KR102367375B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조가 간단하면서도 노이즈의 유출입을 효과적으로 방지할 수 있는 팩 커넥터가 마련된 배터리 팩을 제공한다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리; 상기 셀 어셈블리의 충전 및 방전 동작을 제어하는 배터리 제어부; 내부 공간에 상기 셀 어셈블리 및 상기 배터리 제어부를 수용하는 팩 케이스; 및 제어 케이블을 통해 상기 배터리 제어부와 연결되고, 외부 장치의 커넥팅 단자가 접속되기 위한 접속 포트가 상기 팩 케이스의 적어도 일측에서 외부로 노출된 형태로 구비되며, 상기 접속 포트와 상기 제어 케이블 사이의 전기적 경로 상에서 노이즈를 필터링하는 필터링 부재가 내부에 매립된 형태로 구성된 팩 커넥터를 포함한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팩 커넥터에 노이즈 제거 기능이 구비된 배터리 팩과 이를 포함하는 자동차 등에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이차 전지는 배터리 팩에 구비되어 중대형 장치 등에 장착되는데, 이때 배터리 팩의 용량 및 출력을 높이기 위해 배터리 팩에는 많은 수의 이차 전지가 포함되어 상호 전기적으로 연결된다. 여기서, 다수의 이차 전지는 하나의 모듈 케이스 내부에 수납되어 하나의 배터리 모듈을 구성하고, 하나 이상의 배터리 모듈이 하나의 팩 케이스 내부에 수납되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
배터리 팩은 외부의 다른 장치와 전기적으로 연결되어 전원과 데이터 등을 주고받을 수 있다. 그런데, 이러한 과정에서 배터리 팩 내부로 노이즈가 유입되는 경우, 배터리 팩은 물론이고, 이러한 배터리 팩과 연결된 다른 전자 장비에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 차량에 장착된 배터리 팩의 경우, 차량 내의 다른 장치, 이를테면 인버터 등에 의해 노이즈가 팩 내부로 유입될 수 있다.
이 경우, 유입된 노이즈에 의해, 배터리 팩 내부의 각종 전자 장치, 이를테면 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)과 같은 배터리 제어부나 전류 센서, 온도 센서, 릴레이 등에 오작동을 일으키거나 정확한 작동을 방해하는 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, 배터리 팩으로 유입된 노이즈는 다시 배터리 팩과 연결된 외부의 다른 전자 장치, 이를테면 차량의 라디오나 네비게이션 등에 영향을 미쳐 오작동을 일으킬 수 있다.
특히, 차량의 인버터 등에서 발생한 노이즈는, 배터리 팩에 마련된 커넥터를 거쳐 팩 내부로 유입될 수 있다. 그리고, 이러한 커넥터는 제어 케이블을 통해 제어부 등의 전장 부품과 전기적으로 연결될 수 있는데, 인버터 등으로부터 유입된 노이즈는 이러한 커넥터 및 케이블을 거쳐 배터리 팩 내부로 유입됨으로써 여러 문제점을 발생시킬 수 있다.
종래 이러한 문제점을 해결하기 위해, 페라이트 코어 필터와 같은 필터 소자를 커넥터에 연결된 케이블 등에 감아 사용하는 기술이 제안되기도 하였다. 하지만, 이 경우, 배터리 팩의 에너지 밀도가 저하되고, 배터리 팩의 내부 구성 간 배치가 용이하지 않게 되는 문제가 있다. 즉, 필터 소자 자체가 어느 정도 부피를 갖고 있기 때문에 필터 소자가 차지하는 공간만큼 배터리 팩의 부피가 커지거나 이차 전지 등 다른 구성요소의 점유 공간이 작아질 수밖에 없다. 또한, 필터 소자를 배터리 팩 내부에 위치시킬 때, 필터 소자가 고정될 필요가 있는데, 이러한 필터 소자의 고정 구조를 마련하는 측면에서도 배터리 팩의 내부 공간이 좁아지게 되고 구조가 복잡해질 수밖에 없다. 뿐만 아니라, 페라이트 코어 필터에 와이어가 1회 이상 감기는 형태로 구성되는 경우가 많은데, 이 경우 제조 공정이 복잡해지고 내부 설계가 어려워지는 문제점이 생길 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구조가 간단하면서도 노이즈의 유출입을 효과적으로 방지할 수 있는 팩 커넥터가 마련된 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리; 상기 셀 어셈블리의 충전 및 방전 동작을 제어하는 배터리 제어부; 내부 공간에 상기 셀 어셈블리 및 상기 배터리 제어부를 수용하는 팩 케이스; 및 제어 케이블을 통해 상기 배터리 제어부와 연결되고, 외부 장치의 커넥팅 단자가 접속되기 위한 접속 포트가 상기 팩 케이스의 적어도 일측에서 외부로 노출된 형태로 구비되며, 상기 접속 포트와 상기 제어 케이블 사이의 전기적 경로 상에서 노이즈를 필터링하는 필터링 부재가 내부에 매립된 형태로 구성된 팩 커넥터를 포함한다.
여기서, 상기 팩 커넥터는, 내부에 빈 공간이 형성된 하우징 부재를 더 구비하며, 상기 필터링 부재는, 판상으로 구성되어 상기 하우징 부재의 내부 공간에 수용될 수 있다.
또한, 상기 필터링 부재는, 회로기판 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 필터링 부재는, 모서리의 적어도 일측이 상기 하우징 부재에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 필터링 부재는, 상기 하우징 부재에 직접 접촉된 모서리에 접지 단자가 위치하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 하우징 부재는, 전기 전도성 재질로 구성되어 상기 하우징 부재의 내면과 외면 사이를 전기적으로 연결하는 경로를 제공하는 접지 연결부를 구비하고, 상기 필터링 부재는, 상기 접지 단자가 상기 접지 연결부에 직접 접촉되게 구성될 수 있다.
또한, 상기 필터링 부재는, 다각 플레이트 형태로 구성되며, 적어도 2개의 모서리에 상기 접지 단자가 위치하여 상기 하우징 부재에 접촉되게 구성될 수 있다.
또한, 상기 하우징 부재는, 내부 공간과 외부 공간 사이를 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 필터링 부재는, 상기 하우징 부재의 관통공을 통해, 접지 단자가 상기 하우징 부재의 외부로 노출되게 구성될 수 있다.
또한, 상기 필터링 부재는, 모서리의 적어도 일부분이 상기 관통공을 관통하여 상기 하우징 부재보다 외측으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 팩 케이스는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성되며, 전기 전도성 재질로 구성된 부분이 상기 필터링 부재의 접지 단자에 전기적으로 연결되게 구성될 수 있다.
또한, 상기 팩 케이스는, 전기 전도성 재질로 구성되어 상기 필터링 부재의 접지 단자에 전기적으로 연결된 부분의 외면에 외측 방향으로 볼록하게 형성된 샤시 접촉부를 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 커넥터를 통해 배터리 팩 내부로 유입되거나 배터리 팩 외부로 유출되는 노이즈를 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 노이즈 차단 구성을 마련하기 위해 배터리 팩 부피가 증가하거나 에너지 밀도가 감소하는 것을 방지 내지 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 측면에 의하면, 노이즈 제거 구성으로 인해 배터리 팩 내부 구조가 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 또다른 측면에 의하면, 노이즈 제거 구성을 포함한 배터리 팩 제조가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 노이즈를 제거하는 경로가 짧아짐으로써, 노이즈 제거 성능이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 배터리 팩 외부의 커넥팅 단자가 접속되기 위한 접속 포트와 배터리 팩 내부의 연결된 제어 케이블 사이의 거리가 짧아질 수 있다. 따라서, 필터링 부재를 PCB(Printed Circuit Board) 형태로 구현하는 경우, PCB의 층 개수가 감소될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 결합 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 커넥터의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 부재의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 도 3의 A1-A1'선에 의한 단면 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 팩 커넥터의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 팩 커넥터의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9는, 도 8의 A2-A2'선에 대한 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 팩 커넥터의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 팩 커넥터의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는, 도 11의 A3-A3'선에 대한 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 팩 커넥터의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 14는, 도 13의 A4-A4'선에 대한 단면도이다.
도 15는, 도 2의 A5 부분에 대한 정단면 형태의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 팩 접지부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성에 대한 결합 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 셀 어셈블리(100), 배터리 제어부(200), 팩 케이스(300) 및 팩 커넥터(400)를 포함할 수 있다.
상기 셀 어셈블리(100)는, 복수의 이차 전지(110)를 구비할 수 있다. 이차 전지(110)는, 충방전을 통해 전기적 에너지를 저장하거나 방출하는 구성요소로서, 특히 파우치형 이차 전지 형태를 가질 수 있다. 이러한 이차 전지(110)는, 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장재를 구비할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 이차 전지(110)는, 리튬 이차 전지일 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩의 셀 어셈블리(100)에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 이차 전지가 채용될 수 있다.
상기 이차 전지(110)는, 배터리 팩에 다수 포함될 수 있다. 특히, 이러한 다수의 이차 전지(110)는, 파우치형 이차 전지로서, 넓은 면이 상부와 하부를 향하도록 눕혀진 형태로 상하 방향으로 배열될 수 있다.
상기 카트리지(120)는, 이차 전지(110)를 내부 공간에 수용하며, 특히 이차 전지(110)의 외주부를 외측에서 감싸도록 구성될 수 있다. 더욱이, 카트리지(120)는, 대략 사각 링 형태로 형성되어, 이차 전지(110)의 외측을 보호할 수 있다. 또한, 카트리지(120)는, 상호 적층 가능하게 구성되어, 상호 적층된 상태에서 내부 공간에 이차 전지(110)를 수납함으로써, 이차 전지(110)의 적층 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 카트리지(120)는, 중앙 부분에 열전도성 재질의 냉각 플레이트를 구비할 수도 있다. 이러한 카트리지의 구성에 대해서는, 본원발명의 출원시점에 널리 공지되어 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
상기 배터리 제어부(200)는, 배터리 팩의 각종 동작을 제어할 수 있다. 특히, 배터리 제어부(200)는, 셀 어셈블리(100)의 충전 및/또는 방전 동작을 제어할 수 있다. 또한, 배터리 제어부(200)는, 배터리 팩의 상태를 파악할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어부(200)는, 배터리 팩의 충방전 전류, 전압 및/또는 온도 등을 파악할 수 있다. 또한, 배터리 제어부(200)는, 셀 어셈블리(100)에 포함된 각 이차 전지(110)의 전압, SOC(State Of Charge) 및/또는 SOH(State Of Health) 등을 파악할 수 있다.
이러한 배터리 제어부(200)는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS) 자체일 수도 있고, 또는 BMS를 구비하는 형태로 구성될 수도 있다. 대체로 종래 배터리 팩은, 이러한 BMS를 포함한다. 즉, 통상적인 배터리 팩에는, BMS와 같은 배터리 제어부(200)가 포함되어 있으며, 본원발명은 이러한 배터리 제어부(200)의 구체적인 종류나 형태, 특징 등에 의해 한정되지 않는다. 더욱이, 자동차용 배터리 팩과 같은 중대형 배터리 팩에는 배터리 제어부(200)가 둘 이상 포함될 수도 있다. 본원발명의 배터리 팩에는 본원발명의 출원시점에 공지된 다양한 배터리 제어부(200)가 채용될 수 있으며, 이러한 배터리 제어부(200)에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
배터리 팩에 포함되는 전장 부품으로는, 이러한 배터리 관리 시스템과 같은 배터리 제어부(200) 이외에도, 전류센서, 릴레이, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다. 여기서, 전류센서는 배터리 팩의 충방전 전류를 센싱하는 구성요소이고, 릴레이는 배터리 팩의 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로를 선택적으로 개폐하는 스위칭 부품이다. 또한, 퓨즈는, 배터리 팩의 충방전 경로 상에 구비되어, 배터리 팩의 이상 상황 발생 시 융단됨으로써 충방전 전류의 흐름을 차단하는 구성요소이다. 이러한 전류센서, 릴레이 및 퓨즈는 배터리 제어부(200)와 정보를 주고 받을 수 있으며, 배터리 제어부(200)에 의해 제어될 수 있다. 배터리 제어부(200)를 비롯하여, 전류센서, 릴레이 및 퓨즈 등의 전장 부품은, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 플레이트 상에 장착된 형태로 배터리 팩 내부에 수용될 수 있다. 예를 들어, 전장 부품이 장착된 플레이트는, 셀 어셈블리(100)의 상부에 위치할 수 있다.
팩 케이스(300)는, 내부에 빈 공간이 형성되어, 내부 공간에 셀 어셈블리(100) 및 배터리 제어부(200) 등의 구성요소를 수용할 수 있다. 특히, 팩 케이스(300)는, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(301)와 하부 케이스(302)를 구비하여, 상부 케이스(301)와 하부 케이스(302)가 상호 결합되도록 구성될 수 있다. 팩 케이스(300)는 전기적 절연성 및 경량성, 강성 등을 확보하기 위해 플라스틱 재질로 구성될 수 있으나, 냉각이나 강성 등의 효과를 높이기 위해 적어도 부분적으로 금속 재질 등 다른 재질을 포함할 수도 있다. 또는, 팩 단자, 즉 배터리 팩의 충방전 단자(양극 단자 및 음극 단자)가 구비된 부분과 전기적 절연이 유지된 형태로, 팩 케이스(300)는 대체로 금속 재질 위주로 구성될 수도 있다.
상기 팩 케이스(300)는, 대체로 내부에 수납된 구성, 이를테면 셀 어셈블리(100)나 배터리 제어부(200)와 같은 구성요소가 외부로 노출되지 않도록 함으로써, 이러한 내부 구성요소들이 외부의 물리적 또는 화학적 요인 등으로부터 보호되도록 할 수 있다. 다만, 상기 팩 케이스(300)는, 배터리 팩 외부의 충방전 장치가 연결되어 충방전 전류가 흐를 수 있도록, 팩 단자가 외부에 노출되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 팩 케이스(300)는, 2개의 단자 홀을 구비하며, 양극 단자 및 음극 단자는 이러한 단자 홀을 각각 관통하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 팩 케이스(300)는, 배터리 팩 외부의 장치에 연결된 커넥팅 단자가 접속될 수 있도록 팩 커넥터(400)의 적어도 일부가 노출되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 팩 케이스(300)는, 커넥팅 홀을 구비하여, 커넥팅 단자의 접속 포트가 외측으로 노출되도록 구성될 수 있다.
상기 팩 커넥터(400)는, 제어 케이블을 통해 배터리 제어부(200)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 팩 커넥터(400)는, 접속 포트를 통해 외부 장치와 접속될 수 있다. 팩 커넥터(400)에 접속되는 외부 장치는, 배터리 팩 외부에 존재하며, 배터리 팩과 각종 정보를 주고 받도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 외부 장치는, 배터리 팩의 전압, 전류, 온도, SOC 및 SOH 정보와 같은 각종 정보를 배터리 제어부(200)로부터 전송받는 장치일 수 있다. 또는, 외부 장치는, 배터리 팩에 대하여, 충방전 동작을 제어하는 명령을 배터리 제어부(200)에 전송하는 장치일 수 있다.
이처럼, 팩 커넥터(400)는, 외부 장치와 통신을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 팩 커넥터(400)는 외부 장치로부터 배터리 제어부(200) 등을 구동시키기 위한 구동 전원이 유입 및 유출되도록 하는 통로로서의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 팩 커넥터(400)는, 이러한 배터리 제어부(200) 등의 전장 부품과 연결되어 구동 전원을 전달하거나 통신 신호를 전달할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 상기 팩 커넥터(400)는, 필터링 부재가 내부에 매립된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 팩 커넥터(400)의 구체적인 구성에 대해서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 커넥터(400)의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저, 상기 팩 커넥터(400)는, 접속 포트(430)가 일측에 마련될 수 있다. 그리고, 이러한 접속 포트(430)는, 배터리 팩 외부에 위치하는 외부 장치의 커넥팅 단자(D)가 접속되도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속 포트(430)는, 팩 케이스(300)의 적어도 일측에서 외부로 노출된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 팩 커넥터(400)는 배터리 팩의 상부에 위치하고, 이러한 팩 커넥터(400)의 접속 포트(430)는 상부 케이스(301)의 일측에서 외부로 노출되도록 구성될 수 있다. 한편, 외부 장치의 커넥팅 단자(D)는, 외부 장치에 구비된 구성요소로서, 팩 커넥터(400)의 접속 포트(430)에 접속 가능하도록 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 팩 커넥터(400)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 필터링 부재(410)를 내부에 포함할 수 있다.
상기 필터링 부재(410)는, 일측이 접속 포트(430)에 연결되고, 다른 일측이 제어 케이블(210)에 연결될 수 있다. 그리고, 필터링 부재(410)는, 이러한 접속 포트(430)와 제어 케이블(210) 사이에서, 신호나 전원을 위한 전류가 흐를 수 있는 전기적 경로를 제공할 수 있다. 더욱이, 상기 필터링 부재(410)는, 이러한 접속 포트(430)와 제어 케이블(210) 사이의 전기적 경로 상에서 노이즈를 필터링할 수 있다.
상기 필터링 부재(410)는, 전기적 경로 상에서 노이즈를 필터링하기 위한 하나 이상의 소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터링 부재(410)는, 노이즈를 필터링하는 소자로서 커패시터(C)를 하나 이상 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 필터링 부재(410)는, Y 커패시터를 구비할 수 있다. 또한, 상기 필터링 부재(410)는, 노이즈를 필터링하는 소자로서 인덕터를 구비할 수 있다. 이러한 필터링 부재(410)의 구체적인 구성에 대해서는, 본원발명의 출원시점에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 본원발명은, 팩 커넥터(400)에 적용되는 필터링 소자의 구체적인 형태에 의해 한정되지 않으며, 본원발명의 출원 시점에 공지된 여러 노이즈 필터링 회로 구성들이 본원발명의 필터링 부재(410)에 채용될 수 있다. 예를 들어, 필터링 부재(410)의 필터링 소자에는, 공통 모드(common mode) 노이즈를 필터링하는 소자 및/또는 정상 모드(normal mode) 노이즈를 필터링하는 소자 등이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 팩 커넥터(400)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징 부재(420)를 구비할 수 있다.
상기 하우징 부재(420)는, 내부에 빈 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 하우징 부재(420)는, 대체로 플라스틱과 같은 전기 절연성 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 하우징 부재(420)는, 일측에 제어 케이블(210)이 연결될 수 있다. 그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 제어 케이블(210)은 필터링 부재(410)의 전기적 경로에 연결될 수 있다. 따라서, 제어 케이블(210)을 통해 배터리 제어부(200)로 유출입되는 신호 내지 전원이 필터링 부재(410)의 전기적 경로에 흐르도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 하우징 부재(420)는, 배터리 팩 외부의 커넥팅 단자(D)와 접속될 수 있도록 접속 포트(430)가 일측에 제공될 수 있다. 이때, 접속 포트(430)는, 하우징 부재(420)의 일부로서 구성될 수도 있고, 하우징 부재(420)와는 별도의 구성요소로서 하우징 부재(420)의 내부 공간에 수납되어 하우징 부재(420)의 일측에 결합되는 형태로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 접속 포트(430)는, 하우징 부재(420)의 전면 측 내부 공간에 수납되어 하우징 부재(420)의 전단 측에 결합될 수 있다. 한편, 커넥팅 단자(D)는, 외부 장치에서 배터리 팩과 접속되기 위해 마련된 단자일 수 있다. 예를 들어, 차량용 배터리 팩의 경우, 배터리 팩은 차량의 ECU(Electronic Control Unit) 등과 연결되어 신호를 주고 받을 수 있다. 이때, 외부 장치의 커넥팅 단자(D)란, ECU에 마련되거나 그에 연결된 접속용 단자일 수 있다. 하우징 부재(420)의 접속 포트(430)에는, 도체 핀과 같이 배터리 팩 외부의 커넥팅 단자(D)와 전기적으로 연결되기 위한 접속 부품이 존재할 수 있다. 그리고, 이러한 도체 핀과 같은 접속 부품은, 직접 또는 간접적으로 필터링 부재(410)의 전기적 경로에 연결될 수 있다. 따라서, 접속 포트(430)를 통해 외부 장치로부터 배터리 팩 내부로 전원 또는 신호가 유입되거나 접속 포트(430)를 통해 배터리 팩으로부터 외부 장치로 전원 또는 신호가 유출되는 경우, 해당 전원 또는 신호가 필터링 부재(410)를 경유하도록 할 수 있다.
더욱이, 상기 하우징 부재(420)는, 제어 케이블(210)이 내측 단부에 연결되고, 접속 포트(430)가 외측 단부에 구비되도록 구성될 수 있다. 여기서, 외측이란 배터리 팩의 내부 공간이 아닌 외측을 향하는 방향을 의미할 수 있다(도면의 +y축 방향). 반대로, 내측이란 배터리 팩의 내부 공간을 향하는 방향, 다시 말해 배터리 제어부(200)가 위치하는 방향을 의미할 수 있다(도면의 -y축 방향).
특히, 상기 필터링 부재(410)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 판상으로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 판상의 필터링 부재(410)는, 전체 또는 대부분이 하우징 부재(420)의 내부 공간에 수용될 수 있다.
이처럼, 필터링 부재(410)가 판상으로 구성되는 경우, 팩 커넥터(400)의 외장을 형성하는 하우징 부재(420)의 내부 공간에 위치하기 용이할 수 있다. 뿐만 아니라, 필터링 부재(410)가 판상으로 구성되면, 팩 커넥터(400) 내부에 구비된 필터링 부재(410) 이외의 다른 구성요소들이 위치할 수 있는 공간 확보가 용이할 수 있다. 또한, 필터링 부재(410)가 판상으로 구성되는 경우, 필터링 부재(410)에 전류가 흐를 수 있는 전기적 경로를 마련하는 것이 용이하고, 필터링을 위한 커패시터나 인덕터와 같은 각종 부품들을 판상의 모재에 부착하는 것이 용이하게 달성될 수 있다. 또한, 필터링 부재(410)와 하우징 부재(420) 간의 결합이 잘 이루어져, 하우징 부재(420) 내부에서 필터링 부재(410)가 안정적으로 고정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 필터링 부재(410)는, 회로기판 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 필터링 부재(410)는, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB) 형태로 구성될 수 있다. 이러한 인쇄회로기판은, 플라스틱과 같은 절연성 기판에 금속 재질의 회로가 인쇄된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 인쇄회로기판의 구성은, 본원발명의 출원 시점에 널리 공지되어 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
본원발명에서 필터링 부재(410)가 회로기판 형태로 구성된 경우, 회로기판에 구성된 회로 상에는 커패시터, 인덕터와 같은 필터링 소자가 구비될 수 있다. 예를 들어, 이러한 회로기판의 회로 구성에는 공통 모드 노이즈 필터 및/또는 정상 모드 노이즈 필터가 포함될 수 있다. 또한, 회로기판 형태로 구성된 필터링 부재(410)에는 접지 단자(ground)가 구비될 수 있다. 이러한 접지 단자는, 필터링 부재에서, 필터링 소자에 의해 필터링된 노이즈 성분이 외부로 배출되는 출구 역할을 할 수 있다. 즉, 노이즈 성분은, 접속 포트(430)에 접속된 외부 장치와 배터리 제어부(200) 사이의 전기적 경로 상에서 흐르지 않고, 접지 단자를 통해 외부, 이를테면 자동차 샤시로 배출될 수 있다.
한편, 필터링 부재(410)가 회로기판 형태로 구성된 실시예에서, 접속 포트(430)와 제어 케이블(210)은 필터링 부재(410)의 서로 다른 표면에 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 실시예에서, +y축 방향이 배터리 팩의 전방 측 방향이라 하고 -y축 방향이 배터리 팩의 후방 측 방향이라 할 때, 접속 포트(430)는 필터링 부재(410)의 전면 측에 연결될 수 있다. 그리고, 제어 케이블(210)은 필터링 부재(410)의 후면 측에 연결될 수 있다.
본원발명의 이러한 구성에 의하면, 접속 포트(430)의 연결을 위한 구성과 제어 케이블(210)의 연결을 위한 구성이 회로기판(필터링 부재)의 서로 다른 표면에 구비되어, 회로기판의 구성을 간소화할 수 있다. 특히, 본원발명의 이러한 구성에 의하면, 회로기판(필터링 부재)에서 접속 포트(430)의 연결 지점과 제어 케이블(210)의 연결 지점이 짧게 형성될 수 있다. 따라서, 이 경우, 인쇄회로기판의 층수가 감소될 수 있다. 예를 들어, 상기 구성에 의하면, 필터링 부재를 구성하는 PCB의 층수가 1개로 구성될 수 있다. 그러므로, 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 구조를 단순화하고, 제조 공정성을 향상시키며, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
상기 필터링 부재(410)는, 모서리의 적어도 일측이 하우징 부재(420)에 직접 접촉하는 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 모서리란 필터링 부재의 테두리 부분이라 할 수 있다. 특히, 필터링 부재(410)가 플레이트 형태로 구성된 경우, 필터링 부재(410)의 모서리인 변 부분이 하우징 부재(420)에 직접 접촉되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터링 부재(410)가 원판 또는 다각형판 형태로 구성된 경우, 적어도 일부의 테두리 부분이 하우징 부재(420)의 내면에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 필터링 부재(410)는, 적어도 한 변(모서리)이 전체적으로 하우징 부재(420)에 접촉된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 모서리 부분과 하우징 부재(420) 사이의 결합성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 하우징 부재(420)의 내면에는 필터링 부재(410)의 모서리 부분과 결합되기 위한 체결 구성, 이를테면 후크 결합부나 삽입 결합부 등을 구비할 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)로부터 배터리 팩 외부로 노이즈 성분을 배출하는 성능 개선에 보다 유리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 필터링 부재(410)는, 접지 단자가 모서리에 위치할 수 있다. 이에 대해서는, 도 5의 구성을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 부재(410)의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 본 도면과 관련하여서는, 앞선 설명에 대하여 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 필터링 부재(410)는, PCB 형태로 구성되되, 모서리의 일측에 접지 단자(411)가 구비될 수 있다. 더욱이, 접지 단자(411)는, 적어도 일부분이 필터링 부재(410)의 테두리(변) 부분에 접하는 형태로 구성될 수 있다. 특히, 필터링 부재(410)는, 넓은 양 표면이 수평 방향을 향하도록 세워진 형태로 구성될 수 있다. 이때, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)는, 상부 모서리 측에 위치할 수 있다. 그리고, 필터링 부재(410)에 의해 필터링된 노이즈 성분은, 이러한 접지 단자(411)를 통해, 배터리 팩 외측, 이를테면 차량의 샤시 등으로 배출될 수 있다. 한편, 특별한 설명이 없는 한, 본 명세서에서 수평 방향이란 배터리 팩을 지면에 놓았을 때 배터리 팩의 바닥면, 즉 지면에 평행한 평면(수평면) 상의 한 방향을 의미한다고 할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 수직 방향이란 이러한 수평면에 직교하는 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향으로 표현될 수도 있다.
이처럼, 필터링 부재(410)에서 접지 단자(411)가 필터링 부재(410)의 모서리에 위치하는 본원발명의 한 실시 형태에 의하면, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)로부터 노이즈 성분이 배터리 팩 외부로 배출되는 구성이 용이하게 달성될 수 있다. 필터링 부재(410)에 의해 걸러진 노이즈 성분은, 접지 단자(411)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이때, 판상, 특히 PCB 형태로 구성된 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)가 모서리에 위치하는 경우, 접지 단자(411)는 팩 커넥터(400)의 하우징 부재(420)에 직접 접촉하거나 하우징 부재(420)의 외측으로 노출되기 용이할 수 있다. 따라서, 자동차 샤시 등과 같은 노이즈 배출 경로에 보다 가깝게 위치할 수 있다. 그러므로, 접지 단자(411)로부터 자동차 샤시로 배출되는 노이즈 제거 거리가 짧아짐으로써 노이즈 제거 성능이 보다 향상될 수 있다.
특히, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)는, 팩 커넥터(400)의 하우징 부재(420)에 직접 접촉하거나, 하우징 부재(420)를 거치지 않고 팩 케이스(300)나 자동차 샤시 등에 직접 접촉될 수 있다. 이 경우, 접지 단자(411)로부터 자동차 샤시에 이르는 노이즈 제거 경로가 더욱 짧아짐으로써, 노이즈 제거 성능이 더욱 높아질 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)와 팩 케이스(300) 사이, 또는 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)와 자동차 샤시 사이의 노이즈 제거 경로에, 케이블과 같은 별도의 연결 구성이 구비되지 않을 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 부품 간소화 및 제조 공정성 향상에 유리하고, 노이즈 제거 경로가 짧아져 노이즈 제거 효율이 보다 높아질 수 있다.
또한, 상기 팩 커넥터(400)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 접지 연결부(421)를 구비할 수 있다. 그리고, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)는, 이러한 팩 커넥터(400)의 접지 연결부(421)에 직접 접촉되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은, 도 3의 A1-A1'선에 의한 단면 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 다만, 팩 커넥터(400)의 내부에는 다른 구성이 더 포함될 수 있으나, 도 6에서는 설명의 편의를 위해, 하우징 부재(420)와 필터링 부재(410)만 도시되도록 한다.
도 6을 참조하면, 접지 연결부(421)는, 팩 커넥터(400)의 하우징 부재(420)에 구비될 수 있다. 이러한 접지 연결부(421)는, 하우징 부재(420)의 다른 부분과 다르게 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 하우징 부재(420)는, 접지 연결부(421)를 제외한 본체(422) 부분이 전체적으로 플라스틱과 같은 전기 절연성 재질로 구성될 수 있다. 따라서, 팩 커넥터(400)의 하우징 부재(420)는, 이러한 본체(422)의 전기 절연성으로 인해 내부의 구성요소와 외부 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 반면, 접지 연결부(421)는, 구리나 스틸, 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성되어 노이즈 성분이 이동될 수 있다.
특히, 접지 연결부(421)는, 하우징 부재(420)의 내면과 외면 사이를 전기적으로 연결하는 경로를 제공할 수 있다. 여기서, 내면이란 하우징 부재(420)의 내부 공간에 위치하는 표면을 의미하고, 외면이란 하우징 부재(420)의 외부에 위치하는 표면을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 접지 연결부(421)는, 내측에서 외측까지 관통하는 형태로 구성되어, 하우징 부재(420)의 내면과 외면 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 접지 연결부(421)의 내측 부분에는, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)가 직접 접촉될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 접지 연결부(421)의 외측 부분에는, 접지를 구성하는 샤시, 이를테면 자동차의 샤시가 직접 접촉되거나, 이러한 샤시에 연결된 팩 케이스(300)의 전기 전도성 재질 부분이 직접 접촉될 수 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 팩 커넥터(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7은, 도 6의 변형된 형태라 할 수 있다. 본 실시예에 대해서는 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 7을 참조하면, 필터링 부재(410)에 접지 단자(411)가 구비되고, 하우징 부재(420)에 접지 연결부(421)가 구비되되, 접지 단자(411)와 접지 연결부(421)는 상호 삽입 체결될 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 접지 단자(411)와 접지 연결부(421)는, 상호 대응되는 형태로 요철이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 접지 단자(411)의 적어도 일부는 외측 방향, 이를테면 상부 방향(도면의 +z축 방향)으로 볼록하게 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 접지 연결부(421)는, 이러한 접지 단자(411)의 돌출된 형태에 대응되는 형태로, 상부 방향으로 오목하게 파여진 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 접지 단자(411)의 돌출부는 접지 연결부(421)의 오목부에 삽입하여 결합될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)와 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421) 사이의 접촉 상태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 요철 결합 구성으로 인해, 필터링 부재(410)가 하우징 부재(420) 내부 공간에서 유동되지 않고 안정적으로 위치하도록 할 수 있다. 또한, 이러한 요철 결합 구성은, 필터링 부재(410)와 하우징 부재(420) 사이의 조립을 가이드하여, 팩 커넥터(400)의 제조 공정성을 향상시킬 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 팩 커넥터(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 9는, 도 8의 A2-A2'선에 대한 단면도이다. 도 8은 도 3의 변형예라 할 수 있고, 도 9는 도 6의 다른 변형예라 할 수도 있다. 본 실시예에 대해서도 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
먼저 도 9를 참조하면, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)는, 필터링 부재(410)의 모서리에서, 적어도 일 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 접지 단자(411)는, 필터링 부재(410)의 상부 측 모서리에 위치하여, 수평 방향, 이를테면 좌우 방향(도면의 x축 방향)으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 접지 단자(411)는, 필터링 부재(410)의 상부 측 모서리에 대하여 전체적인 부분을 차지할 수도 있고, 일부분이 제외된 대부분을 차지할 수도 있다.
그리고, 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)는, 이러한 접지 단자(411)의 형태에 대응하여, 적어도 일 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 접지 연결부(421)는, 하우징 부재(420)의 상측 부분에 위치하여, 좌우 방향으로 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)와 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421) 사이의 접촉 면적이 확대될 수 있다. 따라서, 필터링 부재(410)로부터 하우징 부재(420)를 통해 팩 커넥터(400) 외부로 배출되는 노이즈 제거 경로가 보다 넓게 확보되어 노이즈 제거 성능이 향상될 수 있다.
한편, 상기 필터링 부재(410)는, 다각 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터링 부재(410)는, 여러 도면에 도시된 바와 같이, 사각 플레이트 형태로 구성될 수 있다. 이처럼 필터링 부재(410)가 다각 플레이트 형태로 구성될 때, 필터링 부재(410)에는 3개 이상의 모서리(변)가 존재할 수 있다. 예를 들어, 사각 플레이트 형태로 구성된 필터링 부재(410)의 경우, 테두리를 따라 대략 4개의 모서리를 구비할 수 있다.
이처럼, 필터링 부재(410)가 다각 플레이트 형태로 구성될 때, 필터링 부재(410)의 모서리 중 적어도 2개의 모서리에 접지 단자(411)가 위치할 수 있다. 그리고, 이러한 2개의 모서리에 위치한 접지 단자(411)는 하우징 부재(420)에 직접 접촉될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 대해서는 도 10을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 10은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 팩 커넥터(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 10은, 도 6의 또다른 변형예라 할 수 있다. 본 실시예에 대해서도 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 10을 참조하면, 상기 필터링 부재(410)는, 사각 플레이트 형태로 구성되되, 접지 단자(411)는 2개의 모서리에 위치하는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 접지 단자(411)는 사각 플레이트의 상부 측 모서리와 하부 측 모서리에 위치하여, 좌우 방향으로 길게 연장되는 형태로 구성될 수 있다.
이러한 필터링 부재(410)의 구성에 대응하여, 상기 하우징 부재(420)는, 상부 측과 하부 측에 각각 접지 연결부(421)가 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 2개의 접지 연결부(421)는, 각각 하우징 부재(420)의 좌측 단부에서 우측 단부에 이르기까지 길게 연장된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 필터링 부재(410)의 2개의 접지 단자(411)는, 하우징 부재(420)의 2개의 접지 연결부(421)에 각각 직접 접촉될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)와 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421) 사이의 접촉 면적이 보다 확대될 수 있다. 따라서, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)와 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)를 경유하여 배터리 팩의 외부로 배출되는 노이즈 제거 경로가 더욱 충분하게 확보될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 노이즈 제거 성능이 보다 개선될 수 있다.
도 11은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 팩 커넥터(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 12는, 도 11의 A3-A3'선에 대한 단면도이다. 여기서, 도 11은 도 3의 다른 변형예이고, 도 12는 도 6의 다른 변형예라 할 수 있다. 여기서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
먼저 도 12를 참조하면, 필터링 부재(410)는, 접지 단자(411)가 필터링 부재(410)의 모든 모서리에 구비되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터링 부재(410)가 사각 플레이트 형태로 구성되는 경우, 필터링 부재(410)에는 4개의 모서리가 존재하는데, 여기서 접지 단자(411)는 이러한 필터링 부재(410)의 4개의 모서리에 모두 마련되도록 구성될 수 있다.
특히, 접지 단자(411)는, 필터링 부재(410)의 테두리 부분을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터링 부재(410)가 사각 플레이트 형태로 구성된 경우, 접지 단자(411)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 대략 사각 링 형태로 구성될 수 있다.
그리고, 접지 연결부(421)는, 이러한 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)에 대응되는 위치 및 형태로, 하우징 부재(420)에 마련될 수 있다. 예를 들어, 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 하우징 부재(420)의 전면 및 후면을 제외한, 상면, 하면, 좌측면 및 우측면에 구비될 수 있다. 특히, 접지 단자(411)가 링 형태로 형성된 경우, 접지 연결부(421) 역시 하우징 부재(420)의 내주면 및 외주면을 따라 길게 연장된 링 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 모든 모서리에서 노이즈 배출 경로가 형성될 수 있다. 따라서, 접지 단자(411)와 접지 연결부(421) 사이의 접촉 면적이 더욱 확대되어, 필터링 부재(410)에 의한 노이즈 제거 성능이 보다 현저하게 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에서는, 필터링 부재(410)의 모든 모서리에서 하우징 부재(420)와 접촉하므로, 필터링 부재(410)와 하우징 부재(420) 사이의 결합성도 보다 우수하게 확보될 수 있다.
다만, 도 11 및 도 12에서는, 접지 단자(411)와 접지 연결부(421)가, 각각 필터링 부재(410)와 하우징 부재(420)의 모든 모서리에 구비되어 서로 연결된 형태로 도시되어 있으나, 이들 접지 단자(411) 및/또는 접지 연결부(421)는 각 모서리에서 서로 연결되지 않고 서로 분리된 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 접지 단자(411) 및/또는 접지 연결부(421)는 하나의 팩 커넥터(400)에서 각각 둘 이상 구비된다고 할 수 있다.
한편, 이처럼, 필터링 부재(410)의 모든 모서리에서 접지 단자(411)가 구비되고, 그러한 접지 단자(411)가 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)에 연결되도록 하기 위해서는, 하우징 부재(420)의 형상은 필터링 부재(410)의 형상에 대응되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터링 부재(410)가 사각 플레이트 형태로 형성된 경우, 하우징 부재(420)는 사각 관 내지 사각 박스 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 필터링 부재(410)의 모든 모서리가 하우징 부재(420)의 내면에 접촉되도록 하는 구성이 보다 용이하게 달성될 수 있다.
한편, 상기 필터링 부재(410)는, 세워진 형태로 하우징 부재(420) 내부에 구비될 수 있다. 이 경우, 필터링 부재(410)는, 적어도 상측 모서리 및/또는 하측 모서리가 하우징 부재(420)의 상측 부분 및/또는 하측 부분에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하우징 부재(420)의 외측에 위치하는 팩 케이스(300)나 자동차 샤시 등에 접촉하는 구성이 보다 용이하게 달성될 수 있다. 배터리 팩이 장착되는 장치, 이를테면 자동차에서, 배터리 팩은 상측 또는 하측 부분이 샤시에 접촉되기 용이하다. 따라서, 필터링 부재(410)는, 적어도 상측 모서리 및/또는 하측 모서리가 하우징 부재(420)에 접촉됨으로써, 필터링 부재(410)로부터 자동차의 샤시에 이르는 노이즈 제거 경로가 보다 짧게 구성될 수 있다.
더욱이, 팩 커넥터(400)가 배터리 팩의 상부 측에 위치하여, 상부 케이스(301)에 접속 포트(430)가 노출된 형태로 구성된 경우, 적어도 필터링 부재(410)의 상측 모서리가 하우징 부재(420)의 상측 부분이나, 팩 케이스(300) 또는 샤시에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다. 또는, 하부 케이스(302)에 접속 포트(430)가 노출된 형태로 구성된 경우, 적어도 필터링 부재(410)의 하측 모서리가 하우징 부재(420)의 하측 부분, 팩 케이스(300) 또는 샤시에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다.
또한, 이와 같이 필터링 부재(410)가 세워진 형태로 구성되면, 내측 제어 케이블(210)과 외측 접속 포트(430) 사이의 연결 구성이 보다 용이하게 달성될 수 있다. 특히, PCB 형태로 구성된 필터링 부재(410)가, 일면이 외측을 향하고 타면이 내측을 향하도록 세워진 형태로 구비되면, 일면에는 외측에 위치한 접속 포트(430)가 쉽게 연결되고, 타면에는 내측에 위치한 제어 케이블(210)이 쉽게 연결될 수 있다.
도 13은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 팩 커넥터(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 14는, 도 13의 A4-A4'선에 대한 단면도이다. 여기서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 팩 커넥터(400)는, H1으로 표시된 바와 같이, 내외측 사이를 관통하는 형태로 관통공이 형성될 수 있다. 특히, 상기 팩 커넥터(400)의 하우징 부재(420)는, 내부 공간과 외부 공간 사이를 관통하도록 홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징 부재(420)는, 적어도 일측, 이를테면 도면에 도시된 바와 같이, 상측 부분에, 상하 방향으로 관통된 형태로 관통공(H1)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 필터링 부재(410)는, 이러한 하우징 부재(420)의 관통공(H1)을 통해 접지 단자(411)가 팩 커넥터(400)의 외측으로 노출되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 하우징 부재(420)의 관통공(H1)을 통해 접지 단자(411)가 팩 케이스(300)의 전도성 재질 부분 또는 자동차 등의 샤시에 직접 접촉될 수 있다. 따라서, 필터링 부재(410)에서 배출된 노이즈 성분이 하우징 부재(420)를 경유하지 않고 팩 커넥터(400) 외측으로 직접 배출될 수 있다. 그러므로, 이 경우, 하우징 부재(420)에 노이즈 제거 경로를 형성하기 위한 전기 전도성 재질 부분을 마련할 필요가 없다. 그러므로, 팩 커넥터(400)의 구성이 보다 간소화되고, 이로 인해 배터리 팩의 제조 공정성이 향상되고 제조 시간 및 비용 등이 감소될 수 있다.
특히, 필터링 부재(410)는, 도면에서 P1으로 표시된 바와 같이, 모서리의 적어도 일부분이 관통공(H1)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 특히, 필터링 부재(410)는, 모서리의 적어도 일측에 돌출부가 형성되고, 이러한 돌출부가 하우징 부재(420)의 관통공(H1)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 필터링 부재(410)는, 상하 방향으로 세워진 판상 형태로 구성되되, 상측 모서리 부분에 상부 방향(+z축 방향)으로 돌출된 형태로 돌출부(P1)가 형성될 수 있다. 또한, 하우징 부재(420)는, 상측 부분에 슬릿 형태의 관통공(H1)이 형성될 수 있다. 이 경우, 돌출부(P1)는, 관통공(H1)에 삽입될 수 있다. 더욱이, 돌출부(P1)는, 이러한 관통공(H1)을 관통한 후에, 하우징 부재(420)보다 외측 방향, 이를테면 상부 방향으로 더 돌출된 형태로 구성될 수 있다.
본원발명의 이러한 구성에 의하면, 필터링 부재(410)의 돌출부(P1)와 하우징 부재(420)의 관통공(H1) 사이의 삽입 결합에 의해, 필터링 부재(410)와 하우징 부재(420) 사이의 조립성 및 고정성이 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 필터링 부재(410)에서 하우징 부재(420)보다 외측으로 돌출되게 형성된 부분으로 인해, 팩 커넥터(400)와 팩 케이스(300) 사이의 결합 구성이 보다 용이하게 구현될 수 있다.
더욱이, 이와 같은 구성에서, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)는, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 적어도 일부분이 돌출부(P1)에 형성되어 관통공을 통해 하우징 부재(420)의 외부로 노출될 수 있다. 특히, 접지 단자(411)의 적어도 일부분은, 하우징 부재(420)의 외측에 위치한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 13 및 도 14의 구성을 참조하면, 필터링 단자의 돌출부에 구비된 접지 단자(411)는, 적어도 일부분이 하우징 부재(420)보다 상측으로 더 돌출된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 접지 단자(411)로부터 노이즈 성분의 배출 경로가 보다 짧은 거리로 형성되어 노이즈 제거 효율이 향상될 수 있다. 또한, 이 경우, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)가 팩 케이스(300)나 샤시 등에 직접 접촉되는 구성이 보다 용이하게 달성될 수 있다. 즉, 상기 구성의 경우, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)가 하우징 부재(420)보다 외측으로, 이를테면 상측으로 더 돌출되게 구성되므로, 외측에 위치한 팩 케이스(300)나 자동차 샤시 등에 보다 쉽게 접촉될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 팩 케이스(300)는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 팩 케이스(300)는 내부에 수납된 셀 어셈블리(100)나 배터리 제어부(200) 등과 전기적 절연성을 확보하기 위해 대체로 플라스틱과 같은 전기 절연성 재질로 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 구성에서, 팩 케이스(300)의 일부에는 전기 전도성 재질로 구성된 부분이 존재할 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성을 참조하면, 상부 케이스(301)와 하부 케이스(302)는 대체로 플라스틱 재질로 구성되되, 상부 케이스(301)의 일부, 특히 팩 커넥터(400)가 위치하는 부분에 팩 접지부(310)가 구비될 수 있다. 이러한 팩 접지부(310)는, 전기 전도성 재질, 이를테면 구리나 알루미늄, 철과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 특히, 팩 접지부(310)는, 배터리 팩에서 팩 커넥터(400)보다 외측, 이를테면 상부 측에 위치할 수 있다.
이와 같은 구성에서, 팩 케이스(300)의 전기 전도성 재질로 구성된 부분, 즉 팩 접지부(310)는 팩 커넥터(400)의 필터링 부재(410)에 구비된 접지 단자(411)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 15는, 도 2의 A5 부분에 대한 정단면 형태의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예에서도 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 15를 참조하면, 상기 팩 케이스(300)는, 전기 전도성 재질로 구성된 팩 접지부(310)를 구비할 수 있다. 이때, 팩 접지부(310)의 적어도 일부는, 팩 커넥터(400)에서 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)가 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)에 접촉된 형태로 팩 커넥터(400)가 구성된 경우, 팩 접지부(310)는 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)에 직접 접촉된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 팩 접지부(310)는, 도면에 도시된 바와 같이, 하부 방향으로 돌출된 형태의 내측 돌기(311)를 구비하여, 이러한 내측 돌기(311)가 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)에 안정적으로 접촉되도록 할 수 있다. 이 경우, 도면에는 도시되지 않았지만, 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)에는, 이러한 팩 접지부(310)의 내측 돌기(311)가 삽입될 수 있도록, 내측 방향(도면의 상부 방향, +z축 방향)으로 오목한 형태의 홈이 형성될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 팩 접지부(310)와 접지 연결부(421) 사이의 접촉 상태가 보다 안정적으로 유지될 수 있다.
한편, 도 15의 실시 형태에서는, 팩 접지부(310)가 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)를 통해 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)에 간접적으로 연결된 형태로 설명되었으나 본 발명이 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 팩 커넥터(400)는, 도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)가 하우징 부재(420)의 외측으로 노출된 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 팩 접지부(310)는, 외측으로 노출된 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)에 직접 접촉되는 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 팩 접지부(310)는 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)의 위치 및/또는 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)의 위치나 개수 등에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 팩 커넥터(400)의 접지 단자(411) 및 접지 연결부(421)가 도 12에 도시된 형태로 구성된 경우, 팩 접지부(310)는, 전체 접지 연결부(421)에 접촉될 수 있도록, 팩 커넥터(400)의 외면(상면, 하면, 좌측면 및 우측면)을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다.
이처럼, 팩 접지부(310)와 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)가 직접적 또는 간접적으로 연결되면, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)로부터 팩 접지부(310)로 노이즈 성분이 배출될 수 있다. 그리고, 팩 접지부(310)는, 자동차 샤시 등과 같이, 배터리 팩이 장착된 장치의 접지 경로에 접촉되어, 접지 단자(411)로부터 유입된 노이즈 성분이 배터리 팩 외측으로 배출되도록 할 수 있다.
여기서, 팩 케이스(300)는, 전기 전도성 재질로 구성되어 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)에 전기적으로 연결된 부분의 외면에 외측 방향으로 볼록하게 형성된 샤시 접촉부를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예와 같이, 팩 케이스(300)에 전기 전도성 재질의 팩 접지부(310)가 구비된 경우, 이러한 팩 접지부(310)는 샤시 접촉부를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 샤시 접촉부는, 자동차 샤시 등과 같은 배터리 팩 외측의 접지 경로에 쉽게 접촉될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 대해서는, 도 16을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 16은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 팩 접지부(310)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 16은, 도 1 및 도 2에 도시된 배터리 팩에서 팩 접지부(310)의 형태가 변형된 실시예라 할 수 있다. 본 실시예에서도, 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 16을 참조하면, 팩 접지부(310)는 대체로 판상으로 구성되되, 외측 표면에 외부 방향으로 돌출된 형태의 샤시 접촉부(312)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 팩 접지부(310)는, 도면에 도시된 바와 같이, 상면에 상부 방향으로 돌출된 형태의 샤시 접촉부(312)를 구비할 수 있다. 도면에서는 샤시 접촉부(312)가 일 방향으로 길게 형성된 형태로 도시되어 있으나, 이러한 샤시 접촉부(312)의 형태는 다양하게 구성될 수 있다. 또한, 샤시 접촉부(312)는, 1개 또는 다수의 개수로, 팩 접지부(310), 즉 팩 케이스(300)에 제공될 수 있다,
특히, 팩 케이스(300)의 샤시 접촉부(312)는, 배터리 팩이 장착된 장치에서 접지 경로라 할 수 있는 샤시 부분에 접촉 연결될 수 있다. 예를 들어, 자동차에 장착된 배터리 팩의 경우, 샤시 접촉부(312)는 자동차 샤시에 직접 접촉될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 팩 케이스(300)의 샤시 접촉부(312)를 통해 자동차와 같은 외부 장치로 노이즈 성분이 배출될 수 있다.
한편, 앞선 여러 실시예들에서는, 팩 케이스(300)의 대부분이 전기 절연성 재질로 구성된 형태를 중심으로 설명되었으나, 팩 케이스(300)의 전체 또는 대부분이 금속과 같은 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 이 경우, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411) 또는 하우징 부재(420)의 접지 연결부(421)가 팩 케이스(300)에 연결되는 구성이 보다 용이하게 달성될 수도 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함할 수 있다. 특히, 전기 자동차 등에는 인버터 등이 구비될 수 있는데, 본원발명의 배터리 팩에 의하면, 이러한 인버터 등에 의해 생성된 노이즈가 배터리 팩 내부로 유입되거나 배터리 팩을 거쳐 차량의 다른 전자 장비로 전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 필터링 부재(410)의 접지 단자(411)는, 자동차의 샤시에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 셀 어셈블리
110: 이차 전지, 120: 카트리지
200: 배터리 제어부
210: 제어 케이블
300: 팩 케이스
301: 상부 케이스, 302: 하부 케이스
310: 팩 접지부, 311: 내측 돌기, 312: 샤시 접촉부
400: 팩 커넥터
410: 필터링 부재, 411: 접지 단자
420: 하우징 부재, 421: 접지 연결부, 422: 본체
430: 접속 포트
H1: 관통홀, P1: 돌출부
D: 외부 장치의 커넥팅 단자

Claims (12)

  1. 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리;
    상기 셀 어셈블리의 충전 및 방전 동작을 제어하는 배터리 제어부;
    내부 공간에 상기 셀 어셈블리 및 상기 배터리 제어부를 수용하는 팩 케이스; 및
    제어 케이블을 통해 상기 배터리 제어부와 연결되고, 외부 장치의 커넥팅 단자가 접속되기 위한 접속 포트가 상기 팩 케이스의 적어도 일측에서 외부로 노출된 형태로 구비되며, 상기 접속 포트와 상기 제어 케이블 사이의 전기적 경로 상에서 노이즈를 필터링하는 필터링 부재가 내부에 매립된 형태로 구성된 팩 커넥터
    를 포함하고,
    상기 팩 커넥터는, 내부에 빈 공간이 형성되며 전기적 절연성 재질을 갖는 하우징 부재를 더 구비하며,
    상기 접속 포트는 상기 하우징 부재의 일측에 제공되고, 상기 제어 케이블은 상기 하우징 부재의 타측에 연결되며,
    상기 필터링 부재는, 필터링 소자가 판상의 모재에 부착된 판상의 형태로 구성되어, 상기 하우징 부재의 내부 공간에 수용된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터링 부재는, 회로기판 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터링 부재는, 모서리의 적어도 일측이 상기 하우징 부재에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필터링 부재는, 상기 하우징 부재에 직접 접촉된 모서리에 접지 단자가 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징 부재는, 전기 전도성 재질로 구성되어 상기 하우징 부재의 내면과 외면 사이를 전기적으로 연결하는 경로를 제공하는 접지 연결부를 구비하고,
    상기 필터링 부재는, 상기 접지 단자가 상기 접지 연결부에 직접 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 필터링 부재는, 다각 플레이트 형태로 구성되며, 적어도 2개의 모서리에 상기 접지 단자가 위치하여 상기 하우징 부재에 접촉된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 부재는, 내부 공간과 외부 공간 사이를 관통하는 관통공이 형성되고,
    상기 필터링 부재는, 상기 하우징 부재의 관통공을 통해, 접지 단자가 상기 하우징 부재의 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필터링 부재는, 모서리의 적어도 일부분이 상기 관통공을 관통하여 상기 하우징 부재보다 외측으로 돌출된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 팩 케이스는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성되며, 전기 전도성 재질로 구성된 부분이 상기 필터링 부재의 접지 단자에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 팩 케이스는, 전기 전도성 재질로 구성되어 상기 필터링 부재의 접지 단자에 전기적으로 연결된 부분의 외면에 외측 방향으로 볼록하게 형성된 샤시 접촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항, 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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