KR101087036B1 - 전극단자 연결장치 및 이를 포함하는 전지모듈 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 둘 또는 그 이상의 전지모듈들을 전기적으로 연결하는 장치로서, 전지모듈의 전극단자들을 전기적으로 상호 연결하고, 상기 전극단자들의 이격거리에 대응하는 위치에 두 개의 관통구가 형성되어 있는 구조의 도전성 접속부재; 상기 접속부재를 감싸는 구조로 장착되고, 접속부재의 장착이 용이하도록 개방된 후면의 일부는 폐쇄되어 있으며, 접속부재의 외주면에 대해 소정의 높이로 돌출되어 있는 측벽을 포함하고 있는 절연성 외장부재; 및 상기 절연성 외장부재의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 절연성 외장부재의 상면과 힌지 구조로 연결되어 있고, 상기 관통구를 통해 돌출된 전극단자의 부위를 감쌀 수 있도록 내측면에 중공형 완충부가 돌출되어 있는 절연성 캡;을 포함하고 것으로 구성된 전극단자 연결장치를 제공한다.

Description

전극단자 연결장치 및 이를 포함하는 전지모듈 어셈블리 {Electrode Terminal Connecting Device and Battery Module Assembly Employed with the Same}

본 발명은 둘 또는 그 이상의 전지모듈들을 전기적으로 연결하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전지모듈의 전극단자들을 전기적으로 상호 연결하고, 상기 전극단자들의 이격거리에 대응하는 위치에 두 개의 관통구가 형성되어 있는 구조의 도전성 접속부재; 상기 접속부재를 감싸는 구조로 장착되고, 개방된 후면의 일부는 폐쇄되어 있으며, 접속부재의 외주면에 대해 소정의 높이로 돌출되어 있는 측벽을 포함하고 있는 절연성 외장부재; 및 상기 절연성 외장부재의 상면과 힌지 구조로 연결되어 있고, 내측면에 중공형 완충부가 돌출되어 있는 절연성 캡;을 포함하고 것으로 구성된 전극단자 연결장치에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전 기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.

일반적으로, 전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬로 연결하는 카트리지에 내장하고, 이러한 카트리지 다수 개를 전기적으로 연결하여 제작한다. 경우에 따라서는, 더욱 높은 출력을 제공하기 위하여 둘 이상의 전지모듈을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩 또는 시스템으로 제작되기도 한다.

따라서, 전지들(단위전지 포함), 전지 카트리지들, 전지 모듈들 상호간의 전기적 연결, 이들로부터 전력을 공급받기 위하여 외부기기와의 연결 등을 위해서는 전극단자의 연결이 필요하다.

그러나, 전극단자의 연결부위는 외부 충격시 단락 위험성이 높은 부위이고 또한 고전압이 흐르는 부위이므로 작업 중 또는 사용 중 주의가 요구된다.

예를 들어, 전기자동차 또는 하이브리드 전지자동차 등에 중대형 전지팩이 장착될 때, 팩 케이스는 소망하는 기계적 강성을 부여할 수 있도록 금속 소재로 이루어져 있다. 따라서, 차량 충돌 등에 외부 충격이 중대형 전지팩에 인가된 경우, 팩 케이스가 변형되면서 전지모듈의 전극단자 연결부위와 접촉하여 단락을 유발할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일부 선행기술들은 전지모듈의 전극단자 연결부위를 충돌 가능성이 높은 차량의 전후 방향이 아닌 좌우 방향으로 배열하는 방안을 제안하고 있고, 또는 전후 방향으로 배열하더라도 전지모듈의 전면에 충격 완화를 위한 추가적인 공간을 제공하는 방안들을 제시하고 있다. 그러나, 상기와 같은 기술들은 디바이스 내에서 전지모듈의 배치 공간의 효율성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.

이와 관련하여, 일부 선행기술은 전극단자 연결부위에 보호커버를 사용하여 밀폐시키는 구조의 전지모듈을 제시하고 있다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2006-228706호에는 인접하는 전지들을 전기적으로 연결하는 버스 바, 버스 바를 지지하는 전기절연성 사이드 플레이트, 전지의 측면에 배치되는 출력 단자에 버스 바를 체결하는 체결부재, 및 체결부재를 삽입하여 관통시키는 개구부가 형성되어 있고 사이드 플레이트를 밀폐시키는 전기절연성 보호커버로 구성된 전지모듈이 개시되어 있다.

그러나, 상기 출원의 보호커버는 충격 완화를 위한 추가적인 부재가 없으므로, 외부 충격시 상기 접속부위를 보호하기는 어려우며, 단락의 위험성과 이에 따른 화재 발생 등을 근본적으로 방지하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결하고, 전지모듈 상호간의 전기적 연결을 효율적으로 수행하면서 전극단자와의 연결부위를 외부로부터 밀폐하며 외부 충격시 충격을 완화할 수 있는 전극단자 연결장치 등에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 전극단자의 접속을 달성함과 동시에, 전극단자 연결부위를 외부로부터 밀폐시키고, 단락의 위험성과 화재 등을 방지할 수 있는 전극단자 연결장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전지모듈의 전극단자들 상호간의 기계적 체결을 용이하게 수행할 수 있는 전극단자 연결장치 및 이를 포함하는 전지모듈 어셈블리를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극단자 연결장치는, 둘 또는 그 이상의 전지모듈들을 전기적으로 연결하는 장치로서, 전지모듈의 전극단자들을 전기적으로 상호 연결하고, 상기 전극단자들의 이격거리에 대응하는 위치에 두 개의 관통구가 형성되어 있는 구조의 도전성 접속부재; 상기 접속부재를 감싸는 구조로 장착되고, 접속부재의 장착이 용이하도록 개방된 후면의 일부는 폐쇄되어 있으며, 접속부재의 외주면에 대해 소정의 높이로 돌출되어 있는 측벽을 포함하고 있는 절연성 외장부재; 및 상기 절연성 외장부재의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 절연성 외장부재의 상면과 힌지 구조로 연결되어 있고, 상기 관통구를 통해 돌출된 전극단자의 부위를 감쌀 수 있도록 내측면에 중공형 완충부가 돌출되어 있는 절연성 캡;을 포함하는 구조로 이루어져 있다.

따라서, 본 발명에 따른 전극단자 연결장치는 상기와 같은 특정한 구조의 접속부재, 절연성 외장부재 및 절연성 캡을 포함함으로써, 전지모듈의 전극단자에 대한 도전성 접속부재의 결합과 동시에 절연성 외장부재가 안정적으로 장착될 수 있으며 전극단자의 전기적 연결부위를 외부로부터 보호할 수 있다. 특히, 충격 등에 의한 강한 외력이 인가되는 경우에도, 절연성 캡의 완충부에 의해, 예를 들어, 도전성 소재의 다른 부재 또는 부위가 전극단자의 전기적 연결부위와 접촉하는 것을 방지하여 단락의 위험성을 크게 낮출 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 절연성 캡의 외주면에는 적어도 하나의 돌출형 체결구가 형성되어 있고, 상기 외장부재에는 상기 돌출형 체결구에 대응하는 체결홈이 형성되어 있으며, 상기 돌출형 체결구들이 외장부재의 체결홈들에 삽입되어 고정되는 방식으로, 외장부재에 대한 절연성 캡의 기계적 체결을 이룰 수 있다.

이러한 외장부재와 절연성 캡의 기계적 체결 구조는 전지모듈의 조립 또는 사후 정비 작업이 용이하게 수행될 수 있도록 도와 준다. 또한, 외장부재와 절연성 캡에 의해 전기적 연결부위를 밀폐시킴으로써, 도전성 접속부재에 흐르는 전기를 외부와 차단되도록 할 수 있고, 전지모듈의 전극단자와 도전성 접속부재가 연결되는 부위의 이물질의 유입, 수분의 침투 등을 방지할 수 있음은 물론이다.

바람직하게는, 상기 외장부재의 내측면에 상기 접속부재의 장착 상태를 고정할 수 있도록, 접속부재의 두께에 상응하는 높이에 하향 테이퍼 구조의 체결부가 돌출되어 있는 구조일 수 있다. 따라서, 접속부재의 외주면은 하향 테이퍼 구조의 체결구에 의해 외장부재와 안정적으로 결합될 수 있다. 구체적으로, 전지모듈 전극단자 상에 외장부재를 위치시킨 상태에서 접속부재를 상기 외장부재에 삽입하는 과정에서, 하향 테이퍼 구조의 체결구로 인해, 접속부재가 외장부재의 내측면에 삽입하는 것은 가능하지만, 삽입된 이후에는 접속부재가 외장부재의 내측면으로부터 탈락되는 것이 방지된다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 중공형 완충부는 절연성 캡이 절연성 외장부재의 개방 상단을 밀폐한 상태에서 도전성 접속부재에 이르는 높이를 가질 수 있다. 즉, 절연성 캡이 절연성 외장부재의 개방 상단을 밀폐하였을 경우, 중공형 완충부가 도전성 접속부재까지 연장되어 있어서, 상기 외장부재와 절연성 캡 사이를 지지하게 된다. 따라서, 외부로부터 충격이 인가되었을 때, 전지모듈의 전극단자와 도전성 접속부재가 연결되는 부위를 외부의 충격으로부터 보호함으로써, 단락을 방지할 수 있다.

일반적으로, 인가된 외력에 변형 정도는 동일한 소재에서 인가된 외력 방향의 크기에 대략 반비례 관계가 있으므로, 상기 중공형 완충부는 실질적으로 그것의 높이에 대응하는 변형 내성을 발휘하게 된다. 따라서, 얇은 두께의 중공형 완충부로도 상당한 수준의 변형 내성을 발휘할 수 있으므로, 간소한 구조로도 소망하는 효과를 얻을 수 있다.

상기 중공형 완충부는 돌출된 전극단자의 부위를 감쌀 수 있는 구조라면 특별히 제한되는 것을 아니며, 바람직하게는, 절연성 캡의 내면측에 일체로 형성된 중공형의 원기둥 구조로 이루어질 수 있다.

상기 구조에서, 중공형 완충부의 중공형 원기둥 외면에는 절연성 캡에 접하는 부위에 적어도 하나의 지지용 리브가 추가로 형성되어 있을 수 있다. 이러한 지지용 리브는 중공형 원기둥 외면 및 절연성 캡을 효과적으로 지지함으로써, 인가된 외력에 대해 절연성 캡에 형성되는 중공형 원기둥의 기계적 강성을 크게 향상시킨다.

상기 접속부재는 전극단자들의 전기적인 연결을 달성하기 위한 부재로서, 바람직하게는, 두 전극단자를 전기적으로 연결할 수 있는 길이를 가질 수 있다.

상기 전극단자에 대한 접속부재의 기계적 체결방식은 다양할 수 있으며, 하나의 바람직한 예에서, 상기 전극단자는 관통구를 통해 삽입된 부위가 수나사 구조로 이루어져 있어서, 상기 관통구를 통해 삽입된 전극단자에 암나사 구조의 체결부재가 결합되는 구조일 수 있다.

상기 구조에서, 상기 중공형 완충부는 상기 전극단자에 결합된 체결부재의 외면을 감싸는 구조로 이루어질 수 있다. 체결부재를 감싼 구조의 중공형 완충부는 체결부재와의 공간을 최소화하므로, 외력의 인가시 변형 정도를 더욱 줄일 수 있다.

바람직하게는, 상기 중공형 완충부와 체결부재가 서로 접함으로써 상기 효과를 더욱 효과적으로 발휘할 수 있으므로, 예를 들어, 상기 중공형 완충부의 중공형 내면에는 상기 전극단자에 결합된 상기 채결부재의 외면에 대응하는 형상이 각인되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조는, 체결부재의 외면이 각진 형상을 가진 경우, 진동, 충격 등에 의해 체결부재가 탈리되는 현상을 방지해 주는 효과도 있다.

한편, 일반적으로, 고출력 대용량의 제공을 위해 다수의 전지모듈을 적층하고 전기적으로 연결한 구조의 중대형 전지모듈 어셈블리에서, 최종 전지모듈의 전극단자는 전지모듈의 동력을 필요로 하는 외부의 디바이스와 동력 케이블 등과 같은 선형 접속부재를 이용하여 연결되게 된다. 또한, 필요에 따라 전지모듈의 작동 상태를 확인하고 전지모듈을 수리할 필요가 있을 때 수동으로 전기를 차단할 수 있도록, 양극 또는 음극 회로의 경로 상에 서비스 플러그(service plug) 등을 위치시킬 필요가 있다.

이 때, 각각의 전지모듈들을 전기적으로 접속하기 위한 접속부재들 중 최종 전지모듈 또는 서비스 플러그와의 전기적인 연결이 필요한 전지모듈의 전극단자에 장착되는 절연성 외장부재는, 각각의 전극단자와 연결되는 선형 접속부재의 배선을 유도하는 가이드가 추가적으로 요구된다.

따라서, 하나의 바람직한 예에서, 상기 외장부재의 일측 외면에는 다른 선형 접속부재의 장착 및 배선을 용이하게 하는 가이드부가 추가로 형성되어 있는 구조일 수 있다. 이에 따라, 가이드부의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 가이드부 절연성 캡이 형성될 수 있음은 물론이다.

이 경우, 상기 가이드부는 전지모듈의 전극단자에 대응하는 위치로부터 중공형의 가이드가 연장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 가이드부는 소망하는 선형 접속부재의 배선 위치에 따라 전지모듈의 전극단자에 대응하는 위치에서 상부 또는 하부 방향으로 연장된 구조일 수 있음은 물론이다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 외장부재의 양측 외면에는 다른 전극단자 연 결장치의 외장부재와 가변적으로 조립될 수 있는 암수 체결 구조가 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 상기 외장부재 양측 외면의 체결 구조에 의해 소망하는 전지모듈의 개수에 따른 조립 확장이 용이하다.

상기 암수 체결 구조는 다양할 수 있으며, 예를 들어, 외장부재의 높이 방향으로 연장된 체결용 돌기와 상기 체결용 돌기에 대응하는 체결용 그루브로 이루어질 수 있다. 상기 체결용 돌기가 외장부재의 좌측 외면에 위치한다면, 상기 체결용 그루브는 외장부재의 우측 외면에 위치하는 것이 바람직하고, 상기 체결 구조가 역으로 위치하여도 가능함은 물론이다. 이러한 구조에서, 상기 외장부재의 체결용 돌기와 체결용 그루브의 결합 및 분리는 전후 방향으로 이루어질 수 있으므로, 예를 들어, 다수의 전지모듈들을 서로 밀착 또는 근접하게 위치시킨 상태에서 외장부재들을 전면으로부터 해당 위치에 조립하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 전극단자 연결장치는 전지모듈들을 직렬 및/또는 병렬 방식으로 연결하는 것이 가능하므로, 소망하는 출력의 크기와 용량에 맞도록 자유로운 설계가 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기 전극단자 연결장치를 사용하여 전기적 연결을 이루는 구조의 전지모듈 어셈블리를 제공한다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전지모듈 어셈블리는 동일 면에 양극단자와 음극단자가 돌출되어 있는 전지모듈 다수 개를 밀착시킨 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 양극단자와 음극단자들을 동일한 면에 형성함으로써 양극단자와 음극단자들이 각각 다른 면에 형성되는 경우에 비해 전극단자들의 돌출부위로 인해 발생하는 공간을 감소시킬 수 있으므로, 전지모듈 어셈블리를 보다 콤팩트하게 구성할 수 있 다.

이 경우, 상기 전지모듈들의 전극단자들은 동일 선상에 배열되어 있고, 상기 전지모듈들의 전극단자들은 전기적 접속부위에 전극단자 연결장치가 기계적 결합으로 각각 장착될 수 있다.

상기 가이드부는 필요에 따라 소망하는 위치에 추가로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 상기 배열의 전지모듈들 중, 중앙 위치의 전지모듈에는 외장부재의 일측 외면에 가이드부가 추가로 형성되어 있는 한 쌍의 전극단자 연결장치들이 인접하여 배치되어 있고, 최외곽의 양측 전지모듈들에는 외장부재의 일측 외면에 가이드부가 추가로 형성되어 있는 전극단자 연결장치가 각각 위치할 수 있다. 이러한 구조에서, 나머지 부위에는 가이드부를 포함하지 않는 전극단자 연결장치들이 배치된다.

본 발명에 따른 전지모듈 어셈블리는 고출력 대용량의 전력을 제공하고, 충격 진동 등과 같은 외력에 노출되어 있으며, 작동 조건에서 도전성 이물질, 수분 등이 유입될 가능성이 높은 디바이스 또는 시스템에 바람직하게 사용될 수 있다. 이러한 대표적인 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전지자동차, 전기오토바이, 전동공구 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 다수의 전지모듈이 적층된 형상의 측면 구조에 대한 부분 모식도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 고출력 대용량의 전력을 제공하는 전지모듈 어셈블리는 다수의 전지모듈들(100)로 구성되어 있다. 전지모듈들(100)에서 각각의 전극단자들(110, 120)은 그것의 일측면에 돌출되어 있고, 전지모듈들(100)이 적층되는 방향에 평행하도록 동일한 선상에 배열되어 있다. 또한, 각각의 돌출된 전극단자들(110, 120)의 외주면에는 전지모듈들(100)을 상호간에 전기적으로 연결시키는 도전성 접속부재와의 결합을 용이하게 하기 위해 나사산(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극단자 연결장치의 정면 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극단자 연결장치들의 후면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 전극단자 연결장치(200)는 전극단자들(도시하지 않음)을 전기적으로 연결하는 도전성 접속부재(210), 도전성 접속부재(210)와 전극단자의 접속부위를 외부로부터 보호하기 위해 도전성 접속부재(210)를 감싸면서 장착하는 절연성 외장부재(220), 및 절연성 외장부재(220)의 개방 상단을 개폐하기 위한 절연성 캡(230)으로 이루어져 있다.

도전성 접속부재(210)에는 전지모듈의 전극단자들(도 1: 110, 120)과 기계적 으로 결합될 수 있는 한 쌍의 관통구(212, 213)가 천공되어 있다.

절연성 외장부재(220)는 도전성 접속부재(210)를 감싸면서 그것의 외주면에 대해 소정의 높이(H)로 측벽(222)이 형성되어 있고, 전극단자들(110, 120)과 접속부재(210)의 연결 작업을 용이하게 하기 위해 그것의 상부는 개방되어 있으며, 접속부재(210)의 장착이 용이하도록 개방된 후면(A)의 일부는 폐쇄되어 있는 구조, 즉, 상하 연결 구조(223)로 이루어져 있다.

절연성 캡(230)은 절연성 외장부재(220)의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 절연성 외장부재(220)의 상면(B)과 한 쌍의 힌지 구조(231)로 연결되어 있고, 접속부재(210)의 한 쌍의 관통구(212, 213) 부위를 감쌀 수 있도록 내측면에 중공형 완충부(232, 233)가 돌출되어 있는 구조를 이루고 있다.

외장부재(220)의 내측면(218)에는 대략 도전성 접속부재(210)의 두께에 상응하는 높이에 하향 테이퍼 구조를 가진 체결구들(226, 227)이 돌출되어 있다. 따라서, 판상형으로 이루어진 도전성 접속부재(210)는 절연성 외장부재(220)의 개방된 상단을 통해 그것의 내측으로 삽입되면서 접속부재(210)의 외주면이 체결구들(226, 227)에 맞물리게 되고, 그러한 결합 후에는 체결구들(226, 227)의 테이퍼 구조에 의해 접속부재(210)가 상단 방향으로 탈리되는 것이 방지된다. 또한, 후면(A)의 상하 연결 구조(223)를 통해 접속부재(210)가 이탈되지 않도록 지탱해 준다.

절연성 캡(230)의 외주면에는 3 개의 돌출형 체결구들(2301, 2302, 2303)이 형성되어 있고, 외장부재(220)에는 돌출형 체결구들(2301, 2302, 2303)에 대응하는 체결홈들(2201, 2202, 2203)이 형성되어 있으며, 돌출형 체결구들(2301, 2302, 2303)이 외장부재의 체결홈들(2201, 2202, 2203)에 삽입되어 고정된다.

한편, 외장부재(220)의 양측 외면은 다른 전극단자 연결장치(300)의 외장부재(320)와 가변적으로 조립될 수 있는 암수 체결 구조로 이루어져 있다. 암수 체결 구조는 외장부재의 높이 방향으로 연장된 체결용 돌기(224, 225)와 이에 대응하는 체결용 그루브(324)로 이루어져 있다. 따라서, 외장부재(220) 양측 외면의 체결 구조를 통하여 소망하는 전지모듈의 개수에 따른 조립 확장이 용이하다. 도면에서와 같이, 체결용 돌기(224, 225)를 외장부재(220)의 후면(A)을 기준으로 우측 외면에 위치시키는 경우에는, 체결용 그루브(324)가 외장부재(220)의 좌측 외면에 위치하게 되며, 필요에 따라 체결용 돌기(224, 225)와 체결용 그루브(324)의 방향이 역으로 형성될 수 있음은 물론이다.

도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드부가 연장된 전극단자 연결장치의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 전극단자 연결장치(400)는 그것의 절연성 캡(430)에 중공형 완충부(432, 433)가 형성되어 있다.

중공형 완충부(432, 433)는 절연성 캡(430)의 내면측에 일체로 형성된 중공형의 원기둥 구조로 이루어져 있고, 중공형 완충부(432, 433)의 외면에는 절연성 캡(430)에 접하는 부위에 각각 3 개의 지지용 리브들(4321, 4322, 4323, 4331, 4332, 4333)이 형성되어 있다.

중공형 완충부(432, 433)는 절연성 캡(430)이 절연성 외장부재(420)의 개방 상단을 밀폐한 상태에서 도전성 접속부재(410)에 이르는 높이(h)를 갖는다. 따라 서, 절연성 캡(430)이 절연성 외장부재(420)의 개방 상단을 밀폐하였을 경우, 중공형 완충부(432, 433)가 도전성 접속부재(410)까지 연장되어 외장부재(420)와 절연성 캡(430) 사이를 지지함으로써, 인가된 외력으로부터 도전성 접속부재(410) 등을 보호하고 단락을 방지할 수 있다.

또한, 도전성 접속부재(410)의 관통구들(도시하지 않음)을 통해 돌출된 전극단자들의 외면에 형성된 나사홈(도시하지 않음)에 체결부재로서 팔각형의 너트들(421, 422)을 결합시켜 상호간의 전기적 연결 및 기계적 결합을 달성한다. 이에 따라, 중공형 완충부(432, 433)의 중공형 내면에는 전극단자들(도시하지 않음)에 결합된 체결부재들(421, 422)의 외면에 대응하는 팔각형의 형상이 각인되어, 절연성 캡(430)이 절연성 외장부재(420)의 개방 상단을 밀폐하였을 경우, 상호 밀착될 수 있고, 진동, 충격 등에 의해 체결부재들(421, 422)이 풀리는 것을 방지하여 준다.

한편, 전극단자 연결장치(400)는 그것의 외장부재(420) 일측 외면에 하부로 연장된 중공형 가이드(423)가 추가로 형성되어 있다.

이러한 중공형 가이드(423)는 전지모듈 어셈블리에서 최종 전지모듈의 전극단자에 연결되는 동력 케이블 및 서비스 플러그와 연결되는 케이블(도시하지 않음)의 배선을 유도하는 데 사용될 수 있다.

도면에서와 같이, 중공형 가이드(423)를 하부방향으로 위치시키는 경우에는 케이블을 전극단자의 위치를 기준으로 하부로 배선하게 되며, 이와 반대로, 중공형 가이드(423)를 수평으로 180도 회전시켜 전극단자 위치의 상부방향으로 케이블을 배선시킬 수도 있다. 또한, 도면에서는 중공형 가이드(324)가 우측방향에 형성되어 있지만, 필요에 따라 좌측방향에 형성될 수 있음은 물론이다.

이에 함께, 중공형 가이드(423)의 개방 상단을 개폐할 수 있는 가이드부 절연성 캡(424)이 형성되어 있다.

가이드부 절연성 캡(424)은 절연성 외장부재(420)의 상면과 힌지 구조(425)로 연결되어 있고, 가이드부 절연성 캡(424)의 양측 외면에 돌출형 체결구들(426, 427)이 형성되어 있으며, 중공형 가이드(423)에는 돌출형 체결구들(426, 427)에 대응하는 체결홈들(428, 429)이 형성되어, 돌출형 체결구들(426, 427)이 중공형 가이드(423)의 체결홈들(428, 429)에 삽입되어 고정된다.

도 5에는 도 2 내지 도 4의 전극단자 연결장치가 일렬로 배열된 모식도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 전극단자 연결장치 배열 구조(500)는 도전성 접속부재가 전지모듈 방향으로 위치시킨 상태에서 다수의 전극단자 연결장치들(200, 300, 400)이 일렬로 배열되어 있는 형상으로 이루어져 있다. 이러한 다수의 전극단자 연결장치들(200, 300, 400)은 양측 외면에 형성된 암수 체결 구조에 의하여 조립되어 있다.

전극단자 연결장치 배열 구조(500)에서 양 단부와 중심부위에 중공형 가이드가 추가로 형성되어 있는 전극단자 연결장치(400)가 위치하고 있다. 이러한 배열 구조에서, 양 단부에 위치한 전극단자 연결장치(400)의 중공형 가이드(426)에 동력 케이블(도시하지 않음)을 위치시키고, 중심부위에 위치한 전극단자 연결장치(400) 의 중공형 가이드(428)에는 서비스 플러그와 전기적으로 연결하기 위한 케이블을 위치시키게 된다.

도 6및 도 7에는 본 발명의 전극단자 연결장치가 장착된 전지모듈 어셈블리의 사시도들이 모식적으로 도시되어 있고, 도 8에는 도 6에서 전극단자 연결장치가 장착되어 있는 부위를 확대한 부분 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 전지모듈 어셈블리(600)는 동일 면에 양극단자와 음극단자가 돌출되어 있는 전지모듈(100) 다수 개를 적층시킨 구조로 이루어져 있고, 전지모듈(100)의 전극단자들은 전지모듈 어셈블리(600)의 일측면에 모두 위치하고 있으며, 하나의 전극단자 연결장치(200)는 전지모듈(100)의 양극단자와 그것에 인접하는 전지모듈의 음극단자를 전기적으로 연결하고 있다.

도 7에서, 최종 전지모듈(102)의 전극단자들(116, 118)과 중심부에 위치한 전지모듈의 전극단자들(112, 114)에는 동력 케이블 및 서비스 플러그(122)와 전기적으로 연결되는 케이블의 배선을 유도하기 위해 중공형 가이드를 추가로 포함하고 있는 전극단자 연결장치(400)가 장착되어 있다.

즉, 서비스 플러그(122)와 연결되는 케이블은 전지모듈 어셈블리의 중심부에 위치한 전지모듈 전극단자들(112, 114)로부터 전극단자 연결장치의 중공형 가이드를 관통하여 서비스 플러그(122)에 연결되도록 배선되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 전극단자 연결장치 에서 완충부를 포함한 구조에 의해 전극단자의 접속을 달성하면서 전극단자 연결부위를 외부로부터 밀폐시키고, 강한 충격에도 단락의 위험성과 화재 등을 방지할 수 있으므로 전지모듈의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 전지모듈은 전극단자 연결부에서 전극단자들 상호간의 전기적 연결 및 기계적 체결을 안정적이고 용이하게 수행할 수 있으므로 소망하는 출력의 크기와 용량에 맞도록 전지모듈 어셈블리의 자유로운 설계를 용이하게 할 수 있다.

도 1은 다수의 전지모듈이 적층된 형상의 측면 구조에 대한 부분 모식도이다;

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극단자 연결장치의 정면 사시도이다;

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극단자 연결장치의 후면 사시도이다;

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드부가 연장된 전극단자 연결장치의 사시도이다;

도 5는 도 2 및 도 4의 전극단자 연결장치가 일렬로 배열된 모식도이다;

도 6 및 도 7은 본 발명의 전극단자 연결장치가 장착된 전지모듈 어셈블리의 사시도들이다;

도 8은 도 6에서 전극단자 연결장치가 장착되어 있는 부위를 확대한 부분 모식도이다.

Claims (20)

1. 둘 또는 그 이상의 전지모듈들을 전기적으로 연결하는 장치로서, 전지모듈의 전극단자들을 전기적으로 상호 연결하고, 상기 전극단자들의 이격거리에 대응하는 위치에 두 개의 관통구가 형성되어 있는 구조의 도전성 접속부재;

   상기 접속부재를 감싸는 구조로 장착되고, 접속부재의 장착이 용이하도록 개방된 후면의 일부는 폐쇄되어 있으며, 접속부재의 외주면에 대해 소정의 높이로 돌출되어 있는 측벽을 포함하고 있는 절연성 외장부재; 및

   상기 절연성 외장부재의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 절연성 외장부재의 상면과 힌지 구조로 연결되어 있고, 상기 관통구를 통해 돌출된 전극단자의 부위를 감쌀 수 있도록 내측면에 중공형 완충부가 돌출되어 있는 절연성 캡;

   을 포함하며, 상기 중공형 완충부는 절연성 캡의 내면측에 일체로 형성된 중공형의 원기둥 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 캡의 외주면에는 적어도 하나의 돌출형 체결구가 형성되어 있고, 상기 외장부재에는 상기 돌출형 체결구에 대응하는 체결홈이 형성되어 있으며, 상기 돌출형 체결구들이 외장부재의 체결홈들에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 외장부재의 내측면에는, 상기 접속부재의 장착 상태를 고정할 수 있도록, 접속부재의 두께에 상응하는 높이에 하향 테이퍼 구조의 체 결부가 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 중공형 완충부는 절연성 캡이 절연성 외장부재의 개방 상단을 밀폐한 상태에서 도전성 접속부재에 이르는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 중공형 완충부의 중공형 원기둥 외면에는 절연성 캡에 접하는 부위에 적어도 하나의 지지용 리브가 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 접속부재는 두 전극단자를 전기적으로 연결할 수 있는 길이를 가지며, 상기 전극단자는 관통구를 통해 삽입된 부위가 수나사 구조로 이루어져 있어서, 상기 관통구를 통해 삽입된 전극단자에 암나사 구조의 체결부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 중공형 완충부는 상기 전극단자에 결합된 체결부재의 외면을 감싸는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 중공형 완충부의 중공형 내면에는 상기 전극단자에 결합된 체결부재의 외면에 대응하는 형상이 각인되어 있는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 외장부재의 일측 외면에는 다른 선형 접속부재의 장착 및 배선을 용이하게 하는 가이드부가 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 가이드부는 전지모듈의 전극단자에 대응하는 위치의 상부 또는 하부 방향으로 중공형의 가이드가 연장되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 외장부재의 양측 외면에는 다른 전극단자 연결장치의 외장부재와 가변적으로 조립될 수 있는 암수 체결 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 암수 체결 구조는 외장부재의 높이 방향으로 연장된 체결용 돌기와 상기 체결용 돌기에 대응하는 체결용 그루브로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
14. 제 1 항에 따른 전극단자 연결장치를 사용하여 전기적 연결을 이룬 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전지모듈 어셈블리는 동일 면에 양극단자와 음극단자가 돌출되어 있는 전지모듈 다수 개를 밀착시킨 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 전지모듈들의 전극단자들은 동일 선상에 배열되어 있고, 상기 전지모듈들의 전극단자들은 전기적 접속부위에 전극단자 연결장치가 기계적 결합으로 각각 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 배열의 전지모듈들 중, 중앙 위치의 전지모듈에는 외장부재의 일측 외면에 가이드부가 추가로 형성되어 있는 한 쌍의 전극단자 연결장치들이 인접하여 배치되어 있고, 최외곽의 양측 전지모듈들에는 외장부재의 일측 외면에 가이드부가 추가로 형성되어 있는 전극단자 연결장치가 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 어셈블리.
18. 둘 또는 그 이상의 전지모듈들을 전기적으로 연결하는 장치로서, 전지모듈의 전극단자들을 전기적으로 상호 연결하고, 상기 전극단자들의 이격거리에 대응하는 위치에 두 개의 관통구가 형성되어 있는 구조의 도전성 접속부재;

    상기 접속부재를 감싸는 구조로 장착되고, 접속부재의 장착이 용이하도록 개방된 후면의 일부는 폐쇄되어 있으며, 접속부재의 외주면에 대해 소정의 높이로 돌출되어 있는 측벽을 포함하고 있는 절연성 외장부재; 및

    상기 절연성 외장부재의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 절연성 외장부재의 상면과 힌지 구조로 연결되어 있고, 상기 관통구를 통해 돌출된 전극단자의 부위를 감쌀 수 있도록 내측면에 중공형 완충부가 돌출되어 있는 절연성 캡;

    을 포함하며, 상기 중공형 완충부는 절연성 캡이 절연성 외장부재의 개방 상단을 밀폐한 상태에서 도전성 접속부재에 이르는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
19. 둘 또는 그 이상의 전지모듈들을 전기적으로 연결하는 장치로서, 전지모듈의 전극단자들을 전기적으로 상호 연결하고, 상기 전극단자들의 이격거리에 대응하는 위치에 두 개의 관통구가 형성되어 있는 구조의 도전성 접속부재;

    상기 접속부재를 감싸는 구조로 장착되고, 접속부재의 장착이 용이하도록 개방된 후면의 일부는 폐쇄되어 있으며, 접속부재의 외주면에 대해 소정의 높이로 돌출되어 있는 측벽을 포함하고 있는 절연성 외장부재; 및

    상기 절연성 외장부재의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 절연성 외장부재의 상면과 힌지 구조로 연결되어 있고, 상기 관통구를 통해 돌출된 전극단자의 부위를 감쌀 수 있도록 내측면에 중공형 완충부가 돌출되어 있는 절연성 캡;

    을 포함하며, 상기 접속부재는 두 전극단자를 전기적으로 연결할 수 있는 길이를 가지며, 상기 전극단자는 관통구를 통해 삽입된 부위가 수나사 구조로 이루어져 있어서, 상기 관통구를 통해 삽입된 전극단자에 암나사 구조의 체결부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.
20. 둘 또는 그 이상의 전지모듈들을 전기적으로 연결하는 장치로서, 전지모듈의 전극단자들을 전기적으로 상호 연결하고, 상기 전극단자들의 이격거리에 대응하는 위치에 두 개의 관통구가 형성되어 있는 구조의 도전성 접속부재;

    상기 접속부재를 감싸는 구조로 장착되고, 접속부재의 장착이 용이하도록 개방된 후면의 일부는 폐쇄되어 있으며, 접속부재의 외주면에 대해 소정의 높이로 돌출되어 있는 측벽을 포함하고 있는 절연성 외장부재; 및

    상기 절연성 외장부재의 개방 상단을 개폐할 수 있도록 절연성 외장부재의 상면과 힌지 구조로 연결되어 있고, 상기 관통구를 통해 돌출된 전극단자의 부위를 감쌀 수 있도록 내측면에 중공형 완충부가 돌출되어 있는 절연성 캡;

    을 포함하며, 상기 외장부재의 양측 외면에는 다른 전극단자 연결장치의 외장부재와 가변적으로 조립될 수 있는 암수 체결 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극단자 연결장치.

Images