WO2019160302A1 - 배터리 팩 커넥터 - Google Patents

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WO2019160302A1
WO2019160302A1 PCT/KR2019/001701 KR2019001701W WO2019160302A1 WO 2019160302 A1 WO2019160302 A1 WO 2019160302A1 KR 2019001701 W KR2019001701 W KR 2019001701W WO 2019160302 A1 WO2019160302 A1 WO 2019160302A1
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power
battery pack
conductor
communication
power supply
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PCT/KR2019/001701
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윤선우
옥장수
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a pack connector, and more particularly, to a battery pack connector provided in a pack case of a battery pack and configured to be connected to an external device, and a battery pack and a vehicle including the same.
  • водородн ⁇ е ⁇ е ⁇ ество Commercially available secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, and thus are free of charge and discharge. The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material that seals the electrode assembly together with the electrolyte solution, that is, a battery case.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the exterior material.
  • secondary batteries are widely used for driving and energy storage not only for small devices such as portable electronic devices, but also for medium and large devices such as automobiles and energy storage systems (ESS).
  • the secondary battery is provided in the battery pack and mounted on a medium-large device, etc.
  • the battery pack includes a large number of secondary batteries to be electrically connected to each other in order to increase the capacity and output of the battery pack.
  • the plurality of secondary batteries may be accommodated in one module case to constitute one battery module, and one or more battery modules may be accommodated in one pack case to constitute one battery pack.
  • the battery pack is electrically connected to other external devices to exchange power and data.
  • noise may adversely affect not only the battery pack but also other electronic equipment connected to the battery pack.
  • noise may be introduced into the pack by another device in the vehicle, such as an inverter.
  • the noise may cause various electronic devices inside the battery pack, such as a battery management system (BMS), a current sensor, a temperature sensor, a relay, etc., to cause a malfunction or to interfere with correct operation. Can be.
  • BMS battery management system
  • noise introduced into the battery pack may affect other electronic devices connected to the battery pack, such as a radio or navigation of the vehicle, and cause a malfunction.
  • the noise generated by the inverter of the vehicle may be introduced into the pack through the connector provided in the battery pack.
  • the connector may be electrically connected to electrical components such as a battery management system through a wire, and noise introduced from an inverter or the like may be introduced into the battery pack through the connector and the wire, thereby causing various problems.
  • a technique has been proposed in which a filter element such as a ferrite core filter is wound around a wire connected to a connector.
  • a filter element such as a ferrite core filter
  • the energy density of the battery pack is lowered and arrangement between internal components of the battery pack is not easy. That is, since the filter element itself has a certain volume, the volume of the battery pack is increased as much as the space occupied by the filter element or the space occupied by other components such as a secondary battery is inevitably reduced.
  • the filter element when the filter element is positioned inside the battery pack, the filter element needs to be fixed.
  • the internal space of the battery pack is narrowed and the structure becomes complicated in terms of providing a fixing structure of the filter element.
  • the wire is often wound around the ferrite core filter more than once. In this case, the manufacturing process may be complicated and internal design may be difficult.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and to provide a battery pack connector and a battery pack including the same and a vehicle having a simple structure and effectively prevent the noise flow into the battery pack The purpose.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object is a battery pack connector located in the pack case of the battery pack including a battery management system, configured to be connected to the communication wire for communicating information with the battery management system. Communication connecting unit; And a power connecting portion configured to be connectable to a power supply wire for supplying driving power to the battery management system, wherein at least a portion thereof includes a noise blocking material.
  • the power connecting portion may include a power housing made of a noise blocking material, and one or more power conductors made of a metal material and embedded in the power housing and configured to expose one end and the other end to the outside.
  • the power conductor may be configured to be bent at least once inside the power housing.
  • the power conductor may be configured to be bent at least 90 degrees inside the power housing.
  • At least two power conductors may be disposed at different positions in the vertical direction, and power conductors disposed at different positions in the vertical direction may be configured to be bent in the vertical direction and positioned at different positions in the horizontal direction. .
  • a plurality of power conductors may be provided in the power housing, and at least two or more power conductors of the plurality of power conductors may be bent to form an uneven portion.
  • the power conductor may be configured to be bent in three dimensions within the power housing.
  • the communication connecting unit may include a communication housing made of a polymer material and one or more communication conductors made of a metal material and embedded in the communication housing and configured to expose one end and the other end to the outside.
  • the battery pack according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack connector according to the present invention.
  • the vehicle according to the present invention for achieving the above object includes a battery pack according to the present invention.
  • a configuration in which a communication line such as a CAN communication line avoids the noise blocking configuration can be more easily achieved.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of a battery pack including a battery pack connector according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a combined perspective view of the configuration of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a combined perspective view of the configuration of FIG. 1.
  • FIG 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a battery pack connector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a partial configuration of FIG. 3 separately.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a connecting portion for a power source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a power supply connecting portion of a battery pack connector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a connecting portion for a power source according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views schematically showing the configuration of a power supply connecting portion according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a transparent perspective view schematically showing at least a part of a configuration of a connecting portion for a power source according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a transparent perspective view schematically showing the configuration of a power supply connecting portion according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a transparent perspective view schematically illustrating a configuration of a power supply connecting unit according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically showing the configuration of a battery pack connector according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is an exploded perspective view of a partial configuration of FIG. 13.
  • 15 is a graph showing the noise attenuation measurement results according to the examples and comparative examples of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically illustrating a configuration of a battery pack including a battery pack connector 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a combined perspective view of the configuration of FIG. 1.
  • the battery pack including the battery pack connector 100 according to the present invention includes a cell assembly 200 and a pack case 300 together with the battery pack connector 100 according to the present invention. And a battery management system 400.
  • the cell assembly 200 may include a plurality of secondary batteries 210.
  • the secondary battery 210 is a component that stores or emits electrical energy through charge and discharge, and may have a form of a pouch type secondary battery.
  • the secondary battery 210 may include an electrode assembly, an electrolyte, and a pouch packaging material.
  • the secondary battery 210 according to the present invention may be a lithium secondary battery.
  • various types of secondary batteries known at the time of filing the present invention may be employed.
  • the secondary battery 210 may be included in a plurality of battery packs.
  • the plurality of secondary batteries 210 may be arranged in an up and down direction in such a manner that a wide surface thereof is laid down to face the top and the bottom thereof.
  • the cartridge 220 may be configured to accommodate the secondary battery in an inner space, and in particular, surround the outer circumferential portion of the secondary battery 210 from the outside.
  • the cartridge 220 may be formed in a substantially rectangular ring shape to protect the outside of the secondary battery 210.
  • the cartridge 220 is configured to be stacked on each other, and by storing the secondary batteries 210 in the internal space in the stacked state, it is possible to stably maintain the stacked state of the secondary batteries 210.
  • the cartridge 220 may include a cooling plate made of a thermally conductive material at a central portion thereof.
  • the pack case 300 may have an empty space formed therein to accommodate components such as the cell assembly 200 and the battery management system 400 in the interior space.
  • the pack case 300 may include an upper case 310 and a lower case 320 so that the upper case 310 and the lower case 320 may be coupled to each other.
  • the pack case 300 may be formed of a plastic material to secure electrical insulation, light weight, rigidity, and the like, but may also include other materials such as a metal material at least partially to increase the effects of cooling or rigidity.
  • the battery management system 400 is a management device that generally controls the charge / discharge operation of the battery pack, and is generally referred to as a BMS.
  • the battery management system 400 is a kind of electrical components typically included in a battery pack, and the present invention is not limited by the specific type, form, or the like of the battery management system 400. That is, the battery pack to which the connector of the present invention is applied may employ various battery management systems known at the time of filing the present invention, and a detailed description of the battery management system 400 will be omitted.
  • a current sensor As the electric component included in the battery pack, in addition to the battery management system 400, a current sensor, a relay, a fuse, and the like may be further included.
  • the current sensor is a component for sensing the charge and discharge current of the battery pack
  • the relay is a switching component for selectively opening and closing the charge and discharge path through which the charge and discharge current of the battery pack flows.
  • the fuse is a component that is provided on the charge / discharge path of the battery pack and is melted when an abnormal situation occurs in the battery pack to block the flow of charge / discharge current.
  • BMS battery management system
  • electrical components such as a current sensor, a relay, and a fuse may be accommodated inside the battery pack in a form mounted on one plate, as shown in FIG. 1.
  • the plate on which the electric component is mounted may be positioned above the cell assembly 200.
  • the battery pack connector 100 may be positioned in the pack case of the battery pack, and may be configured to be electrically connected to other devices outside the battery pack. To this end, the battery pack connector 100 may be configured such that at least a portion thereof, particularly a connection terminal of an external device, is exposed to the outside of the battery pack.
  • the battery pack connector 100 may be configured to be positioned at the upper case 310 side so that a portion thereof is exposed to the outside.
  • the battery pack connector 100 may serve as a passage for allowing driving power to flow in and out from another external device.
  • the battery pack connector 100 may function as a path for communicating with other external devices.
  • the battery pack may include electrical components such as a battery management system.
  • the battery pack connector 100 according to the present invention may be connected to an electric component such as a battery management system to transmit driving power or a communication signal. A detailed configuration of the battery pack connector 100 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a battery pack connector 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a perspective view showing a separate configuration of FIG.
  • some conductors of each connecting portion are shown to be exposed to the outside of the housing.
  • the battery pack connector 100 may include a communication connecting unit 120 and a power connecting unit 110.
  • the communication connecting unit 120 may be referred to as a configuration provided to transmit and receive a communication signal between components in the battery pack and components outside the battery pack in the battery pack connector 100. For example, in the case of a battery pack provided in a vehicle, communication may be performed between the ECU (Electronic Control Unit) of the vehicle and the BMS of the battery pack through the communication connecting unit 120.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the communication connecting unit 120 may be configured to be connectable to the communication wire (w2) provided in the battery pack.
  • the communication wire w2 may be a signal line connected to the battery management system BMS to exchange information with the battery management system.
  • one end of the communication wire may be connected to the communication connecting unit 120, and the other end thereof may be connected to the battery management system.
  • the battery management system may communicate with the ECU of the vehicle via the communication wire and the communication connecting unit 120.
  • the power connecting unit 110 may be referred to as a configuration provided to transmit and receive driving power between components inside the battery pack and components outside the battery pack in the battery pack connector 100.
  • the driving power of the internal components may be supplied from the lead acid battery of the vehicle through the power connecting unit 110.
  • the power connecting unit 110 may be configured to be connectable to the power wire w1 provided in the battery pack.
  • the power supply wire may be a power supply line connected to the battery management system 400 to supply driving power to the battery management system 400.
  • one end of the power supply wire w1 may be connected to the power supply connecting unit 110, and the other end thereof may be connected to the battery management system 400.
  • the battery management system 400 may receive driving power from the lead acid battery of the vehicle via the power supply connecting unit 110 and the power supply wire w1.
  • the power supply connecting unit 110 may be configured such that at least a portion thereof includes a noise blocking material.
  • noise may arise from the battery pack itself or various electronic equipment of the device on which the battery pack is mounted.
  • the noise may be introduced into the battery pack through various paths such as the battery pack connector 100 or the pack terminal.
  • the noise introduced into the pack may be transferred to the outside of the pack again through the battery pack connector 100.
  • the noise blocking material is included in the pack connector itself, so that the inflow and outflow of noise through the pack connector can be blocked or restricted.
  • the noise blocking material is embedded in the connector provided in the pack case by itself, so that there is no need to provide another configuration for blocking noise inside the battery pack, such as a ferrite core filter. Therefore, according to this aspect of the present invention, the space occupied by the ferrite core filter or the like can be reduced, and a configuration for fixing the ferrite core filter or the like is not necessary separately. Therefore, the manufacturing of the battery pack can be facilitated and the internal space can not be complicated.
  • the connector is provided with a configuration for blocking noise, the noise blocking effect can be further increased as compared with the case where a noise blocking configuration is provided in the middle of the wire.
  • the power supply connecting unit 110 may include a soft magnetic material as a noise blocking material.
  • the noise blocking material may comprise a ceramic material.
  • the power supply connecting unit 110 may include a ferrite material as a noise blocking material.
  • the power supply connecting unit 110 may include a power supply housing 111 and a power supply conductor 112.
  • the power housing 111 may be made of an electrically insulating material so as not to be electrically connected to the power conductor 112 therein.
  • the power housing 111 may be made of a noise blocking material.
  • the power housing 111 may include a ferrite core material.
  • the power housing 111 may be configured to include a noise blocking material (ferrite) inside the case of another material, such as a plastic material.
  • the power housing 111 may be entirely composed of a noise blocking material (ferrite).
  • the power housing 111 has a power conductor 112 therein, and may be configured in various forms so as to surround the power conductor 112.
  • the power housing 111 as shown in Figure 4, may be configured in a substantially rectangular parallelepiped form.
  • the present invention is not limited by the specific form of the power housing 111.
  • the power housing 111 may be configured in a cylindrical shape.
  • the power conductor 112 is a component configured to directly drive driving power in the battery pack connector 100 according to the present invention. Accordingly, the power conductor 112 may be made of an electrically conductive material, in particular, a metal material such as copper.
  • the power supply conductor 112 may be embedded in the power supply housing 111, and both ends thereof may be exposed to the outside. For example, referring to the configuration of FIG. 4, the power supply conductor 112 has an end portion (outer end portion) in a direction toward the outside of the battery pack (+ X axis direction) and a direction toward the inside of the battery pack (-X axis). Direction) (inner end) can be configured to be exposed to the outside.
  • an external power cable connected to an external device of the battery pack is connected to the outer end of the power conductor 112 and a power wire w1 inside the battery pack is connected to the inner end of the power conductor 112.
  • the outer end and the inner end may be configured in the form of a terminal for connecting with the wire or plate. That is, the outer end of the power supply conductor 112 may constitute an outer terminal of the power connecting portion 110, and the inner end of the power supply conductor 112 may constitute an inner terminal of the power connecting portion 110.
  • the power conductor 112 may be configured to be embedded in the power housing 111 made of a noise blocking material. That is, it can be said that the noise blocking material is wrapped around the power conductor 112. Therefore, noise may be effectively prevented from being transferred to the outside of the battery pack or introduced into the battery pack through the power conductor 112.
  • one or more power supply conductors 112 may be provided in the power connecting portion 110.
  • the power conductor 112 may be provided in plural in the power supply connecting unit 110. And at least some of these plurality of power conductors 112 may be used to deliver drive power to the battery management system.
  • the plurality of power conductors 112 may be configured to be embedded in all of the power housing 111 made of a noise blocking material. That is, all of the plurality of power supply conductors 112 may be configured in such a manner as to be surrounded by a noise blocking material.
  • the power conductor 112 may be configured in a form bent at least a portion. This will be described in more detail with reference to FIG. 5.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the power supply connecting unit 110 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an example of sectional drawing about the AA 'line
  • the power conductor 112 may be bent at least once in a state of being embedded in the power housing 111. That is, the power conductor 112 has only the outer end o and the inner end i exposed to the outside, and the connection path between the outer end o and the inner end i is all inside the power housing 111. It may be configured in the form embedded in. In this case, a portion embedded in the power housing 111 may be configured in a form in which a portion is bent, such as a portion indicated by B1 to B4.
  • the path of the power conductor 112 embedded in the power housing 111 can be configured to be long. That is, in the power supply conductor 112 of the battery pack connector 100 according to the present invention, the path from the outer end o to the inner end i is not shortly formed in a straight line, but inside the power housing 111. It may be configured in a bent form. Therefore, it can be said that the power supply conductor 112 of the pack connector which concerns on this invention is long and complicated in path
  • the power housing 111 includes a noise blocking material, the power conductor 112 may be said to have a long path, but the periphery thereof is all wrapped with the noise blocking material.
  • the power conductor 112 has all the paths therebetween except for the outer end o and the inner end i. 111) In other words, it can be surrounded by a noise blocking material. Therefore, according to this configuration of the present invention, it is possible to further improve the noise blocking effect by the noise blocking material without increasing the size of the connector.
  • all the conductors may be configured to be bent in this manner.
  • the power supply conductor 112 may be configured to be bent at least 90 degrees (°) in the power supply housing 111.
  • the power conductor 112 may be bent at approximately right angles in the B1, B2, B3, and B4 portions, respectively.
  • the path of the power supply conductor 112 is comprised in the form which changes the advancing direction.
  • the path of the power supply conductor 112 is bent so that the direction changes from the horizontal direction to the vertical direction, or from the vertical direction to the horizontal direction. According to this configuration of the present invention, it can be said that it is more advantageous to make the path of the power conductor 112 as long as possible inside the power housing 111.
  • the power supply conductor 112 may be configured to be bent by approximately 180 degrees. That is, it can be said that the power supply conductor 112 is configured to be folded in at least a portion so that the traveling path is in the opposite direction. According to this configuration of the present invention, it is possible to provide a power conductor 112 having a longer length in a narrow space inside the power housing 111.
  • the power supply connecting unit 110 may include a plurality of power conductors 112.
  • the plurality of power conductors 112 may be configured to be disposed at different positions in the vertical direction. This will be described in more detail with reference to FIG. 6.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a power supply connecting unit 110 of a battery pack connector 100 according to an embodiment of the present invention.
  • each power conductor 112 is shown to be exposed to the outside of the power housing 111.
  • the power supply connecting unit 110 includes a plurality of power conductors 112, and each of the power conductors 112 may be configured to be bent in the vertical direction (the Z-axis direction of FIG. 6). Can be.
  • the power conductor 112 is bent in the vertical direction, it can be said that the power conductor 112 is bent in the horizontal direction in the upper direction or lower direction in the horizontal direction or bent in the horizontal direction in the upper or lower direction.
  • all power conductors 112 may be configured to be bent on the X-Z plane of FIG. 6.
  • each power conductor 112, as shown in Figure 6, may be bent in the opposite direction four or more times, the number of bending may be configured in various forms.
  • some power conductors 112 may be located at different positions in the vertical direction.
  • the power supply conductors 112 when the power supply conductors 112 are positioned at different positions in the vertical direction, it may mean that the heights of the outer end portions are different from each other.
  • the outer end o1 of d1, the outer end o3 of d3 and the outer end o5 of d5 are upper than the outer end o2 of d2 and the outer end o4 of d4. It can be located at Alternatively, the fact that the power supply conductors 112 are located at different positions in the vertical direction may mean that the heights of the highest points of the power supply conductors 112 are different from each other.
  • each power conductor 112 such as a d1 power conductor 112 is bent downward in a horizontal direction in a direction from the outer end o1 toward the inner end i1. It may be configured to be bent in a manner that is again bent in the horizontal direction.
  • the d1 power conductor 112 may be configured to be bent on any one X-Z plane.
  • the power conductors 112 positioned at different positions in the vertical direction may be configured to be positioned at different positions in the horizontal direction, for example, the left and right directions.
  • the d2 power conductor 112 has a left and right direction with the d1 power conductor 112, the d3 power conductor 112, and the d5 power conductor 112 having different heights at the outer ends (Y in FIG. 6). Axially) in different positions.
  • one XZ plane in which the d2 power conductor 112 is present includes an XZ plane in which the d1 power conductor 112 exists, an XZ plane in which the d3 power conductor 112 exists, and a d5 power conductor 112 exist. It can be said that the spaced apart from each other in the XZ plane and the Y-axis direction. Furthermore, as shown in FIG. 6, in the horizontal direction, d2 may be located between d1 and d3, and d4 may be located between d3 and d5.
  • each of the power supply conductors 112 in a bent form can be made long so as not to interfere with each other. That is, according to such a structure, since each power supply conductor 112 is spaced apart from each other by predetermined distance, the noise blocking material of the power supply housing 111 can be interposed between each power supply conductor 112. Therefore, in this case, while the length of each of the plurality of power supply conductors 112 is lengthened, all the power supply conductors 112 can be wrapped by the noise blocking material to ensure the noise blocking effect.
  • the outer end and the inner end of the power conductor 112 may be configured to be positioned at different positions.
  • the various power conductors 112 are located at different positions in the Z-axis direction without the outer ends o1 to o5 and the inner ends i1 to i5 at the same height. It can be configured to be located in.
  • the outer and inner ends of each of the power conductors 112 are opposite in height in the vertical direction. It can be configured to be located in.
  • the height of the inner ends i1, i3, i5 is the inner end of d2 and d4 ( i2, i4) can be configured to be positioned relatively lower than the height.
  • the outer ends o1, o3, o5 are at high positions and the inner ends i1, i3, i5 are at low positions, while for d2 and d4 the outer ends o2, o4 are
  • the inner ends i2 and i4 in the lower place may be configured to be located in the high place.
  • each power conductor 112 it may be advantageous to lengthen the path of each power conductor 112 as long as possible while sufficiently securing the separation distance between the outer ends and the inner ends with respect to the plurality of power conductors 112. have. Therefore, in this case, the design of the connector and the process of connecting the wires to the connector can be made easily, and the noise blocking effect can also be ensured to the maximum.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a power supply connecting unit 110 according to another embodiment of the present invention.
  • a power supply connecting unit 110 according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of power conductors 112 may be provided inside the power housing 111.
  • at least two or more power supply conductors 112 among the plurality of power supply conductors 112 may be configured to be bent to form an uneven portion.
  • two power conductors 112 (d6 and d7) are arranged in an up and down direction, and the two power conductors 112 (d6 and d7) are formed with uneven portions, respectively. It can be configured to be bent to.
  • the uneven parts of each power conductor 112 may be formed in the shape of a square wave including a straight line in the horizontal direction and a straight line in the vertical direction.
  • FIG 8 and 9 are cross-sectional views schematically showing the configuration of the power supply connecting unit 110 according to another embodiment of the present invention.
  • each power conductor 112 may be bent to form an uneven portion.
  • the uneven parts of each power conductor 112 may be configured to include at least partially oblique lines. That is, as shown in FIG. 7, the uneven portion of the power conductor 112 may be configured to include a line segment having a shape inclined at a predetermined angle within 90 degrees in the horizontal direction, instead of including only horizontal to vertical line segments. Can be. In the case of the embodiment shown in Figure 8, it can be said that the uneven portion of the power supply conductor 112 is configured to include a triangular wave form.
  • the uneven portion may be configured to include a curved shape at least partially.
  • the uneven portion of the power conductor 112 may be configured to include a sinusoidal shape.
  • the uneven portion of at least one power conductor 112 may be inserted into the uneven portion of the other power conductor 112.
  • the triangular wave of the at least one power supply conductor 112 is configured to be inserted into a triangular wave of another power supply conductor 112.
  • the power conductors 112 located at the middle and lower ends of the power conductors 112 located at the top and the middle of the triangular waveforms of the power conductors 112 located at the top and the middle, respectively, are directed upwards. It may be configured in the form inserted in.
  • the sine wave of the at least one power supply conductor 112 may be configured to be inserted into a sine wave of the other power supply conductor 112. have. More specifically, as shown by e2 in FIG. 9, the power supply conductors 112 located at the middle and the lower ends of the sine waveforms of the power conductors 112 at the top and the middle are respectively convex to the top. It may be configured in the form inserted in the lower portion.
  • the horizontal position may not be limited.
  • the three power supply conductors 112 positioned at different positions in the vertical direction may be located at the same position in the horizontal direction (the Y-axis direction in FIG. 3). According to the above configuration, even if the plurality of power conductors 112 having different heights are configured to be bent in the vertical direction and positioned at the same position in the horizontal direction, the lengths can be formed long without interfering with each other.
  • the structure of the connector is not complicated and the manufacturing process is simplified, and it is easier to secure the length as long as possible.
  • the shapes of the plurality of power supply conductors 112 may be configured in the same manner without being different from each other, it may be further advantageous in terms of simplifying the manufacturing process and structure.
  • FIG. 10 is a transparent perspective view schematically showing at least a part of a configuration of a power connecting portion 110 according to another embodiment of the present invention.
  • the power conductor 112 may be configured to be bent in three dimensions in the power housing 111. That is, the power conductor 112 may not be located on one plane, but may be configured to be located in a three-dimensional space. In particular, the power conductor 112 may be bent in the form of a spring. For example, the power conductor 112 may be configured spirally.
  • the power supply conductor 112 is bent in a three-dimensional space, it is easier to configure the power supply conductor 112 with a longer length. Therefore, the noise blocking effect by the power housing 111 can be further improved.
  • the power conductor 112 may be configured in the form of a straight wound rather than a curved form.
  • the power conductor 112 is embedded in the power housing 111 as a whole, except for the outer end o and the inner end i, as shown in FIG. 10, but inside the power housing 111. It may be configured to surround the outer surface of any rectangular parallelepiped present in the.
  • the length of the power supply conductor 112 can be made longer than in the case where the power supply conductor 112 is formed in a curved shape.
  • the blocking effect of noise passing through the power supply conductor 112 can be further enhanced.
  • FIG. 10 only one power conductor 112 is illustrated for convenience of description, but as described above, the power conductor 112 may be included in the power housing 111. An embodiment of this type will be described in more detail with reference to FIG. 11.
  • FIG. 11 is a transparent perspective view schematically illustrating a configuration of a power connecting unit 110 according to another embodiment of the present invention.
  • description will be given focusing on the parts that differ from the previous embodiment, particularly the embodiment of FIG.
  • each power conductor 112 has an outer end portion at a front end of the power housing 111, and The rear end may be provided with an inner end.
  • Each power conductor 112 may be configured to be wound in a spring form.
  • the two power conductors 112 (d8, d9) shown in FIG. 11 may be configured to wind the outer surface of one arbitrary rectangular parallelepiped.
  • the d8 power conductors are shown in dashed lines and the d9 power conductors are shown in dashed lines so that the two power conductors 112 (d8, d9) are more easily distinguished.
  • the plurality of power conductors 112 may be configured to have springs inserted therebetween. That is, in the configuration shown in FIG. 11, the two power conductors 112 denoted by d8 and d9 are each viewed from the front or rear side of the power supply connecting portion 110 (in the X-axis direction in FIG. 11). Based on), it may be configured in a substantially overlapping form. That is, on the Y-Z plane, the d8 power conductor 112 and the d9 power conductor 112 may be configured in the same or similar form at approximately the same or similar positions to each other.
  • the d8 power conductor 112 and the d9 power conductor 112 are different from each other when viewed from the left side to the right side of the power supply connecting unit 110 (as viewed in the Y-axis direction in FIG. 11). It can be located alternately in position. For example, on the XZ plane, the d8 power conductor 112, the d9 power conductor 112, the d8 power conductor 112, the d9 power conductor 112, ... In order, two power conductors 112 may be alternately positioned.
  • each power supply conductor 112 is embedded as long as possible without interfering with each other in the power supply housing 111. It may be more easily implemented to be configured in the configured state. Therefore, in this case, the noise filtering effect on the power supply connecting unit 110 may be further improved.
  • FIG. 12 is a transparent perspective view schematically illustrating a configuration of a power supply connecting unit 110 according to still another embodiment of the present invention.
  • the description will focus on the parts that differ from the previous embodiment, particularly the embodiment of FIG.
  • the power supply connecting unit 110 may include both the power conductor 112 bent in three dimensions and the power conductor 112 bent in two dimensions.
  • the power conductors 112 represented by d8 and d9 may be configured to be bent in three dimensions, particularly in the form of a spring.
  • the power conductors 112 denoted by d10 and d11 may be configured to be bent in two dimensions, in particular, bent in a horizontal direction on the X-Y plane.
  • the two-dimensionally bent power conductor 112 may be configured to be inserted into the three-dimensionally bent power conductor 112. That is, the d8 power conductor 112 and the d9 power conductor 112 may be formed in a spring form to form an empty space having a hollow-like shape therein.
  • the d10 power conductor 112 and the d11 power conductor 112 may be configured to be bent in the horizontal direction inside the spring-type power conductor 112. Meanwhile, unlike FIG. 12, the d10 power conductor 112 and the d11 power conductor 112 may be configured to be bent in a vertical direction in the spring-type power conductor 112.
  • the communication connecting unit 120 may include a communication housing 121 and a communication conductor 122, as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the communication housing 121 may be made of an electrically insulating material so as not to be electrically connected to the communication conductor 122 therein.
  • the communication housing 121 may be made of a polymer material such as plastic.
  • the communication housing 121 has a communication conductor 122 therein, and may be configured in various forms so as to surround the communication conductor 122.
  • the communication housing 121 may be configured in a substantially rectangular parallelepiped shape, as shown in FIG. 4.
  • the communication housing 121 may be configured in various other forms.
  • the communication conductor 122 is a component for transmitting a communication signal via the battery pack connector 100 according to the present invention.
  • the communication conductor 122 may be made of an electrically conductive material, in particular, a metal material such as copper.
  • the communication conductor 122 may be embedded in the communication housing 121, and both ends thereof may be exposed to the outside.
  • the communication conductor 122 has one end (outer end) exposed to the front (+ X-axis direction) toward the outside of the pack connector, and the back (-X toward the inside of the pack connector). The other end (inner end) is exposed in the axial direction).
  • an external communication cable such as a CAN line connected to an external device of the battery pack, such as an ECU of a vehicle, may be in contact with the outer end of the communication conductor 122.
  • the communication wire w2 inside the battery pack connected to the battery management system may be connected to the inner end of the communication conductor 122.
  • the outer end and the inner end of the communication conductor 122 may also be configured in the form of a terminal for connecting with a wire or plate.
  • One or more communication conductors 122 may be provided in the communication connecting unit 120.
  • the communication conductor 122 may be provided in plural in the communication connecting unit 120.
  • the plurality of communication conductors 122 may be used to transmit data for communication.
  • the communication housing 121 unlike the power supply housing 111 may be configured not to include a noise blocking material. That is, the battery pack connector 100 according to the present invention may be configured such that the noise blocking material is included in the power supply connecting unit 110 and the noise blocking material is not included in the communication connecting unit 120.
  • the noise blocking material it is possible to block or minimize the change of the communication signal transmitted through the communication wire w2 by the noise blocking material.
  • communication wires such as CAN lines
  • fast switching can occur in the form of angular waveforms between high and low voltages.
  • noise blocking materials can slow down the fast switching of these communication signals and corrupt the shape of the angular waveform. Accordingly, by configuring the communication connecting unit 120 such that the noise blocking material is not included as in the above configuration of the present invention, adverse effects such as deformation or distortion of such communication data can be prevented.
  • the communication conductor 122 may be configured in a straight form.
  • the communication conductor 122 is a front-rear direction of the battery pack connector 100 (the X-axis direction in FIG. 4), that is, a direction from the outside to the inside of the battery pack.
  • the communication conductor 122 may be configured in a form that is not bent.
  • the power conductor 112 is configured to be bent inside the power housing 111, while the communication conductor 122 is not bent inside the communication housing 121 in a straight form Can be configured.
  • the interference of the noise blocking material of the power supply connecting portion 110 can be minimized so that the communication signal transmission by the communication conductor 122 can be made accurately. That is, according to one embodiment of the present invention, the communication connecting unit 120 may be located adjacent to the power connecting unit 110, the power connecting unit 110 may include a noise blocking material, the communication connecting unit ( By shortly configuring the communication conductor 122 provided in the 120, it is possible to minimize the signal damage or distortion caused by the noise blocking material around.
  • the power supply connecting unit 110 and the communication connecting unit 120 may be configured to be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the communication housing 121 of the communication connecting unit 120 may be configured to be spaced a predetermined distance apart from directly contacting the power housing 111 of the power connecting unit 110. In this case, it is possible to reduce the influence of the communication conductor 122 embedded in the communication housing 121 by the power housing 111.
  • the battery pack connector 100 may further include a connector case 130 as illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • the connector case 130 may be combined with the communication connecting unit 120 and / or the power connecting unit 110.
  • the coupling form of the connector case 130 and each connecting portion may be configured in various forms.
  • the connector case 130 has an internal space, as shown in FIGS. 3 and 4, and the communication connecting portion 120 and / or the power connecting portion 110 are inserted into the internal space. It may be configured to be accommodated.
  • the connector case 130 and each of the connecting parts may be fixed to each other through fastening members such as bolts and nuts.
  • the connector case 130 and the communication connecting unit 120 and / or the power connecting unit 110 may be coupled in various ways, and the present invention is not limited by the specific form thereof.
  • the connector case 130 may be made of a polymer material such as plastic. However, in addition to the connector case 130 may be made of a variety of other materials.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a battery pack connector 100 according to another exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 14 is an exploded perspective view of some components of FIG. 13.
  • FIG. 14 only four communication conductors 122 and one power source conductor 112 are drawn out of the power source housing 111 and displayed for convenience of description.
  • the part which differs from the previous Example is demonstrated mainly.
  • the communication connecting unit 120 may be configured to be inserted into the power connecting unit 110.
  • the communication connecting unit 120 is located in the center portion of the battery pack connector 100, the power connecting unit 110 may be configured to surround the periphery of the communication connecting unit 120.
  • the power supply connecting unit 110 may have an internal space, such as a hollow, as indicated by H in FIG. 14.
  • the battery pack connector 100 may be configured in such a manner that the communication connecting unit 120 is inserted into the internal space of the power connecting unit 110.
  • the communication conductor 122 of the communication connecting portion 120 has a short length
  • the power conductor 112 of the power connecting portion 110 has a long length.
  • the size or volume of the power supply connecting unit 110 located outside may be configured to be larger than the size or volume of the communication connecting unit 120 located therein. Therefore, the length of the power conductor 112 located inside the power connecting unit 110 may be configured to be much longer than the length of the communication conductor 122 located inside the communication connecting unit 120. Accordingly, the length of the power conductor 112 is increased inside the noise blocking material to increase the noise blocking effect passing through the power conductor 112, while the length of the communication conductor 122 is shortened to form the communication conductor 122. It is possible to prevent the distortion or damage of the communication signal to the.
  • the communication conductor 122 may be formed in a straight line shape, and the power supply conductor 112 may be configured in the form of springing around the communication conductor 122.
  • each power conductor 112 may be configured to be inserted so as not to overlap each other, as described above in the embodiment of FIG. have. That is, the spring-type power conductor 112 may be configured to alternately located in the front and rear directions.
  • a battery pack was prepared in the form as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the pack connector of such a battery pack is generally similar to that shown in FIGS. 3 and 4, and is manufactured to include a power connecting portion and a communication connecting portion.
  • the power supply connecting portion like the power supply connecting portion illustrated in FIG. 4, has a power supply housing and a power conductor, and is configured to have a rectangular parallelepiped shape.
  • the power housing is made of a ferrite material.
  • the overall size of the battery pack connector is approximately 10cm, 8cm in length of the horizontal (Y-axis length in Fig. 4), vertical (X-axis length in Fig. 4) and the height (Z-axis length in Fig. 4), respectively. And 4 cm.
  • the size of the power supply housing was set so that the lengths of the width, length, and height were approximately 5 cm, 8 cm and 3 cm, respectively.
  • the power conductors are made of copper, and eight are inserted into the power housing.
  • the power supply conductor was formed without a bent portion and formed in a straight line so that its length (x-axis direction in FIG. 4) was approximately 8 cm.
  • the power supply conductor of Example 1 Only the shape of the power supply conductor with Example 1 is different, and the rest of the battery pack was prepared in the same material and form as the battery pack of Example 1. More specifically, the power supply conductor of the connector applied to the battery pack of Example 2 is configured to be bent in two opposite directions inside the housing, as shown in FIGS. 4 and 5. At this time, the length of the power conductor was manufactured to be approximately 22cm.
  • the power housing of the connector is made of a plastic material, in particular PBT (PolyButylene Terephthalate) material.
  • FIG. 15 is a graph illustrating a measurement result of noise attenuation according to various examples and comparative examples of the present invention.
  • reference values of noise for the connector are displayed as 'PASS'.
  • Comparative Example 1 will be determined to be FAIL because the noise attenuation amount is lower than the reference line (PASS line), but Example 1 and Example 2 are PASS because the noise attenuation amount is higher than the reference line. Can be determined. Therefore, in the case of Example 1 and Example 2, it can be said that the PASS area
  • Example 1 the amount of noise attenuation was measured higher than the reference line in the F2 section.
  • the comparative example the amount of noise attenuation was measured lower than the reference line in the F2 section. Therefore, it can be said that the PASS region is extended by the F2 section in Example 1 compared to the comparative example.
  • the PASS region is formed by being measured higher than the reference line in the F2 section.
  • the noise attenuation effect is further improved when using a noise blocking material such as ferrite as in the present invention as compared with the case where the conductor is embedded as a plastic material.
  • Example 2 the amount of noise attenuation was measured higher than the reference line in the F3 section as well as in the F2 section.
  • the noise attenuation was measured lower than the reference line. Therefore, in the case of Example 2, it can be seen that the PASS region is extended to a wider region than the comparative example, and the PASS region is further expanded than in Example 1. Further, it can be seen that the noise reduction amount of the second embodiment is generally higher than the noise reduction amount of the first embodiment in the F4 section as well as the F2 and F3 sections.
  • the noise blocking effect may be more excellent than when the conductor is not bent. It can be seen that.
  • the battery pack according to the present invention includes the battery pack connector 100 according to the present invention described above.
  • the battery pack according to the present invention as shown in Figure 2, may be configured to be exposed to the outside by having a battery pack connector 100 according to the present invention in the pack case.
  • the battery pack according to the present disclosure may further include a cell assembly, a pack case, a battery management system, and the like, in addition to the battery pack connector 100.
  • the battery pack connector 100 may be a connector configured to supply power to the battery management system and to communicate with the battery management system.
  • the battery pack according to the present invention can be applied to an automobile such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. That is, the vehicle according to the present invention may include a battery pack according to the present invention. In particular, the vehicle according to the present invention may include a battery pack to which the battery pack connector 100 according to the present invention is applied. In particular, an electric vehicle or the like may be provided with an inverter. When the pack connector of the present invention is mounted, noise generated by the inverter is introduced into the battery pack or transmitted to another electronic device of the vehicle through the battery pack. Can be effectively prevented.

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Abstract

본 발명은 구조가 간단하면서도 배터리 팩 내부로 노이즈가 유출입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 배터리 팩 커넥터를 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩의 팩 케이스에 위치한 배터리 팩 커넥터로서, 상기 배터리 관리 시스템과 정보를 주고받는 통신용 와이어에 연결 가능하도록 구성된 통신용 커넥팅부; 및 상기 배터리 관리 시스템에 구동 전원을 공급하는 전원용 와이어에 연결 가능하도록 구성되며, 적어도 일부분이 노이즈 차단 재료를 포함하는 전원용 커넥팅부를 포함한다.

Description

배터리 팩 커넥터
본 출원은 2018년 2월 14일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0018596호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 팩 커넥터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩의 팩 케이스에 구비되어 외부 장치와 연결되도록 구성된 배터리 팩 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 팩과 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)이나 전류 센서, 온도 센서, 릴레이 등에 오작동을 일으키거나 정확한 작동을 방해하는 문제점을 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 와이어를 통해 배터리 관리 시스템 등의 전장 부품과 전기적으로 연결될 수 있는데, 인버터 등으로부터 유입된 노이즈는 이러한 커넥터 및 와이어를 거쳐 배터리 팩 내부로 유입됨으로써 여러 문제점을 발생시킬 수 있다.
종래 이러한 문제점을 해결하기 위해, 페라이트 코어 필터와 같은 필터 소자를 커넥터에 연결된 와이어 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 배터리 팩 내부로 노이즈가 유출입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 배터리 팩 커넥터 및 이를 포함하는 배터리 팩과 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, 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩의 팩 케이스에 위치한 배터리 팩 커넥터로서, 상기 배터리 관리 시스템과 정보를 주고받는 통신용 와이어에 연결 가능하도록 구성된 통신용 커넥팅부; 및 상기 배터리 관리 시스템에 구동 전원을 공급하는 전원용 와이어에 연결 가능하도록 구성되며, 적어도 일부분이 노이즈 차단 재료를 포함하는 전원용 커넥팅부를 포함한다.
여기서, 상기 전원용 커넥팅부는, 노이즈 차단 재질로 구성된 전원 하우징, 및 금속 재질로 구성되고 상기 전원 하우징 내부에 매립되며 일단과 타단이 외부로 노출되도록 구성된 하나 이상의 전원 도체를 구비할 수 있다.
또한, 상기 전원 도체는, 상기 전원 하우징 내부에서 적어도 1회 이상 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원 도체는, 상기 전원 하우징 내부에서 90도 이상 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원 도체는 적어도 둘 이상 상하 방향으로 서로 다른 위치에 배치되고, 상하 방향으로 서로 다른 위치에 배치된 전원 도체는 각각 상하 방향으로 절곡되며 수평 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원 도체는 상기 전원 하우징 내부에 다수 구비되며, 다수의 전원 도체 중 적어도 둘 이상의 전원 도체는 요철부가 형성되도록 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원 도체는, 상기 전원 하우징 내부에서 3차원적으로 절곡되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 통신용 커넥팅부는, 폴리머 재질로 구성된 통신 하우징, 및 금속 재질로 구성되고 상기 통신 하우징 내부에 매립되며 일단과 타단이 외부로 노출되도록 구성된 하나 이상의 통신 도체를 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터를 포함한다.
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 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 배터리 팩 내부 구조가 복잡해지는 것을 방지하거나, 제조 공정이 용이해지도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, CAN 통신선과 같은 통신 라인이 노이즈 차단 구성을 회피하도록 하는 구성이 보다 용이하게 달성될 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 팩 커넥터가 포함된 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 2는, 도 1의 구성에 대한 결합 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 커넥터의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원용 커넥팅부의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 커넥터의 전원용 커넥팅부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8 및 도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부의 적어도 일부 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부의 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부의 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다.
도 13은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 커넥터의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 14는, 도 13의 일부 구성에 대한 분리 사시도이다.
도 15는, 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 노이즈 감쇄량 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
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 팩 커넥터(100)가 포함된 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 팩 커넥터(100)가 포함된 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)와 함께, 셀 어셈블리(200), 팩 케이스(300) 및 배터리 관리 시스템(400)을 포함할 수 있다.
여기서, 셀 어셈블리(200)는, 복수의 이차 전지(210)를 구비할 수 있다. 이차 전지(210)는, 충방전을 통해 전기적 에너지를 저장하거나 방출하는 구성요소로서, 특히 파우치형 이차 전지 형태를 가질 수 있다. 이러한 이차 전지(210)는, 전극 조립체, 전해질 및 파우치 외장재를 구비할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 이차 전지(210)는, 리튬 이차 전지일 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩의 셀 어셈블리(200)에는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 이차 전지가 채용될 수 있다.
상기 이차 전지(210)는, 배터리 팩에 다수 포함될 수 있다. 특히, 이러한 다수의 이차 전지(210)는, 넓은 면이 상부와 하부를 향하도록 눕혀진 형태로 상하 방향으로 배열될 수 있다.
상기 카트리지(220)는, 이차 전지를 내부 공간에 수용하며, 특히 이차 전지(210)의 외주부를 외측에서 감싸도록 구성될 수 있다. 더욱이, 카트리지(220)는, 대략 사각 링 형태로 형성되어, 이차 전지(210)의 외측을 보호할 수 있다. 또한, 카트리지(220)는, 상호 적층 가능하게 구성되어, 상호 적층된 상태에서 내부 공간에 이차 전지(210)를 수납함으로써, 이차 전지(210)의 적층 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 카트리지(220)는, 중앙 부분에 열전도성 재질의 냉각 플레이트를 구비할 수도 있다.
팩 케이스(300)는, 내부에 빈 공간이 형성되어, 내부 공간에 셀 어셈블리(200) 및 배터리 관리 시스템(400) 등의 구성요소를 수납할 수 있다. 특히, 팩 케이스(300)는, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320)를 구비하여, 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320)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.
배터리 관리 시스템(Battery Management System)(400)은, 배터리 팩의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 관리 장치로서, 일반적으로 BMS로 지칭되기도 한다. 이러한 배터리 관리 시스템(400)은, 배터리 팩에 통상적으로 포함되는 전장 부품의 일종으로서, 본원발명은 이러한 배터리 관리 시스템(400)의 구체적인 종류나 형태, 특징 등에 의해 한정되지 않는다. 즉, 본원발명의 커넥터가 적용된 배터리 팩에는 본원발명의 출원시점에 공지된 다양한 배터리 관리 시스템이 채용될 수 있으며, 배터리 관리 시스템(400)에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
배터리 팩에 포함되는 전장 부품으로는, 이러한 배터리 관리 시스템(400) 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 관리 시스템(BMS)(400)과 정보를 주고 받을 수 있으며, 배터리 관리 시스템에 의해 제어될 수 있다. 배터리 관리 시스템(400)을 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(200)의 상부에 위치할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)는, 배터리 팩의 팩 케이스에 위치하여, 배터리 팩 외부의 다른 장치와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 배터리 팩 커넥터(100)는, 적어도 일부분, 특히 외부 장치의 접속 단자가 배터리 팩 외부로 노출되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(310) 측에 위치하여 일부분이 외부로 노출되도록 구성될 수 있다.
배터리 팩 커넥터(100)는 외부의 다른 장치로부터 구동 전원이 유입 및 유출되도록 하는 통로로서의 역할을 수행할 수 있다. 또한, 배터리 팩 커넥터(100)는 외부의 다른 장치와 통신을 수행하는 통로로서 기능할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)가 적용된 배터리 팩의 경우, 배터리 관리 시스템과 같은 전장 부품을 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)는, 이러한 배터리 관리 시스템 등의 전장 부품과 연결되어 구동 전원을 전달하거나 통신 신호를 전달할 수 있다. 배터리 팩 커넥터(100)의 구체적인 구성에 대해서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 커넥터(100)의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 일부 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다. 특히, 도 4에서는 설명의 편의를 위해, 각 커넥팅부의 일부 도체가 하우징의 외부에 노출된 형태로 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)는, 통신용 커넥팅부(120) 및 전원용 커넥팅부(110)를 포함할 수 있다.
상기 통신용 커넥팅부(120)는, 배터리 팩 커넥터(100)에서 배터리 팩 내부의 구성요소와 배터리 팩 외부의 구성요소 사이에 통신용 신호를 주고받을 수 있도록 마련된 구성이라 할 수 있다. 예를 들어, 차량에 구비된 배터리 팩의 경우, 통신용 커넥팅부(120)를 통해, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)와 배터리 팩의 BMS 사이에 통신이 이루어질 수 있다.
이를 위해, 상기 통신용 커넥팅부(120)는, 배터리 팩 내부에 구비된 통신용 와이어(w2)에 연결 가능하도록 구성될 수 있다. 특히, 이러한 통신용 와이어(w2)는, 배터리 관리 시스템(BMS)과 연결되어 배터리 관리 시스템과 정보를 주고받는 신호 라인일 수 있다. 이 경우, 통신용 와이어는, 일단이 통신용 커넥팅부(120)에 연결되고, 타단이 배터리 관리 시스템과 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템은, 통신용 와이어 및 통신용 커넥팅부(120)를 경유하여 차량의 ECU와 통신할 수 있다.
상기 전원용 커넥팅부(110)는, 배터리 팩 커넥터(100)에서 배터리 팩 내부의 구성요소와 배터리 팩 외부의 구성요소 사이에 구동용 전원을 주고받을 수 있도록 마련된 구성이라 할 수 있다. 예를 들어, 차량에 구비된 배터리 팩의 경우, 전원용 커넥팅부(110)를 통해, 차량의 납축 배터리 등으로부터 내부 구성요소의 구동전원을 공급받을 수 있다.
이를 위해, 상기 전원용 커넥팅부(110)는, 배터리 팩 내부에 구비된 전원용 와이어(w1)에 연결 가능하도록 구성될 수 있다. 특히, 이러한 전원용 와이어는, 배터리 관리 시스템(400)과 연결되어 배터리 관리 시스템(400)으로 구동 전원을 공급하는 전원 공급 라인일 수 있다. 이 경우, 전원용 와이어(w1)는, 일단이 전원용 커넥팅부(110)에 연결되고, 타단이 배터리 관리 시스템(400)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템(400)은, 전원용 커넥팅부(110) 및 전원용 와이어(w1)를 경유하여 차량의 납축 배터리로부터 구동 전원을 공급받을 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)에 있어서, 상기 전원용 커넥팅부(110)는, 적어도 일부분이 노이즈 차단 재료를 포함하도록 구성될 수 있다. 배터리 팩과 관련하여, 노이즈는 배터리 팩 자체 또는 배터리 팩이 장착된 장치의 각종 전자 장비 등으로부터 발생할 수 있다. 그리고, 이러한 노이즈는 배터리 팩 커넥터(100)나 팩 단자 등 여러 경로를 통해 배터리 팩 내부로 유입될 수 있다. 또한, 이와 같이 팩 내부로 유입된 노이즈는 배터리 팩 커넥터(100)를 통해 다시 팩 외부로 전달될 수 있다. 하지만, 본 발명의 상기 구성에 의할 경우, 팩 커넥터 자체에 노이즈 차단 재료가 포함됨으로써, 팩 커넥터를 통한 노이즈의 유출입이 차단 내지 제한될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 상기 측면과 같이, 노이즈 차단 재료가 팩 케이스에 구비된 커넥터에 자체적으로 내장됨으로써, 배터리 팩 내부에 노이즈를 차단하기 위한 다른 구성, 이를테면 페라이트 코어 필터 등을 구비할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 페라이트 코어 필터 등이 차지하는 공간을 줄일 수 있고, 페라이트 코어 필터 등을 고정하기 위한 구성이 별도로 필요 없게 된다. 그러므, 배터리 팩의 제조가 용이해지고 내부 공간이 복잡해지지 않을 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 노이즈를 차단하기 위한 구성이 커넥터에 구비되므로, 와이어의 중간에 노이즈 차단 구성이 구비된 경우에 비해, 노이즈 차단 효과가 더욱 커질 수 있다.
한편, 전원용 커넥팅부(110)에 구비되는 노이즈 차단 재료로는, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 노이즈 차단 물질이 채용될 수 있다. 대표적으로, 전원용 커넥팅부(110)는, 노이즈 차단 재료로서, 연자성체 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 노이즈 차단 재료는, 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 특히, 상기 전원용 커넥팅부(110)는, 노이즈 차단 재료로서, 페라이트 재질을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전원용 커넥팅부(110)는, 전원 하우징(111) 및 전원 도체(112)를 구비할 수 있다.
상기 전원 하우징(111)은, 내부의 전원 도체(112)와 전기적으로 도통되지 않도록 전기적 절연성 재질로 구성될 수 있다. 특히, 상기 전원 하우징(111)은, 노이즈 차단 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 하우징(111)은, 페라이트 코어 재질을 포함할 수 있다. 이때, 상기 전원 하우징(111)은, 다른 재질, 이를테면 플라스틱 재질의 케이스 내부에 노이즈 차단 물질(페라이트)이 포함된 형태로 구성될 수 있다. 또는, 상기 전원 하우징(111)은, 전체적으로 노이즈 차단 물질(페라이트)로만 구성될 수도 있다.
이러한 전원 하우징(111)은, 내부에 전원 도체(112)를 구비하며, 그러한 전원 도체(112)를 감쌀 수 있도록 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 하우징(111)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 대략 직육면체 형태로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이러한 전원 하우징(111)의 구체적인 형태에 의해 한정되는 것은 아니다. 이를테면, 상기 전원 하우징(111)은, 원통형 형태로 구성될 수도 있다.
상기 전원 도체(112)는, 본원 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)에서 구동 전원이 직접적으로 흐르도록 구성된 구성요소이다. 따라서, 상기 전원 도체(112)는, 전기 전도성 재질, 특히 구리 등의 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 전원 도체(112)는, 전원 하우징(111) 내부에 매립되되, 양단이 외부로 노출되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성을 참조하면, 전원 도체(112)는, 배터리 팩의 외측을 향하는 방향(+X축 방향)의 단부(외측 단부)와 배터리 팩의 내측을 향하는 방향(-X축 방향)의 단부(내측 단부)가 외부로 노출되도록 구성될 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 외부 장치, 이를테면 차량의 납축 배터리와 연결된 외부 전원 케이블이 전원 도체(112)의 외측 단부에 접촉 연결되고, 배터리 팩 내부의 전원용 와이어(w1)가 전원 도체(112)의 내측 단부에 접촉 연결될 수 있다. 여기서, 외측 단부와 내측 단부는, 와이어나 플레이트와 연결되기 위한 단자 형태로 구성될 수 있다. 즉, 전원 도체(112)의 외측 단부는 전원용 커넥팅부(110)의 외측 단자를 구성하고, 전원 도체(112)의 내측 단부는 전원용 커넥팅부(110)의 내측 단자를 구성할 수 있다.
특히, 본원 발명에 있어서, 상기 전원 도체(112)는, 노이즈 차단 재질로 구성된 전원 하우징(111)의 내부에 매립된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 전원 도체(112)의 주변을 노이즈 차단 재질이 감싸고 있다고 할 수 있다. 따라서, 전원 도체(112)를 통해 노이즈가 배터리 팩 외부로 전달되거나 배터리 팩 내부로 유입되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
또한, 상기 전원 도체(112)는, 전원용 커넥팅부(110)에 하나 이상 구비될 수 있다. 특히, 상기 전원 도체(112)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전원용 커넥팅부(110)에 복수 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 복수의 전원 도체(112)의 적어도 일부는, 배터리 관리 시스템으로의 구동 전원을 전달하는데 이용될 수 있다. 이때, 복수의 전원 도체(112)는, 노이즈 차단 재질로 구성된 전원 하우징(111)의 내부에 모두 매립된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 복수의 전원 도체(112) 모두, 노이즈 차단 재료에 의해 주변이 감싸지는 형태로 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 전원 도체(112)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 일부분이 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원용 커넥팅부(110)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 도 5는 도 4의 구성에서 전원 도체(112)가 전원 하우징(111)에 매립된 상태에서의 A-A'선에 대한 단면도의 일례라 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 전원 도체(112)는, 전원 하우징(111) 내부에 매립된 상태에서, 적어도 1회 이상 절곡될 수 있다. 즉, 상기 전원 도체(112)는, 외측 단부(o)와 내측 단부(i) 만이 외부로 노출되고, 외측 단부(o)와 내측 단부(i) 사이의 연결 경로는 모두 전원 하우징(111) 내부에 매립된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전원 하우징(111) 내부에 매립된 부분은, B1~B4로 표시된 부분과 같이, 일부분이 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
본원 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원 하우징(111) 내부에 매립된 전원 도체(112)의 경로를 길게 구성할 수 있다. 즉, 본원 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)의 전원 도체(112)는, 외측 단부(o)에서 내측 단부(i)에 이르는 경로가 일직선 형태로 짧게 형성되는 것이 아니라, 전원 하우징(111) 내부에서 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 본원 발명에 따른 팩 커넥터의 전원 도체(112)는, 경로가 길고 복잡하게 형성되어 있다고 할 수 있다. 여기서, 전원 하우징(111)은 노이즈 차단 재료를 포함하고 있으므로, 전원 도체(112)는 경로가 길게 형성되면서도 그 주변부가 모두 노이즈 차단 재료로 감싸져 있다고 할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서 C1~C6로 표시된 부분과 같이, 전원 도체(112)는, 외측 단부(o)와 내측 단부(i)를 제외하고는, 그 사이의 모든 경로가 전원 하우징(111), 다시 말해, 노이즈 차단 재료로 둘러싸여 질 수 있다. 그러므로, 본원 발명의 이러한 구성에 의하면, 커넥터의 크기를 크게 하지 않으면서도 노이즈 차단 재료에 의한 노이즈 차단 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 더욱이, 전원용 커넥팅부(110)에 다수의 전원 도체(112)가 구비된 경우, 모든 도체가 이와 같이 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
특히, 상기와 같이 전원 도체(112)가 절곡된 형태로 구성되는 실시예에 있어서, 전원 도체(112)는 전원 하우징(111) 내부에서 90도(°) 이상 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 전원 도체(112)는, B1, B2, B3 및 B4 부분에서 각각, 대략 직각으로 절곡될 수 있다. 이 경우, 전원 도체(112)의 경로는 진행 방향을 바꾸는 형태로 구성되어 있다고 할 수 있다. 이를테면, 전원 도체(112)의 경로는, 수평 방향에서 수직 방향으로, 또는 수직 방향에서 수평 방향으로 방향이 바뀌도록 벤딩되어 있다고 할 수 있다. 본원 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원 하우징(111) 내부에서 전원 도체(112)의 경로를 최대한 길게 하는데 보다 유리하다고 할 수 있다.
더욱이, 도 5에서 B1 및 B2 부분 사이의 거리, 그리고 B3 및 B4 부분 사이의 거리가 짧을 경우, 전원 도체(112)는 대략 180도 절곡된 형태로 구성되어 있다고 할 수 있다. 즉, 전원 도체(112)는, 적어도 일부분에서 진행 경로가 반대 방향이 되도록 접혀진 형태로 구성된다고 할 수 있다. 본원 발명의 이러한 구성에 의할 경우, 전원 하우징(111) 내부의 좁은 공간에서 더욱더 긴 길이를 갖는 전원 도체(112)가 구비되도록 할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 전원용 커넥팅부(110)에는 다수의 전원 도체(112)가 구비될 수 있다. 특히, 다수의 전원 도체(112) 중 적어도 둘 이상은, 상하 방향으로 서로 다른 위치에 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 커넥터(100)의 전원용 커넥팅부(110)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 6에서는, 설명의 편의를 위해 각 전원 도체(112)가 전원 하우징(111)의 외부에 노출된 형태로 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 전원용 커넥팅부(110)에는 다수의 전원 도체(112)가 구비되며, 각각의 전원 도체(112)는 모두 상하 방향(도 6의 Z축 방향)으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 전원 도체(112)가 상하 방향으로 절곡된다는 것은, 전원 도체(112)가 수평 방향에서 상부 방향 또는 하부 방향으로 절곡되거나 상부 또는 하부 방향에서 수평 방향으로 절곡된다는 것을 의미한다고 할 수 있다. 예를 들어, 모든 전원 도체(112)는, 도 6의 X-Z 평면 상에서 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 여기서, 각 전원 도체(112)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 4회 이상 반대 방향으로 절곡될 수 있으나, 이러한 절곡 횟수는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이때, 일부 전원 도체(112)는 상하 방향으로 서로 다른 위치에 위치할 수 있다. 여기서, 전원 도체(112)가 상하 방향으로 서로 다른 위치에 위치한다는 것은, 이처럼 외측 단부의 높이가 서로 다르다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 6에서, d1의 외측 단부(o1), d3의 외측 단부(o3) 및 d5의 외측 단부(o5)는 d2의 외측 단부(o2) 및 d4의 외측 단부(o4)에 비해 상부에 위치할 수 있다. 또는, 전원 도체(112)가 상하 방향으로 서로 다른 위치에 위치한다는 것은, 각 전원 도체(112)의 최고점의 높이가 서로 다르다는 것을 의미한다고 할 수도 있다.
이처럼 상하 방향으로 서로 다른 위치에 위치하는 다수의 전원 도체(112)는 각각 상하 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6에서 각 전원 도체(112), 이를테면 d1 전원 도체(112)는, 외측 단부(o1)에서 내측 단부(i1)를 향하는 방향으로, 경로가 수평 방향으로 진행하다가 하부 방향으로 절곡되고, 다시 수평 방향으로 절곡되는 방식으로 절곡되게 구성될 수 있다. 다시 말해, d1 전원 도체(112)는, 어느 하나의 X-Z 평면 상에서 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에서, 상하 방향으로 서로 다른 위치에 위치하는 전원 도체(112)는, 수평 방향, 이를테면 좌우 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6에서, d2 전원 도체(112)는, 외측 단부의 높이가 다른 d1 전원 도체(112), d3 전원 도체(112) 및 d5 전원 도체(112)와 좌우 방향(도 6의 Y축 방향)으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, d2 전원 도체(112)가 존재하는 하나의 X-Z 평면은, d1 전원 도체(112)가 존재하는 X-Z 평면, d3 전원 도체(112)가 존재하는 X-Z 평면 및 d5 전원 도체(112)가 존재하는 X-Z 평면과 Y축 방향으로 서로 이격되어 있다고 할 수 있다. 더욱이, 도 6에 도시된 바와 같이, 수평 방향으로, d2는 d1 및 d3의 사이에 위치하고, d4는 d3 및 d5의 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 각각의 전원 도체(112)를 절곡된 형태로 구성하여 길이를 길게 하면서도, 각 전원 도체(112) 간 서로 간섭이 일어나지 않도록 할 수 있다. 즉, 이러한 구성에 의하면, 각각의 전원 도체(112)가 서로 소정 거리 이격됨으로써, 각 전원 도체(112) 사이마다 전원 하우징(111)의 노이즈 차단 재료가 개재되도록 할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 복수의 전원 도체(112) 각각의 길이를 길게 하면서도, 모든 전원 도체(112)가 노이즈 차단 재료에 의해 감싸져 노이즈 차단 효과가 확보되도록 할 수 있다.
한편, 상기 실시예와 같이, 전원 도체(112)가 상하 방향으로 절곡되는 구성에 있어서, 전원 도체(112)의 외측 단부와 내측 단부는 높이가 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바를 참조하면, 여러 전원 도체(112)는 외측 단부(o1~o5)와 내측 단부(i1~i5)가 동일한 높이에 위치하지 않고, Z축 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 전원용 커넥팅부(110)에 구비된 복수의 전원 도체(112)가 상하 방향으로 절곡되는 구성의 경우, 각각의 전원 도체(112)의 외측 단부와 내측 단부는 상하 방향으로 높이가 반대되는 위치에 위치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 구성을 참조하면, 외측 단부의 높이가 상대적으로 높은 곳에 위치하고 있는 d1, d3 및 d5의 경우, 내측 단부(i1, i3, i5)의 높이가 d2 및 d4의 내측 단부(i2, i4)의 높이에 비해 상대적으로 낮은 곳에 위치하도록 구성될 수 있다. 즉, d1, d3 및 d5의 경우 외측 단부(o1, o3, o5)는 높은 곳에 내측 단부(i1, i3, i5)는 낮은 곳에 위치하는 반면, d2 및 d4의 경우 외측 단부(o2, o4)는 낮은 곳에 내측 단부(i2, i4)는 높은 곳에 위치하는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 전원 도체(112)에 대한 외측 단부 사이의 이격 거리 및 내측 단부 사이의 이격 거리를 충분히 확보하면서도, 각 전원 도체(112)의 경로를 최대한 길게 하는 것이 유리할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 커넥터의 설계 및 커넥터에 대한 와이어의 연결 공정이 용이하게 이루어질 수 있으면서, 노이즈 차단 효과도 최대한 확보될 수 있다.
다만, 본 발명이 반드시 이러한 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 이외에 다른 다양한 실시 형태로 구현될 수도 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부(110)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예들과 동일 또는 유사하게 설명이 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 7을 참조하면, 전원 도체(112)는, 전원 하우징(111)의 내부에 다수 구비될 수 있다. 특히, 다수의 전원 도체(112) 중 적어도 둘 이상의 전원 도체(112)는, 요철부가 형성되도록 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에는 상하 방향으로 배치된 2개의 전원 도체(112)(d6, d7)가 도시되어 있으며, 이러한 2개의 전원 도체(112)(d6, d7)는 각각 요철부가 형성된 형태로 절곡되게 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 각 전원 도체(112)의 요철부는 수평 방향의 직선 및 수직 방향의 직선이 포함된 구형파 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원 하우징(111) 내부에서 전원 도체(112)의 경로를 길게 형성함으로써, 노이즈 차단 재료에 의해 전원 도체(112)의 많은 부분이 감싸지도록 할 수 있다. 그러므로, 이 경우 전원 도체(112)를 통과하는 노이즈에 대한 차단 효과가 많이 확보되도록 할 수 있다.
도 8 및 도 9는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부(110)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 전원 하우징(111) 내부에 상하 방향으로 배치된 적어도 3개의 전원 도체(112)가 구비되고, 각각의 전원 도체(112)는 요철부가 형성되도록 절곡될 수 있다. 이때, 각 전원 도체(112)의 요철부는 적어도 부분적으로 사선을 포함하도록 구성될 수 있다. 즉, 전원 도체(112)의 요철부는, 도 7에 도시된 바와 같이 수평 방향 내지 수직 방향 선분만 포함하는 것이 아니라, 수평 방향에서 90도 이내의 소정 각도로 기울어진 형태의 선분을 포함하도록 구성될 수 있다. 도 8에 도시된 실시예의 경우, 전원 도체(112)의 요철부는, 삼각파 형태를 포함하도록 구성되어 있다고 할 수 있다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 전원 하우징(111) 내부에 상하 방향으로 배치된 3개의 전원 도체(112)에 대하여, 요철부는 적어도 부분적으로 곡선 형태를 포함하도록 구성될 수 있다. 특히, 전원 도체(112)의 요철부는, 사인파 형태를 포함하도록 구성될 수 있다.
특히, 이와 같은 도 8 및 도 9의 구성에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원 도체(112)의 요철부는 다른 전원 도체(112)의 요철부에 삽입된 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 전원 도체(112)의 적어도 일부분이 삼각파 형태로 구성된 도 8의 실시 형태에 있어서, 적어도 하나의 전원 도체(112)의 삼각파는 다른 전원 도체(112)의 삼각파에 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 8에서 e1으로 표시된 부분과 같이, 중단 및 하단에 위치한 전원 도체(112)는 각각, 꼭지점 부분이 상단 및 중단에 위치한 전원 도체(112)의 삼각 파형 중 상부로 향하는 부분의 내부에 삽입된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 전원 도체(112)의 적어도 일부분이 사인파 형태로 구성된 도 9의 실시 형태에 있어서, 적어도 하나의 전원 도체(112)의 사인파는 다른 전원 도체(112)의 사인파에 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 9에서 e2로 표시된 부분과 같이, 중단 및 하단에 위치한 전원 도체(112)는 각각, 상부가 상단 및 중단에 위치한 전원 도체(112)의 사인 파형 중 상부로 볼록하게 형성된 부분의 하부에 삽입된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원 하우징(111) 내부에서 전원 도체(112)의 길이를 길게 형성하는 것이 보다 용이하게 구현될 수 있다. 더욱이, 상하 방향으로 높이가 다른 복수의 전원 도체(112)에 대하여, 수평 방향 위치가 구애받지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 8 또는 도 9의 구성에서 상하 방향으로 서로 다른 위치에 위치하는 3개의 전원 도체(112)는, 수평 방향(도 3의 Y축 방향)으로 동일한 위치에 위치할 수도 있다. 상기 구성에 의하면, 높이가 다른 다수의 전원 도체(112)가 상하 방향으로 절곡되는 형태로 구성되면서 수평 방향으로 동일한 위치에 위치하더라도, 서로 간섭되지 않고 길이 또한 길게 형성할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 커넥터의 구조가 복잡해지지 않고 제조 공정이 단순해지며, 길이를 최대한 길게 확보하는 것이 보다 용이해질 수 있다. 뿐만 아니라, 이 경우, 복수의 전원 도체(112)의 형태를 서로 다르게 구성하지 않고 동일하게 구성할 수 있으므로, 제조 공정 및 구조의 간소화 측면에서 더욱 유리해질 수 있다.
한편, 상기 실시예들의 경우, 전원 도체(112)가 하나의 평면상에서 2차원적으로 절곡된 형태의 구성만 설명되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부(110)의 적어도 일부 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다.
도 10을 참조하면, 전원 도체(112)가 전원 하우징(111) 내부에서 3차원적으로 절곡되도록 구성될 수 있다. 즉, 전원 도체(112)는 하나의 평면상에 위치하지 않고, 3차원적인 공간 상에서 위치하도록 구성될 수 있다. 특히, 전원 도체(112)는, 스프링 형태로 절곡될 수 있다. 예를 들어, 전원 도체(112)는, 나선형으로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원 도체(112)가 3차원적인 공간상에서 절곡된 형태로 구성되므로, 보다 긴 길이로 전원 도체(112)를 구성하는 것이 보다 용이해질 수 있다. 따라서, 전원 하우징(111)에 의한 노이즈 차단 효과가 보다 향상될 수 있다.
더욱이, 전원 도체(112)는, 곡선 형태로 감긴 형태가 아닌 직선 형태로 감긴 형태로 구성될 수 있다. 이를테면, 전원 도체(112)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 외측 단부(o)와 내측 단부(i)를 제외하고는 전체적으로 전원 하우징(111)의 내부에 매립되되, 전원 하우징(111) 내부에 존재하는 임의의 직육면체의 외면을 감싸는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원 도체(112)가 곡선 형태로 형성된 경우에 비해, 전원 도체(112)의 길이를 보다 길게 구성할 수 있다. 따라서, 전원 도체(112)를 통과하는 노이즈의 차단 효과가 더욱 높아질 수 있다.
한편, 도 10에서는 설명의 편의를 위해 하나의 전원 도체(112)만 도시되어 있으나, 앞서 설명한 바와 같이, 전원 도체(112)는 전원 하우징(111) 내부에 다수 포함될 수 있다. 이러한 형태의 일 실시예에 대해서는 도 11을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 11은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부(110)의 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다. 이하에서도, 앞선 실시예, 특히 도 10의 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 11을 참조하면, 전원 하우징(111) 내부에 전원 도체(112)가 다수 매립되고, 각 전원 도체(112)는 전원 하우징(111)의 전단부에 외측 단부가 구비되고 전원 하우징(111)의 후단부에 내측 단부가 구비될 수 있다. 그리고, 각 전원 도체(112)는, 스프링 형태로 감겨진 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 2개의 전원 도체(112)(d8, d9)는, 하나의 임의의 직육면체의 외면을 감는 형태로 구성될 수 있다. 도 11에서는 2개의 전원 도체(112)(d8, d9)가 보다 용이하게 구분되도록, d8 전원 도체는 점선으로 도시되어 있고, d9 전원 도체는 2점쇄선으로 도시되어 있다.
이 경우, 복수의 전원 도체(112)는, 스프링이 상호 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 도 11에 도시된 구성에서, d8 및 d9로 표시된 2개의 전원 도체(112)는, 전원용 커넥팅부(110)를 전면 또는 후면 측에서 바라볼 때(도 11에서 X축 방향으로 바라볼 때)를 기준으로, 대략 서로 겹쳐진 형태로 구성될 수 있다. 즉, Y-Z 평면 상으로는 d8 전원 도체(112)와 d9 전원 도체(112)가 대략적으로 서로 동일 또는 유사한 위치에서 동일 또는 유사한 형태로 구성될 수 있다. 하지만, 전원용 커넥팅부(110)의 좌측면 내지 우측면 측에서 바라볼 때(도 11에서 Y축 방향으로 바라볼 때)를 기준으로, d8 전원 도체(112)와 d9 전원 도체(112)는 서로 다른 위치에 교호적으로 위치할 수 있다. 예를 들어, X-Z 평면 상에서, 상하 방향으로 길게 연장된 부분을 기준으로, d8 전원 도체(112), d9 전원 도체(112), d8 전원 도체(112), d9 전원 도체(112), ... 순으로 2개의 전원 도체(112)가 순차적으로 교대로 위치할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 복수의 전원 도체(112)가 전원용 커넥팅부(110)에 구비된 구성에서, 각 전원 도체(112)가 전원 하우징(111) 내부에서 서로 간섭받지 않으면서도 최대한 길게 매립된 상태로 구성되는 것이 보다 용이하게 구현될 수 있다. 따라서, 이 경우, 전원용 커넥팅부(110)에 대한 노이즈 필터링 효과가 더욱 향상될 수 있다.
도 12는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원용 커넥팅부(110)의 구성을 개략적으로 나타내는 투명 사시도이다. 여기서도, 앞선 실시예, 특히 도 11의 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 12를 참조하면, 전원용 커넥팅부(110)는, 3차원적으로 절곡된 전원 도체(112)와 2차원적으로 절곡된 전원 도체(112)를 모두 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 도 12에 도시된 바를 살펴보면, d8 및 d9로 표시된 전원 도체(112)는 3차원적으로 절곡된 형태, 특히 스프링 형태로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, d10 및 d11로 표시된 전원 도체(112)는 2차원적으로 절곡된 형태, 특히 X-Y 평면 상에서 수평 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 2차원적으로 절곡된 전원 도체(112)는, 3차원적으로 절곡된 전원 도체(112)의 내부에 삽입되는 형태로 구성될 수 있다. 즉, d8 전원 도체(112) 및 d9 전원 도체(112)는 스프링 형태로 구성되어 내부에 중공과 유사한 형태의 빈 공간이 형성될 수 있다. 이때, d10 전원 도체(112) 및 d11 전원 도체(112)는, 이러한 스프링 형태의 전원 도체(112) 내부에서 수평 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수 있다. 한편, 도 12에 도시된 바와 달리, d10 전원 도체(112) 및 d11 전원 도체(112)는, 스프링 형태의 전원 도체(112) 내부에서 수직 방향으로 절곡된 형태로 구성될 수도 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원 하우징(111) 내부에서 전원 도체(112)의 절곡 형태를 다양하게 구성함으로써, 전원 도체(112) 간 간섭 없이 서로 충분히 이격되면서도 모든 도체가 최대한 긴 길이를 확보할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 전원용 커넥팅부(110)의 노이즈 차단 효과가 더욱 향상될 수 있다.
바람직하게는, 상기 통신용 커넥팅부(120)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 통신 하우징(121) 및 통신 도체(122)를 구비할 수 있다.
상기 통신 하우징(121)은, 내부의 통신 도체(122)와 전기적으로 도통되지 않도록 전기적 절연성 재질로 구성될 수 있다. 특히, 상기 통신 하우징(121)은, 플라스틱 등의 폴리머 재질로 구성될 수 있다.
이러한 통신 하우징(121)은, 내부에 통신 도체(122)를 구비하며, 그러한 통신 도체(122)를 감쌀 수 있도록 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신 하우징(121)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 대략 직육면체 형태로 구성될 수 있다. 다만, 이러한 통신 하우징(121)은, 이외에 다른 다양한 형태로 구성될 수도 있다.
상기 통신 도체(122)는, 본원 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)를 경유하여 통신 신호가 전달되도록 하는 구성요소이다. 따라서, 상기 통신 도체(122)는, 전기 전도성 재질, 특히 구리 등의 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 통신 도체(122)는, 통신 하우징(121) 내부에 매립되고, 양단이 외부로 노출되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구성에서, 통신 도체(122)는, 팩 커넥터의 외측을 향하는 전방(+X축 방향)으로 일단(외측 단부)이 노출되고, 팩 커넥터의 내측을 향하는 후방(-X축 방향)으로 타단(내측 단부)이 노출된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 외부 장치, 이를테면 차량의 ECU와 연결된 CAN 라인과 같은 외부 통신 케이블이 통신 도체(122)의 외측 단부에 접촉 연결될 수 있다. 그리고, 배터리 관리 시스템 등과 연결된 배터리 팩 내부의 통신용 와이어(w2)가 통신 도체(122)의 내측 단부에 접촉 연결될 수 있다. 이러한 통신 도체(122)의 외측 단부와 내측 단부 또한, 와이어나 플레이트와 연결되기 위한 단자 형태로 구성될 수 있다.
상기 통신 도체(122)는, 통신용 커넥팅부(120)에 하나 이상 구비될 수 있다. 특히, 상기 통신 도체(122)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 통신용 커넥팅부(120)에 복수 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 복수의 통신 도체(122)는, 통신용 데이터를 전달하는데 이용될 수 있다.
특히, 본원 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)에 있어서, 통신 하우징(121)은, 전원 하우징(111)과 달리 노이즈 차단 재료를 포함하지 않도록 구성될 수 있다. 즉, 본원 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)는, 전원용 커넥팅부(110)에 노이즈 차단 재료가 포함되고, 통신용 커넥팅부(120)에 노이즈 차단 재료가 포함되지 않도록 구성될 수 있다.
본원 발명의 이러한 구성에 의하면, 노이즈 차단 재료에 의해 통신용 와이어(w2)를 통해 전달되는 통신 신호가 변경되는 것을 차단하거나 최소화할 수 있다. CAN 라인과 같은 통신용 와이어의 경우, 높은 전압과 낮은 전압 간 각진 파형 모양으로 빠른 스위칭이 일어날 수 있다. 그런데, 노이즈 차단 재료는 이러한 통신용 신호에 대한 빠른 스위칭을 느리게 만들고 각진 파형 모양을 훼손할 수 있다. 따라서, 본원 발명의 상기 구성과 같이 통신용 커넥팅부(120)에 노이즈 차단 재료가 포함되지 않도록 구성함으로써, 이러한 통신용 데이터의 변형 내지 왜곡과 같은 악영향을 방지할 수 있다.
또한, 본원 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)에 있어서, 통신 도체(122)는, 직선 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바를 참조하면, 상기 통신 도체(122)는, 배터리 팩 커넥터(100)의 전후 방향(도 4의 X축 방향), 다시 말해 배터리 팩의 외측에서 내측을 향하는 방향으로 길게 연장된 직선 형태로서, 절곡되지 않은 형태로 구성될 수 있다.
특히, 본원 발명의 일 구성에 의하면, 전원 도체(112)는 전원 하우징(111) 내부에서 절곡된 형태로 구성된 반면, 통신 도체(122)는 통신 하우징(121) 내부에서 절곡되지 않고 곧게 뻗은 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 전원용 커넥팅부(110)의 노이즈 차단 재료의 간섭을 최소화하여 통신 도체(122)에 의한 통신 신호 전달이 정확하게 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 본원발명의 일 형태에 의하면, 통신용 커넥팅부(120)는 전원용 커넥팅부(110)에 인접하여 위치할 수 있으며, 전원용 커넥팅부(110)에는 노이즈 차단 재료가 포함될 수 있는데, 통신용 커넥팅부(120)에 구비된 통신 도체(122)의 형태를 짧게 구성함으로써 주변의 노이즈 차단 재료에 의한 신호 손상이나 왜곡 등이 최소화되도록 할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 전원용 커넥팅부(110)와 통신용 커넥팅부(120)는, 상호 간 소정 거리 이격된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 통신용 커넥팅부(120)의 통신 하우징(121)은, 전원용 커넥팅부(110)의 전원 하우징(111)과 직접 접촉하지 않고 소정 거리 이격된 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 통신 하우징(121)의 내부에 매립된 통신 도체(122)가 전원 하우징(111)에 의해 영향을 받는 것을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)는, 도 3 및 도 4 등에 도시된 바와 같이, 커넥터 케이스(130)를 더 포함할 수 있다.
커넥터 케이스(130)는, 통신용 커넥팅부(120) 및/또는 전원용 커넥팅부(110)와 결합될 수 있다. 이때, 커넥터 케이스(130)와 각 커넥팅부의 결합 형태는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 커넥터 케이스(130)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 통신용 커넥팅부(120) 및/또는 전원용 커넥팅부(110)가 삽입되어 수용되도록 하는 형태로 구성될 수 있다. 또는, 커넥터 케이스(130)와 각 커넥팅부는 볼트 및 너트와 같은 체결 부재를 통해 상호 결합 고정될 수 있다. 이 밖에도 커넥터 케이스(130)와 통신용 커넥팅부(120) 및/또는 전원용 커넥팅부(110)는 다양한 방식으로 결합될 수 있으며, 본원 발명은 이의 구체적인 형태에 의해 한정되지 않는다.
또한, 상기 커넥터 케이스(130)는, 플라스틱과 같은 폴리머 재질로 구성될 수 있다. 다만, 이외에도 커넥터 케이스(130)는 다른 다양한 재질로 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 커넥터(100)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 14는 도 13의 일부 구성에 대한 분리 사시도이다. 특히, 도 14에서는, 설명의 편의를 위해 4개의 통신 도체(122)와 하나의 전원 도체(112)에 대해서만 전원 하우징(111)의 외부로 인출되어 표시되도록 한다. 아울러, 이하에서도, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 통신용 커넥팅부(120)는 전원용 커넥팅부(110)에 삽입되는 형태로 구성될 수 있다. 특히, 통신용 커넥팅부(120)는 배터리 팩 커넥터(100)의 중앙 부분에 위치하고, 전원용 커넥팅부(110)는 그러한 통신용 커넥팅부(120)의 주변을 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 전원용 커넥팅부(110)에는, 도 14에서 H로 표시된 바와 같이 내부 공간, 이를테면 중공이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 전원용 커넥팅부(110)의 내부 공간에 통신용 커넥팅부(120)가 삽입되는 형태로 배터리 팩 커넥터(100)가 구성될 수 있다.
본원 발명의 이러한 구성에 의하면, 통신용 커넥팅부(120)의 통신 도체(122)는 길이를 짧게 구성하고, 전원용 커넥팅부(110)의 전원 도체(112)는 길이를 길게 구성하는 것이 보다 용이하게 달성될 수 있다. 이러한 구성의 경우, 외부에 위치한 전원용 커넥팅부(110)의 크기 내지 부피가 내부에 위치한 통신용 커넥팅부(120)의 크기 내지 부피보다 크게 구성될 수 있다. 따라서, 전원용 커넥팅부(110)의 내부에 위치한 전원 도체(112)의 길이가 통신용 커넥팅부(120)의 내부에 위치한 통신 도체(122)의 길이보다 훨씬 길게 구성될 수 있다. 따라서, 노이즈 차단 재료의 내부에서 전원 도체(112)의 길이를 길게 형성하여 전원 도체(112)를 통과하는 노이즈 차단 효과를 높이는 한편, 통신 도체(122)의 길이를 짧게 형성하여 통신 도체(122)에 대한 통신 신호의 왜곡 내지 손상이 방지되도록 할 수 있다.
특히, 이와 같은 구성에서, 통신 도체(122)는 직선 형태로 형성하고, 전원 도체(112)는 통신 도체(122)의 주변을 돌아 나가는 형태, 이를테면 스프링 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 다수의 전원 도체(112)가 전원용 커넥팅부(110)에 포함되면, 각 전원 도체(112)는 앞서 도 11의 실시예에서 설명한 바와 같이, 서로 겹쳐지지 않도록 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 스프링 형태의 전원 도체(112)는, 전후 방향으로 교대로 위치하는 형태로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 비교예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 형태로 배터리 팩을 준비하였다. 더욱이, 이러한 배터리 팩의 팩 커넥터는 대체로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 유사한 형태로, 전원용 커넥팅부와 통신용 커넥팅부를 구비하도록 제작하였다. 특히, 전원용 커넥팅부는, 도 4에 도시된 전원용 커넥팅부와 같이, 전원 하우징 및 전원 도체를 구비하며, 직육면체 형태로 구성되도록 하였다. 여기서, 전원 하우징은 페라이트 재질로 이루어지도록 제작하였다. 또한, 배터리 팩 커넥터의 전체 크기는, 대략 가로(도 4의 Y축 방향 길이), 세로(도 4의 X축 방향 길이) 및 높이(도 4의 Z축 방향 길이)의 길이가 각각 10cm, 8cm 및 4cm로 구성되도록 하였다. 또한, 전원 하우징의 크기는, 대략 가로, 세로 및 높이의 길이가 각각 5cm, 8cm, 3cm가 되도록 하였다. 그리고, 전원 도체는, 구리 재질로 이루어져 있으며, 8개가 전원 하우징의 내부에 삽입되도록 하였다. 다만, 전원 도체는, 도 4에 도시된 바와 달리, 절곡부가 형성되어 있지 않고 직선 형태로 형성하여 그 길이(도 4의 x축 방향)는 대략 8cm가 되도록 하였다.
실시예 2
실시예 1과 전원 도체의 형태만을 달리하고 나머지 부분은 실시예 1의 배터리 팩과 모두 동일한 재질 및 형태로 배터리 팩을 준비하였다. 보다 구체적으로, 실시예 2의 배터리 팩에 적용된 커넥터의 전원 도체는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징 내부에서 2회 반대 방향으로 절곡된 형태로 구성되도록 하였다. 이때, 전원 도체의 길이는 대략 22cm가 되도록 제작되었다.
비교예
팩 커넥터에서 전원 하우징의 재질만을 달리하고, 나머지 부분은 모두 상기 실시예 1과 동일한 재질 및 형태로 배터리 팩을 제작하였다. 보다 구체적으로, 이러한 비교예의 배터리 팩에서, 커넥터의 전원 하우징은 플라스틱 재질, 특히 PBT(PolyButylene Terephthalate) 재질로 구성하였다.
상기 실시예 1 및 2와 비교예의 각 배터리 팩에 대하여, 배터리 팩의 양극 단자(도면에서 +로 표시된 부분의 단자) 및 음극 단자(도면에서 -로 표시된 부분의 단자)를 통해 배터리 팩의 내부 대전류단에 노이즈를 인가하였다. 이 경우, 이러한 노이즈는 배터리 팩 내부에서 인접 케이블 및 회로로 전파되어 배터리 팩 커넥터의 전원용 커넥팅부로 나올 수 있다. 따라서, 본 출원인은 각 실시예 및 비교예의 배터리 팩에 대하여, 노이즈 측정 장비(Network Analyzer)를 이용하여 전원용 커넥팅부에서 노이즈를 측정하였다. 특히, 노이즈 주파수의 변화에 따른 노이즈 감쇄량을 각 실시예와 비교예에 대하여 측정하고, 그 결과를 도 15에 나타내었다. 즉, 도 15는, 본 발명의 여러 실시예 및 비교예에 따른 노이즈 감쇄량 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 15에는 커넥터에 대한 노이즈의 기준값에 대하여 'PASS'로서 표시되도록 하였다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예 1 및 2의 경우가 비교예의 경우에 비해 노이즈가 감쇄되는 효과가 우수하다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도면에서 F1으로 표시된 구간의 경우, 비교예 1은 노이즈 감쇄량이 기준선(PASS선)보다 낮으므로 FAIL로 판정될 것이나, 실시예 1 및 실시예 2는 노이즈 감쇄량이 기준선보다 높으므로 PASS로 판정될 수 있다. 따라서, 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 비교예에 비해 PASS 영역이 확대되었다고 할 수 있다.
또한, 실시예 1의 경우, F2 구간에서 노이즈 감쇄량이 기준선보다 높게 측정되었다. 반면, 비교예의 경우, 이러한 F2 구간에서 노이즈 감쇄량이 기준선보다 낮게 측정되었다. 따라서, 실시예 1이 비교예에 비해 F2 구간만큼 PASS 영역이 확대되었다고 할 수 있다. 그리고, 실시예 2의 경우 역시, 이러한 F2 구간에서 기준선보다 높게 측정됨으로써 PASS 영역을 형성한다고 할 수 있다.
따라서, 이러한 측정 결과를 참조하면, 도체가 매립된 하우징으로서, 플라스틱 재질을 이용하는 경우에 비해, 본원발명과 같이 페라이트 등의 노이즈 차단 재질을 이용하는 경우, 노이즈 감쇄 효과가 더욱 향상됨을 알 수 있다.
뿐만 아니라, 실시예 2의 경우, F2 구간에서뿐 아니라 F3 구간에서도, 노이즈 감쇄량이 기준선보다 높게 측정되었다. 이러한 F3 구간에서는, 비교예는 물론이고 실시예 1의 경우에도, 노이즈 감쇄량이 기준선보다 낮게 측정되었다. 따라서, 실시예 2의 경우, 비교예에 비해 PASS 영역이 더 넓은 영역으로 확장됨은 물론이고, 실시예 1보다도 PASS 영역이 더 확장됨을 알 수 있다. 또한, F2 및 F3 구간은 물론이고 F4 구간에서도, 실시예 2의 노이즈 감쇄량이 실시예 1의 노이즈 감쇄량에 비해 전반적으로 높다는 것을 알 수 있다.
따라서, 이러한 측정 결과를 참조하면, 동일한 노이즈 차단 재질에 도체가 매립된다 하더라도, 노이즈 차단 재질 내부에 도체를 절곡시켜 매립되도록 하는 경우, 도체를 절곡시키지 않는 경우에 비해 노이즈 차단 효과가 더욱 우수해질 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)를 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)를 팩 케이스에 구비하여, 외부로 노출되도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 앞서 설명한 바와 같이, 배터리 팩 커넥터(100) 이외에도, 셀 어셈블리, 팩 케이스 및 배터리 관리 시스템 등을 더 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩에서, 배터리 팩 커넥터(100)는, 배터리 관리 시스템에 전원을 공급하고, 배터리 관리 시스템과 통신을 수행할 수 있도록 구성된 커넥터일 수 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, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 팩 커넥터(100)가 적용된 배터리 팩을 포함할 수 있다. 특히, 전기 자동차 등에는 인버터 등이 구비될 수 있는데, 본원발명의 팩 커넥터가 장착되면, 이러한 인버터 등에 의해 생성된 노이즈가 배터리 팩 내부로 유입되거나 배터리 팩을 거쳐 차량의 다른 전자 장비로 전달되는 것을 효과적으로 방지할 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.
[부호의 설명]
100: 배터리 팩 커넥터
110: 전원용 커넥팅부
111: 전원 하우징, 112: 전원 도체
120: 통신용 커넥팅부
121: 통신 하우징, 122: 통신 도체
130: 커넥터 케이스
200: 셀 어셈블리
210: 이차 전지, 220: 카트리지
300: 팩 케이스
310: 상부 케이스, 320: 하부 케이스

Claims (10)

  1. 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩의 팩 케이스에 위치한 배터리 팩 커넥터에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템과 정보를 주고받는 통신용 와이어에 연결 가능하도록 구성된 통신용 커넥팅부; 및
    상기 배터리 관리 시스템에 구동 전원을 공급하는 전원용 와이어에 연결 가능하도록 구성되며, 적어도 일부분이 노이즈 차단 재료를 포함하는 전원용 커넥팅부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원용 커넥팅부는, 노이즈 차단 재질로 구성된 전원 하우징, 및 금속 재질로 구성되고 상기 전원 하우징 내부에 매립되며 일단과 타단이 외부로 노출되도록 구성된 하나 이상의 전원 도체를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전원 도체는, 상기 전원 하우징 내부에서 적어도 1회 이상 절곡된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원 도체는, 상기 전원 하우징 내부에서 90도 이상 절곡된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전원 도체는 적어도 둘 이상 상하 방향으로 서로 다른 위치에 배치되고, 상하 방향으로 서로 다른 위치에 배치된 전원 도체는 각각 상하 방향으로 절곡되며 수평 방향으로 서로 다른 위치에 위치하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전원 도체는 상기 전원 하우징 내부에 다수 구비되며,
    다수의 전원 도체 중 적어도 둘 이상의 전원 도체는 요철부가 형성되도록 절곡된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 전원 도체는, 상기 전원 하우징 내부에서 3차원적으로 절곡되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신용 커넥팅부는, 폴리머 재질로 구성된 통신 하우징, 및 금속 재질로 구성되고 상기 통신 하우징 내부에 매립되며 일단과 타단이 외부로 노출되도록 구성된 하나 이상의 통신 도체를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 커넥터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩 커넥터를 포함하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
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