JP2013514626A - 改良された強度を有するバッテリーパック - Google Patents

Abstract

ここに開示されているのは、バッテリーパックであって、２以上のバッテリーセルを含むバッテリーセルアレイであって、その各々が、横方向に配置され、密閉された状態の電解質と一緒に、バッテリーの中に配置されたカソード／セパレータ／アノード構造の電極アセンブリを有している、バッテリーセルアレイと、バッテリーパックの動作を制御するためにバッテリーセルアレイの上側端部に接続された保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、バッテリーセルアレイ及び保護回路モジュールが配置されたパックケースと、パックケースの機械的強度を増加させるためにパックケースとバッテリーセルアレイの間に取り付けられたプレート形状の補強部材と、を含むバッテリーパックである。

Description

本願発明は、改良された強度を有するバッテリーパックに関し、そしてより詳細には、横方向に配置された２つ以上のバッテリーセルアレイを含むバッテリーパック、バッテリーパックの動作を制御するためにバッテリーセルアレイの上側端部に接続された保護回路モジュール（ＰＣＭ）、バッテリーセルアレイと保護回路モジュールが配置されたパックケース、及びパックケースの機械的強度を増加させるためにパックケースとバッテリーセルアレイの間に取り付けられるプレート形状の強化部材に関する。

様々な種類の可燃性の物質が、リチウム二次電池には含まれている。結果としてリチウム二次電池が、リチウム二次電池の過充電、リチウム二次電池中の過電流、又はリチウム二次電池に加えられた他の物理的な外部衝撃により、加熱され、又は爆発することがある。すなわち、リチウム二次電池の安全性は非常に低い。結果的に、例えば、リチウム二次電池の過充電、リチウム二次電池中の過電流のような、リチウム二次電池の異常な状態を効果的に制御するため、例えば、正温度係数（ＰＴＣ）素子及び保護回路モジュールのような、安全素子は、安全素子がバッテリーセルに接続される状態でバッテリーセル上に配置される。

その一方で、複数のバッテリーセルは、以下の３つの方法を使用して、バッテリーパックを製造するために、ケースに入れられることができる。

第１の方法では、バッテリーセルは、プラスチックケースに入れられる。この方法は、外部バッテリーパックに適しており、バッテリーパックがラップトップコンピューター又はモバイルフォンに取り付けられた後、それは外部に晒されている。しかしながら、この方法では、薄いポリマーバッテリーパックは比較的低い堅さを示し、特に、針形状の物が、そのバッテリーパックを容易に貫通してしまうという問題を有している。

第２の方法では、バッテリーセルは、絶縁テープに入れられる。この方法は、バッテリーパックがラップトップコンピューター又はモバイルフォンに取り付けられて、バッテリーセルが絶縁テープに入れられているので低い機械的強度を示すためプラスチックケースに入れられる、構造に適している。このプロセスを通じて製造されたバッテリーパックは、インナーパック又はエンベッドパックとして言及される。しかしながら、この方法は、絶縁テープが被覆部材を構成するので、外部バッテリーパックには適していないという問題を有する。

第３の方法では、バッテリーセルは、金属ケースに入れられる。この方法は、外部バッテリーパックに適しており、バッテリーパックがラップトップコンピューター又はモバイルフォンに取り付けられた後で外側に晒される。この方法は、針状の物が、そのバッテリーパックを容易に貫通することができないという点で比較的有利である。しかしながら、金属ケースは、バッテリーパックの重量を増加させ、そして複雑な形状を有する製品を実現することが比較的難しい。また、上側ケースと下側ケースは通常、ボルトを使用して組立てられるので、結果的にアセンブリ工程の数が増加する。

したがって、上述の問題を解決することができる特定の構造を有するバッテリーパックのために、高い必要性がある。特に、プラスチックケースが使用され、例えば、遊び、堅さ及び曲げのような機械的な強度を増加させるため、並びに、針状の物がバッテリーパックを貫通することから保護するため、特定の構造を有する、バッテリーパックを提供する必要がある。

一方、ラップトップコンピューターに取り付けられたバッテリーパックは、高い電力及び大きな容量を必要とする。この目的のため、複数の円柱状バッテリーセルを含む通常の円柱状バッテリーパックが使用されてきた。近年、しかしながら、ラップトップコンピューターの寸法が減少されてきており、したがって、スリムなタイプのバッテリーパックの高い必要性がある。

したがって、スリムなタイプのバッテリーパックを製造するため、ポーチ形状のバッテリーパックを使用することができ、それにより、容量を増加させ、同時に、パックケース及びバッテリーセルの間の補強部材を提供し、それにより、パックケースの機械的強度を増加させる技術の必要性がある。

したがって、本願発明は、上述の問題、及びまだ解決されていない他の技術的な問題を解決するためになされた。

特に、本願発明の目的は、高い電力又は大きな容量を提供するため２以上のバッテリーセルを含むバッテリーパック、並びにパックケース及びバッテリーセルアレイの間に配置される補強部材を提供することであり、それによりパックケースの機械的強度を増加させる。

本願発明の別の目的は、単純で簡単な方法を使用して製造される大容量バッテリーパックと、その製造工程が単純化され、それにより製造コストを減少する製造工程と、を提供することである。

本願発明の一態様によれば、上述及び他の目的が、バッテリーパックであって、（ａ）２以上のバッテリーセルを含むバッテリーセルアレイであって、その各々が、横方向に配置され、密閉された状態の電解質と一緒に、バッテリーケースの中に配置されたカソード／セパレータ／アノード構造の電極アセンブリを有している、バッテリーセルアレイと、（ｂ）バッテリーパックの動作を制御するためにバッテリーセルアレイの上側端部に接続された保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、（ｃ）バッテリーセルアレイ及び保護回路モジュールが配置されたパックケースと、（ｄ）パックケースの機械的強度を増加させるためにパックケースとバッテリーセルアレイの間に取り付けられたプレート形状の補強部材と、を含むバッテリーパックを用意することにより成し遂げられることができる。

すなわち、本願発明によるバッテリーパックにおいて、バッテリーセルは、バッテリーパックの所望の容量を基に横方向に配置され、プレート形状の補強部材がパックケースとバッテリーセルアレイの間に配置され、それによりパックケースの機械的強度が増加する。

結果として、バッテリーパックの総重量と寸法の増加を最小化すること、外部力がバッテリーパックに加えられたときバッテリーパックの損傷を最小化すること、及び針状の物がバッテリーパックを貫通することによりバッテリーパックが発火することを効果的に防止すること、が可能になる。

好ましい実施例において、パックケースはプラスチック材料又はシート部材から形成されることができ、補強部材は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）又は薄い金属シートから形成されることができる。

それゆえ、パックケースは、低い機械的強度を示す、プラスチック材料又はシート部材から形成されるにもかかわらず、ステンレス鋼（ＳＵＳ）又は薄い金属シートから形成された補強部材の使用を通してバッテリーパックの機械的強度を増加させることが可能である。

また、パックケースは、バッテリーパックの重量を減少させることができ、金属パックケースと比較して、パックケースの使用を通じて複雑な形状を有する製品を簡単に実現することが可能である。

シート部材は、バッテリーセルアレイ、保護回路モジュール、及び補強部材を包むことができる。

すなわち、バッテリーパックは、補強部材がバッテリーセルアレイの頂上に配置され、バッテリーセルアレイ、保護回路モジュール、補強部材がプラスチックケースの代わりにシート部材で包まれるように、構成されることができる。

シート部材は、好ましくは、Ｎｏｍｅｘ材料から形成されることができる。参照のため、Ｎｏｍｅｘは、E.I. du Pont de Nemours and Companyにより製造され販売されている製品の商標である。

好ましい実施例において、補強部材は上述したようにステンレス鋼又は薄い金属シートから形成されるので、補強部材は、補強部材とバッテリーセルアレイとの間の絶縁を達成するため絶縁材料でコートされることができる。

別の好ましい実施例において、補強部材は、バッテリーセルアレイの頂上部及び底部に、接着剤又は両面接着テープにより、結合されることができ、それゆえ、補強部材が定位置から動くことを防止することが可能である。

好ましくは、補強部材は、バッテリーセルアレイの移動を防止するため、バッテリーセルアレイの高さに対応する寸法を有する側壁部を伴って、その外側周辺の一部に提供される。側壁部は、バッテリーセルアレイがバッテリーパックの組み立て中に定位置から移動すること、及びバッテリーパックの組み立て後に移動することを防止する。

上述の構造において、側壁部は、補強部材の対向する側及び下側端部から上方に向かって及び／又は下方に向かって延在することができる。

特に、バッテリーセルアレイの底部に取り付けられた補強部材の側壁部は、補強部材の対向する側及び下側端部から上方に向かって延在することができ、バッテリーセルの頂上部に取り付けられた補強部材の側壁部は、補強部材の対向する側及び下側端部から下方に向かって延在することができる。

状況によれば、補強部材の動きを防ぎ、補強部材を適所に固定するため、移動防止突起物が、補強部材の端部に対応するパックケースの位置の、パックケースの内部に、形成される。

移動防止突起物が補強部材の移動を防止することができる限り、移動防止突起物の形状又は構造は、特に制限されない。例えば、壁、リブ又は突起物が、パックケースの側面に、連続的又は不連続に形成されることができる。

一方、保護回路モジュールは、抵抗溶接によりバッテリーセルの電極端子に接続された接続端子、バッテリーセルを互いに電気的に接続させるため金属プレート、及びバッテリーパックの動作を制御するため保護回路を含む構造を有するように構成されることができる。

上述した構造の好ましい実施例において、バッテリーセルを互いに電気的に接続するための金属ワイヤーは、保護回路モジュールの頂上部に形成されることができる。この構造においては、バッテリーセルを互いに電気的に接続するために金属ワイヤーがＰＣＭの保護回路中の層で形成される構造と比較して、ＰＣＭを簡単に製造すること及びバッテリーパックを簡単に組立てることが可能である。

バッテリーセルは、本願発明によりバッテリーパックが設置される外部装置の所望の電力及び容量を基に、互いに直列に又は並列に選択的に接続されることができる。例えば、バッテリーセルは、もしバッテリーセルが長期間大きな容量を提供することが必要であれば、互いに並列に接続されることができる。一方、バッテリーセルは、もしバッテリーセルが短い間高い電力を供給することが必要であれば、互いに直列に接続されることができる。

上述した構造の別の好ましい実施例において、バッテリーセルのカソード端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域は、導電性プレートがバッテリーセルのそれぞれのカソード端子を包んで、保護回路モジュールのそれぞれの接続端子の頂上に取り付けられた導電性プレートが溶接される構造を有するように、構成されることができる。

それゆえ、上述の状態の構造物を伴うバッテリーパックにおいて、保護回路モジュールの接続端子及びバッテリーセルの電極端子は、導電性プレートを経由して互いに接続され、それらが、特異的構造を有するように構成され、バッテリーセルは、保護回路モジュールに含まれる金属プレートを経由して互いに直列に及び／又は並列に電気的に接続される。結果的に、単純な方法の使用を通じて大きな容量、高い出力のバッテリーパックを容易に製造することが可能である。

例えば、バッテリーパックが３つのバッテリーセルにより構成される場合において、バッテリーセルアレイを構成するようにバッテリーセルが横方向に配置され、バッテリーセルアレイとＰＣＭはパックケースに配置され、そしてバッテリーセルの電極端子とＰＣＭの接続端子は、抵抗溶接により互いに接続され、それにより所望のバッテリーパックを製造する。

また、バッテリーセルアレイの電極端子がＰＣＭの接続端子に溶接される場合において、ＰＣＭ中の金属プレートは、高い電力を提供するバッテリーパックを提供するため、互いに直列に接続され、又は、ＰＣＭ中の金属プレートは、長時間使用されることができるバッテリーパックを提供するため、互いに並列に接続される。このように、ニーズ及びユースを基にした所望のバッテリーパックを選択的に製造することが可能である。

特に、導電性プレートは、導電性プレートが曲げられることができるように、保護回路モジュールの接続端子に取り付けられ、導電性プレートは、バッテリーセルのカソード端子が導電性プレート上に配置される状態に、ブラケット形状に曲げられ、そして抵抗溶接は、導電性プレートの曲げ部分の上から実行され、それにより、保護回路モジュールの接続端子とバッテリーセルのカソード端子の間の物理的結合及び電気的接続を達成する。

導電性プレートが簡単に曲げられる限りにおいて、導電性プレートの形状は、特に制限されない。例えば、導電性プレートは、導電性プレートが保護回路モジュールの対応する接続端子に取り付けられる状態の、Ｌ形状に形成されることができる。

各導電性プレートは、保護回路モジュールの接続端子の対応する一つの頂上部に取り付けられる第１接続部と、バッテリーセルの対応する一つのカソード端子の頂上部に取り付けられる第２接続部と、を含むことができる。結果的に、バッテリーセルのカソード端子と保護回路モジュールの接続端子との間の接続は、よりしっかりと達成される。外部力がバッテリーパックに加えられたとき、バッテリーセルのカソード端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域の歪みが防がれる。

導電性プレートが上述のように溶接されるとき、導電性プレートが高い結合力を提供することができる限り、導電性プレートのそれぞれを構成する材料は、特に制限されない。好ましくは、導電性プレートのそれぞれは、ニッケルプレートであり、そしてバッテリーセルの各カソード端子は、アルミニウム端子である。

結果的に、ニッケルプレート及びアルミニウム端子の間の抵抗溶接中、抵抗溶接ロッドからの電流は、その抵抗が高い、ニッケルプレートから、その抵抗が低い、アルミニウム端子に流れ、ニッケルプレートとアルミニウム端子の間の抵抗溶接は、簡単に達成されるという結果をもたらす。

好ましくは、パックケースは、バッテリーセルアレイ及び保護回路モジュールが配置される下側ケースと、バッテリーセルアレイと保護回路モジュールを適所に固定するように下側ケースを覆うための上側ケースと、を含む。

下側ケースは、バッテリーセルが配置される、バッテリーセル取付部と、保護回路モジュールが配置される、保護回路モジュール取付部と、に区切られることができ、区切り壁は、バッテリーセル取付部と保護回路モジュール取付部との間の境界で形成されることができる。また、そこを通じてバッテリーセルの電極端子が保護回路モジュールに向けて露出される、開口部が、バッテリーセルの電極端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域に対応する区切り壁の部分で形成されることができる。

このパックケース構造において、区切り壁がバッテリーセル取付部と保護回路モジュール取付部との間の境界で形成されるので、バッテリーセルの電極端子と保護回路モジュールの部品との間の接触を抑制することができる。また、電解質が１以上のバッテリーセルから漏れる場合でさえ、電解質が、保護回路モジュールに流れることから保護され、それにより、回路のショートの発生を防ぐ。

また、そこを通じてバッテリーセルの電極端子が保護回路モジュールに向けて露出される、開口部が、バッテリーセルの電極端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域に対応する区切り壁の部分で形成されることができるので、開口部を通じて露出される、バッテリーセルの電極端子を、保護回路モジュールの接続端子に、簡単に溶接することが可能になる。

区切り壁の高さは、バッテリーセル取付部と保護回路モジュールを互いから完全に隔離するのに十分であるようにすることができる。

保護回路モジュール取付部は、バッテリーセルの電極端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域を支持するための支持部を含む構造を有するように構成されることができる。

支持部が、バッテリーセルの電極端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域を簡単に支持することができる限り、支持部の形状は、特に制限されない。例えば、支持部は、上向き十字形状突起物の形状で下側ケース上に形成されることができる。

支持部は、十字形状突起物の形状で形成されるので、バッテリーセルと保護回路モジュールの間の抵抗溶接中に、支持部がバッテリーセルの電極端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域をより安定に支持することが可能である。

バッテリーセルアレイは、前に記載されているように、所望の容量のバッテリーパックを基にして、横方向に複数のバッテリーセルを配置することにより構成されることができる。例えば、ラップトップコンピューターのような、装置において、その装置は長期間の使用及び可搬性を要求するので、３つのバッテリーセルがバッテリーパックを構成するのに好ましく使用される。

本願発明によるバッテリーパックにおいては、バッテリーセルの種類及び形状に関わりなく、様々な方法で、任意のバッテリーセルが、使用されることができる。ポーチ形状の二次電池、好ましくはポーチ形状のリチウム二次電池が、バッテリーパックの各バッテリーセルとして好ましく使用される。

状況により、電流をバッテリーパックに入力し、バッテリーパックから電流を出力し、そして情報を送信及び受信する、外部入力及び出力端子が、保護回路モジュールの前面で、沈んだ形態で取り付けられることができる。

この構造において、外部入力及び出力端子は、コネクター構造を有するように構成されるため、バッテリーパックは、外部入力及び出力端子を通して外部装置に安定的に接続されることができる。

本願発明の別の態様によると、電力源として上述された構造物を備えたバッテリーパックを含むラップトップコンピューターが提供されている。

しかしながら、本願発明によるバッテリーパックは、そのバッテリーパックが設置される、装置により要求される出力及び容量を提供するように、バッテリーパックを構成するバッテリーセルの数を変えることにより、製造されることができる。

本願発明の上述の及び他の対象、特徴及び他の利点が、添付の図面と合わせて以下の詳細な記載から、より明確に理解される。

本願発明の実施形態によるバッテリーパックを示す分解図である。 本願発明の別の実施形態によるバッテリーパックを示す分解図である。 図１の補強部材を典型的に示す拡大図である。 補強部材がバッテリーセルアレイの上側端部に取り付けられる構造を示す斜視図である。 図１のバッテリーパックを示す組立てられた斜視図である。 拡大された状態でのバッテリーパックの内側を示す、図５の領域Ａの垂直断面図である。 本願発明のさらなる実施形態によるバッテリーパックを示す斜視図である。 バッテリーセルアレイ及び保護回路モジュールが下側ケースに取り付けられる構造を示す斜視図である。 図８の領域Ｂを典型的に示す拡大図である。 下側ケースの斜視図である。 図１０の移動防止突起物の様々な実施形態を示す典型図である。 図１０の移動防止突起物の様々な実施形態を示す典型図である。 図１０の移動防止突起物の様々な実施形態を示す典型図である。 図１０の移動防止突起物の様々な実施形態を示す典型図である。 図８の領域Ｃを典型的に示す拡大図である。 図１０の領域Ｅを典型的に示す拡大図である。 本願発明の抵抗溶接構造を示す典型図である。 本願発明の別の実施形態による複数のポーチ形状のバッテリーセルが互いに電気的に接続される構造を示す部分斜視図である。 図１８の保護回路モジュール（ＰＣＭ）を典型的に示す拡大された平面図である。

ここで、本願発明の例示的な実施形態が、添付の図面を参照して、詳細に記載される。しかしながら、本願発明の範囲は、例示された実施形態により限定されることはないことを注意しておかなければならない。

図１は、本願発明の実施形態によるバッテリーパックを典型的に示す分解図である。

図１を参照すると、バッテリーパック１００は、横方向に配置された３つのバッテリーセル３２を含むバッテリーセルアレイ３０、バッテリーセルアレイの上側端部に接続される保護回路モジュール４０、バッテリーセルアレイ３０及び保護回路モジュール４０がその間に配置されるパックケース１０及び２０、並びにパックケース１０とバッテリーセルアレイ３０との間に及びパックケース２０とバッテリーセルアレイ３０の間にそれぞれ取り付けられる補強部材５０及び５２、を含む。

各バッテリーセル３２は、カソード／セパレータ／アノード構造を有する電極アセンブリが、密閉された状態の電解質と一緒にバッテリーケースに配置されるように構成される、ポーチ形状の二次電池セルである。各バッテリーセル３２は、プレート形状の構造を有するように通常構成される。

パックケースは、バッテリーセル３０及び保護回路モジュール４０が取り付けられる下側ケース１０、並びに、バッテリーセル３０及び保護回路モジュール４０を適所に固定するように下側ケース１０の上に配置される上側ケース２０、を含む。

また、上側ケース２０及び下側ケース１０は、プラスチック材料から形成される。補強部材５０及び５２は、ステンレス鋼から形成される。

図２は、本願発明の別の実施形態によるバッテリーパックを典型的に示す分解図であり、図３は、図１の補強部材を典型的に示す拡大図である。

これらの図面を参照すると、補強部材５０は、バッテリーセルアレイ３０の移動を防ぐために、バッテリーセルアレイ３０の高さに対応する寸法を有する側壁部をそこに伴う外側周辺の一部に備えられる。

補強部材は、その対向側５２及び下側端部５１から上方に延在する第１補強部材５０と、その対向側５２及び下側端部５１から下方に延在する第２補強部材５２と、を含む。

第１補強部材５０は、両面接着テープ６０によりバッテリーセルアレイ３０の底部に結合され、第２補強部材５２は、両面接着テープ６０によりバッテリーセルアレイ３０の頂上部に取り付けられる。

図４は、補強部材がバッテリーセルアレイの上側端部に取り付けられる構造を典型的に示す斜視図である。図４を参照すると、補強部材５０の少なくとも底部は、補強部材５０及びバッテリーセルアレイ３０の間の絶縁を達成するため、絶縁性材料でコートされている。

図５は、図１のバッテリーパックを典型的に示す組立て斜視図であり、図６は、拡大された状態でのバッテリーパックの内側を典型的に示す、図５の領域Ａの垂直断面図である。

これらの図面を参照して、第１補強部材５０及び第２補強部材５２の移動を防止するため並びに第１補強部材５０及び第２補強部材５２を適所に固定するため移動防止突起物１２及び２２が、下側ケース１０及び上側ケース２０の内側で、それぞれ仕切り壁の形状で第１補強部材５０及び第２補強部材５２の端部に対応する下側ケース１０及び上側ケース２０の位置に、形成される。

図７は、本願発明のさらなる実施形態によるバッテリーパックを典型的に示す斜視図である。図７を参照すると、Ｎｏｍｅｘ材料から形成された、シート部材２４は、バッテリーセルアレイ３０、保護回路モジュール４０、及び補強部材５０を包む。

図８は、バッテリーセルアレイ及び保護回路モジュールが下側ケースに取り付けられる構造を典型的に示す斜視図であり、図９は、図８の領域Ｂを典型的に示す拡大図である。

図１０と一緒にこれらの図面を参照すると、下側ケース１０は、バッテリーセル３２が配置される、バッテリーセル取付部１２と、保護回路モジュール４０が配置される、保護回路モジュール取付部１４と、に区分される。

区分け壁１６は、バッテリーセル取付部１２と保護回路モジュール取付部１４との間の境界に形成される。そこを通じてバッテリーセル３２の電極端子３４が保護回路モジュール４０に向けて露出される、開口部１８が、バッテリーセル３２の電極端子３４と保護回路モジュール４０の間の電気的接続領域に対応する区分け壁部１６の一部に形成される。

区分け壁部１６は、バッテリーセル取付部１２及び保護回路モジュール４０を互いから完全に隔離するのに十分な高さを有している。状況により、対応する区分け壁部は、上述の隔離を達成するように（示されていない）上側ケースで形成されることができる。

図１０は、下側ケースを典型的に示す斜視図であり、図１１から１４は、図１０の移動防止突起物の様々な実施形態を示す典型図である。

図１１から１４は、図１０の領域Ｄに位置される移動防止突起物の様々な実施形態を示す。図１１及び１２の移動防止突起物１０２及び１０４は、リブの形状で形成されている。移動防止突起物１０２及び１０４は、補強部材の端部に対応する下側ケース１０のバッテリーセル取付部１２の位置で、下側ケース１０のバッテリーセル取付部１２の内側で、連続的に形成されている。

図１３及び１４の移動防止突起物１０６及び１０８は、突き出しの形状で形成されている。移動防止突起物１０６及び１０８は、補強部材の端部に対応する下側ケース１０のバッテリーセル取付部１２の位置で、下側ケース１０のバッテリーセル取付部１２の内側で、不連続的に形成されている。

図１５は、図８の領域Ｃを典型的に示す拡大図であり、図１６は、図１０の領域Ｅを典型的に示す拡大図である。

図８及び図１０と一緒にこれらの図面を参照すると、バッテリーパックに電流を入力するため、バッテリーパックから電流を出力するため、並びに情報を送信及び受信するために外部入力及び出力端子４６が配置されている、外部入力及び出力端子取付部１５が、下側ケース１０の保護回路モジュール取付部１４に、形成される。

また、バッテリーセル３２の電極端子３４と保護回路モジュール４０の間の電気的接続領域を支持するための支持部１３が、下側ケース１０上に、支持部１３が区分け壁部１６に接続される状態に、区分け壁部１６で、上向きの十字形状の突起物の形状で、形成される。支持部１３は、抵抗溶接中に、バッテリーセル３２の電極端子３４の上に配置されるように、（示されていない）溶接チップにより加えられる下向きの圧力を適切に支持するので、それにより高い溶接力を提供する。

保護回路モジュール４０は、抵抗溶接、接続端子４２に互いに（示されていない）電気的に接続するための金属ワイヤー、によりバッテリーセル３２のカソード端子３４に接続された接続端子４２と、バッテリーパックの動作を制御するための（示されていない）保護回路を含む。

バッテリーセル３２の電極端子３４と保護回路モジュール４０の間の各電気的な接続領域Ｃは、保護回路モジュール４０の接続端子４２の対応する一つに取り付けられた導電性プレート４１がバッテリーセル３２のカソード端子３４の対応する一つを包む、構造を有するように構成される。

また、ニッケルプレートであることができる、導電性プレートは、保護回路モジュール４０の対応する接続端子４２の頂上部に取り付けられた第１接続部４３と、対応するバッテリーセル３２の、アルミニウム端子であることができる、カソード端子の頂上部に取り付けられた第２接続部４４とを含む。

特に、導電性プレート４１は、Ｌ字形状の保護回路モジュール４０の対応する接続端子４２の頂上部に取り付けられる。導電性プレート４１は、ブラケット形状に曲げられて、対応するバッテリーセル３２のカソード端子３４が、導電性プレート４１の第１接続部４３の頂上部に配置される状態になり、抵抗溶接が、導電性プレート４１の曲げ部分である第２接続部４４の上から実行される。

一方、電流をバッテリーパックに入力し、電流をバッテリーパックから出力し、情報を送信及び受信する、外部入力及び出力端子４６が、保護回路モジュール４０の前部で、沈んだ形態で取り付けられる。

図１７は、本願発明の抵抗溶接構造を示す典型図である。

図１７を参照すると、
ニッケルプレート４３０とアルミニウム端子４２０の間の抵抗溶接中の抵抗溶接ロッド４４０からの電流は、抵抗が高いニッケルプレート４３０から、抵抗の低いアルミニウム端子４２０に流れ、そしてニッケルプレート４３０に流れて戻る。このとき、それらの間の抵抗の差異により、熱が、アルミニウム端子４２０とニッケル４３０の間の境界から発生され、ニッケルプレート４３０とアルミニウム端子４２０の間の抵抗溶接が容易に達成される結果となる。

図１８は、本願発明の別の実施形態による複数のポーチ形状のバッテリーセルが互いに電気的に接続される構造を典型的に示す部分斜視図であり、図１９は、図１８の保護回路モジュール（ＰＣＭ）を典型的に示す拡大された平面図である。

これらの図面を参照すると、バッテリーセル３２、３４及び３６を互いに電気的に接続するための金属ワイヤー４０２が、第１バッテリーセル３２のアノード端子３２４は、第２バッテリーセル３４のカソード端子３４２に直列に接続される構造で、保護回路モジュール４０の頂上部に形成される。

また、保護回路モジュール４０は、過充電、過放電及び過電流を制御するための保護回路を有するＰＣＭ本体部４０１と、直接的に電気的にバッテリーセル３２、３４及び３６を接続するため、バッテリーセル３２、３４及び３６の電極端子に対応するＰＣＭ本体部４０１の位置に形成される接続端子４０４及び４０７と、接続端子４０４及び４０７を互いに電気的に接続するためＰＣＭ本体部４０１の頂上部で形成される金属ワイヤー４０５と、並びに、沈んだ形態で、ＰＣＭ本体部４０１の前部に取り付けられ、電流をバッテリーパックに入力するため、電流をバッテリーパックから出力するため、及び情報を送信及び受信するための、外部入力及び出力端子４０３と、を含む。

上記記載から明らかなように、本願発明によるバッテリーパックは、高い出力及び大きな容量を提供するために、２以上のバッテリーセルを含み、プレート形状の補強部材が、パックケースとバッテリーセルアレイの間に取り付けられる構造を有するように構成される。結果として、パックケースの機械強度が増大されるバッテリーパックを提供することが可能である。

また、バッテリーセルのカソード端子と保護回路モジュールの間の電気的接続領域は、保護回路モジュールのそれぞれの接続端子の頂上部に取り付けられた導電性プレートが、導電性プレートがバッテリーセルのそれぞれのカソード端子を包むように、溶接される構造を有するように、構成される。結果的に、高い溶接性を示し、コンパクトな構造を有するバッテリーパックを製造することが可能である。

本願発明の例示的な実施形態が例示的な目的のために開示されてきたが、当業者は、添付の請求項に開示されているような発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加及び置換が可能であることを理解しうる。

１００ バッテリーパック
１０ 下側パックケース
１２ バッテリーセル取付部
１３ 支持部
１４ 保護回路モジュール取付部
１６ 区分け壁
２０ 上側パックケース
２４ シート部材
３０ バッテリーセルアレイ
３２ バッテリーセル
３４ 電極端子、バッテリーセル
３６ バッテリーセル
４０ 保護回路モジュール
４１ 導電性プレート
４２ 接続端子
４３ 第１接続部
４４ 第２接続部
４６ 外部入力及び出力端子
５０ 第１補強部材
５１ 下側端部
５２ 第２補強部材
６０ 両面テープ
１０２ 移動防止突起物
１０４ 移動防止突起物
３２４ 第１バッテリーセル３２のアノード端子
３４２ 第２バッテリーセル３４のカソード端子
４０１ ＰＣＭ本体部
４０２ 金属ワイヤー
４０３ 外部入力及び出力端子
４０４ 接続端子
４０５ 金属ワイヤー
４０７ 接続端子
４２０ アルミニウム端子
４３０ ニッケルプレート

Claims (21)

1. バッテリーパックであって、
   （ａ）２以上のバッテリーセルを含むバッテリーセルアレイであって、横方向に配置されて、その各々が、密閉された状態の電解質と一緒に、バッテリーケースの中に配置されたカソード／セパレータ／アノード構造の電極アセンブリを有している、バッテリーセルアレイと、
   （ｂ）バッテリーパックの動作を制御するためにバッテリーセルアレイの上側端部に接続された保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、
   （ｃ）前記バッテリーセルアレイ及び前記保護回路モジュールが配置されたパックケースと、
   （ｄ）前記パックケースの機械的強度を増加させるために前記パックケース及び前記バッテリーセルアレイの間に取り付けられたプレート形状の補強部材と、を具備するバッテリーパック。
2. 前記パックケースはプラスチック材料又はシート部材から形成され、前記補強部材は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）又は薄い金属シートから形成される請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記シート部材は、前記バッテリーセルアレイ、前記保護回路モジュール、及び前記補強部材を包む請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記シート部材は、Ｎｏｍｅｘ材料から形成される請求項２に記載のバッテリーパック。
5. 前記補強部材は、前記補強部材と前記バッテリーセルアレイとの間の絶縁を達成するため絶縁材料でコートされる請求項１に記載のバッテリーパック。
6. 前記補強部材は、前記バッテリーセルアレイの頂上部及び底部に、接着剤又は両面接着テープにより、結合される請求項１に記載のバッテリーパック。
7. 前記補強部材は、バッテリーセルアレイの移動を防止するため、バッテリーセルアレイの高さに対応する寸法を有する側壁部を伴って、それの外側周辺の一部に提供される請求項１に記載のバッテリーパック。
8. 前記側壁部は、前記補強部材の対向する側及び下側端部から上方に向かって及び／又は下方に向かって延在する請求項７に記載のバッテリーパック。
9. 前記補強部材の移動を防ぐため、及び前記補強部材を適所に固定するため、移動防止突起物が、前記補強部材の端部に対応する前記パックケースの位置で前記パックケースの内部に形成される請求項１に記載のバッテリーパック。
10. 前記保護回路モジュールは、抵抗溶接により前記バッテリーセルの電極端子に接続された接続端子、前記バッテリーセルを互いに電気的に接続させるための金属プレート、及び前記バッテリーパックの動作を制御するための保護回路を具備する請求項１に記載のバッテリーパック。
11. 前記バッテリーセルを互いに電気的に接続するための金属ワイヤーは、前記保護回路モジュールの頂上部に形成される請求項１０に記載のバッテリーパック。
12. 前記バッテリーセルのカソード端子と前記保護回路モジュールの間の電気的接続領域は、前記保護回路モジュールのそれぞれの接続端子の頂上部に取り付けられた導電性プレートが溶接される構造を有するために構成されて、前記導電性プレートが前記バッテリーセルのそれぞれのカソード端子を包むようにする請求項１０に記載のバッテリーパック。
13. 各導電性プレートは、前記保護回路モジュールの接続端子の対応する一つの頂上部に取り付けられる第１接続部と、前記バッテリーセルの対応する一つのカソード端子の頂上部に取り付けられる第２接続部と、を具備する請求項１２に記載のバッテリーパック。
14. 各導電性プレートは、ニッケルプレートであり、及び前記バッテリーセルの各カソード端子は、アルミニウム端子である請求項１２に記載のバッテリーパック。
15. 前記パックケースは、前記バッテリーセルアレイ及び前記保護回路モジュールが配置される下側ケースと、前記バッテリーセルアレイと前記保護回路モジュールを適所に固定するように前記下側ケースを覆うための上側ケースと、を具備する請求項１に記載のバッテリーパック。
16. 前記下側ケースは、バッテリーセルが配置される、バッテリーセル取付部と、前記保護回路モジュールが配置される、保護回路モジュール取付部と、に区切られることができ、
    区切り壁は、前記バッテリーセル取付部と前記保護回路モジュール取付部との間の境界で形成され、そこを通じて前記バッテリーセルの電極端子が前記保護回路モジュールに向けて露出される、開口部が、前記バッテリーセルの電極端子と前記保護回路モジュールの間の電気的接続領域に対応する前記区切り壁の部分に形成される請求項１５に記載のバッテリーパック。
17. 前記保護回路モジュール取付部は、前記バッテリーセルの電極端子と前記保護回路モジュールの間の前記電気的接続領域を支持するための支持部を具備する請求項１６に記載のバッテリーパック。
18. 前記バッテリーセルアレイは、３つのバッテリーセルを具備する請求項１に記載のバッテリーパック。
19. 各バッテリーセルは、ポーチ形状の二次電池である請求項１に記載のバッテリーパック。
20. 電流をバッテリーパックに入力し、バッテリーパックから電流を出力し、そして情報を送信及び受信する、外部入力及び出力端子が、前記保護回路モジュールの前面に沈んだ形態で取り付けられる請求項１に記載のバッテリーパック。
21. 電力源として請求項１に記載のバッテリーパックを具備するラップトップコンピューター。

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