KR102098906B1 - 솔더 크랙 방지구조를 갖는 션트 저항 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정해진 저항값을 갖는 저항부; 상기 저항부의 양편에 각각 연결되고 각각 체결공이 형성되어 있는 판상의 단자부; 상기 단자부의 일면에 연결되고 수직하게 돌출되어 끝부분이 PCB에 솔더링되는 전압 측정용 리드핀; 및 적어도 상기 단자부의 일면에 적층되게 고정되어 상기 전압 측정용 리드핀의 솔더링 부위를 보호하는 보호부재;를 포함하는 션트 저항 모듈을 개시한다.

Description

솔더 크랙 방지구조를 갖는 션트 저항 모듈{SHUNT RESISTOR MODULE HAVING SOLDER CRACK PREVENTING STRUCTURE}

본 발명은 션트 저항 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리드핀이 PCB에 솔더링되고 양측 단자부가 PCB에 체결되어 실장이 이루어지는 구조를 가진 션트 저항 모듈에 관한 것이다.

현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이차전지를 이용하는 배터리 팩의 전력공급시스템에는 일반적으로 전류를 측정하기 위한 전류센서가 구비된다. 전류센서는 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류를 측정하여 배터리 팩의 상태를 모니터링하고, 배터리팩에 흐르는 과전류 등을 감지한다. 그리고, 전류센서를 통해 측정된 전류는 SOC를 계산하는 정보로 활용되거나 충방전 과정이 정상적으로 이루어지고 있는지 여부 등을 판단하는 기초로 활용될 수 있다.

그런데, 이러한 전류센서가 고장 등으로 정상 동작을 하지 않으면 배터리 팩에 흐르는 전류를 제대로 감지할 수 없게 된다. 그리고 그 결과, 과전류가 흐르는 등의 이상 상황이 발생되더라도 이를 적절하게 차단하지 못하여 배터리 팩의 고장이나 폭발과 같은 심각한 문제가 야기될 수 있다.

특히, 최근 전기자동차의 에너지 저장장치로 각광 받고 있는 리튬 이차전지 배터리 팩의 경우, 100A 내지 300A 정도로 충방전 전류가 큰 경우가 많은데, 이러한 전기자동차용 배터리 팩에서 전류센서가 충방전 전류를 제대로 측정하지 못한다면, 그 위험성이 더욱 커진다 할 것이다.

배터리 팩의 전류 측정 시에는 도 1에 도시된 바와 같은 션트 저항(Shunt resistor)이 널리 사용된다. 이와 관련하여 특허문헌 1에는 션트 저항을 구비하여 전류센서에 이상이 발생하였는지 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법이 개시되어 있다.

도 1에 나타난 바와 같이 기존의 일반적인 션트 저항(10)은 저항부(11)와, 저항부(11)의 양단에 각각 연결된 단자부(12)를 구비하고, 각 단자부(12)의 평면 부분에는 전압 측정을 위한 리드핀(14)이 솔더링되어 평면에 수직한 방향으로 돌출된 구조를 가진다.

상기 션트 저항(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 PCB(20) 상에 리드핀(14)의 끝부분을 솔더링한 후 단자부(12)의 체결공(13)에 볼트를 삽입하여 PCB(20)에 체결하는 방식으로 실장이 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 타입의 실장 구조는 리드핀(14)의 돌출 길이만큼 PCB(20)와 션트 저항(10) 사이에 빈 공간(G)이 형성되므로 볼트 체결 시 가해지는 힘으로 인해 리드핀(14)의 솔더 부위에 크랙이 발생하는 문제점이 존재한다.

다른 구성으로서, 특허문헌 2에는 션트 저항의 일측에 PCB와의 연결을 위한 커넥터부가 구비된 전류센서용 션트 저항 모듈이 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같이 커넥터를 통해 션트 저항이 PCB와 연결되는 타입은 전체적으로 공간을 많이 차지하여 경박 단소형의 PCB 실장 구조를 구현하기가 어려운 취약점이 있다.

특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제2013-0137389호 특허문헌 2: 한국 등록특허공보 제10-1448936호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 볼트 체결 시 가해지는 힘으로 인해 리드핀의 솔더 부위에 크랙이 발생하는 문제를 해소할 수 있는 구조를 가진 션트 저항 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 경박 단소형으로 PCB에 실장 가능한 구조를 가진 션트 저항 모듈을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 정해진 저항값을 갖는 저항부; 상기 저항부의 양편에 각각 연결되고 각각 체결공이 형성되어 있는 판상의 단자부; 상기 단자부의 일면에 연결되고 수직하게 돌출되어 끝부분이 PCB에 솔더링되는 전압 측정용 리드핀; 및 적어도 상기 단자부의 일면에 적층되게 고정되어 상기 전압 측정용 리드핀의 솔더링 부위를 보호하는 보호부재;를 포함하는 션트 저항 모듈을 제공한다.

상기 보호부재는 수지 사출물로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 보호부재는 상기 체결공 주변과 상기 전압 측정용 리드핀 주변 중 적어도 어느 하나를 둘러싸도록 형성될 수 있다.

상기 보호부재는 상기 저항부의 양측 가장자리단과 그에 인접한 상기 단자부의 양측 가장자리단 일부를 감싸도록 연장될 수 있다.

본 발명에 따르면 션트 저항의 단자부와 PCB 사이에 실질적으로 빈 공간이 형성되지 않으므로 단자부를 통한 볼트 체결 시 가해지는 힘으로 인해 리드핀의 솔더 부위에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 션트 저항의 리드핀이 솔더링에 의해 PCB에 연결되고 보호부재가 사출물에 의해 션트 저항에 적층 고정되므로 경박 단소형으로 PCB에 션트 저항을 실장할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 션트 저항의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 션트 저항에 대한 PCB 실장 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 션트 저항 모듈의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 도 4의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 션트 저항 모듈의 PCB 실장 구조를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 션트 저항 모듈의 구성을 도시한 사시도, 도 4는 도 3의 정면도, 도 5는 도 4의 저면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 션트 저항 모듈은 중앙에 위치하는 저항부(100)와, 저항부(100)의 양편에 연결된 판상의 단자부(101)와, 단자부(101)에 수직하게 돌출 형성되어 있는 전압 측정용 리드핀(103)과, 적어도 단자부(101)의 일면에 적층되게 고정되어 있는 보호부재(104)를 포함한다.

저항부(100)는 본 션트 저항 모듈이 배터리 회로에 연결되어 전류가 흐를 때 전압강하를 발생시키는 부분으로서, 통상의 저항재료로 형성되고 미리 정해진 소정의 저항값을 갖는다.

단자부(101)는 저항부(100)의 양편에 각각 연결되고 구리와 같은 도전성 금속으로 이루어진 판상의 도체 플레이트이다. 각각의 단자부(101)에는 볼트와 같은 체결부재를 삽입을 위한 체결공(102)이 형성되어 있다.

전압 측정용 리드핀(103)은 단자부(101)의 일면에, 예컨대 솔더링(Soldering)에 의해 연결되어 단자부(101)의 평면에 대하여 수직하게 돌출된다. 또한, 전압 측정용 리드핀(103)은 본 션트 저항 모듈이 PCB(200)와 연결되었을 때 그 끝부분이 PCB(200)에 솔더링되어 접속된다.

보호부재(104)는 단자부(101)에 적층되게 고정되는 것으로서, 바람직하게 PI(Polyimide)와 같은 플라스틱 등을 소재로 하는 수지 사출물에 의해 형성된다. 이를 위해서는, 통상의 인서트 사출공정이 채용될 수 있다.

보호부재(104)는 적어도 단자부(101)의 일면, 즉 전압 측정용 리드핀(103)이 돌출된 쪽 면에 정해진 높이로 형성되어, 본 션트 저항 모듈이 PCB(200)와 연결되었을 때 전압 측정용 리드핀(103)의 돌출 구조에 의해 빈 공간이 형성되는 것을 방지한다. 상기 단자부(101)의 일면을 기준으로 보호부재(104)의 높이는 전압 측정용 리드핀(103)의 돌출 길이에 비해 다소 낮은 것이 바람직하다.

보호부재(104)는 최소한 체결공(102) 주변과 전압 측정용 리드핀(103) 주변 중 적어도 어느 하나를 둘러싸도록 형성되어 볼트 등의 체결 시 전압 측정용 리드핀(103)의 솔더링 부분에 힘이 가해져서 크랙이 발생하는 것을 방지한다.

보호부재(104)를 저항부(100) 및 단자부(101)에 견고하게 고정하기 위해, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이 보호부재(104)는 저항부(100)의 양측 가장자리단과 그에 인접한 단자부(101)의 양측 가장자리단 일부를 감싸도록 연장된다.

보호부재(104)에 있어서, 전압 측정용 리드핀(103) 주변의 일부에는 전압 측정용 리드핀(103)의 솔더링 작업 시 PCB의 표면에 접촉하여 가이드 기능을 제공하는 소정 형상의 돌기 구조물(105)이 부가될 수 있다.

도 6에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 션트 저항 모듈의 PCB(200) 실장 구조가 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이 PCB(200)에 션트 저항 모듈이 배치되었을 때 단자부(101)와 PCB(200) 사이에는 보호부재(104)가 개재되어 실질적으로 빈 공간이 존재하지 않으므로, 단자부(101)의 체결공(102)을 통해 볼트와 같은 체결부재를 삽입하여 PCB(200)에 체결하더라도 전압 측정용 리드핀(103)의 솔더 부분에 무리한 힘이 가해지지 않으므로 솔더에 크랙이 발생하는 것이 방지될 수 있다.

상기와 같이 PCB(200)에 션트 저항 모듈이 솔더링 및 체결되고, 비록 도면에는 도시되지 않았으나 션트 저항 모듈의 양 단자부(101) 중 어느 하나에는 예컨대, 배터리의 마이너스 단자가 연결되고 다른 하나에는 그라운드 케이블이 연결된다. 이와 같이 션트 저항 모듈이 실장된 상태에서 션트 저항 모듈에 배터리의 전류가 흐르게 되면, 저항부(100)에서 전압강하가 발생하고 이 전압을 전압 측정용 리드핀(103)을 통해 PCB(200) 쪽에 실장된 소정의 측정부에서 측정함으로써 전류값이 측정될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 션트 저항 모듈은 션트 저항에 일체화되어 있는 사출물 형태의 보호부재(104)에 의해 PCB(200) 실장 시 솔더 부위에서 크랙이 발생하는 것을 방지하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 저항부 101: 단자부
102: 체결공 103: 전압 측정용 리드핀
104: 보호부재 200: PCB

Claims (4)

1. 정해진 저항값을 갖는 저항부;
   상기 저항부의 양편에 각각 연결되고 각각 체결공이 형성되어 있는 판상의 단자부;
   상기 단자부의 일면에 연결되고 수직하게 돌출되어 끝부분이 PCB에 솔더링되는 전압 측정용 리드핀; 및
   수지 사출물로서, 상기 단자부에서 상기 전압 측정용 리드핀이 돌출된 쪽 면에 상기 전압 측정용 리드핀의 돌출 길이보다 낮은 높이로 적층되고 상기 체결공 주변과 상기 전압 측정용 리드핀 주변 중 적어도 어느 한 부분을 상하 방향으로 감싸도록 형성됨으로써 상기 단자부에 고정되어 상기 전압 측정용 리드핀의 솔더링 부위를 보호하는 보호부재;를 포함하고,
   상기 보호부재는,
   상기 전압 측정용 리드핀과 상기 체결공 사이 부분에서 상기 전압 측정용 리드핀과 같은 방향으로 수직하게 돌출 형성되고 상기 PCB의 표면에 접촉하여 조립 가이드 기능을 제공하는 돌기 구조물을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 션트 저항 모듈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 보호부재는 상기 저항부의 양측 가장자리단과 그에 인접한 상기 단자부의 양측 가장자리단 일부를 감싸도록 연장된 것을 특징으로 하는 션트 저항 모듈.

Images