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KR20210148750A - 클립 타입 커넥터를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents

클립 타입 커넥터를 포함하는 배터리 팩 Download PDF

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KR20210148750A
KR20210148750A KR1020200066048A KR20200066048A KR20210148750A KR 20210148750 A KR20210148750 A KR 20210148750A KR 1020200066048 A KR1020200066048 A KR 1020200066048A KR 20200066048 A KR20200066048 A KR 20200066048A KR 20210148750 A KR20210148750 A KR 20210148750A
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Abstract

본 발명은 삽입되는 디바이스 핀과의 접촉 불량을 방지하기 위한 커넥터를 포함하는 배터리 팩으로서, 상기 커넥터는 삽입되는 디바이스 핀과 전기적으로 접촉되는 제1 접점을 형성하는 클립부 및 상기 클립부에 일측이 연결되고 상기 제1 접점의 간격과 반대로 거동하는 간격의 제2 접점을 형성하는 접촉 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

클립 타입 커넥터를 포함하는 배터리 팩{Battery pack with clip-type connector}
본 발명은 다중 접점을 가진 클립 타입 커넥터를 구비하여, 커넥터에 삽입되는 디바이스 핀과의 접촉 불량을 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 및 에너지 저장 디바이스(ESS) 등에 적용되고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.0V ~ 5.0V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 셀 모듈 어셈블리를 구성하기도 하며, 또한 셀 모듈 어셈블리를 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 직렬이나 병렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수도 있으며, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 추가적인 구성요소를 부가하여 배터리 팩을 제작하는 것이 일반적이다.
이러한 배터리 팩 중 청소기, 전동공구 등의 디바이스에 적용되는 소형 배터리 팩은 커넥터를 통하여 디바이스와 전기적으로 연결될 수 있다.
소형 배터리 팩에 적용되는 종래의 커넥터를 도 1과 도 2를 참조하여 살펴보면, 먼저 도 1은 배터리 팩(10)의 커넥터(11)와 PCB(Printed circuit board, 12)를 포함하는 일부분을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩(10) 중 커넥터(11)만을 상세하게 나타낸 것으로, 종래의 커넥터(11)는 도 2의 (b)에서 나타낸 바와 같이 삽입되는 디바이스 핀(P)과 하나의 접점(C)을 형성하여 전기적으로 연결된다.
그러나 삽입되는 디바이스 핀(P)의 두께 등을 고려하여 커넥터(11)를 제조하더라도, 빈번하게 디바이스 핀(P)과 삽입과 분리가 이루어지는 제품의 특성상 접점부가 벌어져서 접촉 불량이 발생할 수 있고, 접촉 불량이 발생하면 접촉 저항이 커져 높은 발열로 인한 디바이스의 동작 불량 등이 발생할 우려가 있다.
이러한 불량의 발생을 억제하기 위해서는 제조 공정에서 허용 공차를 매우 좁게 가져가야 하는 어려움이 있으며, 또한 디바이스 핀(P)의 삽입 각도 등에 따라 벌어짐이 발생하여 접촉 불량이 발생할 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 삽입되는 디바이스 핀과 다중 접점을 가진 커넥터를 구비하는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀, 복수의 배터리 셀이 내장되는 케이스, 배터리 팩과 디바이스를 전기적으로 연결하기 위한 커넥터 및 배터리 팩의 작동을 제어하고, 상기 케이스의 내부 또는 외부에 위치하여 커넥터가 결합되는 PCB(Printed circuit board)를 포함하고, 상기 커넥터는 삽입되는 디바이스 핀과 전기적으로 접촉되는 제1 접점을 형성하는 클립부 및 상기 클립부에 일측이 연결되고 상기 제1 접점의 간격과 반대로 거동하는 간격의 제2 접점을 형성하는 접촉 아암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 커넥터가 PCB와 결합되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 제1 접점 및 제2 접점의 간격이 상기 커넥터에 삽입되는 디바이스 핀의 두께보다 좁게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 클립부와 접촉 아암이 상기 디바이스 핀의 삽입 및 분리가 용이하도록 탄성을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 클립부가 상기 디바이스 핀의 삽입 및 분리가 용이하도록 상기 제1 접점을 형성하는 부분을 기준으로 양쪽이 외측으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 커넥터가 삽입되는 상기 디바이스 핀의 말단부와 접촉하는 제3 접점을 가지는 접촉 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 접촉 플레이트가 접촉 아암과 이격하여 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 커넥터는 클립부, 접촉 아암 및 연결부를 포함하여 배터리 팩과 디바이스를 전기적으로 연결하는 커넥터로서, 클립부는 삽입되는 디바이스 핀과 전기적으로 접촉되는 제1 접점을 형성하고, 접촉 아암은 상기 클립부에 연결되고 상기 제1 접점의 간격과 반대로 거동하는 간격의 제2 접점을 형성하며, 연결부는 상기 배터리 팩의 PCB와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 커넥터는 삽입되는 상기 디바이스 핀의 말단부와 접촉하는 제3 접점을 가지는 접촉 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함하는 디바이스는 진공 청소기 또는 전동공구인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배터리 팩은 커넥터가 다중 접점을 가져 하나의 접점부가 벌어져서 접촉 불량이 발생하더라도 다른 접점에서 접촉이 유지됨으로써 디바이스 핀과의 접촉 불량을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 배터리 팩은 커넥터가 다중 접점을 가져 제조 공정 상에서 허용 오차를 좀 더 크게 가져갈 수 있어서 제조 공정에서의 불량율을 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 배터리 팩은 접촉 불량에 따른 디바이스의 동작 불량을 감소시킴으로써 제품의 신뢰도를 상승시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 배터리 팩의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 커넥터의 사시도 및 디바이스 핀이 삽입된 커넥터의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 사시도 및 디바이스 핀이 삽입된 커넥터의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터의 사시도 및 디바이스 핀이 삽입된 커넥터의 정면도이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 배터리 팩에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 사시도 및 디바이스 핀이 삽입된 커넥터의 정면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 배터리 팩(100)을 상세하게 살펴보면, 배터리 팩(100)은 케이스(130)내에 복수의 배터리 셀이 수납되어 있고, 케이스(130) 내부 또는 외부의 일면에 배터리 팩(100)의 작동을 제어하고, 커넥터(110)가 결합되는 PCB(printed circuit board, 120)가 위치하며, PCB(120)에는 외부의 디바이스와 배터리 팩(100)을 전기적으로 연결하는 커넥터(110)가 결합되어 있다.
여기서 커넥터(110)는 도 4에 나타낸 것과 같이 클립부(111), 접촉 아암(112) 및 PCB와의 접합을 위한 연결부(113)를 포함하며, 디바이스 핀(P)이 도 4의 (b)와 같이 삽입되어 클립부(111) 및 접촉 아암(112)과 접점을 형성함으로써 디바이스와 전기적으로 연결되게 된다. 이때 삽입되는 디바이스 핀(P)의 깊이는 제2 접점(C2)을 형성하는 깊이 이상이되, 연결부와 결합되어 있는 PCB에 닿지 않는 깊이인 것이 바람직하다.
구체적으로, 클립부(111)는 마주보는 한 쌍의 바를 가지고, 한 쌍의 바는 일측이 연결부(113)에서 이어지고 바 사이의 간격은 삽입된 디바이스 핀(P)과 접점(제1 접점, C1)을 이루는 부분으로 갈수록 점점 더 좁아지고, 제1 접점을 기준으로 외측으로 구부러져 간격이 넓어지는 형태를 가지고 있어 디바이스 핀(P)의 삽입 및 분리가 용이하다. 또한, 바의 가운데에 홈이 형성되어 있어 삽입되는 디바이스 핀(P)이 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편 접촉 아암(112)은 한 쌍의 마주보는 아암으로 구성되며, 아암은일측이 클립부(111)의 바에 연결되고, 타측이 연결부(113) 방향으로 연장되어 아암 사이의 간격이 점점 좁아지는 형태를 가져, 타측의 끝단부에서 디바이스 핀(P)과 제2 접점(C2)을 형성한다.
또한 클립부(111)와 접촉 아암(112)은 서로 연결되어 있는 형상으로 인하여 지렛대의 원리가 작용하여 제1 접점의 간격이 넓어지면, 오히려 제2 접점의 간격이 좁아지는 방향으로 거동을 함으로써, 클립부(111)의 반복사용이나 제조 상의 문제로 인하여 제1 접점의 간격이 넓어져 접촉 불량이 발생하더라도, 제2 접점에서 접촉을 유지함으로써 디바이스와의 접촉이 정상적으로 유지될 수 있고, 이로 인하여 접촉 불량으로 인한 디바이스의 동작 불량 등을 방지할 수 있다.
한편, 클립부(111)와 접촉 아암(112)은 탄성을 가지고 있어, 제1 접점(C1)과 제2 접점(C2)의 간격이 삽입되는 디바이스 핀(P)의 두께보다 좁더라도 삽입 및 분리가 용이하며, 제1 접점(C1)과 제2 접점(C2)의 간격은 삽입되는 디바이스 핀(P)의 두께 및 허용 공차를 고려하여 적절하게 설계할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예를 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴보면, 도 5 및 도 6의 커넥터(210)는 도 3 및 도 4의 커넥터(110)와 대비하여 삽입되는 디바이스 핀(P)과 제3 접점(C3)을 형성하는 접촉 플레이트(214)가 더 부가되어 있는 점을 제외하고는 동일하다.
따라서 접촉 플레이트(214)를 중심으로 커넥터(210)를 살펴보면, 접촉 플레이트(214)는 삽입되는 디바이스 핀(P)의 말단부와 접촉하도록 접촉 아암(212)과 연결부(213)의 사이에 플레이트 형태로 위치한다. 플레이트의 형태는 도 6과 같이 두 개의 플레이트가 'ㄷ'자 형태로 절곡되어 일정 간격을 가지고, 각각 클립부에 결합된 형태일 수도 있고, 도면에 도시되어 있지는 않으나, 하나의 플레이트가 클립부 사이에 연결되어 이어진 형태일 수도 있다. 여기서 플레이트 사이의 일정 간격은 디바이스 핀(P)이 삽입될 수 없을 정도로 좁은 간격인 것이 바람직하다.
이와 같이 제3 접점(C3)을 형성하는 접촉 플레이트(214)를 커넥터에 부가함으로써, 클립부(211)와 접촉 아암(212)의 파손이나 불량 등으로 제1 접점(C1) 및 제2 접점(C2)에서 동시에 접촉 불량이 발생하더라도 제3 접점에서 디바이스 핀(P)과 접촉을 유지할 수 있어, 접촉 불량으로 인한 디바이스의 동작 불량 등을 방지할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 커넥터는 동시에 여러 접점을 가져 접촉 면적을 넓히고자 하는 목적뿐만 아니라, 각각의 접점을 형성하는 클립부(111, 211), 접촉 아암(112, 212) 및 접촉 플레이트(214)가 서로 다른 형상과 방식으로 디바이스 핀(P)과 접점을 형성함으로 인하여, 어느 한 부분 또는 두 부분에서 접촉 불량이 발생하는 최악의 상황에서도 다른 부분에서 접촉을 보완하여, 최소한 하나 이상의 접점을 유지함으로써 결론적으로 커넥터와 디바이스 사이에 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 구조라는 점에서 기존의 커넥터와 차이가 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
10, 100, 200 : 배터리 팩
11, 110, 210 : 커넥터
12, 120, 220 : PCB
130, 230 : 케이스
111, 211 : 클립부
112, 212 : 접촉 아암
113, 213 : 연결부
214 : 접촉 플레이트
P : 디바이스 핀
C : 접점
C1 : 제1 접점
C2 : 제2 접점
C3 : 제3 접점

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀이 내장되는 케이스;
    배터리 팩과 디바이스를 전기적으로 연결하기 위한 커넥터; 및
    상기 배터리 팩의 작동을 제어하고, 상기 케이스의 내부 또는 외부에 위치하여 상기 커넥터가 결합되는 PCB(Printed circuit board)를 포함하고,
    상기 커넥터는 삽입되는 디바이스 핀과 전기적으로 접촉되는 제1 접점을 형성하는 클립부 및 상기 클립부에 일측이 연결되고 상기 제1 접점의 간격과 반대로 거동하는 간격의 제2 접점을 형성하는 접촉 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커넥터는 상기 PCB와 결합되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 접점 및 제2 접점의 간격은 상기 커넥터에 삽입되는 상기 디바이스 핀의 두께보다 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서, 상기 클립부와 상기 접촉 아암은 상기 디바이스 핀의 삽입 및 분리가 용이하도록 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서, 상기 클립부는 상기 디바이스 핀의 삽입 및 분리가 용이하도록 상기 제1 접점을 형성하는 부분을 기준으로 양쪽이 외측으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서, 상기 커넥터는 삽입되는 상기 디바이스 핀의 말단부와 접촉하는 제3 접점을 가지는 접촉 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접촉 플레이트는 상기 접촉 아암과 이격하여 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 클립부, 접촉 아암 및 연결부를 포함하여 배터리 팩과 디바이스를 전기적으로 연결하는 커넥터로서,
    상기 클립부는 삽입되는 디바이스 핀과 전기적으로 접촉되는 제1 접점을 형성하고, 상기 접촉 아암은 상기 클립부에 연결되고 상기 제1 접점의 간격과 반대로 거동하는 간격의 제2 접점을 형성하며, 상기 연결부는 상기 배터리 팩의 PCB와 연결되는 것을 특징으로 하는 커넥터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 커넥터는 삽입되는 상기 디바이스 핀의 말단부와 접촉하는 제3 접점을 가지는 접촉 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 배터리 팩을 포함하는 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 디바이스는 진공 청소기 또는 전동공구인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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