KR20090028422A

KR20090028422A - 배터리의 단자의 전기 접속 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20090028422A
Application number: KR1020080088535A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 쉐복; 패트릭 다니엘 맥과이어
Original assignee: 포드 글로벌 테크놀로지스, 엘엘씨
Priority date: 2007-09-14
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2009-03-18
Also published as: KR101494463B1; GB2452820B; CN101388442B; US20090075163A1; CN101388442A; JP5491712B2; JP2009070822A; DE102008044492A1; GB0815740D0; GB2452820A

Abstract

본 발명의 배터리 팩의 단자는 버스 바를 통해 전기 접속된다. 상기 단자는 보유력을 통해 버스 바의 일부를 수용 및 보유하도록 구성된다. 상기 단자는 버스 바가 단자에 대해 하나 이상의 배향을 갖게 허용한다. 또한 상기 단자는 단자에 대해 버스 바를 위치시키는 특징부를 포함한다.

배터리 팩, 버스 바, 단자, 차량 전력 저장 유닛, 전도성 케이블

Description

배터리의 단자의 전기 접속 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR ELECTRICALLY CONNECTING TERMINALS OF A BATTERY}

본 발명은 배터리의 단자를 전기적으로 접속하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

고전압 배터리 팩(high voltage battery pack)은 전기적으로 상호 접속되는 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 전기적 상호 접속부는 배터리 모듈에 영구적으로 부착될 수 있거나 또는 토크 우세 특성(torque prevailing feature)을 갖는 나사식 체결구를 통해 배터리 모듈에 착탈식으로 부착될 수 있다.

본 발명의 실시예는 차량 전력 저장 유닛의 모듈들을 전기 접속하기 위한 시스템의 형태를 취할 수 있다. 상기 시스템은 전기 버스와, 단자를 구비한 모듈을 포함한다. 상기 단자는 전기 버스의 일부를 수용 및 보유하도록 구성된다. 또한 시스템은 추가 단자를 구비한 추가 모듈을 포함한다. 상기 추가 단자는 전기 버스의 다른 일부를 수용 및 보유하도록 구성된다.

본 발명의 실시예는 차량 전력 저장 유닛의 모듈들을 전기 접속하기 위한 시스템의 형태를 취할 수 있다. 시스템은 전기 버스와, 단자를 구비한 모듈을 포함한다. 단자는 전기 버스의 일부를 수용 및 보유하도록 구성된다. 또한 시스템은 추가 단자를 구비한 추가 모듈을 포함한다. 전기 버스는 추가 단자의 일부를 수용 및 보유하도록 구성된다.

본 발명의 실시예는 차량 전력 저장부의 제1 모듈의 제1 단자와 제2 모듈의 제2 단자를 전기 접속하기 위한 방법의 형태를 취할 수 있다. 상기 방법은, 전기 버스의 일부를 제1 단자에 삽입하여 상기 제1 단자가 전기 버스의 상기 일부를 보유하는 단계와, 전기 버스의 다른 일부를 제2 단자에 삽입하여 상기 제2 단자가 전기 버스의 상기 다른 일부를 보유하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일부 실시예는 스탬핑 가공 및 절첩된 판금 편으로부터 제조된, 스프링 부하식 클립(spring loaded clip)을 제공한다. 스탬핑 프로파일은 일 단부 에 핀(fin)을 갖춘 직사각형 형태일 수 있다. 프로젝션 용접(projection welding)을 허용하기 위해 보유 바브(retention barb)가 상기 판금 편에 갖춰질 수 있고 딤플(dimple)이 생성될 수 있다. 최종 판금 편은 배터리 모듈의 노출면에 프로젝션 용접될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 보유 바브를 위한 특대 구멍을 갖춘 버스 바(bus bar)를 제공한다. 버스 바는 보유 바브를 갖춘 단자에 삽입될 수 있다. 보유 바브는 버스 바가 단자 밖으로 움직이는 것을 방지한다.

도1은 고전압 배터리(10)의 일부를 도시한 분해 조립도이다. 배터리 모듈(12a 내지 12f)의 어레이는 모듈 하우징 없이 도시되었다. 배터리 모듈(12a, 12b)은 공통 하우징(미도시)을 공유하고, 배터리 모듈(12c, 12d)은 공통 하우징(미도시)을 공유하며, 배터리 모듈(12e, 12f)은 공통 하우징(미도시)을 공유한다. 각 배터리 모듈(12a 내지 12f)은 네 개의 배향 중 하나로 배향된다. 배터리 모듈(12a, 12e)은 제1 배향으로, 배터리 모듈(12b, 12f)는 제2 배향으로, 배터리 모듈(12c)은 제3 배향으로, 배터리 모듈(12d)은 제4 배향으로 배향된다. 다른 실시예에서, 배터리 모듈은 예를 들어, 상이한 수의 전지(cell) 등으로 다양하게 구성될 수 있다.

각 배터리 모듈(12a 내지 12f)은 일렬로 전기 접속된 배터리의 전지(14)를 포함한다. 이와 같이, 각 배터리 모듈(12a 내지 12f)은 양극 및 음극을 포함한다. 이러한 양극 및 음극은 버스 바(16)를 통해 전기 접속된다. 도1의 실시예에서, 배터리 모듈(12a, 12c, 12e)은, 예를 들어 바 스톡(bar stock)과 같은 버스 바(16)를 통해 전기 접속되며, 배터리 모듈(12b, 12d, 12f)은 버스 바(16)를 통해 전기 접속되고, 배터리 모듈(12e, 12f)은 버스 바(16)를 통해 전기 접속된다. 다른 실시예에서, 배터리 모듈은 예를 들어, 배터리 모듈(12a, 12b)이 버스 바(16) 등을 통해 전기 접속될 수 있는 것과 같이 원하는 대로 전기 접속될 수 있다.

도2는 도1의 배터리 모듈(12e)을 도시한 사시도이다. 배터리 모듈(12e)은 클립 버스 바 단자(18)를 포함한다. 배터리 모듈(12e)의 양극과 결합된 클립 버스 바 단자(18)는 배터리 모듈(12e)의 음극과 결합된 클립 버스 바 단자(18)로부터 90도 회전되어 배향된다. 클립 버스 바 단자(18)는 화살표로 표시된 두 방향 중 한 방향으로 버스 바(16)(도1 참조)가 끼워지거나, 예를 들어 스냅 결합되게 허용한다.

도3a는 도2의 클립 버스 바 단자(18)를 도시한 사시도이다. 바닥부(20)는 배터리 모듈(12e)의 양극 또는 음극 중 하나와 전기 접속된다. 도3a의 실시예에서, 바닥부(20)는 용접점(22)에서 배터리 모듈(12e)과 프로젝션 용접된다. 다른 실시예에서, 바닥부(20)는 배터리 모듈(12e)에 시임 용접 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 버스 바 보유 장치(24), 예를 들어 돌출부는 버스 바(16)의 개구(26)(도1 참조) 중 하나에 의해 수용된다. 일단, 버스 바(16)가 클립 버스 바 단자(18)와 결합되면 멈춤쇠(28)는 버스 바(16)의 움직임을 제한한다. 이로써, 버스 바 보유 장치(24) 및/또는 멈춤쇠(28)는 클립 버스 바 단자(18)에 대해 버스 바(16)를 위치시킨다.

도3b는 도3a의 클립 버스 바 단자(18)를 도시한 측면도이다. 압축부(30)는 버스 바(16)가 클립 버스 바 단자(18)에 끼워졌을 때 버스 바(16)에 대한 압축력을 제공한다(도1 참조). 예를 들어, 클립 버스 바 단자(18)의 높이(H)는 버스 바(16)의 두께보다 얇아서 압축부(30)와 버스 바(16) 사이에 억지 끼움이 발생한다.

도4는 도3a의 클립 버스 바 단자(18)를 제조하는데 사용되는 블랭크, 예를 들어 스탬핑 가공된 판금이다. 점선은, 블랭크가 클립 버스 바 단자(18)를 형성하기 위해 구부려지는 시임을 나타낸다. 또한, 버스 바 보유 장치(24)는 예를 들어, 컷 스루(cut through)를 통해 형성된다.

도5는 배터리(110)의 일부의 평면도이다. 예를 들어, 배터리(10, 110)와 같이, 본원에서 도면 부호 100이 차이 나는 요소들은 동일할 필요는 없지만 유사한 요소들이다. 각각의 모듈(132)은 모듈(132) 내에서 배터리의 전지(미도시)와 전기 접속되는 각각의 한 쌍의 단자(118)를 구비한다.

버스 바(116)는, 화살표로 표시된 일정 위치로 비틀어서 모듈(132)의 특정 단자와 전기 접속한다. 안내 특징부(134)는 단자(118)에 대한 일정 위치로 버스 바(116)를 안내하는 것을 돕는다. 또한 딤플(136)은 예를 들어, 단자(118)의 오목부(138)(도6 참조)와 정합함으로 일정 위치로 버스 바(116)를 안내하는 것을 돕는다. 전술된 바와 같이, 단자(118)는 버스 바(116)를 제 위치에 유지시키는 스프링력을 제공한다.

도6은 도5의 단자(118)의 측단면도이다. 오목부(138)는 예를 들어, 펀칭 작업에 의해 형성될 수 있다.

도7a 내지 도7b는 도6의 단자(118)의 평면도이다. 도7a는 섹션(140)에서 모 듈(132)(도5 참조)과 프로젝션 용접될 수 있는 단자(118)를 도시한다. 도7b는 섹션(142)에서 모듈(132)과 시임 용접될 수 있는 단자(118)를 도시한다. 다른 실시예에서, 단자(118)는 원하는 대로, 모듈(132)에 부착, 예를 들어 접착될 수 있다.

도8a 내지 도8d는 다양한 제조 단계에 있는 버스 바(116)의 사시도이다. 도8a는 직사각형 바 스톡으로서의 버스 바(116)를 도시한다. 도8b는 절단 및 펀칭 작업 후에 안내 특징부(134) 및 딤플(136)을 갖춘 버스 바(116)를 도시한다. 도8c는 굽힘 작업 후의 버스 바(116)를 도시한다. 도8d는 플레어링 작업(flaring operation) 후의 버스 바(116)를 도시한다.

도9는 유도 배터리(210; traction battery)의 일부를 도시한 측면도이다. 단자(244)는 배터리 모듈(212a)과 전기 접속된다. 단자(218)는 배터리 모듈(212b)과 전기 접속된다. 고전압 버스 바(216)는 배터리 모듈(212a, 212b)을 전기 접속한다. 고전압 버스 바(216)는 예를 들어, 전술된 압축력을 통해 단자(244)에 끼워지는 암형 단부(246)를 포함한다. 단자(218)는 예를 들어, 전술된 스프링력을 통해 고전압 버스 바(216)의 수형 단부(248)에 끼워진다.

전술된 바와 같이, 단자(218)는 버스 바(216)가 배터리 모듈(212b)에 대해 하나 이상의 방향으로 끼워지게 허용한다. 유사하게, 버스 바(216)는 단자(244)가 배터리 모듈(212a)에 대해 하나 이상의 방향으로 끼워지게 허용한다.

전술된 배터리 구조는 부품 수의 감소, 중량의 감소, 체적의 감소, 조인트의 토크 손실 감소, 및 한결 쉬워진 조립 및/또는 해체를 포함하는 몇 가지 장점을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예가 도시 및 개시되었지만, 이러한 실시예는 본 발명의 모든 가능한 형태를 도시 및 개시한 것은 아니다. 오히려, 본원에 사용된 용어는 기재를 위한 용어일 뿐 제한되지는 않으며, 다양한 변형이 본 발명의 범주 내에서 이루어질 수 있다.

도1은 예시적인 고전압 배터리의 일부의 분해 조립도.

도2는 도1의 고전압 배터리의 모듈의 사시도.

도3a는 도2의 모듈 단자의 사시도.

도3b는 도3a의 단자의 측면도.

도4는 도3a의 단자를 제작하는데 사용되는 블랭크의 평면도.

도5는 예시적인 배터리의 일부의 평면도.

도6은 도5의 단자의 측단면도.

도7a 및 도7b는 도6의 단자의 평면도.

도8a 내지 도8d는 도5의 고전압 버스 바의 사시도.

도9는 예시적인 유도 배터리의 일부의 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 고전압 배터리

12a 내지 12f : 배터리 모듈

16 : 버스 바

18 : 클립 버스 바 단자

22 : 용접점

24 : 보유 장치

28 : 멈춤쇠

30 : 압축부

Claims

차량 전력 저장 유닛의 모듈을 전기 접속하기 위한 시스템이며,

전기 버스와,

단자 및 전기 화학 전지를 구비한 모듈로서, 상기 단자는 전기 화학 전지와 전기 접속되고 전기 버스의 일부를 수용 및 보유하도록 구성된, 모듈과,

추가 단자 및 추가 전기 화학 전지를 구비한 추가 모듈을 포함하며, 상기 추가 단자는 추가 전기 화학 전지와 전기 접속되고 전기 버스의 다른 일부를 수용 및 보유하도록 구성되는 전기 접속 시스템.
제1항에 있어서, 단자는 보유력을 통해 전기 버스의 일부를 보유하는 전기 접속 시스템.
제1항에 있어서, 단자는 전기 버스를 수용하도록 구성된 암형부를 포함하는 전기 접속 시스템.
제3항에 있어서, 전기 버스는 단자의 암형부에 의해 수용되도록 구성된 수형부를 포함하는 전기 접속 시스템.
제1항에 있어서, 단자는 또한 전기 버스가 모듈에 대해 제1 위치와 제2 위치 중 적어도 한 위치에 보유되도록 구성되는 전기 접속 시스템.
제1항에 있어서, 단자는 단자에 대한 전기 버스의 움직임을 감소시키도록 구성되는 특징부를 포함하는 전기 접속 시스템.
제6항에 있어서, 상기 특징부는 단자에 대해 전기 버스를 위치시키기 위한 안내부를 포함하는 전기 접속 시스템.
제1항에 있어서, 전기 버스는 전도성 바를 포함하는 전기 접속 시스템.
제1항에 있어서, 전기 버스는 전도성 케이블을 포함하는 전기 접속 시스템.
차량 전력 저장 유닛의 모듈을 전기 접속하기 위한 시스템이며,

전기 버스와,

단자 및 전기 화학 전지를 구비한 모듈로서, 상기 단자는 전기 화학 전지와 전기 접속되고 전기 버스의 일부를 수용 및 보유하도록 구성된, 모듈과,

추가 단자 및 추가 전기 화학 전지를 구비한 추가 모듈을 포함하며, 상기 추가 단자는 추가 전기 화학 전지와 전기 접속되고 상기 전기 버스는 상기 추가 단자의 일부를 수용 및 보유하도록 구성되는 전기 접속 시스템.
제10항에 있어서, 단자는 보유력을 통해 전기 버스의 일부를 보유하는 전기 접속 시스템.
제10항에 있어서, 전기 버스는 보유력을 통해 추가 단자의 일부를 보유하는 전기 접속 시스템.
제10항에 있어서, 단자는 전기 버스의 일부를 수용하도록 구성된 암형부를 포함하는 전기 접속 시스템.
제10항에 있어서, 전기 버스는 추가 단자의 일부를 수용하도록 구성된 암형부를 포함하는 전기 접속 시스템.
제10항에 있어서, 단자는 또한 전기 버스가 모듈에 대해 제1 위치와 제2 위치 중 적어도 한 위치에 보유되도록 구성되는 전기 접속 시스템.
제10항에 있어서, 단자는 단자에 대한 전기 버스의 움직임을 감소시키도록 구성되는 특징부를 포함하는 전기 접속 시스템.
제16항에 있어서, 상기 특징부는 단자에 대해 전기 버스를 위치시키기 위한 안내부를 포함하는 전기 접속 시스템.
전기 버스를 통해 차량 전력 저장 유닛의 제1 모듈의 제1 단자와 제2 모듈의 제2 단자를 전기 접속하기 위한 방법이며,

전기 버스의 일부를 제1 단자에 삽입하여, 제1 단자가 전기 버스의 일부를 보유하는 단계와,

전기 버스의 다른 일부를 제2 단자에 삽입하여, 제2 단자가 전기 버스의 다른 일부를 보유하는 단계를 포함하는 전기 접속 방법.
제18항에 있어서, 제1 단자는 보유력을 통해 전기 버스의 일부를 보유하는 전기 접속 방법.
제18항에 있어서, 제2 단자는 보유력을 통해 전기 버스의 다른 일부를 보유하는 전기 접속 방법.