KR100870367B1 - 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 핀포인트 게이트부의 주변에 홈을 형성하여 외부 충격에 의한 응력집중을 분산시킴으로써 케이스를 보호할 수 있으며, 케이스에 크랙이 발생되지 않도록 하여 베어셀로부터 누액된 전해액이 케이스를 통해 노트북 컴퓨터의 내부로 흘러들지 못하도록 하는 배터리 팩에 관한 것으로서,

적어도 하나 이상의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판과, 상기 회로기판과 전기적으로 연결된 연성 배선 필름과, 상기 배터리 셀, 회로기판, 연성 배선 필름을 수납하는 케이스를 포함하여 이루어지며, 상기 케이스는 상기 베어 셀을 수납할 수 있는 형태로 이루어지며, 사출과정에서 전방에 핀 포인트 게이트가 형성되며, 상기 핀 포인트 게이트의 주변에 영구변형용 홈이 형성되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

배터리 셀, 회로기판, 케이스, 베어 셀, 핀 포인트 게이트, 크랙

Description

배터리 팩{battery pack}

도 1은 종래의 배터리 팩의 케이스의 사시도이다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩이 노트북 컴퓨터에 장착되는 상태를 도시한 사시도이다.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀의 사시도이다.

도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 케이스의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 배터리팩 110 : 배터리셀

120 : 회로기판 130 : 연성배선필름

140 : 커넥터 150 : 케이스

이 발명은 배터리 팩 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 핀포인트 게이트부의 주변에 홈을 형성하여 외부 충격에 의한 응력집중을 분산시킴으로써 케이스를 보호할 수 있으며, 케이스에 크랙이 발생되지 않도록 하여 베어셀로부터 누액된 전해액이 케이스를 통해 노트북 컴퓨터의 내부로 흘러들지 못하도록 하 는 배터리 팩에 관한 것이다.

최근 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistants), 캠코더, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 제품들이 많이 사용되고 있는데, 이들 전자 제품들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 배터리 팩을 내장하고 있다.

일반적으로 배터리 팩은, 경제적인 측면을 고려하여 충방전이 가능한 이차 전지를 채용하고 있는데, 이차전지로서는 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬(Li) 전지, 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 폴리머 전지 등이 있다.

상기한 일반적인 배터리 팩의 구성은, 충방전 가능한 베어셀(bare cell)에 보호회로만이 장착된 형태인 코어팩(core pack)과, 베어셀에 보호회로를 장착하고 튜빙한 소프트팩(soft pack)과, 베어셀에 보호회로를 장착하고 하드 케이스(hard case)로 마무리한 하드팩(hard pack)으로 분류할 수 있다.

상기한 베어셀은 보호회로 등이 전혀 장착되지 않은 전지 그 자체를 의미하는 것으로서, 그 형태에 따라 각형, 파우치형, 원통형으로 분류되는데, 노트북 컴퓨터와 같이 대용량이 필요한 배터리팩에는 주로 다수개의 원통형 베어셀이 이용된다. 물론, 상기 노트북 컴퓨터용 배터리팩에는 고용량을 구현하기 위한 다수개의 원통형 베어셀은 전기적으로 직렬 및 병렬의 형태로 연결되어 장착된다. 또한, 상기의 다수의 직병렬로 연결된 베어셀의 위에는 일정 넓이의 이격판이 설치되고, 그 위에는 보호회로가 형성된 회로기판이 위치된다. 더불어 상기 회로기판과 베어셀은 다수의 도선에 의해 전기적으로 접속된다. 여기서, 상기 이격판은 회로기판을 베어셀로부터 절연시키는 동시에 상기 회로기판을 안정적으로 지지하는 역할을 한다.

그러나, 이러한 종래의 배터리 팩은 케이스에 충격이 가해질 경우에, 리브의 끝단에 위치하는 핀포인트 게이트부가 주변보다 면이 균일하지 못하기 때문에 충격하중 발생시 응력이 집중되므로 가장 먼저 크랙과 같은 취성 변형이 발생하게 되는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 배터리 팩의 케이스의 사시도로서, 케이스(150')에 핀포인트게이트부(151')의 주변에 크랙(153')이 발생되는 모습을 보여주고 있다.

이와 같이 충격 하중에 의해 배터리 팩의 케이스에 취성 변형이 발생하는 경우에, 베어셀로부터 누액된 전해액이 케이스의 표면을 따라 흐르다가 결국 노트북 컴퓨터의 내부에까지 흘러드는 경우가 있으며, 이와 같이 노트북 컴퓨터의 내부에까지 이르게 되면 상기 노트북 컴퓨터가 손상됨은 물론, 전기적 쇼트까지 유발하는 문제점이 있다.

또한, 상기 회로기판의 하면에는 이격판이 위치되어 있음으로써 상기 회로기판쪽으로 흐른 전해액이 상기 이격판으로 인해 다른 위치로 잘 흘러가지 않고 상기 회로기판에 장시간 위치하게 됨으로써 상기 회로기판의 손상 및 쇼트현상이 더욱 가속화되는 문제점이 있다.

또한, 상기 회로기판의 손상으로 인해 베어셀의 충방전 제어가 제대로 안되어 위험상황에 이를 수 있으며, 그리고 전기적 스파크 현상에 의해 화재발생 위험성까지 이르게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 서, 핀포인트 게이트부의 주변에 홈을 형성하여 외부 충격에 의한 응력집중을 분산시킴으로써 케이스를 보호할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 케이스에 크랙이 발생되지 않도록 하여 베어셀로부터 누액된 전해액이 케이스를 통해 노트북 컴퓨터의 내부로 흘러들지 못하도록 하는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로 이 발명의 구성은, 적어도 하나 이상의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판과, 상기 회로기판과 전기적으로 연결된 연성 배선 필름과, 상기 배터리 셀, 회로기판, 연성 배선 필름을 수납하는 케이스를 포함하여 이루어지며, 상기 케이스는 상기 베어 셀을 수납할 수 있는 형태로 이루어지며, 사출과정에서 전방에 핀 포인트 게이트(Pin Point Gate)가 형성되며, 상기 핀 포인트 게이트의 주변에 영구변형용 홈이 형성되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 구성은, 상기 영구변형용 홈은 V 형태로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 배터리 셀은, 하나 이상의 베어 셀과, 상기 베어 셀의 상면에 위치되는 이격판과, 상기 이격판의 위에 설치됨과 동시에 상기 베어 셀과 도선으로 연결되는 회로기판을 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 이격판은 상기 베어 셀의 상부에 위치되는 평평한 평면부와, 상기 베어 셀의 측면을 감싸는 곡면부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 이격판의 평면부에는 다수의 배출 홀이 형성됨으로써, 전해액이 상기 이격판의 상부 또는 회로기판까지 침범한 경우 이를 신속히 이격판 하부의 베어 셀 쪽으로 다시 배출하도록 하면 바람직하다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩이 노트북 컴퓨터에 장착되는 상태를 도시한 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 이 발명의 일실시예에 의한 배터리 팩(100)은 본체(101)와 표시부(102)로 이루어진 노트북(103)에 있어서, 본체(101)의 후방에 형성되어 있는 착탈부(104)에 착탈 가능하게 되어 있다. 즉, 본체(101)의 후방에는 착탈부(104)가 일정 공간 절개되어 마련되어 있어서, 이 착탈부(104)에 상기 배터리 팩(100)이 전기적 및 기계적으로 착탈 가능하게 되어 있다.

한편, 본 발명에 의한 배터리 팩(100)은 적어도 하나 이상의 배터리 셀(110)과, 상기 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결되는 회로기판(120)과, 상기 회로기판(120)과 전기적으로 연결된 연성 배선 필름(130)과, 상기 연성 배선 필름(130)과 전기적으로 연결되어 본체에 다시 전기적으로 연결되는 커넥터(140)와, 상기 배터리 셀(110), 회로기판(120), 연성 배선 필름(130), 커넥터(140)를 수납하는 케이스(150)로 이루어져 있다.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀의 사시도이다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩(100)의 배터리 셀(110)은, 적어도 하나의 베어 셀(111)과, 상기 베어 셀(111)의 상면에 위치되는 이격판(112)과, 상기 이격판(112)의 위에 설치됨과 동시에 상기 베어 셀(111)과 도선(113)으로 연결되는 회로기판(120)을 포함하여 이루어진다.

상기 베어 셀(111)은 통상의 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(NiMH) 전지, 리튬(Li) 전지, 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 그 등가물일 수 있으며, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 베어 셀(111)은 도면에서 비록 원통형으로 도시되어 있으나, 이러한 원통형으로 본 발명을 한정하는 것은 아니며 각형, 파우치형 또는 그 등가형 등이 가능하다. 더불어, 상기 베어 셀(111)은 다수개가 직렬 및 병렬로 연결될 수 있는데, 그 연결 부재는 리드 플레이트(114)일 수 있다. 물론, 상기 각각의 리드 플레이트(114)에는 도선(113)의 일단이 연결되고, 상기 도선(113)의 타단은 상기 회로기판(120)에 연결된다.

상기 이격판(112)은 상기 다수의 베어 셀(111)중 어느 하나의 베어 셀(111) 의 상부에 위치될 수 있다. 이러한 이격판(112)은 상기 베어 셀(111)의 상부에 위치되는 대략 평평한 평면부(115)와, 상기 베어 셀(111)의 측면을 감싸는 곡면부(116)를 포함한다. 또한, 상기 곡면부(116)에는 상기 평면부(115)와 동일면을 이루는 다수의 수직판(117)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 회로기판(120)은 상기 이격판(112)의 평면부(115) 및 수직판(117)의 표면에 안착되는 형태를 한다. 또한, 상기 이격판(112)의 평면부(115)의 일단에는 소정 깊이를 갖는 후크(118)가 돌출 형성되어 있으며, 이러한 후크(118)에는 베어 셀(111)에 본딩된 리드 플레이트(114)와 회로기판(120)을 연결하는 도선(113)이 결합, 고정 및 정리되어 있다. 따라서, 도선(113)을 고정하기 위해 테이프나 기타 부재를 이용하여, 상기 도선(113)을 이격판(112) 또는 베어 셀(111)의 표면에 접착시킬 필요가 없다. 또한, 상기 이격판(112)의 평면부(115)에는 다수의 배출 홀(119)이 형성됨으로써, 전해액이 상기 이격판(112)의 상부 또는 회로기판(120)에까지 침범한 경우 이를 신속히 이격판(112) 하부의 베어 셀(111) 쪽으로 다시 배출하도록 되어 있다.

상기 회로기판(120)은 상술한 바와 같이 상기 이격판(112)의 상면에 안착된다. 즉, 상기 회로기판(120)은 상기 이격판(112)의 평면부(115) 및 수직판(117)의 상단에 안착된다. 이러한 회로기판(120)은 주지된 바와 같이 보호회로가 설치되어, 상기 베어 셀(111)의 과충전 및 과방전 현상을 방지하는 역할을 한다. 상기한 보호회로는 다수의 반도체 소자(121)에 의해 이루어지고, 커넥터(122)를 통해 외부 장치와 연결된다.

도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 케이스의 사시도이다. 도 4 에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩의 케이스(150)는 상기 베어 셀(111)을 수납할 수 있는 형태로 이루어지며, 사출과정에서 전방에 핀 포인트 게이트(Pin Point Gate)(151)가 형성되며, 상기 핀 포인트 게이트(151)의 주변에 영구변형용 홈(152)이 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 핀 포인트 게이트(151)는 3단 구조금형에 적용되는 형식으로서 PS,PE, PP 등의 단일 캐비티(Cavity) 금형 또는 복수 캐비티 금형에 사용되며, 투영면적이 큰 성형품인 경우 여러 곳에 게이트를 설치할 수 있으므로 케이스 성형품의 변형이 작으며, 게이트 부근에서 잔류 변형이 적다. 케이스 성형품 표면에 형성되는 상기 핀 포인트 게이트(151)는 게이트 자국이 눈에 띄지 않을 정도로 다듬질된다.

상기 핀 포인트 게이트(151)의 주변에 형성되는 상기 영구변형용 홈(152)은 V자형으로 형성되면 바람직하며, V자형 이외의 형태로 이루어질 수도 있다.

상기 영구 변형용 홈(152)은 외부 충격이 작용하는 경우에, 외부 압력에 의한 응력이 핀포인트 게이트부(151)로 집중되는 것을 분산시켜 줌으로써 크랙과 같은 취성 변형이 발생을 방지한다.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 핀포인트 게이트부의 주변에 홈을 형성하여 외부 충격에 의한 응력집중을 분산시킴으로써 케이스를 보호할 수 있으며, 케이스에 크랙이 발생되지 않도록 하여 베어셀로부터 누액된 전해액이 케이스를 통해 노트북 컴퓨터의 내부로 흘러들지 못하도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 적어도 하나 이상의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판과, 상기 회로기판과 전기적으로 연결된 연성 배선 필름과, 상기 배터리 셀, 회로기판, 연성 배선 필름을 수납하는 케이스를 포함하여 이루어지며,

   상기 케이스는 상기 베어 셀을 수납할 수 있는 형태로 이루어지며, 사출과정에서 전방에 핀 포인트 게이트가 형성되며,

   상기 핀 포인트 게이트의 주변에 영구변형용 홈이 형성되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 영구변형용 홈은 V 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 배터리 셀은, 하나 이상의 베어 셀과, 상기 베어 셀의 상면에 위치되는 이격판과, 상기 이격판의 위에 설치됨과 동시에 상기 베어 셀과 도선으로 연결되는 회로기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 이격판은 상기 베어 셀의 상부에 위치되는 평평한 평면부와, 상기 베어 셀의 측면을 감싸는 곡면부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 이격판의 평면부에는 다수의 배출 홀이 형성됨으로써, 전해액이 상기 이격판의 상부 또는 회로기판까지 침범한 경우 이를 신속히 이격판 하부의 베어 셀 쪽으로 다시 배출하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.

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