KR20220067942A - 통합 배터리모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통합 배터리모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈은 1차 전지 및 2차 전지를 포함하는 배터리 전지를 하나 이상 수용할 수 있는 수용공간이 마련되고, 수용공간의 내부에 배터리 전지가 배열될 수 있도록 가이드 라인을 안내하는 가이드부를 포함하는 커버와, 내부 중앙에 커버를 고정할 수 있는 황동봉 및 일 측에 구비되어 외부장치와 전기적 연결이 이루어지는 외부접속부를 포함하며, 커버의 하부에 설치되고, 배터리 전지가 안착할 수 있는 지지판이 마련되는 바닥부 및 커버의 상부에 설치되고, 커버와 체결할 수 있는 제1 홀이 형성되는 덮개부를 포함하고, 커버는 1차 전지 또는 2차 전지 중 어느 하나의 전지를 선택하여 커버의 내부에 설치되고, 배터리 전지가 전기적 연결이 이루어지는 것을 포함한다.

Description

통합 배터리모듈{Integrated Battery Module}
본 발명은 통합 배터리모듈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 1차 전지 또는 2차 전지를 공용으로 사용하기 위한 통합 배터리모듈에 관한 것이다.
일반적으로 전지는 알카라인전지, 망간전지와 같은 일차전지와 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지등의 이차전지로 분류되며, 통상적으로 같은 종류의 다수의 전지를 케이스에 넣어 직렬 혹은 병렬구조로 연결하여 무전기등의 응용기기가 필요로 하는 만큼의 전압과 전류을 형성할 수 있도록 설계되어 있으며, 전지케이스를 생산시 케이스에 다수의 전지를 넣어 초음파융착기로 봉인함으로 한번 제작된 전지케이스는 1회 사용으로 재생이 불가능하여 제조원가를 상승시키며, 작업시 서로 분리된 다수의 전지를 연결시켜 주어야 하기에 장시간 작업을 요하는 문제점이 있다.
또한, 전지케이스는 일차전지용 케이스 및 이차전지용 케이스를 구분하여 제조되고 있으며, 전지케이스의 내부에 설계되는 회로도 또한 서로 상이하여 각각 상이한 전지케이스를 제조해야하는 번거로움이 있으며, 일차전지용 케이스 및 이차전지용 케이스를 각각 제조해야함에 따라 추가제작비용이 발생하고, 케이스를 제작하는 설비를 추가해야하는 문제점이 있다.
따라서, 일차전지 및 이차전지를 공용으로 사용할 수 있는 통합형 배터리케이스의 개발이 이슈로 남아있다.
대한민국 공개실용신안공보 제20-2016-0003339호
본 발명의 목적은 1차 전지 또는 2차 전지를 공용으로 사용하기 위한 통합 배터리모듈을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈은 1차 전지 및 2차 전지를 포함하는 배터리 전지를 하나 이상 수용할 수 있는 수용공간이 마련되고, 상기 수용공간의 내부에 상기 배터리 전지가 배열될 수 있도록 가이드 라인을 안내하는 가이드부를 포함하는 커버;
내부 중앙에 상기 커버를 고정할 수 있는 황동봉 및 일 측에 구비되어 외부장치와 전기적 연결이 이루어지는 외부접속부를 포함하며, 상기 커버의 하부에 설치되고, 상기 배터리 전지가 안착할 수 있는 지지판이 마련되는 바닥부;
상기 커버의 상부에 설치되고, 상기 커버와 체결할 수 있는 제1 홀이 형성되는 덮개부; 를 포함하고,
상기 커버는 1차 전지 또는 2차 전지 중 어느 하나의 전지를 선택하여 상기 커버의 내부에 설치되고, 상기 배터리 전지가 전기적 연결이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 있어서, 상기 덮개부의 양 측면에 구비되는 갈고리 형상의 돌출부; 및
상기 커버의 양 측부에 형성되어 상기 돌출부와 체결이 이루어지는 결합부; 를 포함하고,
상기 돌출부가 상기 결합부에 체결되어 상기 덮개부가 상기 커버에 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 있어서, 상기 수용공간의 사이에 형성하되, 상기 커버의 내부 중앙에 형성되는 격벽; 및 상기 격벽의 내부 중앙에 형성되는 제1 홀; 을 포함하고,
상기 황동봉은 지지판으로부터 수직으로 설치되고, 상기 제1 홀을 관통하여 상기 커버를 고정시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 있어서, 상기 황동봉은 상기 제2 홀에 삽입되고, 상기 황동봉의 상부에 형성된 홈에 나사체결하며, 상기 커버 및 덮개부가 상호 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 있어서, 상기 지지판으로부터 수직되게 설치하되 상기 수용공간의 내부에 구비될 수 있도록 설치되고, 상기 2차 전지가 상기 수용공간의 내부에 안착될 수 있도록 2차 전지의 외주면과 동일한 곡률로 구비되는 2개의 지지대; 를 포함하고,
상기 지지대는 상기 격벽을 기준으로 양 측 내부 중앙에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 있어서, 상기 가이드부는 상기 1차 전지의 수용을 가이드하는 제1 가이드부; 및
상기 2차 전지의 수용을 가이드하는 제2 가이드부; 를 포함하고,
상기 커버는 2개의 1차 전지 또는 8개의 2차 전지 중 어느 하나를 선택하여 상기 수용공간에 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 있어서, 상기 덮개부 및 바닥부의 내부에 상기 하나 이상의 2차 전지 중 어느 하나의 배터리 전지에 과충전을 포함하는 문제가 발생할 경우 회로를 차단하는 기능 및 상기 1차 전지의 충전을 방지하는 보호회로가 마련되고, 상기 보호회로를 제어하는 MCU를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 있어서, 상기 덮개부의 내부 및 상기 지지판의 내부에 배치되고, 상기 배터리 전지의 상부 또는 하부와 접촉하도록 구비되고, 상기 보호회로와 전기적 연결이 이루어지는 커넥터; 를 포함할 수 있다.
이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 1차 전지 또는 2차 전지를 공용으로 사용할 수 있으며, 통합성 및 범용성을 갖는 배터리팩을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈을 나타내 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈을 나타내 보인 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈을 나타내 보인 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈의 1차 전지 또는 2차 전지의 사용예시를 나타내 보인 평면도.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈에 내장된 회로를 나타내 보인 회로도.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈은 덮개부(10), 커버(30) 및 바닥부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
덮개부(10)는 다각의 형상으로 이루어지되, 내부에 배터리 전지(20)의 일부가 수용할 수 있는 공간이 마련되고, 내부 중앙에 커버(30)와 체결할 수 있는 제1 홀(12)이 마련되며, 제1 홀(12)에 나사를 삽입하여 커버(30)와 나사체결이 이루어질 수 있다.
또한, 덮개부(10)는 양 측부에 갈고리 형상의 돌출부(11)가 각각 형성되고, 돌출부(11)가 커버(30)의 양 측에 체결할 수 있도록 구성되며, 덮개부(10)가 커버(30)에 고정될 수 있다.
커버(30)는 배터리 전지(20)를 하나 이상 수용할 수 있는 수용공간(33)이 내부에 마련되고, 수용공간(33)의 내부에 배터리 전지가 배열될 수 있도록 배터리 전지(20)의 가이드 라인을 안내하는 가이드부(34,35)가 수용공간(33) 및 커버(30)의 사이에 마련될 수 있다.
또한, 커버(30)는 양 측면 상부에 돌출부(11)가 삽입되어 체결될 수 있는 결합부(31)가 마련되며, 갈고리 형상의 돌출부(11)가 결합부(31)에 체결되어 덮개부(10)가 커버(30)에 체결되는 구조로 이루어질 수 있다.
수용공간(33)은 커버(30)의 내부에 형성되어 하나 이상의 배터리 전지(20)가 수용할 수 있는 공간이 마련하되, 덮개부(10) 및 바닥부(40)와 체결되어 고정할 수 있도록 수용공간(33)의 내부 중앙에 격벽이 마련될 수 있다.
격벽은 일정한 두께를 갖고 구비될 수 있으며, 격벽의 내부 중앙에 제2 홀(32)이 형성될 수 있다. 제2 홀(32)은 덮개부(10)에 형성된 제1 홀(12)과 동일선상에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한, 수용공간(33)의 내부에 가이드부(34,35)가 마련될 수 있으며, 배터리 전지(20)의 크기에 따라 가이드부(34,35)에서 안내하는 용도가 상이하게 구비될 수 있다.
배터리 전지(20)는 1차 전지(20b) 및 2차 전지(20a)를 포함하여 구성될 수 있고, 가이드부(34,35)는 1차 전지(20b)의 가이드 라인을 수용공간(33)의 내부에 구축된 제1 가이드부(34) 및 2차 전지(20a)의 가이드 라인을 수용공간(33)의 내부에 구축된 제2 가이드부(35)를 포함할 수 있다.
제1 가이드부(34)는 1차 전지(20b)가 수용공간(33)의 내부에 수용할 수 있는 공간 및 가이드 라인이 마련된 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 전지(20b)가 수용공간에 삽입되면, 1차 전지(20b)의 외주면이 제1 가이드부(34)에 밀착되는 구조로 이루어져 1차 전지(20b)가 수용공간(33)의 빈 공간으로 이동하거나, 1차 전지(20b)가 흔들리는 것을 방지하는 효과가 있다. 1차 전지(20b)는 격벽을 기준으로 각각 1개의 1차 전지(20b)가 수용할 수 있는 공간이 마련되는 구조로 이루어지며, 본 발명에서는 2개의 1차 전지(20b)가 배터리팩에 수용하는 구조로 이루어진다.
제2 가이드부(35)는 2차 전지(20a)가 수용공간(33)의 내부에 수용할 수 있는 공간 및 가이드 라인이 마련된 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 2차 전지(20a)가 수용공간(33)에 삽입되면, 2차 전지(20a)의 외주면이 제2 가이드부(35)에 밀착되는 구조로 이루어져 2차 전지(20a)가 수용공간(33)의 빈 공간으로 이동하거나, 2차 전지(20a)가 흔들리는 것을 방지하는 효과가 있다. 2차 전지(20a)는 격벽을 기준으로 각각 4개의 2차 전지(20a)가 수용할 수 있는 공간이 마련되는 구조로 이루어지며, 본 발명에서는 8개의 2차 전지(20a)가 배터리팩에 수용하는 구조로 이루어진다.
즉, 본 발명은 1차 전지(20b) 또는 2차 전지(20a) 중 어느 하나의 배터리 전지(20)를 선택하여 배터리팩에 수용하는 구조로 이루어지는 통합형으로 구성되며, 하나의 배터리팩에 선택적으로 배터리 전지(20)를 수용할 수 있는 범용성이 뛰어난 장점이 있다.
바닥부(40)는 커버(30)의 하부에 구비되고, 하나 이상의 배터리 전지(20)가 안착할 수 있는 지지판(41)이 마련될 수 있으며, 지지판(41) 및 바닥부(40)는 나사체결방식으로 체결되는 체결부(42)를 포함할 수 있다.
지지판(41) 및 바닥부(40)의 사이에 회로가 설계될 수 있는 내부공간(미도시)이 마련될 수 있고, 지지판(41) 및 바닥부(40)이 사이의 일 측에 외부장치와 전기적 연결이 이루어질 수 있는 외부접속부(46)를 추가로 마련할 수 있다.
또한, 지지판(41)은 BMS(Battery Management System)회로를 수용하는 PCB(Printed Circuit Board)회로판을 포함하여 구성될 수 있고, 지지판(41)의 상부와 수직되게 설치되는 황동봉(43)이 설치되며, 덮개부(10)의 내부에 있는 PCB판(더욱 상세하게는 PCB판에 구성된 전지음극)과 연결되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 황동봉(43)은 지지판(41)의 내부중앙에 형성하되, 제1 홀(12) 및 제2 홀(32)과 동일선상에 위치하도록 형성되고, 황동봉(43)이 제1 홀(12) 및 제2 홀(32)에 삽입되는 구조로 이루어지며, 황동봉(43)의 상부에 나사가 체결할 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 황동봉(43)은 제2 홀(32)에 삽입하고, 제1 홀(12)에 나사를 삽입하여 홈에 체결함으로써, 바닥부(40), 커버(30) 및 덮개부(10)가 상호 체결되는 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 황동봉(43)은 배터리 전지(20)의 음극과 연결되고, 지지판(41)으로 전지의 음극이 연결되는 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 지지대(44)는 수용공간(33)의 내부에 수용되며, 2차 전지(20a)가 수용공간의 내부에 안착될 수 있도록 2차 전지(20a)의 외주면과 동일한 곡률로 형성될 수 있다. 이러한 지지대(44)는 황동봉(43)을 기준으로 양 측에 구비될 수 있다.
즉, 지지대(44)는 4개의 2차 전지(20a)가 2횡 2열로 배치될 경우, 중앙에 지지대(44)가 삽입되는 구조로 이루어지되, 2차 전지(20a) 간의 형성된 소정의 틈을 지지대(44)로 채움으로써, 2차 전지(20a)가 소정의 틈사이로 움직이거나, 이동하는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 바닥부(40)는 모서리에 커버(30)와 체결할 수 있는 별도의 체결부재가 마련되고, 체결부재가 커버(30)에 체결되는 구조로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 요철(凹凸)체결방식으로 이루질 수 있다.
이러한 바닥부(40)는 일정한 간격마다 설치되어 1차 전지(20b) 또는 2차 전지(20a)가 전기적으로 연결이 이루어지는 커넥터(45)가 배열될 수 있다.
커넥터(45)는 바닥부(40)의 일정한 간격마다 형성되고, 본 발명에서는 도시하지 않았지만, 덮개부(10)의 내부에 일정한 간격마다 형성되어 배터리 전지(20)가 보호회로와 전기적 연결이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
보호회로는 바닥부(40) 뿐만 아니라, 덮개부(10)에 내장되어 설계될 수 있다. 구체적으로는, 1차 전지(20b)는 지지판(41)에 내장된 1차전지용 커넥터(미도시)를 통해 전기적으로 연결될 수 있고, 2차 전지(20a)는 커넥터(45)를 통해 전기적 연결이 이루어질 수 있으며, 다수개로 이루어진 배터리 전지(20) 중에서 어느 하나의 전지가 이상(과충전을 포함한 문제)이 발생한 경우, 회로를 차단하는 FET가 각각의 배터리 전지(20)와 연결되고, 이러한 제어는 MCU에서 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시 예에 따른 통합 배터리모듈은 1차 전지(20b) 또는 2차 전지(20a)를 공용으로 사용할 수 있으며,통합성 및 범용성을 갖는 배터리팩을 제공할 수 있다.
이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 통합 배터리모듈은 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 덮개부 11 - 돌출부
12 - 제1 홀 20 - 배터리 전지
20a - 2차 전지 20b - 1차 전지
30 - 커버 31 - 결합부
32 - 제2 홀 33 - 수용공간
34 - 제1 가이드부 35 - 제2 가이드부
40 - 바닥부 41 - 지지판
42 - 체결부 43 - 황동봉
44 - 지지대 45 - 커넥터
46 - 외부접속부

Claims (8)

1차 전지 및 2차 전지를 포함하는 배터리 전지를 하나 이상 수용할 수 있는 수용공간이 마련되고, 상기 수용공간의 내부에 상기 배터리 전지가 배열될 수 있도록 가이드 라인을 안내하는 가이드부를 포함하는 커버;
내부 중앙에 상기 커버를 고정할 수 있는 황동봉 및 일 측에 구비되어 외부장치와 전기적 연결이 이루어지는 외부접속부를 포함하며, 상기 커버의 하부에 설치되고, 상기 배터리 전지가 안착될 수 있는 지지판이 마련되는 바닥부;
상기 커버의 상부에 설치되고, 상기 커버와 체결할 수 있는 제1 홀이 형성되는 덮개부; 를 포함하고,
상기 커버는 1차 전지 또는 2차 전지 중 어느 하나의 전지를 선택하여 상기 커버의 내부에 설치되고, 상기 배터리 전지가 전기적 연결이 이루어지는, 통합 배터리모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 덮개부의 양 측면에 구비되는 갈고리 형상의 돌출부; 및
상기 커버의 양 측부에 형성되어 상기 돌출부와 체결이 이루어지는 결합부; 를 포함하고,
상기 돌출부가 상기 결합부에 체결되어 상기 덮개부가 상기 커버에 고정되는, 통합 배터리모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 수용공간의 사이에 형성하되, 상기 커버의 내부 중앙에 형성되는 격벽; 및 상기 격벽의 내부 중앙에 형성되는 제1 홀; 을 포함하고,
상기 황동봉은 지지판으로부터 수직으로 설치되고, 상기 제1 홀을 관통하여 상기 커버를 고정시키는, 통합 배터리모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 황동봉은 상기 제2 홀에 삽입되고, 상기 황동봉의 상부에 형성된 홈에 나사체결하며, 상기 커버 및 덮개부가 상호 고정되는, 통합 배터리모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 지지판으로부터 수직되게 설치하되 상기 수용공간의 내부에 구비될 수 있도록 설치되고, 상기 2차 전지가 상기 수용공간의 내부에 안착될 수 있도록 2차 전지의 외주면과 동일한 곡률로 형성되는 2개의 지지대; 를 포함하고,
상기 지지대는 상기 격벽을 기준으로 양 측 내부 중앙에 설치되는, 통합 배터리모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드부는 상기 1차 전지의 수용을 가이드하는 제1 가이드부; 및
상기 2차 전지의 수용을 가이드하는 제2 가이드부; 를 포함하고,
상기 커버는 2개의 1차 전지 또는 8개의 2차 전지 중 어느 하나를 선택하여 상기 수용공간에 구비하는, 통합 배터리모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 덮개부 및 바닥부의 내부에 상기 하나 이상의 2차 전지 중 어느 하나의 배터리 전지에 과충전을 포함하는 문제가 발생할 경우 회로를 차단하는 기능 및 상기 1차 전지의 충전을 방지하는 보호회로; 를 포함하고,
상기 보호회로를 제어하는 MCU를 더 포함하는, 통합 배터리모듈.
청구항 7에 있어서,
상기 덮개부의 내부 및 상기 지지판의 내부에 배치되고, 상기 배터리 전지의 상부 또는 하부와 접촉하도록 구비되고, 상기 보호회로와 전기적 연결이 이루어지는 커넥터; 를 포함하는, 통합 배터리모듈.
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