JP5823024B2 - 二次電池の連結構造及びそれを含む電池パック - Google Patents
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Description
本出願は、2011年6月10日に出願の韓国特許出願第10−2011−0056289号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
このような二次電池は、使用される外部機器の種類によって、1つの電池セルの形態で使用されるか、または多数の単位電池を電気的に連結した電池パックの形態で使用される。例えば、携帯電話のような小型装置は電池セル1個の出力と容量で所定時間作動することができる一方、ノートパソコン、携帯用DVD、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのような中型または大型装置は、出力及び容量の問題から電池パックの使用が求められる。
したがって、ノートパソコン、携帯用DVDなどの電池パックは、多数の円筒型電池を並列及び直列方式で連結したコアパックで構成される。このようなコアパックの構造としては、2P(並列)−3S(直列)の線形構造、2P−3Sの板状構造、2P−4Sの線形構造、2P−4Sの板状構造などが主に用いられる。
直列方式の連結構造は、2つ以上の円筒型電池を相互逆極性の電極端子が連続するように長く配列するか、または、電極端子が相互逆方向に向かうように配列した状態で、2つ以上の円筒型電池を側面方向に隣接させて配列した後、接続部材で溶接することで構成される。このような円筒型電池を電気的に連結するための接続部材としては、一般にニッケルプレートなどのような薄板状の金属プレートが使用される。
図1に示されたように、それぞれ並列で連結された単位電池11がなす3つの電池対が、金属プレート20を通じて直列で連結されてコアパック10を形成する。コアパック10の各単位電池11に連結された金属プレート20は保護回路モジュール30に半田付けまたは溶接によって電気的に連結される。
したがって、電池の安定性を脅かし、複雑な作業工程を要する溶接、半田付けなどによる接続方式に代替でき、同時に安定性を確保しながらコアパック10と保護回路モジュール30との分離及び連結を容易に行えて、電池パックを構成する一部構成品のリサイクルや交換、メンテナンスを可能にする技術が求められる実情である。
望ましくは、前記回路端子部には、前記PCB基板の連結開口に挿通した回路連結部が挿入される挿入空間が備えられる。
望ましくは、前記回路連結部は板状であって、前記回路端子部の前記挿入空間の内部には前記回路連結部と面接して回路連結部を固定する弾性面がさらに備えられる。
望ましくは、前記回路連結部は板状であって、その幅方向の両端に係止溝がさらに形成される。
望ましくは、前記回路端子部の前記挿入空間の内部には、前記回路連結部の係止溝に係止されて回路連結部を固定する弾性片がさらに備えられる。
望ましくは、前記回路端子部は、前記PCB基板の連結開口に挿入締結されて前記保護回路モジュールと電気的に連結される。
望ましくは、前記回路端子部は円筒型であって、その外周面には、前記PCB基板の連結開口を通過してPCB基板の下部に係止される係止鍔が形成される。
望ましくは、前記回路端子部には回路連結部が締まり嵌めで締結される。
望ましくは、前記回路連結部は上部が直角に折り曲げられ、前記回路端子部に締まり嵌めで締結できる締結部がその上面にさらに備えられる。
望ましくは、前記回路端子部は円筒型であって、その外周面にねじ山が形成されたボルト状で形成される。
望ましくは、前記回路端子部は、前記PCB基板下部の連結開口に位置した回路連結部にボルト結合で締結される。
望ましくは、前記回路連結部は上部が直角に折り曲げられ、前記回路端子部がボルト結合で締結できるねじ締結部がその上面にさらに備えられる。
望ましくは、前記金属プレートはニッケルで構成される。
望ましくは、前記単位電池は円筒型電池である。
上記の課題は、本発明による二次電池の連結構造を含む電池パックによって達成することができる。
図2を参照すれば、本発明の第1実施例による電池パックは、6つの単位電池110が2P(並列)−3S(直列)方式で配置されたコアパック100と、PCB基板1で製造された保護回路モジュール300とが4つの金属プレート201によって電気的に連結されたソフトパックを備える。一方、図2には示されていないが、前記ソフトパックはパックケースに封止され得る。
前記金属プレート201は、純ニッケル、ニッケルトップ、または銅にニッケルがメッキされたニッケル合金を用いて一体型の薄板構造で製造され、前記コアパック100の最高電圧及び最低電圧をそれぞれ測定するための両端電位用金属プレート211と、バンク間の電圧をそれぞれ測定するためのバンク電位用金属プレート221とに分けられる。前記金属プレート201の両端電位用金属プレート211及びバンク電位用金属プレート221は、該当単位電池110に接続できる形態で形成されるが、本発明が金属プレート201の形態によって限定されることはない。
前記保護回路モジュール300のPCB基板1にはPCB基板1の上部と下部とを連通する連結開口2が形成され、前記連結開口2に位置して前記金属プレート201の回路連結部241と電気的に連結される回路端子部401が備えられる。
図3及び図4に示されたように、本発明の第1実施例による二次電池の連結構造は、前記金属プレート201の回路連結部241a、241bと、前記保護回路モジュール300のPCB基板1に位置する回路端子部401a、401bとを含み、前記回路連結部241a、241bと回路端子部401a、401bとが選択的に連結及び分離可能な物理的連結方式によって電気的に接続される構造を有する。
前記回路連結部241a、241bは板状であって、前記PCB基板1の連結開口2を通過して前記回路端子部401a、401bに挿入されることで、コアパック100と保護回路モジュール300とを電気的に連結する。
前記回路端子部401a、401bは、前記PCB基板1の連結開口2の上部に半田付けまたは溶接によって表面実装され、前記保護回路モジュール300と電気的に連結される。回路端子部401a、401bが表面実装される部位のPCB基板1には、保護回路モジュール300と電気的に連結される回路パターン(図示せず)が形成される。
図5を参照すれば、本発明の第2実施例による電池パックは、二次電池の連結構造を除いた他の構成が上述した第1実施例と実質的に同じである。すなわち、金属プレート202、及び保護回路モジュール300のPCB基板1に位置する回路端子部402の構成が異なる。したがって、二次電池の連結構造を除いた他の同じ構成についての詳細な説明は省略する。
前記金属プレート202は、前記コアパック100の各単位電池110と保護回路モジュール300とを電気的に連結するためのものであって、各単位電池110の電極に連結される電極連結部232、及び保護回路モジュール300に連結される回路連結部242を備える。
前記金属プレート202は、上述した第1実施例と同様に、最高電圧及び最低電圧をそれぞれ測定するための両端電位用金属プレート212と、バンク間の電圧をそれぞれ測定するためのバンク電位用金属プレート222とに分けられる。前記金属プレート202の両端電位用金属プレート212及びバンク電位用金属プレート222は、該当単位電池110に接続できる形態で形成されるが、本発明が金属プレート202の形態によって限定されることはない。
前記保護回路モジュール300のPCB基板1には、PCB基板1の上部と下部とを連通する連結開口2が形成され、前記連結開口2に位置して前記金属プレート202の回路連結部242と電気的に連結される回路端子部402が備えられる。
図6ないし図9に示されたように、本発明の第2実施例による二次電池の連結構造は、前記金属プレート202の回路連結部242に備えられた締結部262a又はねじ締結部262bと、前記保護回路モジュール300のPCB基板1に位置する回路端子部402a、402bとを含み、前記回路連結部242の締結部262a又はねじ締結部262bと前記回路端子部402a、402bとが選択的に連結及び分離可能な物理的連結方式によって電気的に接続される構造を有する。
前記回路端子部402a、402bは、前記PCB基板1の連結開口2に挿入締結されて前記保護回路モジュール300と電気的に連結される。回路端子部402a、402bが締結される部位のPCB基板1には、保護回路モジュール300と電気的に連結される回路パターン(図示せず)が形成される。
前記回路連結部242は板状であって、上部が直角に折り曲げられ、その折り曲げられた上面に締結部262a又はねじ締結部262bが備えられる。前記締結部262a又はねじ締結部262bは、前記回路端子部402a、402bに締結されるコアパック100と保護回路モジュール300とを電気的に連結する。
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想及び特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
100 コアパック
110 単位電池
201 金属プレート
211 両端電位用金属プレート
221 バンク電位用金属プレート
231 電極連結部
241 回路連結部
300 保護回路モジュール
401a,401b 回路端子部
Claims (9)
- 電気的に連結された2つ以上の単位電池が含まれたコアパックと、PCB基板で製造され、上部と下部とを連通する連結開口が形成された保護回路モジュールとを電気的に連結する二次電池の連結構造において、
前記コアパックの各単位電池の電極に連結される電極連結部と、前記保護回路モジュールに連結され、板状端部が含まれた回路連結部とを備える金属プレート;及び
前記板状端部が挿入される挿入空間が備えられ、前記挿入空間の開放部分が前記PCB基板の前記連結開口と連通するように前記PCB基板の上部表面に所定高さで表面実装され、前記板状端部が露出しないように前記回路連結部と電気的に連結される回路端子部;を含み、
前記回路連結部の板状端部が前記連結開口を通過して前記回路端子部の前記挿入空間に挿入されるか又は離脱することで、半田付けせず物理的連結方式によって前記回路連結部が前記回路端子部に電気的に接続されることを特徴とする二次電池の連結構造。 - 前記回路端子部が、前記保護回路モジュールと電気的に連結されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の連結構造。
- 前記回路端子部の前記挿入空間の内部には、前記回路連結部と面接触して回路連結部を固定する弾性面がさらに備えられることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の連結構造。
- 前記板状端部の両端に係止溝がさらに形成され、
前記回路端子部の前記挿入空間の内部には、前記回路連結部の係止溝に係止されて前記板状端部を固定する弾性片がさらに備えられることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の連結構造。 - 電気的に連結された2つ以上の単位電池が含まれたコアパックと、PCB基板で製造され、上部と下部とを連通する連結開口が形成された保護回路モジュールとを電気的に連結する二次電池の連結構造において、
円筒型であって、その外周面には、前記PCB基板の連結開口を通過してPCB基板の下部に係止される係止鍔が形成された回路端子部;及び
一端には前記コアパックの各単位電池の電極に連結される電極連結部が備えられ、他端は直角に折り曲げられ、その上面に、前記回路端子部に締まり嵌めで締結できる締結部が備えられた金属プレート;を含み、
前記回路端子部と前記締結部とは、前記連結開口を通じて互いに締まり嵌めで締結されることを特徴とする二次電池の連結構造。 - 電気的に連結された2つ以上の単位電池が含まれたコアパックと、PCB基板で製造され、上部と下部とを連通する連結開口が形成された保護回路モジュールとを電気的に連結する二次電池の連結構造において、
円筒型であって、その外周面にねじ山が形成されたボルト状で形成される回路端子部;及び
一端には前記コアパックの各単位電池の電極に連結される電極連結部が備えられ、他端は直角に折り曲げられ、その上面に、前記回路端子部がボルト結合で締結できるねじ締結部が備えられた金属プレート;を含み、
前記回路端子部と前記ねじ締結部とは、前記連結開口を通じて互いにボルト結合で締結されることを特徴とする二次電池の連結構造。 - 前記金属プレートがニッケルで構成されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の連結構造。
- 前記単位電池が円筒型電池であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池の連結構造。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の二次電池の連結構造を含む電池パック。
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