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KR102556473B1 - 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치 - Google Patents

전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치 Download PDF

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KR102556473B1
KR102556473B1 KR1020200170679A KR20200170679A KR102556473B1 KR 102556473 B1 KR102556473 B1 KR 102556473B1 KR 1020200170679 A KR1020200170679 A KR 1020200170679A KR 20200170679 A KR20200170679 A KR 20200170679A KR 102556473 B1 KR102556473 B1 KR 102556473B1
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Abstract

본 발명은 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치에 관한 것으로, 본 발명은 지지체들 사이에 일렬로 배열되어 직렬로 연결되며, 각각 검출리드가 돌출된 파우치셀들; 상기 파우치셀들에 나란하게 위치하며, 상기 파우치셀들의 각 검출리드가 각각 관통 삽입되는 연결구멍들이 구비되는 제어기판; 및 상기 제어기판의 연결구멍들에 각각 관통된 검출리드를 제어기판의 회로패턴에 연결시키는 융착연결접점들을 포함한다. 본 발명에 따르면, 다수 개 배열된 파우치셀들과 제어기판의 연결 구성을 간단하고, 다수 개 배열된 파우치셀들의 각 출력 전압 측정 오차를 최소화한다.

Description

전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치{APPARATUS FOR CONNECTING CONTROL BOARD OF ELECTRIC ENERGY STORAGE PACK}
본 발명은 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치에 관한 것이다.
전기화학적 프로세스를 이용하여 전기에너지를 저장하고 방출하는 전기에너지 저장방출소자인 이차전지에는 리튬이온 배터리, 슈퍼커패시터 등이 있다. 일반적으로 리튬이온 배터리는 Li+이온이 산화-환원 반응을(Redox reaction) 통해서 전기가 생성 축적하고 방출하며, 슈퍼커패시터는 전해질의 이온이 전극 표면에 흡착(adsorption)되는 과정을 통해서 전기를 축적하고 방출한다. 이로 인하여, 슈퍼캐패시터는 리튬이온 배터리에 비해서 충방전 속도가 빠르고 높은 전력을 낼 수 있으나, 슈퍼캐패시터는 전극 표면에만 이온이 흡착되므로 리튬이온 배터리에 비해서 에너지 밀도가 상대적으로 적다.
이와 같은 리튬이온 배터리나 슈퍼커패시터는 각각 다수 개의 단위 셀(이하, 충방전셀이라 함)들을 적층(배열)한 팩 형태로 제작하여 에너지 저장용 축전지, 전기자동차 등에 설치된다.
이와 같은 전기에너지 저장방출팩을 구성하는 충방전셀은 케이싱과, 그 케이싱의 내부에 구비되는 한 쌍의 전극 및 분리막과, 케이싱의 내부에 충진되는 전해질(액)을 포함한다. 충방전셀은 케이싱의 형태에 따라 파우치형과 캔형으로 분류된다. 즉, 리튬이온 배터리(전지)의 경우 파우치형 배터리셀과 캔형 배터리셀로 분류되고, 슈퍼캐패시터의 경우 파우치형 커패시터셀과 캔형 커패시터셀로 분류된다. 이하에서, 파우치형 배터리셀과 파우치형 커패시터셀을 통칭하여 파우치셀이라 한다.
전기에너지 저장방출팩은 파우치셀들이 직렬연결 형태나 병렬연결 형태로 구성된다. 파우치셀들을 직렬로 연결한 전기에너지 저장방출팩은 두 개의 지지체 사이에 파우치셀들을 일렬로 배열하고 두 개의 지지체를 체결유닛으로 체결하여 일렬로 배열된 파우치셀들을 가압 고정하게 된다. 그리고 제어기판을 지지체에 설치하고 제어기판과 파우치셀들을 각각 와이어로 연결하여 파우치셀들의 각 출력 전압을 계측하여 점검하게 된다.
그러나, 파우치셀들의 수가 많아질수록 파우치셀들과 제어기판을 연결하는 와이어들의 수가 많게 되어 배선 구성이 복잡하게 되고 전압 편차가 발생될 수 있어 계측의 정확도가 떨어지게 되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 다수 개 배열된 파우치셀들과 제어기판의 연결 구성을 간단하게 하는 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다수 개 배열된 파우치셀들의 각 출력 전압 측정 오차를 최소화하는 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 지지체들 사이에 일렬로 배열되어 직렬로 연결되며, 각각 검출리드가 돌출된 파우치셀들; 상기 파우치셀들에 나란하게 위치하며, 상기 파우치셀들의 각 검출리드가 관통 삽입되는 연결구멍들이 구비되는 제어기판; 및 상기 제어기판의 연결구멍들에 각각 관통된 검출리드를 제어기판의 회로패턴에 연결시키는 융착연결접점들을 포함하는 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치가 제공된다.
상기 제어기판은 상기 지지체들에 연결되는 기판지지부재에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 기판지지부재는 상기 파우치셀들이 배열된 길이보다 큰 길이와 설정된 폭을 갖는 장착판부와, 상기 장착판부의 양단에 각각 절곡 연장되어 지지체들에 각각 고정되는 고정판부와, 상기 장착판부의 내에 길이를 따라 형성되어 상기 파우치셀들의 검출리드들이 관통되는 검출리드관통구멍을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 제어기판(들)이 파우치셀들에 나란하게 위치하고 파우치셀들의 각 검출리드가 제어기판에 구비된 연결구멍들에 각각 관통 삽입되고 검출리드가 납땜 등에 의한 융착연결접점에 의해 제어기판의 회로패턴에 직접 연결하게 되어 검출리드와 제어기판을 연결하는 와이어를 배제하게 되므로 파우치셀 갯수가 증가하게 되어도 파우치셀들과 제어기판의 연결 구성이 간단하게 되고, 아울러 전체적인 체적을 감소시키게 된다.
본 발명은 파우치셀들의 각 검출리드를 제어기판에 직접 연결하게 되므로 파우치셀들의 각 출력 전압 측정에 대한 오차를 최소화시키게 된다.
본 발명은 기판지지부재가 구비되는 경우 제어기판은 지지체들에 연결되는 기판지지부재에 고정되므로 제어기판의 결합이 견고하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 제어기판연결장치의 일실시예가 구비된 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 제어기판연결장치의 일실시예가 구비된 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치의 일실시예의 주요 부분을 확대하여 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치의 일실시예를 구성하는 연결구멍의 일예를 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치의 일실시예를 구성하는 기판지지부재의 다른 일예를 도시한 부분 측단면도.
이하, 본 발명에 따른 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 제어기판연결장치의 일실시예가 구비된 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 제어기판연결장치의 일실시예가 구비된 전기에너지 저장방출팩의 일실시예를 도시한 정면도이다.
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제어기판연결장치의 일실시예가 구비된 전기에너지 저장방출팩의 일예는 지지체(10)들, 파우치셀(20)들, 체결유닛(미도시), 압력완충부재(30), 제어기판(40), 융착연결접점(50)들을 포함한다.
지지체(10)들은 두 개이며 그 두 개의 지지체(10)가 서로 간격두고 위치한다. 지지체(10)는 사각판 형상이다.
파우치셀(20)들은, 도 3에 도시한 바와 같이, 두 개의 지지체(10)들 사이에 일렬로 배열되며, 각각 한쪽 측면에 음극터미널(21)이 구비되고 다른 한쪽 측면에 양극터미널(22)이 구비되어 직렬로 연결되며, 또한 각각 한쪽에 검출리드(23)가 돌출된다. 파우치셀(20)들마다 한쪽에 구비된 검출리드(23)를 통해 각 파우치셀(20)의 출력 접압을 검출하게 된다.
파우치셀(20)의 일예로, 파우치셀(20)은 파우치형 배터리셀이다. 파우치형 배터리셀은 파우치형 케이싱과, 그 파우치형 케이싱의 내부에 구비되며 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 파우치형 케이싱의 내부에 구비되는 전해액을 포함한다. 파우치형 케이싱의 한쪽면에 음극터미널이 구비되고 다른 한쪽면에 양극터미널이 구비되고 파우치형 케이싱의 한쪽단에 전압을 검출하는 검출리드가 돌출된다. 전극 조립체의 음극판이 전극탭에 의해 음극터미널에 연결되고, 전극 조립체의 양극판이 전극탭에 의해 양극터미널에 연결되며, 전극 조립체가 연결탭에 의해 검출리드에 연결된다.
파우치셀(20)의 다른 일예로, 파우치셀(20)은 파우치형 커패시터셀이 될 수 있다. 파우치형 커패시터셀은 파우치형 케이싱과, 파우치형 케이싱의 내부에 구비되며 격리막의 양면에 배치되는 한 쌍의 전극이 배치된 소자와, 파우치형 케이싱의 내부에 충진되는 전해액을 포함한다. 파우치형 케이싱의 한쪽면에 음극터미널이 구비되고 다른 한쪽면에 양극터미널이 구비되고 파우치형 케이싱의 한쪽단에 전압을 검출하는 검출리드가 돌출된다. 소자의 음전극이 전극탭에 의해 음극터미널에 연결되고, 소자의 양전극이 전극탭에 의해 양극터미널에 연결되고 소자가 연결탭에 의해 검출리드에 연결된다.
체결유닛은 두 개의 지지체(10)들을 체결하여 파우치셀(20)들을 가압 고정한다. 체결유닛의 일예로, 체결유닛은 두 개의 지지체(10)를 관통하는 복수 개의 볼트들과, 그 볼트들에 각각 체결되는 너트들을 포함한다. 체결유닛의 다른 일예로, 체결유닛은 두 개의 지지체(10)를 클램핑하는 클램프가 될 수도 있다. 체결유닛은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
압력완충부재(30)는 두 개의 지지체(10)들 중 한 개의 지지체(10)와 파우치셀(20) 사이에 구비된다. 압력완충부재(30)는 탄성재질을 포함한다. 압력완충부재(30)는 두 개의 지지체(10)들을 체결유닛(30)이 체결하여 파우치셀(20)들을 가압시 탄성력을 가하게 된다.
제어기판(40)은 파우치셀(20)들에 나란하게 위치하며, 파우치셀(20)들의 각 검출리드(23)가 각각 관통 삽입되는 연결구멍(41)들이 구비된다. 제어기판(40)은 회로패턴(42)이 인쇄된 인쇄회로기판으로, 회로패턴(42)에는 복수 개의 검출리드(23)들의 각 전압을 감지하는 감지회로를 포함한다. 제어기판(40)의 연결구멍(41)들은 제어기판(40)에 일렬로 배열되도록 구비되는 것이 바람직하며, 연결구멍(41)들에 각각 인접하게 감지회로가 위치한다. 연결구멍(41)의 일예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 연결구멍(41)은 균일한 폭과 길이를 갖는 장공 형상으로 형성된다. 연결구멍(41)의 다른 일예로, 연결구멍(41)은 제어기판(40)의 한쪽 변에 인접하게 위치하여 한쪽이 개구되고 균일한 폭과 길이를 갖는 개구홈 형상으로 형성된다. 제어기판(40)의 연결구멍(41)이 개구홈 형상인 경우 제어기판(40)의 측면으로 검출리드(23)를 삽입할 수 있다.
제어기판(40)은 한 개가 될 수 있고, 또한 제어기판(40)이 복수 개 연결될 수도 있다. 제어기판(40)이 복수 개일 경우 복수 개의 제어기판(40)들은 파우치셀(20)들을 따라 일렬로 배열되며, 제어기판(40)들은 전기적으로 연결된다.
제어기판(40)의 연결구멍(41)들에 각각 파우치셀(20)들의 검출리드(23)가 관통 삽입된다.
제어기판(40)은 지지체(10)들에 연결되는 기판지지부재(60)에 고정되는 것이 바람직하다. 기판지지부재(60)의 일예로, 기판지지부재(60)는 파우치셀(20)들이 배열된 길이보다 큰 길이와 설정된 폭을 갖는 장착판부(61)와, 그 장착판부(61)의 양단에 각각 절곡 연장되어 지지체(10)들에 각각 고정되는 고정판부(62)와, 장착판부(61)의 내에 길이를 따라 형성되어 파우치셀(20)들의 검출리드(23)들이 관통되는 검출리드관통구멍(63)을 포함한다. 고정판부(62)는 나사 등의 고정유닛에 의해 지지체(10)에 고정되는 것이 바람직하다. 장착판부(61)는 파우치셀(20)들을 따라 위치하며 검출리드관통구멍(63)은 균일한 폭과 길이를 갖는다. 제어기판(40)은 기판지지부재(60)의 장착판부(61)에 복수 개의 나사들에 의해 체결되는 것이 바람직하다. 한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 장착판부(61)의 폭방향 한쪽 단에 장착판부(61)의 수직 방향으로 절곡 연장된 위치설정걸림판부(64)가 구비됨이 바람직하다. 제어기판(40)의 한쪽변을 위치설정걸림판부(64)에 지지시 제어기판(40)의 연결구멍(41)들과 파우치셀(20)들의 검출리드(23)들의 위치가 서로 동일 선상에 위치한다. 또한, 제어기판(40)의 한쪽변이 위치설정걸림판부(64)에 지지되므로 제어기판(40)의 다른 한쪽만 나사들을 체결하여도 견고하게 결합된다.
융착연결접점(50)들은 제어기판(40)의 연결구멍(41)들에 각각 관통된 검출리드(23)를 제어기판(40)의 회로패턴(42)의 감지회로에 연결시킨다. 융착연결접점(50)은 납땜이나 기타 용접에 의해 형성된다. 파우치셀(20)의 검출리드(23)와 제어기판(40)의 감지회로가 융착연결접점(50)에 의해 직접 연결되어 연결 구조가 간단하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제어기판(40)(들)이 파우치셀(20)들에 나란하게 위치하고 파우치셀(20)들의 각 검출리드(23)가 제어기판(40)에 구비된 연결구멍(41)들에 각각 관통 삽입되고 검출리드(23)가 납땜 등에 의한 융착연결접점(50)에 의해 제어기판(40)의 회로패턴(42)에 직접 연결하게 되므로 검출리드(23)와 제어기판(40)을 연결하는 와이어를 배제하게 되어 파우치셀(20) 갯수가 증가하게 되어도 파우치셀(20)들과 제어기판(40)의 연결 구성이 간단하게 되고 아울러 전체적인 체적을 감소시키게 된다.
또한, 본 발명은 파우치셀(20)들의 각 검출리드(23)를 제어기판(40)에 직접 연결하게 되므로 파우치셀(20)들의 각 출력 전압 측정에 대한 오차를 최소화시키게 된다.
또한, 본 발명은 기판지지부재(60)가 구비되는 경우 제어기판(40)은 지지체(10)들에 연결되는 기판지지부재(60)에 고정되므로 제어기판(40)의 결합이 견고하게 된다.
10; 지지체 20; 파우치셀
30; 압력완충부재 40; 제어기판
50; 융착연결접점

Claims (3)

  1. 지지체들 사이에 일렬로 배열되어 직렬로 연결되며, 각각 검출리드가 돌출된 파우치셀들;
    상기 지지체들에 연결되며, 상기 파우치셀들의 검출리드들이 관통되는 검출리드관통구멍이 구비된 기판지지부재;
    상기 기판지지부재에 고정되며, 상기 파우치셀들의 각 검출리드가 각각 관통 삽입되는 연결구멍들과 회로패턴이 구비되는 제어기판; 및
    상기 제어기판의 연결구멍들에 각각 관통된 검출리드를 제어기판의 회로패턴에 연결시키는 융착연결접점들을 포함하는 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판지지부재는 상기 파우치셀들이 배열된 길이보다 큰 길이와 설정된 폭을 갖는 장착판부와, 상기 장착판부의 양단에 각각 절곡 연장되어 지지체들에 각각 고정되는 고정판부와, 상기 장착판부의 내에 길이를 따라 형성되어 상기 파우치셀들의 검출리드들이 관통되는 검출리드관통구멍을 포함하는 전기에너지 저장방출팩의 제어기판연결장치.
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