[0001]本出願は2020年06月01日付の韓国特許出願第2020-0066048号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容はこの明細書の一部として含まれる。
[0002]本発明は多重接点を有するクリップ型コネクタを備え、コネクタに挿入されるデバイスピンとの接触不良を防止することができるバッテリーパックに関する。
[0003]スマートフォン、ノートブック型コンピュータ、デジタルカメラなどのモバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するのに伴って充放電の可能な二次電池に対する技術の開発が活発になっている。また、二次電池は、大気汚染物質を誘発する化石燃料の代替エネルギー源であり、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(P-HEV)、及びエネルギー貯蔵システム(ESS)などに適用されている。
[0004]現在広く使われている二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、すなわち単位バッテリーセルの作動電圧は約2.0V~5.0Vである。したがって、これより高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列に連結してセルモジュールアセンブリーを構成するか、またはセルモジュールアセンブリーを要求される出力電圧または充放電容量によって直列または並列に連結してバッテリーモジュールを構成することもできる。このように、少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いて追加的な構成要素を付け加えてバッテリーパックを製作することが一般的である。
[0005]このようなバッテリーパックのうち、掃除機、電動工具などのデバイスに適用される小型バッテリーパックはコネクタを介してデバイスと電気的に連結することができる。
[0006]小型バッテリーパックに適用される従来のコネクタを図1及び図2を参照して説明する。まず、図1はバッテリーパック10のコネクタ11及び印刷回路板(PCB(Printed circuit board))12の一部を示す図であり、図2は図1のバッテリーパック10のうちコネクタ11のみを詳細に示す図である。従来のコネクタ11は、図2の(b)に示すように、挿入されるデバイスピンPと一つの接点Cを形成することによって電気的に連結される。
[0007]しかし、挿入されるデバイスピンPの厚さなどを考慮してコネクタ11を製造しても、デバイスピンPに対して頻繁に挿入及び分離される製品の特性上、接点部が広がって接触不良が発生することがあり、接触不良が発生すれば、接触抵抗が高くなり、高熱によるデバイスの動作不良などが発生するおそれがある。
[0008]このような不良の発生を抑制するためには、製造工程で許容公差を非常に小さくしなければならない困難があり、またデバイスピンPの挿入角度などによって拡開が発生して接触不良が発生することがある問題がある。
[0009]本発明は前記のような問題点を解決するために、挿入されるデバイスピンとの多重接点を有するコネクタを備えるバッテリーパックを提供することを目的とする。
[0010]前記のような目的を達成するための本発明によるバッテリーパックは、複数のバッテリーセルと、前記複数のバッテリーセルを内蔵するケースと、バッテリーパックとデバイスとを電気的に連結するためのコネクタと、前記バッテリーパックの作動を制御し、前記ケースの内部または外部に位置し、前記コネクタが結合される印刷回路板(PCB(Printed circuit board))とを含み、前記コネクタは、挿入されるデバイスピンと電気的に接触する第1接点を形成するクリップ部、及び前記クリップ部に一側が連結され、前記第1接点の間隔とは逆の挙動をする間隔を有する第2接点を形成する接触アームを含むことを特徴とする。
[0011]また、本発明によるバッテリーパックは、前記コネクタが、前記印刷回路板(PCB)と結合される連結部をさらに含むことを特徴とする。
[0012]また、本発明によるバッテリーパックは、前記第1接点及び第2接点の間隔が前記コネクタに挿入される前記デバイスピンの厚さよりも小さく形成されることを特徴とする。
[0013]また、本発明によるバッテリーパックは、前記クリップ部及び前記接触アームが前記デバイスピンの挿入及び分離が容易になるように弾性を有することを特徴とする。
[0014]また、本発明によるバッテリーパックは、前記クリップ部が、前記デバイスピンの挿入及び分離が容易になるように、前記第1接点を形成する部分を基準に両側が外側に折り曲げられていることを特徴とする。
[0015]また、本発明によるバッテリーパックは、前記コネクタが、挿入される前記デバイスピンPの末端部と接触する第3接点を有する接触プレートをさらに含むことを特徴とする。
[0016]また、本発明によるバッテリーパックは、前記接触プレートが前記接触アームから離隔して位置することを特徴とする。
[0017]また、本発明によるコネクタは、クリップ部、接触アーム、及び連結部を含み、バッテリーパックとデバイスとを電気的に連結するコネクタであって、前記クリップ部は挿入されるデバイスピンと電気的に接触する第1接点を形成し、前記接触アームは前記クリップ部に連結され、前記第1接点の間隔とは逆の挙動をする間隔を有する第2接点を形成し、前記連結部は前記バッテリーパックのPCBと連結されることを特徴とする。
[0018]また、本発明によるコネクタは、挿入される前記デバイスピンの末端部と接触する第3接点を有する接触プレートをさらに含むことを特徴とする。
[0019]また、本発明によるバッテリーパックを含むデバイスは真空掃除機または電動工具であることを特徴とする。
[0020]本発明のバッテリーパックは、コネクタが多重接点を有することで、一つの接点部が広がって接触不良が発生しても他の接点で接触を維持することにより、デバイスピンとの接触不良を防止することができる利点がある。
[0021]また、本発明のバッテリーパックは、コネクタが多重接点を有することで、製造工程上で許容誤差をより大きくすることができるので、製造工程での不良率を低めることができる利点がある。
[0022]また、本発明のバッテリーパックは、接触不良によるデバイスの動作不良を減少させることにより、製品の信頼度を高めることができる利点がある。
[0023]従来のバッテリーパックの一部を概略的に示す図である。 従来のコネクタの斜視図及びデバイスピンが挿入された従来のコネクタの正面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部を概略的に示す図である。 本発明の一実施例によるコネクタの斜視図及びデバイスピンが挿入された本発明の一実施例によるコネクタの正面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパックの一部を概略的に示す図である。 本発明の他の実施例によるコネクタの斜視図及びデバイスピンが挿入された本発明の他の実施例によるコネクタの正面図である。
[0024]本出願で、「含む」、「有する」または「備える」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品またはこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組合せなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。
[0025]また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
[0026]以下、本発明によるバッテリーパックについて添付図面を参照して説明する。
[0027]図3は本発明の一実施例によるバッテリーパックの一部を概略的に示す図であり、図4は本発明の一実施例によるコネクタの斜視図及びデバイスピンが挿入された本発明の一実施例によるコネクタの正面図である。
[0028]図3及び図4を参照して、本発明のバッテリーパック100を詳細に説明すると、バッテリーパック100は、ケース130内に複数のバッテリーセルが収納され、ケース130の内部または外部の一面に、バッテリーパック100の作動を制御し、コネクタ110が結合される印刷回路板(PCB(Printed circuit board))120が位置し、PCB120には、外部のデバイスとバッテリーパック100を電気的に連結するコネクタ110が結合されている。
[0029]ここで、コネクタ110は、図4に示すように、クリップ部111、接触アーム112、及び印刷回路板(PCB)との接合のための連結部113を含み、デバイスピンPが図4の(b)のように挿入されてクリップ部111及び接触アーム112と接点を形成することによりデバイスと電気的に連結される。ここで、挿入されるデバイスピンPの深さは第2接点C2を形成する深さ以上であるとともに、連結部と結合されているPCBに接しない深さであることが好ましい。
[0030]具体的には、クリップ部111は向き合う一対のバーを有し、一対のバーは一側が連結部113で連結され、バーの間の間隔は、挿入されたデバイスピンPとの接点(第1接点)C1を成す部分に行くほど段々小さくなり、第1接点を基準に外側に曲がって間隔が大きくなる形態を有するので、デバイスピンPの挿入及び分離が容易である。また、バーの中央に溝が形成されることで、挿入されるデバイスピンPが滑ることを防止する役割を果たす。
[0031]一方、接触アーム112は一対の向き合うアームからなり、アームの一側がクリップ部111のバーに連結され、他側が連結部113の方向に延びるとともにアームの間の間隔が段々小さくなる形態を有することにより、他側の端部でデバイスピンPと第2接点C2を形成する。
[0032]また、クリップ部111と接触アーム112とは互いに連結されている関係でてこの原理が作用するので、第1接点の間隔が大きくなれば、むしろ第2接点の間隔が小さくなるように挙動することにより、クリップ部111の繰り返し使用や製造上の問題によって第1接点の間隔が大きくなって接触不良が発生しても第2接点で接触を維持することにより、デバイスとの接触を正常に維持することができ、よって接触不良によるデバイスの動作不良などを防止することができる。
[0033]一方、クリップ部111及び接触アーム112は弾性を有するので、第1接点C1及び第2接点C2の間隔が挿入されるデバイスピンPの厚さよりも小さくても挿入及び分離が容易であり、第1接点C1及び第2接点C2の間隔は挿入されるデバイスピンPの厚さ及び許容公差を考慮して適宜設計することができる。
[0034]本発明の他の実施例を図5及び図6を参照して説明すると、図5及び図6のコネクタ210は、挿入されるデバイスピンPと第3接点C3を形成する接触プレート214をさらに備えている点を除き、図3及び図4のコネクタ110と同一である。
[0035]したがって、接触プレート214を中心にコネクタ210を見ると、接触プレート214は、挿入されるデバイスピンPの末端部と接触するように、接触アーム212と連結部213との間にプレート形態として位置する。プレートの形態は、図6のように、二つのプレートが「コ」字形に折り曲げられて一定の間隔を有し、それぞれクリップ部に結合された形態を有することもでき、図面に示されてはいないが、一つのプレートがクリップ部の間に連結された形態を有することもできる。ここで、プレートの間の一定の間隔はデバイスピンPが挿入されることができないほどに小さいことが好ましい。
[0036]このように、第3接点C3を形成する接触プレート214をコネクタに付け加えることにより、クリップ部211及び接触アーム212の破損や不良などによって第1接点C1及び第2接点C2で同時に接触不良が発生しても第3接点でデバイスピンPとの接触を維持することができるので、接触不良によるデバイスの動作不良などを防止することができるようになる。
[0037]すなわち、本発明のコネクタは、同時に多くの接点を備えることで、接触面積を増やす目的だけではなく、それぞれの接点を形成するクリップ部111、211、接触アーム112、212、及び接触プレート214が互いに異なる形状及び方式でデバイスピンPとの接点を形成することにより、いずれか一部分または二つの部分で接触不良が発生する最悪の状況でも他の部分で接触を補って少なくとも一つ以上の接点を維持することにより、結果的にコネクタとデバイスとの間に接触不良が発生することを防止することができる構造であるという点で既存のコネクタと違う。
[0038]以上で本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当該分野で通常の知識を有する者にこのような具体的技術はただ好適な実施様態であるだけで、これによって本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるというのは当業者に明らかなものであり、このような変形及び修正も添付の特許請求範囲に属するものであるというのは言うまでもない。
[0039]100、200 バッテリーパック 110、210 コネクタ 120、220 PCB 130、230 ケース 111、211 クリップ部 112、212 接触アーム 113、213 連結部 214 接触プレート P デバイスピン C1 第1接点 C2 第2接点 C3 第3接点