접 불량이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

이로 인해, 용접에 의해 연결된 복수의 베어셀 중 어느 하나의 베어셀만을 분리하고 교체 또는 재사용하는 것이 거의 불가능하거나, 매우 불편한 문제점이 있었다.

또한, 볼트와 같은 체결수단을 이용하는 경우 체결수단을 이용한 고정 및 조립을 용이하게 하기 위해 부스바가 외부로 노출되며, 합선, 감전의 위험을 감소시키기 위해 별도의 케이싱 및 절연 작업이 필요하였다.

이외에도 기존의 패키지 수단들은 미리 정해진 수의 베어셀을 하나의 패키징으로 제작함으로 인해 부스바, 케이스와 같은 수단이 미리 정해진 수의 베어셀을 한번에 연결하거나 케이싱하도록 구성되어 용량 증설 또는 설치환경에 따른 형태 변형이 곤란한 문제점이 있었다.

더욱이 기존의 패키지 수단들은 센서의 설치, 각 베어셀의 상태확인을 위한 센싱터미널 또는 전원터미널 설치 및 확장이 불편하였으며 특히 부스바와의 합선을 방지하기 위한 별도의 수단을 마련해야 할 필요성이 있었다.

한국등록특허 10-1480284(등록일 2015.01.02)

따라서 본 발명의 목적은 용접 또는 볼트와 같은 체결수단을 사용하지 않고도 전극간의 연결이 가능하고, 베어셀 단위의 증설, 교체, 감축이 용이하며, 센싱터미널, 파워터미널의 설치가 용이하도록 한 배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 패키지를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 배터리 홀더는 하나의 결합면, 2개의 적층면, 및 하나의 단자면을 갖는 3차원 형상을 하고, 상기 결합면과는 베어셀(bare cell)과 결합하고, 상기 적층면으로는 상기 베어셀의 적층 구조를 형성시키고, 상기 베어셀의 전극에 결합된 연결전극(extended terminal)을 상기 단자면 측으로 노출시키는 부스바홈이 형성된 홀더본체(holder body); 및 상기 부스바홈에 삽입되고, 적층된 베어셀에서 상층의 노출된 연결전극과 하층의 노출된 전극을 서로 결합시켜 베어셀의 직렬/병렬 결선을 완성시키는 연결부스바를 포함하되, 상기 연결부스바는, 베어셀의 전극을 노출시키는 연결전극 및 부스바홈을 이용하여, 상기 적층 구조와 독립되게 상기 직렬/병렬 결선을 완성시키는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 홀더는, 판상으로 형성되는 연결전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홀더본체는 상기 적층면에 결합을 위한 요부와 철부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

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상기 부스바홈은 상기 적층면들 사이의 단자면에 형성되고, 상기 연결전극의 수에 대응되게 서로 연결되지 않는 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 부스바홈은 상기 홀더본체의 적층시 이웃하는 상기 홀더본체에 형성된 상기 부스바홈과 연결되어 부스바홈이 구성되도록 일측종단이 적층면의 표면으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부스바는 상기 부스바홈을 통해 노출되는 상기 연결전극에 결합되는 한쌍의 소켓부와 상기 소켓부를 잇는 연결부를 포함하여 구성되며, 상기 부스바홈에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 소켓부는 상기 연결전극와 접촉하는 부분에 결합을 위한 요부 또는 철부가 형성되고, 상기 연결전극은 상기 소켓부의 요부 또는 철부에 대응되는 철부 또는 요부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 안착부는 돌기가 형성되고, 상기 연결전극은 상기 돌기가 끼움 결합되는 제1홀이 형성되며, 상기 돌기는 상기 제1홀과의 결합후 가열가압되어 형태변환되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결전극은 일측 가장자리로부터 신장되고, 전극본체와의 사이에 간극이 형성되는 단자부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 베어셀과 결합하여 베어셀의 적층 구조 및 베어셀의 직렬/병렬 결선을 완성시키는 배터리 홀더; 및 상기 베어셀이 포함된 셀조립체를 하나 이상 포함하고, 상기 배터리 홀더는, 하나의 결합면, 2개의 적층면, 및 하나의 단자면을 갖는 3차원 형상을 하고, 상기 결합면과는 베어셀(bare cell)과 결합하고, 상기 적층면으로는 상기 베어셀의 적층 구조를 형성시키고, 상기 베어셀의 전극에 결합된 연결전극(extended terminal)을 상기 단자면 측으로 노출시키는 부스바홈이 형성된 홀더본체(holder body); 및 상기 부스바홈에 삽입되고, 적층된 베어셀에서 상층의 노출된 연결전극과 하층의 노출된 전극을 서로 결합시켜 베어셀의 직렬/병렬 결선을 완성시키는 연결부스바를 포함하되, 상기 연결부스바는, 베어셀의 전극을 노출시키는 연결전극 및 부스바홈을 이용하여, 상기 적층 구조와 독립되게 상기 직렬/병렬 결선을 완성시키는 것을 특징으로 하는 한다.

상기 홀더본체는 적층면이 이웃하는 홀더본체와 대면하도록 이웃하는 상기 홀더본체 적층되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 홀더본체는 상기 적층면에 결합을 위한 요부와 철부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결부스바는 적층되는 서로 다른 상기 셀조립체의 전극을 연결하는 것을 특징으로 한다.

상기 안착부는 돌기가 형성되고, 상기 연결전극은 상기 돌기가 끼움 결합되는 제1홀이 형성되며, 상기 돌기는 상기 제1홀과의 결합 후 가열가압되어 형태변환되는 것을 특징으로 한다.

상기 단자부는 상기 부스바홈에 의해 노출되고, 외부와의 연결을 위한 터미널이 상기 부스바홈을 관통하여 상기 단자부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 단자부는 외부와의 연결을 위한 터미널과 결합하기 위해 상기 터미널에 형성되는 요부 또는 철부에 대응하는 철부 또는 요부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 부스바는 서로 이웃하는 셀조립체 중 어느 하나의 상기 제1전극과 다른 하나의 상기 제2전극을 상호 연결하는 것을 특징으로 한다.

상기 셀조립체는 상기 홀더본체와 상기 베어셀 사이에 게재되는 완충부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 패키지는 용접 또는 볼트와 같은 체결수단을 사용하지 않고도 전극간의 연결이 가능하고, 베어셀 단위의 증설, 교체, 감축이 용이하며, 센싱터미널, 파워터미널의 설치를 용이하게 하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩의 조립된 예를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 셀 조립체의 분해사시도.
도 3은 홀더본체의 정면사시도.
도 4는 홀더본체의 배면사시도.
도 5 및 6은 연결전극과 터이널의 연결을 설명하기 위한 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 홀더 및 이를 구비하는 배터리 팩의 조립된 예를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 일 예시로서 7 개의 셀조립체(20)들을 포함하는 배터리 팩(10)이 도시되어 있다. 하나의 셀조립체(20)는 베어셀(11)과 본 발명의 실시 예에 따른 홀더(100)를 포함하고, 상기 홀더(100)는 결합면을 통해 베어셀(11)과 결합되어 있다.

하나의 베어셀(11)은 하나의 홀더(100)와 결합하여 하나의 셀조립체(20)를 구성하고, 복수의 셀조립체(20)들이 적측되어 배터리백(10)을 구성한다. 구체적으로 베어셀(11)은 내부에 양극판, 음극판과 이 극판 사이에 게재되는 세퍼레이트와 전해액이 케이스(12) 내부에 수용되고, 잉 극판과 연결되는 제1 및 제2전극이 케이스(12) 외부로 노출된 채 밀봉된다. 이러한 베어셀(11)의 케이스(12)는 전해액과 반응을 일으키지 않고 기계적 강도가 우수한 금속 또는 합성수지 또는 금속과 합성수지를 복합층으로 형성한 재질로 제조될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이러한 베어셀(11)은 도시된 바와 같이 단면 형상이 사각형 형태의 판형태로 형성될 수도 있고, 단면 형상이 타원형상으로 형성될 수도 있고, 파우치형으로도 형성될 수 있다. 본 발명에서는 사각 단면 형상의 베어셀(11)을 예로 하여 설명을 진행하기로 한다. 이러한 베어셀(11)은 공지된 바와 같이 니켈-카드뮴(Ni-Cd), 리튬이온(Li), 니켈 수소(Ni-H)와 같은 금속산화물 이차전지, 알카라인 전지, 망간전지와 같은 다양한 전지가 이용될 수 있다. 베어셀(11)은 복수개 마련되고, 각각의 베어셀(11)은 각각의 홀더에 결합되어, 베어셀(11)과 홀더(100)가 결합된 셀조립체(20)가 복수개 적층되어 하나의 배터리 팩(10)을 구성하게 된다.

이러한 배터리팩(10)은 용량의 증량, 감량 및 출력전압의 높고 낮음에 따라 셀조립체(20)의 수를 조절하여 구성하는 것이 가능하다.

홀더(100)는 베어셀(11)의 전극단자가 노출된 일단에 결합되어 베어셀(11)이 터미널(101, 102), 다른 베어셀과 전기적으로 연결되도록 함과 아울러 셀조립체(20) 끼리 기계적으로 결합시키는 역할을 한다. 이를 위해 홀더(100)는 홀더본체(110), 연결부스바(180), 연결전극 및 완충부재를 포함하여 구성된다.

홀더(100)는 베어셀(11)의 전극단자와 전기적, 기계적으로 결합되는 연결전극이 안착되는 안착부가 형성되고, 안착부에 안착된 연결전극의 일부가 노출되도록 하는 부스바홈(111)이 형성된다. 연결부스바(180)는 이 부스바홈(111)에 삽입됨과 아울러 부스바홈(111)에 의해 노출되는 연결전극에 결합되어 이웃하는 베어셀(11)을 전기적으로 연결하게 된다.

또한, 이 부스바홈(111)은 연결전극과 외부와의 연결을 위한 터미널(101, 102)이 삽입된다. 터미널(101, 102)은 배터리 팩(10)의 전원을 외부에 전달하기 위한 전원터미널(101 : 101a, 101b)와 각 베어셀(11)의 상태를 확인하기 위한 회로와 연결되는 센싱터미널(102 : 102a,102b)를 포함하여 구성될 수 있다. 이외에도 사용용도에 따라 다양한 종류의 터미널이 이용될 수 있으나, 본 발명에서는 대표적인 전원터미널(101)과 센싱터미널(102)이 구비된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 전원터미널(101)과 센싱터미널(102)은 도시된 바와 같이 홀더본체(110)의 측면에서 부스바홈(111)에 삽입되어 연결전극에 결합될 수 있으나, 홀더본체(110)의 정면에서 결합될 수도 있는 것으로 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

이하에서는 다른 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 셀 조립체의 분해사시도이고, 도 3은 홀더본체의 정면사시도이며, 도 4는 홀더본체의 배면사시도이다. 또한, 도 5 및 도 6은 연결전극과 터미널의 연결을 설명하기 위한 예시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이 본 발명은 복수의 셀조립체(20)를 적층하여 배터리팩(10)을 구성하며, 이때, 베어셀(11)과 결합되는 배터리홀더(100)에 의해 셀조립체(20) 간의 기계적, 전기적 연결이 이루어진다.

이러한 배터리홀더(100)는 홀더본체(110), 연결전극(130), 연결부스바(180) 및 완충부재(190)를 포함하여 구성되고, 외부와의 연결을 위한 전원터미널(101)과 센싱터미널(102)이 구비될 수 있다.

홀더본체(110)는 베어셀(11)을 다른 베어셀(11)과 결합시켜 고정함과 아울러, 베어셀(11)과 다른 베어셀(11)의 전기적 연결, 베어셀과(11)과 외부 장치 또는 회로를 연결하기 위한 연결전극(130), 연결부스바(180)를 고정 및 지지하는 역할을 한다. 이를 위해 홀더본체(110)는 베어셀(11) 간의 기계적 결합을 위한 수단, 연결전극(130)의 고정 및 지지를 위한 수단, 연결전극(130)과 연결부스바(180)의 연결을 위한 수단, 연결전극(130)과 터미널(101, 102)의 연결을 위한 수단이 마련된다.

구체적으로 홀더본체(110)에는 셀조립체(20) 간의 기계적 결합을 통해 이웃하는 홀더본체(110)들 간의 연결을 위한 요부(116)와 철부(118)가 마련된 이 요부(116)와 철부(118)는 다른 홀더본체(110)와 접촉하는 접촉면에 해당하는 두면(118a, 118e)면에 마련된다 좀더 구체적으로 베어셀(11)과 홀더본체(110)가 결합되는 결합면(118f)과 모서리가 맞닿은 면 중 상면을 제1면(118a)(적층면), 상면과 이웃하는 면중 하면과의 사이에 면을 제2면(118b)(단자면), 두 측면을 각각 제3면(118c) 및 제4면(118d), 하면을 제5면(118e)(적층면), 베어셀(11)과 마주하는 면을 제6면(118f)(결합면)이라 정의할 때, 요부(116)와 철부(118)는 각각 제1면(118a)와 제5면(118e)에 형성된다.

이 요부(116)와 철부(118)는 철부(118)가 요부(116) 끼움결합될 수 있도록 대응되는 형상으로 형성되며, 제1면(118a)과 제5면(118e)의 서로 대응되는 면에 위치할 수 있으며, 각 면에 하나 이상 형성된다. 일례로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1면(118a)에 요부(116)가 복수로 형성되고, 제5면(118e)에 철부(118)가 복수로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 한면에 요부(116)와 철부(118)가 혼합되어 형성될 수 있으며, 요부(116)와 철부(118)의 형태 및 위치는 변경이 가능하다. 특히, 요부(116)와 철부(118) 외에도 홀더본체(110)의 표면 형상을 변경하거나, 홀더본체에 결합을 위해 고정되는 수단, 예를들어, 푸쉬홀더(push holder)와 같이 철부의 종단에 걸림턱이 하나 이상 형성되고, 걸림턱이 안착되는 단부를 가지는 요부에 의해서도 구성이 가능하다. 즉, 결합 및 분리가 용이하면서도 기계적으로 안정적인 결합을 유지할 수 있는 공지의 기술은 본 발명의 범위에 속하는 기술이라 할 수 있다.

한편, 홀더본체(110)에는 연결전극(130)의 안착을 위한 전극안착부(113)가 형성된다. 이 전극안착부(113)는 베어셀(11)로부터 인출되는 셀전극(13 : 13a, 13b)의 형태 및 위치에 따라 형성위치와 형태가 달라질 수 있다. 본 발명에서는 셀전극이 도 2에서와 같이 베어셀(11)의 일측 가장자리 측으로 치우쳐 인출된 예를 기본으로 하여 설명하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 전극 위치에 따른 안착부(113)의 위치 조정은 당업자라면 용이하게 변경가능함을 알 수 있다.

안착부(113)는 제1면(118a)의 표면보다 낮은 높이로 연결전극(130)의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 연결전극(130)은 제1면(118a)과 수직인 방향에서 결합되어 안착부(113)에 안착되어 홀더본체(110)와 결합된다. 이 안착부(113)는 베어셀(11)에 구성되는 제1 및 제2전극(13 : 13a, 13b)이 각각 결합될 수 있도록 이에 대응되게 형성된다. 이 안착부(113)에는 도시된 바와 같이 연결전극(130)의 제1홀(131)에 끼움결합되어 연결전극(130)을 안착부(113)에 견고히 고정하기 위한 돌기(114)가 형성될 수 있다. 특히, 이 돌기(114)는 연결전극의 고정후 가열가압되어 연결전극(130)이 이탈되지 않도록 할 수 있다. 여기서, 돌기(114)와 제1홀(131)에 의한 결합방법은 예시적으로 제시된 것으로 돌기(114)와 제1홀(131)의 수와 형태뿐만 아니라 결합 방식도 다양한 방식으로 구현이 가능하다.

한편, 홀더본체(110)의 제1면(118a)가 연접하는 면인 제2면(118b)에는 부스바홀(111 : 111a, 111b)이 형성된다. 부스바홀(111)은 안착부(113)의 표면의 연장선에 형성되며, 안착부(113)에 안착된 연결전극(130)의 가장자리 일부가 노출될 수 있게 한다. 특히, 이 부스바홀(111)은 일측 종단이 이웃하는 홀더본체(110)의 부스바홀(111)과 연결되도록 도시된 바와 같이 홀 일부가 사선으로 형성된다. 구체적으로 부스바홀(111)은 같은 홀더본체(110)에 형성되고 서로 연결되지 않는 제1부스바홀(111a)와 제2부스바홀(111b)로 구분된다. 이때, 제1부스바홀(111a)과 제2부스바홀(111b)의 종단 특히 홀더본체(110)의 중앙측 종단은 이웃하는 홀더본체(110)로 홀이 연결되도록 사선으로 형성된다. 이를 통해 제1부스바홀(111a)의 홈은 제1면(118a)에 맞닿는 다른 홀더본체(110)의 제2부스바홀(111b)과 이어지게 되고, 제2부스바홀(111b)의 홈은 제5면(111e)에 맞닿는 홀더본체(110)의 제1부스바홀(111a)과 이어지게 된다. 이 부스바홀(111)에는 연결부스바(180)가 삽입되어 서로 이웃하는 베어셀(11)의 극성이 다른 전극(13)을 연결하여 베어셀(11)간의 직렬연결이 이루어질 수 있게 된다. 여기서, 이러한 부스바홀(111)의 형상은 베어셀(11) 간의 직렬연결을 위한 것으로 병렬 연결의 경우 부스바홀(111)의 형상 및 배치를 변경하여 구성이 가능하며, 별도의 설명을 기재하지 않더라도 당업자에 의한 변형은 용이한 사항이다.

한편, 부스바홀(111)은 제2면(118b)으로부터 연접하는 측면인 제3 및 제4면(118c, 118d)까지 연장되어 형성된다. 이를 통해 부스바홀(111)은 연결부스바(180)와 터미널(101, 102)의 결합방향으로 서로 다르게 함으로써 결합 작업시 서로 간섭이 발생하는 것을 방지하고, 터미널(101, 102)을 통해 연결되는 연결라인이 배터리팩(10)의 측면을 통해 일률적으로 정렬될 수 있게 한다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 터미널(101, 102)를 제2면(118b)에 수직인 방향에서 연결전극(130)에 결합되게 하는 경우 부스바홀(111)이 제3 및 제4면(118c, 118d)까지 연장되어 형성될 필요는 없으며, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

연결전극(130)은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 판상 도전체로 형성되어, 베어셀(11)의 제1 및 제2전극(13a, 13b)와 연결부스바(180) 또는 터미널(101, 102)의 연결을 중계하는 역할과, 베어셀(11)과 홀더본체(110)를 결합시키는 역할을 한다.

이를 위해 연결전극(130)은 안착부(113)에 안착되어 안착부(113)로부터 이탈되지 않도록 돌출되는 플랜지(135)가 형성되며, 안착부(113)에 이에 대응되게 단턱부가 형성되어, 연결전극(130) 및 이와 연결된 베어셀(11)이 홀더본체(110)와 분리되는 것을 방지하게 된다. 이러한 연결전극(130)은 베어셀(11)의 제1 및 제2전극(13a, 13b)에 대응되도록 복수로 구성되며, 제1 및 제2전극(13a, 13b)과 용접, 볼트와 같은 결합부재를 이용하여 결합되거나, 베어셀(11)의 제1 및 제2전극(13a, 13b)의 종단부가 연결전극(130)의 역할을 하도록 일체형을 제조 및 가공될 수 있다. 이 연결전극(130)은 홀더본체(110)의 안착부(113)에 형성되는 돌기(114)가 끼움결합될 수 있는 제1홀(131)이 형성될 수 있다.

이러한 연결전극은 도시된 바와 같이 터미널(101, 102) 및 연결부스바(180)와의 연결을 위한 단자부(132)가 형성된다. 단자부(132)는 연결전극(130)의 일측 가장자리로부터 신장되어 형성되며, 연결부스바(180)와 터미널(101, 102)에 형성되는 제2 및 제3돌기와의 끼움결합이 이루어지도록 제2 및 제3홀(133, 134)가 형성된다.

특히 단자부(132)는 일부가 연결전극(130)의 판과 이격되어 간극을 가지도록 할 수 있다. 즉, 도 5에서와 같이 터미널(101, 102)의 말단에 사용되는 소켓(103) 형태의 연결부재가 별도의 변형 없이 연결전극(130)과 연결될 수 있도록 단자부(132)의 일부에 간극이 형성될 수 있으며, 이러한 간극은 터미널(101, 102)의 끼움방향과 나란한 방향으로 형성될 수 있다.

연결부스바(180)는 도시된 바와 같이 일방향으로 긴 도전체로 형성되고, 연결부(182)와 소켓부(181: 181a, 181b)로 구성될 수 있다. 소켓부(181)는 연결부(182)의 양단에 형성되고, 연결전극(130)과 전기/기계적으로 결합된다. 특히 소켓부(181) 중 어느 하나의 소켓(181a)은 현재단의 제1전극(13a)에 연결되고, 다른 소켓(181b)은 다음단 또는 이전단의 제2전극(13b)에 연결된다(직렬 연결시). 이러한 연결부스바(180)는 부스바홈(111)과 같이 소켓부(181)의 소켓들(181a, 181b) 사이를 연결부(182)가 비스듬하게 연결하는 형태로 형성된다.

그리고 소켓부(181)는 단면 형상이 일측이 개구된 'ㄷ'로 형성되고, 개구부를 통해 연결전극(130)에 끼움결합된다. 이때 소켓부(181)의 내측에는 제2돌부(183)가 형성되어 연결전극(130)에 형성된 제2홀(133)이 끼움결합되고 이를 통해 연결부스바(180)와 연결전극(130) 필요에 따라 분리가 가능하면서도 견고하게 결합될 수 있게 된다.

터미널(101, 102)은 전원터미널(101)과 센싱터미널(102)로 구성될 수 있다. 전원터미널(101)은 도시된 바와 같이 직렬연결되는 경우 출력하고자 하는 전압에 부합되는 위치의 연결전극(130)에 연결된다. 예를 들어 도 1에서와 같이 하나의 배터리팩(10)에서 단일 출력을 얻는 경우 도시된 바와 같이 제일 첫번째 셀조립체(20)의 연결전극(130)과 제일 마지막 셀조립체(20)의 연결전극(130)에 전원터미널(101)이 연결되고, 중간에 위치하는 셀조립체(20)는 홀더본체(110)에 의해 기계적으로 연결된다. 그리고, 연결부스바(180)가 부스바홈(111)에 삽입되어 이웃하는 홀더본체(110)를 가로질러 이웃하는 셀의 전극(13)을 전기적으로 연결하게 되며, 이를 통해 배터리 팩(10)이 구성된다.

센싱터미널(102)은 도시된 바와 같이 셀조립체(20)별로 구성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 센싱터미널(102)에 의해 보호회로와 같은 회로와 연결되어 셀조립체(20) 별 베어셀(11)의 상태를 외부회로에서 감지하게 된다. 이러한 외부회로는 베어셀(11)의 온도, 전압, 출력상태와 같은 상태정보를 센싱터미널(102)에 의해 연결되는 센싱라인과 전원터미널(101)에 의해 연결되는 전원라인을 통해 수집하여 분석할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 특히, 전원터미널(101)과 센싱터미널(102)은 도시된 바와 같이 홀더본체(110)의 측면(118c, 118d)을 통해 결합되어 정렬될 수 있으나, 이러한 방향을 한정하는 것은 아니다.

완충부재(190)는 베어셀(11)과 홀더본체(110)의 접촉에 의한 파손을 방지하고, 베어셀(11)의 전극이 외부 충격에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 홀더본체(110)와 베어셀(11)의 사이에 삽입된다. 이 완충부재(190)는 충격흡수가 가능하면서도 일정한 형태를 유지할 수 있는 합성수지와 같은 물질로 제조되어, 베어셀(11)에서 다른 부분에 비해 상대적으로 얇은 두께의 전극부분을 보호하는 역할을 하고, 홀더본체(110)와 베어셀(11)의 간격이 외부 압력에 의해 축소되는 것을 방지한다. 이를 위해 완충부재(190)는 도시된 바와 같이 긴 막대형으로 제조될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10 : 배터리 팩 11 : 베어셀
12 : 케이스 13 : 전극
20 : 셀조립체 101 : 전원터미널
102 : 센싱터미널 100 : 홀더
110 : 홀더본체 111 : 부스바홈
113 : 안착부 114 : 돌기
116 : 요부 118 : 철부
130 : 연결전극 180 : 연결부스바
190 : 완충부재

Claims

하나의 결합면, 2개의 적층면, 및 하나의 단자면을 갖는 3차원 형상을 하고, 상기 결합면과는 베어셀(bare cell)과 결합하고, 상기 적층면으로는 상기 베어셀의 적층 구조를 형성시키고, 상기 베어셀의 전극에 결합된 연결전극(extended terminal)을 상기 단자면 측으로 노출시키는 부스바홈이 형성된 홀더본체(holder body); 및
상기 부스바홈에 삽입되고, 적층된 베어셀에서 상층의 노출된 연결전극과 하층의 노출된 전극을 서로 결합시켜 베어셀의 직렬/병렬 결선을 완성시키는 연결부스바를 포함하되,
상기 연결부스바는,
베어셀의 전극을 노출시키는 연결전극 및 부스바홈을 이용하여,
상기 적층 구조와 독립되게 상기 직렬/병렬 결선을 완성시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 홀더(battery holder).
제 1 항에 있어서,
상기 배터리 홀더는,
판상으로 형성되는 연결전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 홀더.
제 2 항에 있어서,
상기 홀더본체는
상기 적층면에 결합을 위한 요부와 철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 홀더.
제 2 항에 있어서,
상기 부스바홈은
상기 적층면들 사이의 단자면에 형성되고,
상기 연결전극의 수에 대응되게 서로 연결되지 않는 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 홀더.
제 4 항에 있어서,
상기 부스바홈은
상기 홀더본체의 적층시 이웃하는 상기 홀더본체에 형성된 상기 부스바홈과 연결되어 부스바홈이 구성되도록 일측종단이 적층면의 표면으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 홀더.
제 5 항에 있어서,
상기 연결부스바는
상기 부스바홈을 통해 노출되는 상기 연결전극에 결합되는 한쌍의 소켓부와
상기 소켓부를 잇는 연결부를 포함하여 구성되며,
상기 부스바홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 홀더.
제 6 항에 있어서,
상기 소켓부는
상기 연결전극와 접촉하는 부분에 결합을 위한 요부 또는 철부가 형성되고,
상기 연결전극은 상기 소켓부의 요부 또는 철부에 대응되는 철부 또는 요부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 홀더.
제 1 항에 있어서,
상기 홀더본체는,
상기 연결전극이 안착하는 안착부를 더 포함하고,
상기 안착부는 돌기가 형성되고,
상기 연결전극은 상기 돌기가 끼움 결합되는 제1홀이 형성되며,
상기 돌기는 상기 제1홀과의 결합후 가열가압되어 형태 변환되는 것을 특징으로 하는 배터리 홀더.
제 1 항에 있어서,
상기 연결전극은 일측 가장자리로부터 신장되고,
전극본체와의 사이에 간극이 형성되는 단자부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 홀더.
베어셀과 결합하여 베어셀의 적층 구조 및 베어셀의 직렬/병렬 결선을 완성시키는 배터리 홀더; 및
상기 베어셀이 포함된 셀조립체를 하나 이상 포함하고,
상기 배터리 홀더는,
하나의 결합면, 2개의 적층면, 및 하나의 단자면을 갖는 3차원 형상을 하고, 상기 결합면과는 베어셀(bare cell)과 결합하고, 상기 적층면으로는 상기 베어셀의 적층 구조를 형성시키고, 상기 베어셀의 전극에 결합된 연결전극(extended terminal)을 상기 단자면 측으로 노출시키는 부스바홈이 형성된 홀더본체(holder body); 및
상기 부스바홈에 삽입되고, 적층된 베어셀에서 상층의 노출된 연결전극과 하층의 노출된 전극을 서로 결합시켜 베어셀의 직렬/병렬 결선을 완성시키는 연결부스바를 포함하되,
상기 연결부스바는,
베어셀의 전극을 노출시키는 연결전극 및 부스바홈을 이용하여,
상기 적층 구조와 독립되게 상기 직렬/병렬 결선을 완성시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
제 10 항에 있어서,
상기 홀더본체는
적층면에서 이웃하는 홀더본체와 대면하도록 이웃하는 상기 홀더본체 적층되어 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 11 항에 있어서,
상기 홀더본체는
상기 적층면에 결합을 위한 요부와 철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 11 항에 있어서,
상기 부스바홈은
상기 적층면들 사이의 단자면에 형성되고,
상기 연결전극의 수에 대응되게 서로 연결되지 않는 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 13 항에 있어서,
상기 부스바홈은
상기 홀더본체의 적층시 이웃하는 상기 홀더본체에 형성된 상기 부스바홈과 연결되어 부스바홈이 구성되도록 일측종단이 적층면의 표면으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 14 항에 있어서,
상기 연결부스바는
상기 부스바홈을 통해 노출되는 상기 연결전극에 결합되는 한쌍의 소켓부와
상기 소켓부를 잇는 연결부를 포함하여 구성되며,
상기 부스바홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 15 항에 있어서,
상기 소켓부는
상기 연결전극와 접촉하는 부분에 결합을 위한 요부 또는 철부가 형성되고,
상기 연결전극은 상기 소켓부의 요부 또는 철부에 대응되는 철부 또는 요부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 10 항에 있어서,
상기 연결부스바는
적층되는 서로 다른 셀조립체의 전극을 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 10 항에 있어서,
상기 홀더본체는,
상기 연결전극이 안착하는 안착부를 더 포함하고,
상기 안착부는 돌기가 형성되고,
상기 연결전극은 상기 돌기가 끼움 결합되는 제1홀이 형성되며,
상기 돌기는 상기 제1홀과의 결합 후 가열가압되어 형태변환되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 10 항에 있어서,
상기 연결전극은 일측 가장자리로부터 신장되고,
전극본체와의 사이에 간극이 형성되는 단자부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 19 항에 있어서,
상기 단자부는 상기 부스바홈에 의해 노출되고,
외부와의 연결을 위한 터미널이 상기 부스바홈을 관통하여 상기 단자부에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 19 항에 있어서,
상기 단자부는 외부와의 연결을 위한 터미널과 결합하기 위해 상기 터미널에 형성되는 요부 또는 철부에 대응하는 철부 또는 요부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 17 항에 있어서,
상기 부스바는 서로 이웃하는 셀조립체 중 어느 하나의 제1전극과 다른 하나의 제2전극을 상호 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 10 항에 있어서,
셀조립체는
상기 홀더본체와 상기 베어셀 사이에 게재되는 완충부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.