JP6257175B2 - バッテリーパック - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリーパックに関する。
無線インターネットや通信技術の発達によって、電源供給装置なしに、バッテリーを使って運用可能なタブレットＰＣやノート型パソコンのような携帯用コンピュータの普及が急速に増加している。一般的に、携帯用コンピュータは、小型であり、携帯が手軽であるので、移動性に優れており、業務用または個人用として広く使われている。携帯用コンピュータは、電源供給装置にとらわれず、多様な場所で使われるように、内蔵型バッテリーパックを備えることができる。バッテリーパックは、充放電を繰り返して使用できる二次電池を備える。
長期間使用するために、バッテリーパックは、バッテリーセルの温度情報をモニタリングし、過熱のような非常状況をキャッチして、爆発のような事故を未然に防止するための構成を含む。
本発明が解決しようとする課題は、バッテリーセルの温度情報をモニタリングする温度センサーの損傷を防止し、温度センサーの信頼性を向上させるバッテリーパックを提供することである。
前記課題を達成するための本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、互いに並んで位置する複数のバッテリーセル、前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレート、前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュール、及び前記保護回路モジュールに電気的に連結され、前記複数のバッテリーセルの温度を測定する温度センサーを備え、前記リードプレートには、前記温度センサーが挿入され、前記温度センサーの位置を固定するホールが形成される。
また、前記ホールは、段差を有する領域に形成される。
また、前記温度センサーは、軟性ケーブルを通じて、前記保護回路モジュールと接続される。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備える。
また、前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を備え、前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備える。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、前記一端と他端との間隔は、前記一対の溶接端子間の間隔より大きい。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれる。
また、前記電極端子と前記溶接部との間にリードタブをさらに備える。
また、前記リードタブは、温度保護素子を含む。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置する。
また、前記課題を達成するための本発明の他の実施形態によるバッテリーパックは、互いに並んで位置する複数のバッテリーセル、前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレート、前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュール、及び前記保護回路モジュールに電気的に連結された温度センサーを備え、前記リードプレートには、前記複数のバッテリーセルのうち少なくともいずれか一つの表面を露出させるホールが形成され、前記温度センサーは、前記ホールを通じて露出された前記表面と接して、前記複数のバッテリーセルの温度を測定する。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置する。
また、前記温度センサーは、前記ホールに挿入される。
また、前記ホールは、段差を有する領域に形成される。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備える。
また、前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を備え、前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備える。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、前記一端と他端との間隔は、前記一対の溶接端子間の間隔より大きい。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれる。
また、前記電極端子と前記溶接部との間にリードタブをさらに備える。
また、前記リードタブは、温度保護素子を含み、前記電極端子は、負極端子である。
また、前記保護回路モジュールは、前記温度センサーが測定した前記温度によって、前記複数のバッテリーパックの充放電を制御する。
本発明によれば、温度センサーの装着位置が特定されることによって、温度センサーの損傷を防止して、温度センサーの信頼性を向上させることができる。
本発明は、添付した図面と共に、詳細に後述する実施形態を参照することで、明確になるであろう。しかし、本発明は、後述する実施形態に限定されず、それぞれ異なる多様な形態で具現され、但し、本実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範囲を完全に知らせるために提供され、本発明は、特許請求の範囲によって定義されねばならない。一方、本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、複数形も含む。明細書で使われる“含む(Ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ)”及び／または“含むところの(Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ)”は、述べられた構成要素、ステップ、動作及び／または素子が一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／または素子の存在、または追加を排除しないことを意味する。第１、第２の用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は、用語によって限定されてはいけない。用語は、一つの構成要素を、他の構成要素から区別する目的としてのみ使われる。
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した分解斜視図である。
図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１０は、多数のバッテリーセル２００、多数のバッテリーセル２００を電気的に連結するリードプレート３００、及びリードプレート３００と電気的に連結された保護回路モジュール４００を備え、保護回路モジュール４００には、温度センサー４３０が電気的に連結される。また、多数のバッテリーセル２００、リードプレート３００、及び保護回路モジュール４００は、ケース１００の内部に収容される。
まず、ケース１００は、相互結合する上部ケース１１０と下部ケース１２０を備える。上部ケース１１０及び下部ケース１２０は、側面に沿って形成されたフック構造を通じて相互結合される。また、下部ケース１２０は、バッテリーセル２００が載置される空間Ｓ１と、保護回路モジュール４００が載置される空間Ｓ２とを備える。
一方、ケース１００の内部に収容されるバッテリーセル２００の外装材は、金属性素材を含むカン２１１で製作され、この時、バッテリーセル２００の不要な電気的接続を避けるために、ケース１００は、絶縁性素材で形成される。例えば、ケース１００は、プラスチック射出物である。
また、ケース１００の全体的な厚さを最小化するために、上部ケース１１０の表面または下部ケース１２０の下面は、バッテリーセル２００の表面または下面に対応する領域が開放された状態で形成される。上部ケース１１０及び下部ケース１２０の開放された領域は、上部ケース１１０及び下部ケース１２０のそれぞれに付着されるラベル５１０、５２０によって覆われる。
複数のバッテリーセル２００は、再充電が可能な二次電池であって、例えば、リチウム−イオン電池で構成される。バッテリーセル２００は、電極組立体(図示せず)及び電極組立体を収容するカン２１１を含む。
電極組立体は、例えば、正極板と負極板、及びこれらの間に介在したセパレータを積層した後、ゼリーロール状に巻き取って製作する。カン２１１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されるが、これらに限定されるものではない。
複数のバッテリーセル２００は、一方向に沿って並んで(ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ)配される。図１では、バッテリーパック１０が三つのバッテリーセル２００を含む構成を例示しているが、本発明は、これに限定されない。
複数のバッテリーセル２００は、リードプレート３００によって、直列、並列、または直並列に相互電気的に連結される。リードプレート３００は、テープ３５０によってバッテリーセル２００に安定的に結合され、バッテリーセル２００の温度を測定して、その結果を保護回路モジュール４００に伝達する温度センサー４３０の位置を固定するためのホール３３０(図２）が形成される。このようなリードプレート３００については、図２ないし図５を参照して後述する。
保護回路モジュール４００は、基板４１０、及び基板４１０の一側または内部に実装される保護素子(図示せず)を含む。保護素子としては、抵抗及びコンデンサのような受動素子や、電界トランジスタのような能動素子からなる安全素子、または集積回路が選択的に形成される。
保護回路モジュール４００は、リードプレート３００と電気的に連結される。例えば、リードプレート３００に形成された多数の接続突起３２２が保護回路モジュール４００に形成された多数の接続溝４４０に挿入されることによって、保護回路モジュール４００とリードプレート３００とは、電気的に連結される。また、保護回路モジュール４００の一側には、外部の電子機器に電力を供給するためのコネクタ４２０が備えられる。
一方、保護回路モジュール４００は、バッテリーセル２００の過充電、過放電、または過電流によって発生する過熱及び爆発を防止せねばならない。このために、保護回路モジュール４００には、複数のバッテリーセル２００の温度を測定する温度センサー４３０が電気的に連結される。
温度センサー４３０は、測定位置の温度情報を電気的信号として生成して、保護回路モジュール４００に伝達する。例えば、温度センサー４３０は、サーミスター(ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ)である。さらに具体的に、サーミスターは、測定対象の温度に対応する電気信号を生成することによって、温度によって電気抵抗が可変される抵抗型サーミスターである。
温度センサー４３０は、バッテリーセル２００の温度変化をモニタリングし、保護回路モジュール４００は、モニタリング結果によって、バッテリーセル２００の充放電を制御する。このために、温度センサー４３０で生成された電気信号は、温度センサー４３０と保護回路モジュール４００とを連結するケーブル４３２によって、保護回路モジュール４００に伝達される。
一方、温度センサー４３０は、リードプレート３００に形成されたホール３３０(図２)に挿入されて、位置が固定される。したがって、温度センサー４３０の装着位置が特定されることによって、温度センサー４３０の損傷が防止され、温度センサー４３０の信頼性が向上する。
図２は、図１のバッテリーパックの一部構成を概略的に示した分解斜視図であり、図３は、図１のバッテリーパックのリードプレートを概略的に示した平面図であり、図４は、図１のバッテリーパックで、リードプレートのホールに温度センサーが挿入された状態を示した部分斜視図である。そして、図５は、図３のＰ部分を拡大した拡大図である。
複数のバッテリーセル２００のそれぞれの一側面には、第１電極端子２１０及び第２電極端子２２０が形成される。例えば、第１電極端子２１０は、正極端子であり、第２電極端子２２０は、負極端子である。
リードプレート３００は、複数のバッテリーセル２００の同じ一側面上に位置し、複数のバッテリーセル２００を互いに電気的に連結させる。一方、図２では、３個のバッテリーセル２００が直列連結された構成を示しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、互いに電気的に連結されるバッテリーセル２００の個数や連結方法は、多様に構成される。
図２及び図３を参照すれば、リードプレート３００は、複数のバッテリーセル２００のうち隣接する二つのバッテリーセル２００を電気的に連結する、導電性を有する複数の導電プレート３０１〜３０４と、複数の導電プレート３０１〜３０４を覆い包んで連結する絶縁フィルム３４０と、を備える。
さらに具体的に、リードプレート３００は、第１導電プレート３０１、第２導電プレート３０２、第３導電プレート３０３及び第４導電プレート３０４を備える。このうち、第２導電プレート３０２と第３導電プレート３０３とは、隣接する二つのバッテリーセル２００を直接電気的に連結させ、第１導電プレート３０１と第４導電プレート３０４とは、外部の回路(図示せず)を通じて電気的に連結される。すなわち、第１導電プレート３０１と第４導電プレート３０４とは、端子としての役割を行う。
絶縁フィルム３４０は、互いに分離された複数の導電プレート３０１〜３０４を覆い包んで連結するので、複数の導電プレート３０１〜３０４間の短絡を防止し、分離された複数の導電プレート３０１〜３０４を一回で整列可能にすることによって、バッテリーパック１０(図１)の製造を単純化させる。
一方、複数の導電プレート３０１〜３０４のそれぞれは、絶縁フィルム３４０から露出された溶接部３１０を備える。溶接部３１０は、バッテリーセル２００の第１電極端子２１０または第２電極端子２２０と溶接される。
例えば、溶接部３１０は、バッテリーセル２００の第１電極端子２１０と溶接されて、バッテリーセル２００と電気的に連結される。
このような溶接部３１０は、相互離隔された一対の溶接端子３１２を備え、複数の導電プレート３０１〜３０４は、前記一対の溶接端子３１２を迂回して、一対の溶接端子３１２を電気的に連結させるバイパス部３２０を備える。
バイパス部３２０をさらに具体的に示した図５を参照すれば、バイパス部３２０は、一対の溶接端子３１２のうちいずれか一つと接する一端３２３と、前記一対の溶接端子３１２のうち他の一つと接する他端３２４とを備える。この時、前記一端３２３と他端３２４との間隔Ｔ２が、前記一対の溶接端子３１２間の間隔Ｔ１より大きく形成される。
このようなバイパス部３２０が形成されれば、一対の溶接端子３１２を利用して電気抵抗溶接を実施する時、発生する漏れ電流を減少させることができる。さらに具体的に、一対の溶接端子３１２の間に電気抵抗溶接を実施するために電流を印加すれば、印加された電流の一部は、第１電極端子２１０に沿って流れず、バイパス部３２０を経由する漏れ電流となる。この時、バイパス部３２０の一端３２３と他端３２４との間隔Ｔ２が、一対の溶接端子３１２間の間隔Ｔ１より大きく形成されれば、漏れ電流の経路が長くなり、それによる抵抗の増加によって、これを通過する漏れ電流の大きさが小さくなる。したがって、溶接性が向上し、漏れ電流による破裂やすす付着を効果的に防止することができる。
一方、溶接が完了した後には、バイパス部３２０は、一対の溶接端子３１２上に折り畳まれ、これを容易にするために、バイパス部３２０の一端３２３及び他端３２４のそれぞれには、折り畳み溝３２６が形成される。このように、バイパス部３２０が一対の溶接端子３１２上に折り畳まれることによって、リードプレート３００が複数のバッテリーセル２００の同じ一側面上に容易に位置し、バッテリーパック１０(図１)のサイズを増大させない。
一方、バイパス部３２０には、温度センサー４３０が挿入されて位置するホール３３０が形成される。
ホール３３０は、バイパス部３２０が位置するバッテリーセル２００の一側面を露出させ、温度センサー４３０は、ホール３３０を通じて露出されたバッテリーセル２００の一側面と接して、バッテリーセル２００の温度を測定する。
したがって、バッテリーセル２００の温度が、そのまま温度センサー４３０に反映される。一方、温度センサー４３０は、軟性を有するケーブル４３２によって保護回路モジュール４００(図１)と連結されているので、充電または放電時、温度が非正常的に高く上がる非常状況を早く捉えて、発火または爆発のような事故を予め防止することができる。
一方、ホール３３０は、段差を有する領域に形成される。図４に示したように、段差を有する領域にホール３３０が形成されれば、温度センサー４３０の整列が容易になり、温度センサー４３０がリードプレート３００の高さ以上に突出することを防止するので、バッテリーパック１０(図１)の構成をさらにコンパクトにできる。
このように、リードプレート３００に形成されたホール３３０に、温度センサー４３０が挿入されれば、温度センサー４３０の損傷を防止し、バッテリーセル２００の温度変化に即時反応するので、温度センサー４３０の信頼性が向上する。
また、ホール３３０は、必要に応じて複数個形成され、それぞれのホール３３０には、温度センサー４３０が位置する。
再び図２を参照すれば、バッテリーパック１０(図１)は、バッテリーセルの第１電極端子２１０または第２電極端子２２０と溶接部３１０との間には、リードタブ７００をさらに備える。
例えば、リードタブ７００は、負極端子である第２電極端子２２０と溶接部３１０との間に位置する。しかし、本実施形態は、これに限定されず、リードタブ７００は、バッテリーセル２００の正極端子にのみ配されるか、または正極端子及び負極端子のいずれにも配される。
リードタブ７００は、絶縁カバー７１０及び温度保護素子組立体７２０を備える。絶縁カバー７１０は、温度保護素子組立体７２０を支持し、電気絶縁素材、例えば、ポリカーボネートなどの合成樹脂で形成される。温度保護素子組立体７２０は、温度保護素子７２２、第１リード７２４及び第２リード７２６を備え、ボス７１２Ａによって絶縁カバー７１０と結合される。
温度保護素子７２２は、温度によって通電及び絶縁が可能である可逆的な素子であって、過電流によるバッテリーセル２００の発火または爆発を防止する。温度保護素子７２２は、例えば、金属粒子または炭素粒子のような導電性粒子を結晶性高分子に分散させたポリマーＰＴＣ（Ｐｈｅｎｙｌｔｈｉｏｃａｒｂａｍｉｄｅ）であるが、これに限定されるものではない。
第１リード７２４は、温度保護素子７２２と、バッテリーセル２００の負極端子２２０とを電気的に連結する。第１リード７２４は、バッテリーセル２００の負極端子２２０と接続されるように、絶縁カバー７１０の底面に露出される。
第２リード７２６は、温度保護素子７２２と、リードプレート３００とを電気的に連結する。さらに具体的に、第２リード７２６は、リードプレート３００の溶接部３１０の溶接によって接合される。すなわち、バッテリーセル２００の負極端子２２０は、温度保護素子組立体７２０の第１リード７２４、温度保護素子７２２、第２リード７２６を経て、リードプレート３００に電気的に連結される。したがって、バッテリーセル２００が所定の温度以上に加熱すれば、温度保護素子７２２が電流を遮断するので、バッテリーセル２００の追加的な過熱を即座に効果的に遮断する。
以上、本発明の望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は、前述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せずに当業者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならないであろう。
本発明は、バッテリー関連の技術分野に好適に適用可能である。
１０ バッテリーパック
１００ ケース
１１０ 上部ケース
１２０ 下部ケース
２００ バッテリーセル
２１０ 第１電極端子
２１１ カン
２２０ 第２電極端子
３００ リードプレート
３０１、３０２、３０３、３０４ 複数の導電プレート
３１０ 溶接部
３２０ バイパス部
３３０ ホール
４００ 保護回路モジュール
４１０ 基板
４２０ コネクタ
４３０ 温度センサー
４３２ 軟性ケーブル
５１０、５２０ ラベル
７００ リードタブ
７１０ 絶縁カバー
７２０ 温度保護素子の組立体
７２２ 温度保護素子
７２４ 第１リード
７２６ 第２リード
１００ ケース
１１０ 上部ケース
１２０ 下部ケース
２００ バッテリーセル
２１０ 第１電極端子
２１１ カン
２２０ 第２電極端子
３００ リードプレート
３０１、３０２、３０３、３０４ 複数の導電プレート
３１０ 溶接部
３２０ バイパス部
３３０ ホール
４００ 保護回路モジュール
４１０ 基板
４２０ コネクタ
４３０ 温度センサー
４３２ 軟性ケーブル
５１０、５２０ ラベル
７００ リードタブ
７１０ 絶縁カバー
７２０ 温度保護素子の組立体
７２２ 温度保護素子
７２４ 第１リード
７２６ 第２リード
Claims (19)
- 互いに並んで位置する複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレートと、
前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュールと、
前記保護回路モジュールに電気的に連結され、前記複数のバッテリーセルの温度を測定する温度センサーと、を備え、
前記リードプレートには、前記温度センサーが挿入されて、前記温度センサーの位置を固定するホールが形成され、
前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備えるバッテリーパック。 - 前記ホールは、段差を有する領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
- 前記温度センサーは、軟性ケーブルを通じて、前記保護回路モジュールと接続されることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリーパック。
- 前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、
前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を含み、
前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。 - 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、
前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、
前記一端と他端との間隔は、前記一対の溶接端子間の間隔より大きいことを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。 - 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれることを特徴とする請求項４または５に記載のバッテリーパック。
- 前記電極端子と前記溶接部との間に、リードタブをさらに備えることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載のバッテリーパック。
- 前記リードタブは、温度保護素子を含むことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
- 前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のバッテリーパック。
- 互いに並んで位置する複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレートと、
前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュールと、
前記保護回路モジュールに電気的に連結された温度センサーと、を備え、
前記リードプレートには、前記複数のバッテリーセルのうち少なくともいずれか一つの表面を露出させるホールが形成され、
前記温度センサーは、前記ホールを通じて露出された前記表面と接して、前記複数のバッテリーセルの温度を測定し、
前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、
前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備えるバッテリーパック。 - 前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。
- 前記温度センサーは、前記ホールに挿入されることを特徴とする請求項１０または１１に記載のバッテリーパック。
- 前記ホールは、段差を有する領域に形成されることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリーパック。
- 前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、
前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を含み、
前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパック。 - 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、
前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、
前記一端と他端との間隔が、前記一対の溶接端子間の間隔より大きいことを特徴とする請求項１４に記載のバッテリーパック。 - 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれることを特徴とする請求項１４または１５に記載のバッテリーパック。
- 前記電極端子と前記溶接部との間に、リードタブをさらに備えることを特徴とする請求項１４から１６の何れか１項に記載のバッテリーパック。
- 前記リードタブは、温度保護素子を含み、前記電極端子は、負極端子であることを特徴とする請求項１７に記載のバッテリーパック。
- 前記保護回路モジュールは、前記温度センサーが測定した前記温度によって、前記複数のバッテリーパックの充放電を制御することを特徴とする請求項１０から１８の何れか１項に記載のバッテリーパック。
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