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KR102319044B1 - 배터리 단자 안전장치 - Google Patents

배터리 단자 안전장치 Download PDF

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KR102319044B1
KR102319044B1 KR1020170044528A KR20170044528A KR102319044B1 KR 102319044 B1 KR102319044 B1 KR 102319044B1 KR 1020170044528 A KR1020170044528 A KR 1020170044528A KR 20170044528 A KR20170044528 A KR 20170044528A KR 102319044 B1 KR102319044 B1 KR 102319044B1
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KR
South Korea
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terminal
battery
safety device
cover part
bus bar
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김선용
손솔산
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에스케이이노베이션 주식회사
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Abstract

본 발명의 목적은 배터리팩을 조립하는 과정에서 작업 공구, 체결용 볼트 등이 고전압단자에 접촉되어 단락이 발생되는 등의 사고 위험성을 원천적으로 방지하는, 배터리 단자 안전장치를 제공함에 있다.

Description

배터리 단자 안전장치 {Safety device for battery terminal}
본 발명은 배터리 단자 안전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리팩을 조립하는 과정에서 고전압단자가 노출되어 있음으로써 작업 공구, 체결용 볼트 등에 의한 단락 위험성이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는, 배터리 단자 안전장치에 관한 것이다.
배터리팩은 복수 개의 배터리모듈들이 연결되어 이루어져 고전압을 얻을 수 있도록 이루어진 것이다. 보다 구체적으로는, 배터리팩은 일반적으로 복수 개의 배터리모듈 단자들이 복수 개의 버스바에 의하여 직렬 연결되어 이루어진다. 배터리모듈 단자는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 외부와의 연결을 위해 구멍이 뚫려 있는 금속 바 형태로 되며, 역시 양단에 구멍이 뚫린 금속 바 형태로 된 버스바가 상기 단자에 적층 배치된 후, 볼트 체결에 의해 단자 및 버스바가 물리적으로 접촉됨으로써 전기적 연결이 이루어지게 된다. 배터리모듈 단자와 버스바의 연결이 완료되면, 외부로의 노출 방지를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 단자-버스바 연결 부분에 절연커버를 씌워 주게 된다.
이처럼 배터리팩의 조립이 완료되어 절연커버를 씌워주면, 외부와의 접촉으로 인한 단락, 누전, 감전 등의 문제를 방지할 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이 배터리팩을 조립하는 과정 중에는 단자나 버스바 등이 아무런 보호 없이 외부로 노출되어 있으며, 따라서 조립 과정에서 작업 공구, 체결용 볼트 등이 고전압단자에 접촉되어 단락이 발생되는 사고가 발생할 위험이 있었다. 더불어 이처럼 조립 과정에서 아무런 안전장비 없이 노출되어 있는 단자에 작업자의 신체가 접촉됨으로써 감전 등과 같은 안전사고가 발생할 위험 또한 있었다.
배터리의 단자가 외부로 노출되어 있음으로써 발생되는 단락, 감전, 누전 등의 문제를 방지하기 위한 기술들이 다양하게 개시되어 있는데, 가장 가까운 예시로서 도 1에 나타나 있는 절연커버도 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것이다. 다른 예시로 한국특허등록 제1448252호("배터리 홀더 시스템 및 배터리 케이스를 포함하는 배터리", 2014.09.30, 이하 선행문헌)에도 배터리의 단자에 장착되는 케이스를 개시하고 있다. 상기 선행문헌에 개시된 케이스는, 배터리 홀더 시스템에 배터리가 장착될 때 배터리 홀더 시스템과 배터리가 전기적으로 연결되도록 이루어지는 배터리의 단자 부분에 구비되어, 장착 전 상태에서는 케이스가 단자 위에 덮여 있음으로써 외부로의 노출을 방지하고, 장착 후 상태에서는 부품들 간의 연결에 따라 케이스가 밀림으로써 단자가 노출되어 배터리 홀더 시스템 - 배터리 간이 접속될 수 있게 이루어진다.
그러나 도 1의 절연커버나 상기 선행문헌의 케이스 모두, 배터리 팩의 조립이 완료된 상태에서는 단자 노출 방지 효과를 얻을 수 있으나, 배터리 팩이 조립되고 있는 과정 중에는 전혀 그러한 효과를 얻을 수 없다. 즉, 배터리 팩을 조립하는 과정 중에 단자가 노출되어 있는 것에 대한 대비책이 현재로서는 없는 실정이다.
1. 한국특허등록 제1448252호("배터리 홀더 시스템 및 배터리 케이스를 포함하는 배터리", 2014.09.30)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 배터리팩을 조립하는 과정에서 작업 공구, 체결용 볼트 등이 고전압단자에 접촉되어 단락이 발생되는 등의 사고 위험성을 원천적으로 방지하는, 배터리 단자 안전장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 단자 안전장치(100)는, 판형으로 형성되어 버스바(520)와 볼트 결합되는 배터리 단자(510)에 구비되는 배터리 단자 안전장치(100)에 있어서, 전기적 도체 재질로 이루어져 판형으로 형성되며 상기 단자(510)와 평행하게 이격 배치되는 덮개부(110); 탄성을 가지는 재질로 이루어져 상기 덮개부(110)의 양단에 구비되어 상기 덮개부(110) 및 상기 단자(510) 간 이격을 유지하도록 상기 덮개부(110)를 지지하는 지지부(120); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 배터리 단자 안전장치(100)는, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 전에는 상기 덮개부(110) 및 상기 단자(510)가 이격 배치됨으로써 상기 단자(510) 및 외부 간 전기적 접속을 방지하고, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 후에는 상기 단자(510) - 상기 덮개부(110) - 상기 버스바(520)가 순차적으로 적층 밀착됨으로써 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 전기적 접속이 이루어지도록 형성될 수 있다.
또한 상기 지지부(120)는, 상기 덮개부(110) 하면에 면접하는 이격면(121), 상기 배터리(500) 표면에 면접하는 바닥면(122), 상기 이격면(121) 및 상기 바닥면(122)을 연결하되, 상기 덮개부(110) 및 상기 배터리(500) 표면과 경사지게 형성되는 연결면(125)을 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 지지부(120)는, 일체의 판이 벤딩되어 상기 이격면(121), 상기 연결면(125), 상기 바닥면(122)을 형성하는 판스프링 형태로 이루어질 수 있다.
또는 상기 지지부(120)는, 상기 덮개부(110) 하면 및 상기 배터리(500) 표면 사이에 개재되는 탄성부를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 탄성부는, 코일 스프링 또는 탄성 재질 기둥 중 선택되는 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한 상기 배터리 단자 안전장치(100)는, 상기 단자(510) 둘레에 형성되는 케이스(550) 내에 수용될 수 있다. 이 때 상기 배터리 단자 안전장치(100)는, 상기 덮개부(110) 하면에 면접하는 이격면(121), 상기 배터리(500) 표면에 면접하는 바닥면(122), 상기 이격면(121) 및 상기 바닥면(122)을 연결하되, 상기 덮개부(110) 및 상기 배터리(500) 표면과 경사지게 형성되는 연결면(125)을 포함하여 이루어지며, 상기 케이스(550) 하단의 상기 배터리(500)측 지지면에 상응하는 위치에 통로부(555)가 형성되어, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 전에는 상기 바닥면(122)이 상기 통로부(555)에 삽입 지지되며, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 후에는 상기 바닥면(122) 및 상기 연결면(125)의 일부가 상기 통로부(555)로 삽입될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리모듈 고전압단자에 노출 방지용 덮개부를 구비시켜, 배터리팩을 조립하는 과정에서 고전압단자가 노출되어 있음으로써 작업 공구, 체결용 볼트 등에 의한 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있는 큰 효과가 있다. 더불어 본 발명에 의하면, 배터리팩 자체를 보호할 뿐만 아니라, 조립 공정을 수행하는 작업자 역시 감전 등의 사고가 방지하여 작업자 안전성을 향상시켜 주는 효과 또한 있다.
또한 본 발명에 의하면, 덮개부를 지지하는 지지부가 적당한 탄성력을 갖도록 형성됨으로써, 조립 공정 중에는 덮개부가 고전압단자와 충분히 이격된 상태로 고전압단자의 노출을 효과적으로 방지함과 동시에 별다른 저항이나 손상 없이 조립이 완료될 수 있도록 이루어진다. 이처럼 본 발명에 따르면 고전압단자 보호 및 조립 용이성을 동시에 달성할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따르면 조립 공정에 기존의 조립 장치, 조립용 볼트 및 너트 등을 그대로 동일하게 사용할 수 있어, 장치나 부품 교체 등에 부차적으로 발생되는 비용이 없는 경제적 효과도 있다.
도 1은 종래의 배터리팩에서의 단자 - 버스바 간 연결 관계의 사시도.
도 2는 종래의 배터리팩에서의 단자 - 버스바 간 연결 관계의 단면도.
도 3은 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 한 실시예.
도 4는 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 사용상태 사시도.
도 5는 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 사용상태 상면도.
도 6은 조립 전 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 사용상태 단면도.
도 7은 조립 후 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 사용상태 단면도.
도 8은 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 여러 실시예.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 배터리 단자 안전장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 한 실시예를 도시하고 있으며, 도 4 내지 도 7은 각각 도 3의 실시예에 따른 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 사용상태의 사시도, 상면도 및 단면도를 도시하고 있다. 보다 구체적으로, 도 6은 조립 전 사용상태를, 도 7은 조립 후 사용상태를 각각 도시하고 있다. 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 단자 안전장치(100)는 판형으로 형성되어 버스바(520)와 볼트 결합되는 배터리 단자(510)에 구비되는 것으로서, 배터리팩의 조립 공정이 완료된 이후 뿐만 아니라 조립 공정이 이루어지고 있는 과정 중에서도 상기 단자(510)의 노출을 방지하여 궁극적으로는 단락, 누전, 감전 등의 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 배터리 단자 안전장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 기본적으로 덮개부(110) 및 지지부(120)를 포함하여 이루어진다. 상기 덮개부(110)는 전기적 도체 재질로 이루어져 판형으로 형성되며 상기 단자(510)와 평행하게 이격 배치되며, 상기 지지부(120)는 탄성을 가지는 재질로 이루어져 상기 덮개부(110)의 양단에 구비되어 상기 덮개부(110) 및 상기 단자(510) 간 이격을 유지하도록 상기 덮개부(110)를 지지하는 역할을 한다. 상기 지지부(120)는 말하자면 상기 덮개부(110)를 지지하는 다리 역할을 하는 것이다.
도 4 및 도 5의 사시도 및 상면도에 보이는 바와 같이, 상기 배터리 단자 안전장치(100)의 상기 덮개부(110)는 상기 단자(510)를 완전히 덮어 가리게 된다. 즉 상기 배터리 단자 안전장치(100)를 배치하면 상기 덮개부(110)에 의해 상기 단자(510)가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 본 발명의 배터리 단자 안전장치(100)는, 이처럼 조립 과정 중에는 상기 단자(510)의 외부 노출을 막아 배터리의 손상이나 작업자의 감전 등과 같은 사고를 방지함과 동시에, 조립 과정 자체는 기존과 조금도 다름이 없이 똑같이 이루어질 수 있어 기존 조립 장치 등과의 호환성이 뛰어나다. 이에 대하여 조립 전후의 사용상태도를 통해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 6의 조립 전 사용상태도에 보이는 바와 같이, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 전에는, 상기 덮개부(110) 및 상기 단자(510)가 이격 배치됨으로써 상기 단자(510) 및 외부 간 전기적 접속을 방지하게 된다. 구체적인 예를 들어 외부로 노출되어 있는 상기 덮개부(110)에 작업 공구가 닿거나 또는 작업자의 신체가 접촉한다 해도, 상기 덮개부(110) 자체는 상기 단자(510)와 이격되어 있기 때문에 단락, 누전, 감전 등의 발생 가능성이 원천적으로 배제된다.
한편 도 7의 조립 후 사용상태도에 보이는 바와 같이, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 후에는, 상기 단자(510) - 상기 덮개부(110) - 상기 버스바(520)가 순차적으로 적층 밀착됨으로써 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 전기적 접속이 이루어지도록 형성된다. 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520)는 원래 볼트 결합으로 접속되도록 이루어져 있었으며, 물론 이에 따라 당연히 볼트 결합을 위한 통공(이 통공은 나사공 형태일 수 있다)이 형성되어 있다. 상기 덮개부(110)에도 물론 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520)와 똑같이 볼트 결합을 위한 통공이 형성되어 있도록 하면, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 시 자연스럽게 상기 덮개부(110)가 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 사이에 개재된다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이 상기 덮개부(110)는 전지적 도체 재질로 이루어지므로, 상기 단자(510)에서 상기 덮개부(110)를 거쳐 상기 버스바(520)로 전기가 통하는 데 아무런 문제가 없다. 더불어 조립 완료 후에는 도 4에 보이는 바와 같이 절연 커버(505)를 한 번 더 덮어 줌으로써, 볼트나 상기 버스바(520)의 노출로 인한 단락, 누전, 감전 등의 위험도 방지할 수 있다.
이처럼 본 발명의 배터리 단자 안전장치(100)는, 조립 공정 중에는 상기 덮개부(110) 및 상기 단자(510) 간 이격을 유지하여 단락, 누전, 감전 등의 사고를 원천적으로 방지하고, 조립 공정 후에는 전기적 도체인 상기 덮개부(110)가 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 사이에 개재됨으로써 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 전기적 접속에 아무 문제가 없도록 이루어진다. 특히 본 발명의 배터리 단자 안전장치(100)는, 앞서 설명한 바와 같이 기존 조립 장치 등과의 호환성이 뛰어나 조립 장치나 공정 등의 교체나 변경 없이 그대로 현장에 적용할 수 있어, 잠재적인 경제적 효과 또한 뛰어나다.
이하에서는 상기 배터리 단자 안전장치(100)의 여러 실시예에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 배터리 단자 안전장치의 여러 실시예를 도시하고 있는데, 도 8(A)의 실시예가 바로 도 3 내지 도 7에 나타난 상기 배터리 단자 안전장치(100)의 한 실시예이다. 먼저 상기 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 8(A)의 실시예에서, 상기 지지부(120)는, 상기 덮개부(110) 하면에 면접하는 이격면(121), 상기 배터리(500) 표면에 면접하는 바닥면(122), 상기 이격면(121) 및 상기 바닥면(122)을 연결하되, 상기 덮개부(110) 및 상기 배터리(500) 표면과 경사지게 형성되는 연결면(125)을 포함하여 이루어진다. 보다 구체적으로, 상기 지지부(120)는, 일체의 판이 벤딩되어 상기 이격면(121), 상기 연결면(125), 상기 바닥면(122)을 형성하는 판스프링 형태로 이루어질 수 있다.
한편 상기 단자(510) 둘레에는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 케이스(550)가 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 배터리 단자 안전장치(100)는 상기 케이스(550) 내에 수용될 수 있다. 이 때 특히 상기 지지부(120)가 도 8(A)의 실시예와 같은 형태인 경우에 있어서, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 케이스(550) 하단의 상기 배터리(500)측 지지면에 상응하는 위치에 통로부(555)가 형성되어 있도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 전에는 상기 바닥면(122)이 상기 통로부(555)에 삽입 지지된다. 또한 상기 단자(510) 및 상기 버스바(520) 간 볼트 결합 후에는 상기 바닥면(122) 및 상기 연결면(125)의 일부가 자연스럽게 상기 통로부(555)로 삽입된다. 이러한 볼트 결합이 이루어지고 있는 중간 과정에서는, 상기 덮개부(110)가 볼트 결합이 진행되면서 점점 하강함에 따라 상기 지지부(120)의 끝단이 자연스럽게 상기 통로부(555)로 밀려들어감으로써, 조립 중 불필요한 저항이 발생되지 않게 된다.
한편 상기 지지부(120)는, 조립 공정이 이루어지기 전에는 상기 덮개부(110)를 상기 단자(510)로부터 이격시킨 상태를 유지하되, 조립 공정이 이루어지는 동안에는 자연스럽게 큰 반발력 없이 하강되도록 이루어지기만 하면 된다. 따라서 상기 지지부(120)는 도 3 내지 도 7, 도 8(A)의 형태로 한정되는 것은 전혀 아니다.
도 8(B) 내지 도 8(D)는 상술한 바와 같은 조건을 만족하는 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 8(B) 내지 도 8(D)의 실시예에서, 상기 지지부(120)는 상기 덮개부(110) 하면 및 상기 배터리(500) 표면 사이에 개재되는 탄성부를 포함하여 이루어진다. 도 8(B)는 상기 탄성부가 코일 스프링으로 이루어지는 예시를, 도 8(C)는 상기 탄성부가 탄성 재질(예를 들어 고무 등) 기둥으로 이루어지는 예시를, 도 8(D)는 상기 탄성부가 탄성 재질 기둥에 코일 스프링이 겹쳐 있는 형태로 이루어지는 예시를 각각 도시하고 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: 배터리 단자 안전장치
110: 덮개부 120: 지지부
121: 이격면 122: 바닥면
125: 연결면
500: 배터리 505: 절연 커버
510: 단자 520: 버스바
550: 케이스 555: 통로부

Claims (8)

  1. 판형으로 형성되어 버스바와 볼트 결합되는 배터리 단자에 구비되는 배터리 단자 안전장치에 있어서,
    전기적 도체 재질로 이루어져 판형으로 형성되며 상기 단자와 평행하게 이격 배치되는 덮개부;
    탄성을 가지는 재질로 이루어져 상기 덮개부의 양단에 구비되어 상기 덮개부 및 상기 단자 간 이격을 유지하도록 상기 덮개부를 지지하는 지지부;
    를 포함하고,
    상기 배터리 단자 안전장치는,
    상기 단자 둘레에 형성되는 케이스 내에 수용되며,
    상기 덮개부 하면에 면접하는 이격면, 상기 배터리 표면에 면접하는 바닥면, 상기 이격면 및 상기 바닥면을 연결하되, 상기 덮개부 및 상기 배터리 표면과 경사지게 형성되는 연결면을 포함하여 이루어지며,
    상기 케이스 하단의 상기 배터리측 지지면에 상응하는 위치에 통로부가 형성되어,
    상기 단자 및 상기 버스바 간 볼트 결합 전에는 상기 바닥면이 상기 통로부에 삽입 지지되며,
    상기 단자 및 상기 버스바 간 볼트 결합 후에는 상기 바닥면 및 상기 연결면의 일부가 상기 통로부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 배터리 단자 안전장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배터리 단자 안전장치는,
    상기 단자 및 상기 버스바 간 볼트 결합 전에는 상기 덮개부 및 상기 단자가 이격 배치됨으로써 상기 단자 및 외부 간 전기적 접속을 방지하고,
    상기 단자 및 상기 버스바 간 볼트 결합 후에는 상기 단자 - 상기 덮개부 - 상기 버스바가 순차적으로 적층 밀착됨으로써 상기 단자 및 상기 버스바 간 전기적 접속이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 단자 안전장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 덮개부 하면에 면접하는 이격면,
    상기 배터리 표면에 면접하는 바닥면,
    상기 이격면 및 상기 바닥면을 연결하되, 상기 덮개부 및 상기 배터리 표면과 경사지게 형성되는 연결면
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 단자 안전장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 지지부는,
    일체의 판이 벤딩되어 상기 이격면, 상기 연결면, 상기 바닥면을 형성하는 판스프링 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 단자 안전장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 지지부는,
    상기 덮개부 하면 및 상기 배터리 표면 사이에 개재되는 탄성부
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 단자 안전장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 탄성부는,
    코일 스프링 또는 탄성 재질 기둥 중 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 단자 안전장치.
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