KR0148202B1 - 배터리 팩 및 그 성형 방법 - Google Patents

배터리 팩 및 그 성형 방법

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KR0148202B1
KR0148202B1 KR1019950702047A KR19950702047A KR0148202B1 KR 0148202 B1 KR0148202 B1 KR 0148202B1 KR 1019950702047 A KR1019950702047 A KR 1019950702047A KR 19950702047 A KR19950702047 A KR 19950702047A KR 0148202 B1 KR0148202 B1 KR 0148202B1
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cell
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KR1019950702047A
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브라이언 제이 하쎄머
스코트 디 뷰틀러
애드난 액소이
마크 에스 브레슨
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조나단 피 메이어
모토롤라 인크
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Abstract

본 발명은 셀(404)들로 된 배터리를 수용하게 되어 있는 외부 케이스(402)와, 외부 케이스(402)를 따라 배치된 접착면(410)과, 배터리의 셀(404)들을 둘러 싸게 되어있고, 외부 케이스(402)의 접착면으로의 접착을 위한 접착면을 갖는 내부 케이스(408)와, 내부 케이스(408)를 외부 케이스(402)에 접착하기 위한 접착면에 제공된 접착제를 포함하는 배터리 셀들을 내장하는 배터리 팩에 관한 것이다.
또한 배터리 팩 성형 방법은 배터리 셀들을 배터리 팩의 외부 케이스의 접착면내에 위치하는 단계와, 배터리 셀을 외부 케이스의 접착면에 대응하는 면을 갖는 내부 케이스로 둘러싸는 단계와, 내부 케이스의 대응면을 외부 케이스의 접착면에 접착시키는 단계를 포함한다. 상기 배터리 팩 및 성형 방법은 무게와 제조시 복잡성을 감소시키는 효과가 있다.

Description

[발명의 명칭]
배터리 팩 및 그 성형 방법
[전출원]
본 출원은 본 발명의 공동 발명자로서의 마크 에스. 브레슨(Mark S. Bresin)과 애드난 액소이(Adnan Aksoy)에 의해 1992년 9월 14일에 출원된 배터리 팩이라는 발명의 명칭을 갖는, 본 발명의 양수인의 같이 계류중인 미국 특허 출원 번호 제07/944,610호의 계속 출원이다. 본 출원인은 35 USC Section 120에 의한 우선권을 주장한다.
[발명의 분야]
본발명은 배터리 셀 팩에 관한 것이며, 더 자세하게는 배터리 팩 구조에 관한 것이다.
[발명의 배경]
송수신 라디오와 같은 휴대형 장비용 배터리 팩은 통상적으로 하우징내에 모두 함께 용접된 접점들을 갖는 다수의 셀들을 포함한다. 개개의 셀들은 셀 단자에 스폿 용접된 금속 박판 탭들을 사용해 상호 연결된다. 통상적으로 상호 연결된 셀들은 그후 가요성 회로에 스폿 용접되고 이어서 배터리 하우징에 삽입된다. 이 제조 방법은 비효율적인 작업과 불필요한 부품들과 노동으로 작업되어 과도한 제조 경비와 타협된 신뢰성의 결과를 가져온다.
카메라, 라디오, CD 플레이어 등의 소비자용 전자 제품들을 위한 소비자 로드(load) 배터리는 통상적으로 한 단부상의 스프링 로드된 접점들과 주 셀들의 대향 단부에 결합된 금속 접점들을 포함한다. 소비자 로드 배터리 팩은 배터리 팩에서 통상적으로 볼 수 있는 가외의 회로를 필요로 하지 않는다. 휴대형 라디오용 배터리 팩은 배터리 팩이 재충전가능하게 하고, 또는 내재적으로 안전하게 하기 위해 통상적으로 저항, 더미스터, 다이오드 및 다른 부품들을 포함한다. 그러므로 소비자 로드 배터리 부품들은 하우징상의 스탬핑 가공된 금속을 가질 수 있을 뿐이고, 이러한 응용에 있어서는 배터리 셀 및 회로 사이의 전기적 손실은 거의 고려되지 않는다.
소비자에 의해 로드되는 또는 제조자에 의해 로드되고 밀봉되는 다른 배터리 팩은 플라스틱 하우징 내에 함께 수축 보호된 또는 포장된 다수의 셀을 통상적으로 포함한다. 다시 이 셀들중 다수는 강 탭을 별도의 셀들의 상이한 (양 및 음) 단자들에 용접함으로써 통상적으로 전자적으로 결합된다. 이어서 용접된 셀들은 함께 수축 포장되고, 하우징에 삽입된다. 다시 이 조립 공정은 비효율적이며, 과도한 노동과 제조 경비를 소요한다.
소비자용 전자 제품에서 무게를 감소시키려는 경향은 배터리 팩의 조립 또는 제조의 용이성을 증가시키려는 경향 만큼이나 배터리 팩 조립에 영향을 미치고 있다. 그러므로 더 작은 구성 부품에 기능을 집적할 수 있는 것이 조립 단계의 수의 감소에 매우 중요하다. 그러므로 소비자 로드 배터리 팩의 편리성과 무게 감소를 제공하고, 조립 및 제조시 더 나은 효율과 경비 절감을 허용하는 배터리 팩의 필요가 존재한다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 배터리 팩의 사시도이다.
제2도는 본 발명의 제1 실시예에 의한 배터리 팩의 사시도이다.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 의한 배터리 팩의 사시도이다.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 의한 배터리 팩의 사시도이다.
제5도는 제4도의 선A-A를 따라 취한 벽(310)의 분해도이다.
제6도는 본 발명에 의한 부착 기구의 제 1 실시예의 분해도이다.
제7도는 본 발명에 의한 부착 기구의 제 2 실시예의 분해도이다.
제8도는 본 발명에 의한 부착 기구의 제 3실시예의 분해도이다.
제9도는 본 발명의 제4 실시예에 의한 배터리 팩의 사시도이다.
제10도는 본 발명에 의한 정렬 기구의 분해도이다.
제11도는 제9도의 선 B-B를 따라 취한 배터리 팩의 단면도이다.
제12도는 제11도의 단면도의 다른 실시예이다
[발명의 상세한 설명]
배터리 팩이 일체식 래치 기능부를 갖는 제 1 하우징 부재와, 제 1 하우징 부재에 가능하게 장착된 헤더 프레임과, 헤더 프레임 및 제 1 하우징 부재에 삽입하기 위한 다수의 셀과, 다수의 셀들을 연결하고 충전기 및 전원 접점을 제공하는 헤더상의 회로와, 대체로 박판형이고, 상기 제 1 하우징 부재에 접착식으로 부착된 제 2 하우징 부재를 포함한다.
제1도를 보면, 본 양수인 모터롤라 인크에 양도되고, 본 명세서에 참고로 기재된, 마크 에스. 브래슨에 의해 1992년 3월 9일자로 출원된 비용접 배터리 팩이라는 명칭의 미국 특허 출원 제07/848465호에 설명된 배터리팩(10)이 사시도로 도시되어 있다. 배터리 팩(10)은 상부(2)와 하부(4)를 갖는 하우징을 포함한다. 하우징부들은 바람직하게는 스냅식으로 결합되도록 구성된다. 또는 하우징부들은 함께 초음파 용접될 수 있다. 상부 하우징 부재(2)는 또한 배터리 팩(10)이 (도시되지 않은) 라디오에 분리가능하게 연결될 수 있도록 하부(4)의 리세스 영역(5)에 대응하는 래치 기능부(3)을 포함한다. 하우징부(2, 4)내에는, 하우징부중 적어도 하나에 분리가능하게 장착되는 [셀(12)을 지지하는] 헤더 프레임(11)이 위치한다.
제2도를 보면, 본 발명에 의한 배터리 팩(100)이 사시도로 도시되어 있다. 배터리 팩(100)은 바람직하게는 그 안에 포함되거나 일체로 된 래치 기능부(103)를 갖는 제 1 하우징 부재(104)를 포함한다. 다음에 헤더 프레임(111)이 제 1 하우징 부재(104)내로 장착된다. 헤더 프레임은 바람직하게는 헤더내의 홈(150)과 하우징 부재(104)내의 대응 레일(152)을 통해 제 1 하우징 부재에 스냅식으로 끼워진다. 또는 헤더 프레임(111)은 제 1 하우징 부재(104)의 일부분으로서 일체로 형성될 수 있다. 다른 선택은 헤더 프레임(111)을 제 1 하우징 부재(104)에 초음파 용접하는 것이다. 양극 및 음극 단자(114, 113) 각각을 갖는 배터리 셀(112)들이 그후 헤더 프레임(111)으로 지향되고 삽입된다. 바람직하게는 (도시되지 않은) 저항, 다중 스위치(30) 및 더미스터(40)를 포함하는 회로 수단이 헤더 프레임(111)에 장착되어 충전 및 전원 접점과, 배터리 팩을 안전하게 충전하는 적절한 공지된 회로를 제공한다. 또는 회로 수단은 셀들을 더 상호 연결하는 저항, 다중 스위치 및 더미스터와 같은 약간의 부품들을 갖는 가요성 회로들을 포함할 수 있다. 마지막으로 제 2 하우징 부재(102)는 바람직하게는 제 1 하우징 부재에 접착식으로 부착된다. 무게 감소를 최대화하기 위해, 제2 하우징 부재(102)는 제 1 하우징 부재(104)에 접착되기 위한 내부면상의 접착제를 갖는 플리카보네이트와 같은 플라스틱 박편이다. 또는 제2 하우징 부재(102)는 제1 하우징 부재(104)에 초음파 용접될 수 있다. 또한 재2 하우징 부재(102)는 배터리(100)의 레이블 역할을 할 수 있다.
제3도를 보면, 본 발명에 의한 다른 배터리 팩(200)이 도시되어 있다. 팩(200)은 바람직하게는 제 1 하우징에 일체로 형성된 스냅 기능부(204)를 갖는 제 1 하우징(202)을 포함한다. 바람직하게는 셀 팩에 예비 포장되는 다수의 셀(206)이 스냅 기능부(204)내에 위치되고 유지된다. 셀 팩은 또한 바람직하게는 셀과, 접점과, (도시되지 않은)더미스터 및 저항과 같은 다른 필요 부품들 사이에 상호 연결을 더 제공하는 가요성 회로(212)를 포함한다. 마지막으로 제 2 하우징 부재(220)가 셀 팩(206)의 상부에 위치되고 제 1 하우징 부재(202)에 스냅식으로 결합된다. 제 2 하우징 부재는 바람직하게는 스냅 기능부(204)에 의해 지지를 위한 개구(214)를 갖는다 또한 개구(216)가 제 2 하우징 부재에 형성되어 가요성 회로(212)상에 도시된 접점이 개구(216)으로 삽입될 때 접촉 지점을 허용한다. 마찬가지로, 제 1 하우징 부재(202)는 가요성 회로(212)상에 도시된 접촉 지점의 삽입을 허용하는 개구(205)를 갖는다. 선택적으로 부가적인 집적도가 배터리 팩(200)에, 제 1 하우징의 내부 및 셀 패키지(206)의 바닥 사이의 (테이프와 같은) 양면 접착제(208)를 사용하여, 그리고 제 2 하우징(220)의 내부 및 셀 패키지(210)의 상부 사이의 양면 접착제(207)를 사용하여 제공될 수 있다.
제4도를 보면, 본 발명의 배터리 팩의 제 3 실시예가 도시되어 있다. 배터리 팩은 일반적으로 배터리 셀(304)을 지지하게 되어있는 기부 또는 외부 케이스(302)를 포함한다. 배터리(304)는 앞의 실시예들에 설명된 가요성 스트립 또는 회로를 포함하는 것으로 이해된다. 배터리(304)를 외부 케이스(302)내에 유지하기 위해 하나 이상의 접착 재료(306)의 층이 사용될 수 있다. 접착제(306)는 예를 들어 아교 또는 어떤 형태의 양면 테이프일 수 있다. 접착제 층(306)이 배터리(304)를 외부 케이스(302)에 부착하기 위해 사용될 수 있다. 또한 다른 접착제층(306)이 배터리의 상부에 채용되어 배터리(304)를 외부 케이스(302)내에 유지하기 위해 내부 케이스(308)를 부착할 수 있다.
일반적으로, 외부 케이스(308)는 외부 케이스(308)의 외주연으로 대체로 연장되는 벽(310)위에 끼워지게 되어있다. .벽(310), 접촉부(311) 및 사용될 수도 있는 접착제(306)는 배터리(304)가 외부 케이스(302)내에서 이동되는 것을 방지한다. 내부 케이스(308)는 열성형된 플라스틱 재료 또는 다른 적절한 재료로 구성된다. 바람직하게는 내부 케이스(308)는 열성형 플라스틱에 일체로 성형된 레이블을 포함한다. 벽(310)은 바람직하게는 (제4도의 선 A-A에서 취한 제5도의 단면에 상세히 도시된) 에너지 지향부(312)를 포함한다. 에너지 지향부(310)는 초음파 접합 기술에서 채용된다. 특히 외부 케이스(308)의 견부(314)는 에너지 지향부(312)에 초음파 접합될 수 있다. 초음파 접합은 벽(310) 전체를 따라 제공되거나 필요에 따라 선택된 부분에 제공될 수 있다. 공지된 임의의 초음파 접합 기구가 사용될 수 있다.
또한 부착 기구가 내부 케이스(308)를 외부 케이스(302)에 부착하기 위해 벽(310)의 기부 주위에 위치된 다수의 탭부(316)를 포함한다. 푸트(foot, 320)를 따른 대응 수용부(318)가 외부 케이스(308)에 포함된다. 래치(316)/수용부(320)의 다수의 실시예가 제6도 내지 제8도를 참조하여 자세히 설명된다. 마지막으로 접착 재료가 푸트(310) 주위에 위치되어 내부 케이스(308)를 외부 케이스(302)에 부착할 수 있다. 접착제 접합, 초음파 접합 및 래칭의 하나 또는 임의의 조합이 사용될 수 있다.
제6도를 보면 부착 기구의 제 1 실시예가 분해도로 도시되어 있다. 부착 기구는 만입부(324)에 일반적으로 삽입되는 탭(322)을 포함한다. 제6도의 부착 기구는 예를 들어 초음파 접합시 외부 케이스(302)에 대해 내부 케이스(308)의 위치를 유지하는 데 사용될 수 있다.
제7도를 보면, 부착 기구의 제 2 실시예가 분해도로 도시되어 있다. 부착 기구는 이스(308)의 노치(328)를 유지하게 되어있는 탭부(326)를 포함한다. 제7도의 부착 기구도 또한 초음파 접합시 외부 케이스(302)에 대해 내부 케이스(308)의 위치를 유지하는 데 사용될 수 있다.
마지막으로 제8도를 보면 부착 기구의 제 3 실시예가 분해도로 도시되어 있다. 부착 기구는 외부 케이스(308)의 푸트(318)내에 위치된 구멍(332)과 적극적으로 결합되게 되어 있는 래치(330)를 포함한다. 특히 래치(3210)는 구멍(330)과 결합하기 위해 압축될 수 있는 2개의 부분을 포함한다. 그러나 공지된 다른 형태의 래치 기구도 상부 케이스와 적극적으로 결합하도록 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
제9도를 보면, 배터리 팩의 제 4 실시예가 사시도로 도시되어 있다. 배터리 팩은 일반적으로 배터리 셀(404)을 지지하게 되어있는 외부 케이스(402)를 포함한다. 배터리(404)를 외부 케이스(402)내에 유지하기 위해 접착 재료(406)가 배터리의 어느 측면에 사용될 수 있다. 예를 들어 접착제(406)는 아교 또는 어떤 형태의 양면 테이프일 수 있다. 마지막으로 내부 케이스(408)가 배터리(404)를 외부 케이스(402)내에 유지하기 위해 포함된다.
제4도의 실시 예와는 달리, 제9도의 실시예는 배터리가 외부 케이스내에서 이동되는 것을 방지하고 외부 케이스의 견부로의 초음파 접합을 가능하게 하는 에너지 지향부를 제공하는 벽(310)을 포함하지 않는다. 대신 에너지 지향부(410)가 외부 케이스(402)의 2면을 따라 제공되어 외부 케이스(408)의 푸트(412)에 초음파 접합을 제공한다. 초음파 접합은 전체 에너지 지향부(410)를 따라 또는 선택된 부분에서 제공될 수 있다.
외부 케이스(402)는 초음파 접합시 외부 케이스(402)에 대한 내부 케이스(408)의 적절한 위치를 가능하게 하는 정렬 탭(414)을 선택적으로 포함할 수 있다. 정렬 기구는 제10도에 상세히 도시되어 있다. 푸트(412)가 탭(414)을 수용하게 되어 있는 노치(415)를 포함한다. 마지막으로 위치 설정 안내부(416)가 또한 배터리의 제조를 돕기 위해 선택적으로 위치될 수 있다. 정렬 기구(416)가 제9도의 선B-B를 따라 취한 제11도 및 제12도의 단면에 상세히 도시되어 있다.
제11도를 보면 제9도의 선B-B를 따라 취한 단면이 외부 케이스(402)와 내부 케이스(408)의 정렬 및 에너지 지향부(410)에서의 초음파 접합을 도시한다.
특히 위치 설정 안내부(416)는 내부 케이스(408)에 기준점을 제공한다. 또한 초음파 접합중 내부 케이스(408)의 푸트(412)의 이동을 방지하기 위해 제방(418)이 포함될 수 있다. 즉 에너지 지향부가 외부 케이스(402)의 경사부를 따라 위치되기 때문에, 통상적으로 수평인 푸트(412)는 초음파 접합중 경사 위치로 강제된다.
따라서 제방(418)은 위치 설정 안내부(416)로부터의 푸트(412)의 이격 이동을 방지한다. 푸트(412)가 외부 케이스(402)를 따른 특정 장소에 위치된 것으로 도시 되었지만, 에너지 지향부(410)가 벽을 따라 어느 장소에도 위치될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
제12도를 보면 에너지 지향부(410)를 포함하는 수준면(420)을 포함하는 대체 실시예가 도시되어 있다. 수준면(420)은 푸트(412)가 초음파 접합중 경사 위치로 강제되는 것을 방지한다.
요약하면 본 발명은 제조의 복잡성 및 완성된 배터리의 무게를 감소시킨다. 특히 초음파 접합 및 접착 접합의 조합은 장치의 무게 및 복잡함을 감소시킬 수 있다. 벽이 배터리를 내장할 수 있다. 배터리 셀을 내장하기 위해 벽의 상부에 위치된 에너지 지향부는 초음파 접합 구역을 제공할 수 있다. 내부 케이스가 배터리를 밀봉하기 위해 벽위에 위치될 수 있다. 내부 케이스의 견부가 벽의 상부의 에너지 지향부에 초음파 접합될 수 있다. 또는 벽은 내부 케이스의 푸트가 에너지 지향부에 초음파 접합된 외부 케이스 상에 위치된 에너지 지향부로 대체될 수 있다. 따라서 본 발명은 종래 기술의 장치에 비해 복잡함 및 경비를 감소시킨다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 실을 내장하는 배터리 팩에 있어서, 상기 적어도 하나의 셀을 수용하게 되어있고 내부면을 갖는 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 상기 내부면상에 위치된 접착면과, 상기 적어도 하나의 셀을 상기 외부 케이스내에 둘러싸게 되어있고 상기 외부 케이스의 상기 접착면에 접착하기 위한 면을 갖는 내부케이스와, 상기 외부 케이스 내에서 상기 외부 케이스에 상기 내부 케이스를 부착하기 위해 상기 접착면에 제공되는 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 케이스는 견부와 푸트부를 갖는 열성형 플리스틱으로 성형되고, 상기 접착제는 상기 푸트부에 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착면은 상기 내부 케이스에 초음파 접합되는 에너지 지향부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 접합면은 상기 배터리를 내장하게 되어 있는 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 적어도 하나의 셀을 내장하는 배터리 팩에 있어서, 내부면과 상기 내부면으로부터 돌출되고 상기 적어도 하나의 셀을 수용하게 되어있는 벽을 갖는 외부 케이스와, 상기 외부 케이스에 위치된 접착면과, 상기 벽 및 적어도 하나의 셀을 덮게 되어있고 상기 외부 케이스의 상기 접착면에 접착되는 내부 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 접착면은 상기 내부 케이스에 초음파 접착되는 에너지 지향부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 적어도 하나의 셀을 내장하는 배터리 팩에 있어서, 상기 적어도 하나의 셀을 수용하게 되어있는 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 내부면을 따라 위치된 에너지 지향부와, 상기 적어도 하나의 셀을 상기 외부 케이스내에 둘러싸게 되어 있고 상기 에너지 지향부 위에 위치되고 상기 에너지 지향부에 초음파 접착된 푸트부를 갖는 내부 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 외부 케이스의 내부면을 따라 접착면을 형성하는 단계와, 적어도 하나의 셀을 배터리 팩의 상기 외부 케이스의 상기 접착면내에 위치시키는 단계와, 외부 케이스의 접착면에 대응하는 접착면을 갖는 내부 케이스로 상기 외부 케이스내에서 적어도 하나의 셀을 둘러싸는 단계와, 내부 케이스의 대응 접착면을 외부 케이스의 접착면에 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 성형 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 외부 케이스의 접착면에 내부 케이스의 대응 접착면을 접착하는 상기 단계는 외부 케이스에 위치된 에너지 지향부에 내부 케이스의 푸트에서 초음파 접합을 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 성형 방법.
  10. 적어도 하나의 셀을 내장하는 배터리 팩에 있어서, 그 내부면으로부터 돌출하는 벽을 갖고 상기 적어도 하나의 셀을 수용하게 되어있는 외부 케이스와, 상기 벽에 인접한 상기 외부 케이스의 내부면을 따라 위치된 에너지 지향부와, 상기 벽의 형상에 대체로 대응하도록 열성형 플라스틱으로 성형되고 상기 적어도 하나의 셀을 상기 외부 케이스내에 둘러싸게 되어 있고 상기 에너지 지향부 위에 위치되고 상기 에너지 지향부에 초음파 접착된 푸트부를 갖는 내부 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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