KR100922468B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐품률을 감소시킴으로써 제조 수율을 높일 수 있고, 컴팩트화 할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 베어셀; 상기 베어셀의 상면에 배치되며, 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 회로 모듈; 상기 회로 모듈을 포함하는 상기 베어셀의 상면과 한쌍의 단측면을 커버하도록 일체로 형성되어, 상기 회로 모듈과 결합하는 외부 케이스; 및 상기 베어셀의 한쌍의 단측면과, 한쌍의 장측면과, 하면에 부착되는 라벨을 포함하는 것을 특징으로 한다.
배터리 팩, 전극조립체, 회로 모듈, 외부 케이스, 라벨

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐품률을 감소시킴으로써 제조 수율을 높일 수 있고, 컴팩트화 할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있다. 이들 중에서, 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 양극판, 음극판, 세퍼레이터를 구비하는 전극조립체와, 전극조립체를 수용하는 캔과, 캔의 상단개구부를 캡조립체로 밀봉한 베어셀에 PTC(positive temperature coefficient)소자 , 서멀 퓨즈(thermal fuse) 및 보호 회로 모듈(이하, PCM이라 한다) 등의 안전장치를 장착한 후, 별도의 외장케이스에 수납되거나 핫멜트(hot-melt) 수지로 간극을 채우고, 얇은 외장재로 튜빙, 라벨 링(labellling) 등의 방법으로 배터리 팩을 이루게 된다.
안전장치는 도체 구조인 리드 플레이트(lead plate)에 의해 베어셀의 양극단자 또는 음극단자와 연결되어 전지 내부가 고온으로 되거나, 과충전 등에 의해 전압이 상승하는 경우 전류를 차단하여 전지의 발화 및 폭발을 방지하게 된다.
종래의 배터리 팩은 일례로 충방전이 가능하고 일 단측면으로 돌출된 전극 단자를 가지는 베어셀과, 베어셀의 상부에 결합되는 보호 회로 모듈을 포함하는 코어팩; 미리 형성되어 상기 코어팩의 양측부에 조립되는 외부 커버; 및 외관 일부를 이루며, 상기 외부 커버가 결합된 코어팩의 상부 영역, 즉 베어셀의 상부와 보호 회로 모듈 사이에 핫멜트 수지를 충진함으로써 보호 회로 모듈을 베어셀에 고정하도록 형성되는 수지 몰딩부를 포함하여 이루어진다.
그런데, 종래의 배터리 팩은 베어셀에 보호 회로 모듈을 고정하기 위한 수지 몰딩부를 형성하기 위해 핫멜트 수지를 이용하는데, 핫멜트 수지를 이용한 핫멜팅 방법으로 배터리 팩의 외관을 형성할 경우, 핫멜트 수지에 발생하는 기포 등의 원자재 특성으로 인해 외관불량의 발생률이 높다. 그리고, 수지 몰딩부는 베어셀과 보호 회로 모듈 사이에 형성되어 보호 회로 모듈을 베어셀에 고정시키기 때문에, 수지 몰딩부의 외관 불량이 발생하면 베어셀 및 보호 회로 모듈을 포함하는 배터리 팩 자체를 폐기시켜야 한다. 이에 따라, 배터리 팩의 폐품률이 높아지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 배터리 팩은 보호 회로 모듈과 베어셀 사이에 충진되어 수지 몰딩부를 형성하는 핫멜트 수지의 양을 많이 필요로 하기 때문에, 재료비가 상승되 는 문제점이 있다.
또한, 종래의 배터리 팩은 핫멜팅 방법으로 수지 몰딩부를 형성하기 위해 별도의 금형을 더 필요로 하기 때문에, 배터리 팩의 제조 비용이 더욱 증가될 뿐만 아니라, 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 배터리 팩은 코어팩의 양측부에 외부 커버를 별도로 조립하고 코어팩의 상부에 핫멜팅 방법으로 수지 몰딩부를 형성하여 외관을 형성하므로 컴팩트(compact)한 배터리 팩을 실현하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 베어셀에 결합된 회로 모듈과 일체형 외부 케이스를 결착수단을 통해 물리적으로 결합시킴으로써, 회로 모듈과 외부 케이스의 결합강도를 높이는 동시에 컴팩트한 배터리 팩을 실현할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일체형 외부 케이스를 사출성형방식에 의해 미리 형성하여 베어셀에 결합된 회로 모듈에 조립시킴으로써, 핫멜팅 방법으로 회로 모듈을 베어셀에 고정하는 외부 케이스를 형성하는 경우보다 폐품률을 줄여 제조수율을 높일 수 있으며, 핫멜팅 방법으로 인한 복잡한 제조공정을 단순화할 수 있으며, 핫멜트 수지에 대한 재료비를 줄일 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 베어셀; 상기 베어셀의 상면에 배치되며, 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 회로 모듈; 상기 회로 모듈을 포함하는 상기 베어셀의 상면과 한쌍의 단측면을 커버하도록 일체로 형성되어, 상기 회로 모듈과 결합하는 외부 케이스; 및 상기 베어셀의 한쌍의 단측면과, 한쌍의 장측면과, 하면에 부착되는 라벨을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회로 모듈과 상기 외부 케이스의 결합은 상기 회로 모듈에 형성되는 복수의 돌출부와, 상기 회로 모듈의 복수의 돌출부가 끼워질 수 있도록 상기 회로 모듈의 돌출부와 대응하는 외부 케이스에 형성되는 복수의 수용홈을 포함하는 결착수 단에 의해 이루어질 수 있다.
상기 회로 모듈은 플레이트 형태의 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판에 외부로 노출되도록 설치되는 외부 단자부; 및 상기 인쇄회로기판의 외측면에 형성되는 상기 복수의 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 돌출부 중 적어도 하나가 상기 외부 단자부가 위치하는 영역에 대응하여 위치할 수 있다.
상기 복수의 돌출부는 상기 인쇄회로기판의 외측면으로부터 바깥방향으로 테이퍼진 형태로 돌출될 수 있다.
상기 복수의 돌출부가 상기 인쇄회로기판의 외측면으로부터 돌출되는 돌출 두께는 상기 외부 케이스에 형성된 상기 수용홈 두께의 2/3 내지 3/3일 수 있다.
상기 외부 케이스는 상기 회로 모듈이 배치된 상기 베어셀의 상면과 대응하는 크기를 가지고 형성되는 전면부; 상기 전면부와 연결되며, 상기 베어셀의 한쌍의 단측면 각각과 대응하는 크기를 가지고 형성되는 측면부; 상기 베어셀의 한쌍의 장측면을 덮도록, 상기 전면부와 상기 측면부의 가장자리로부터 연장되어 형성되는 연장면부; 상기 전면부와 접하는 상기 연장면부의 내측에서, 상기 회로 모듈의 돌출부와 대응되는 위치에 형성되는 상기 복수의 수용홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회로 모듈과 상기 외부 케이스의 결합은 상기 외부 케이스의 내측에 형성되는 결착 수단에 의해 이루어지며, 상기 결착수단은 상기 회로 모듈이 삽입되는 방향을 기준으로 상기 외부 케이스의 전단에 위치하여 상기 회로 모듈을 가이드하는 복수의 테이퍼부와, 상기 외부 케이스의 후단에 위치하여 상기 회로 모 듈을 고정하는 수용공간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회로 모듈은 플레이트형으로 형성되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판에 외부로 노출되도록 설치되는 외부 단자부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 테이퍼부 중 적어도 하나가 상기 회로 모듈에 포함되는 상기 외부 단자부 부분에 위치할 수 있다.
또한, 상기 외부 케이스는 상기 회로 모듈이 배치된 상기 베어셀의 상면과 대응하는 크기를 가지고 형성되는 전면부; 상기 전면부와 연결되고, 상기 베어셀의 한쌍의 단측면 각각과 대응하는 크기를 가지고 형성되는 측면부; 상기 베어셀의 한쌍의 장측면을 덮도록, 상기 전면부와 상기 측면부의 가장자리로부터 연장되어 형성되는 연장면부; 상기 전면부와 접하는 상기 연장면부 내측에서, 경사면 및 상기 경사면과 연결된 평면을 가지고 형성된 상기 복수의 테이퍼부; 및 상기 전면부와 접하는 상기 연장면부 내측에서, 상기 테이퍼부 상부에 형성되는 상기 수용공간을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 베어셀의 상면에 부착되어 상기 베어셀과 상기 회로 모듈의 전기적인 단락을 방지하는 절연접착부재를 더 포함할 수 있다.
상기 베어셀과 상기 회로 모듈의 전기적인 연결은 상기 회로 모듈에 설치된 하나의 전기 접속단자와, 상기 베어셀의 한 쌍의 단측면 중 일 단측면에 절연되어 돌출된 전극단자와 상기 하나의 전기 접속단자를 전기적으로 연결하는 제 1 리드 탭과, 상기 회로 모듈에 설치된 다른 하나의 전기 접속단자와, 상기 베어셀의 타 단측면과 상기 다른 하나의 전기 접속단자를 전기적으로 연결하는 제 2 리드 탭에 의해 이루어질 수 있다.
상기 외부 케이스는 상기 베어셀의 한쌍의 단측면 중 일 단측면에 대응하는 일 측면부 하단에 형성되는 손잡이부를 포함할 수 있다.
상기 라벨은 상기 손잡이부와 대응되는 영역에 형성되는 홀을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 외부 케이스를 사출성형 방식에 의해 미리 일체로 형성한 후 결착수단을 통해 베어셀과 연결된 회로 모듈에 조립시킴으로써, 베어셀과 연결된 회로 모듈과 외부 케이스의 결합력을 높일 수 있는 동시에 컴팩트한 배터리 팩을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 종래의 배터리 팩에서 핫멜팅 방식으로 외관을 형성한 경우에서 발생한 외관불량을 줄일수 있으며, 핫멜팅 방식에 따른 복잡한 제조공정을 단순화할 수 있으며, 또한 핫멜트 수지에 따른 재료비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 따른 배터리 팩은 외부 케이스의 외관불량이 발생하는 경우, 종래의 배터리 팩에서 핫멜팅 방법에 의해 베어셀과 회로 모듈 사이에 형성되어 베어셀과 회로 모듈을 고정하는 수지 몰딩부의 외관불량이 발생되는 경우 배터리 팩 자체를 폐기해야 하는 경우와 달리, 불량 외부 케이스만 폐기시킬 수 있으므로 배터리 팩의 폐품률을 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 제조 수율을 높일 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 팩을 분해 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 배터리 팩의 베어셀을 분해 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 배터리 팩에서 베어셀과 회로 모듈이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(500)은 베어셀(100), 회로 모듈(200), 외부 케이스(300), 및 라벨(400)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 배터리 팩(500)은 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)에 형성되는 결착수단, 즉 돌출부(240) 및 수용홈(315)을 더 포함한다.
베어셀(100)과 회로 모듈(200)은 전기적으로 연결되어 코어팩을 이루며, 이러한 코어팩에 외부 케이스(300)가 조립된 후 라벨(400)이 부착됨으로써, 배터리 팩(500)이 완성된다.
우선, 코어팩에 포함되는 베어셀(100)은, 도 3을 참조하면, 양극판(13), 음극판(15) 및 세퍼레이터(14)로 구성되는 전극 조립체(12)를 전해액과 함께 캔(20)에 수납하고, 이 캔(20)의 상단개구부(20a)를 캡 조립체(30)로 밀봉함으로써 형성된다. 이러한 베어셀(100)의 외관은, 도 2를 참조하면, 상면(100a), 한쌍의 단측면(100b,100c), 한쌍의 장측면(100d,100e) 및 하면(100f)으로 이루어진다. 여기 서, 베어셀(100)의 한 쌍의 단측면(100b,100c)은 상기 베어셀(100)의 상면(100a)과 이어지는 측면들(100b,100c,100d,100e) 중 폭이 좁은 측면들이며, 베어셀(100)의 한 쌍의 장측면(100d,100e)은 상기 베어셀(100)의 측면들(100b,100c,100d,100e) 중 폭이 넓은 측면들이다.
전극 조립체(12)는 서로 대향하는 양극판(13)과 음극판(15) 사이에 세퍼레이터(14)가 개재된 후 권취되어 형성된다. 양극판(13)에는 양극탭(16)이 구비되어 있고, 음극판(15)에는 음극탭(17)이 구비되어 있다. 세퍼레이터(14)는 양극판(13)과 음극판(15)을 절연시키며, 전해액이 통과될 수 있도록 다공성 막으로 형성된다.
캔(20)은 베어셀(100)의 한쌍의 장측면(100d,100e)을 이룰 한 쌍의 장측면(22)과, 베어셀(100)의 상면(100a) 및 하면(100f)을 이룰 한 쌍의 단측면(23), 및 베어셀(100)의 일 단측면(100b) 및 타 단측면(100c) 중 타 단측면(100c)을 이룰 하면(20b)을 포함하여 대략 박스형상으로 형성되며, 상부는 개구되어 상단 개구부(20a)를 이루고 있다. 상단개구부(20a)는 전극 조립체(12)가 삽입되는 부분이다. 캔(20)의 상부는 캡 조립체(30)에 의해 밀봉되어, 전해액의 누출이 방지된다. 캔(20)은 금속재로 바람직하게는 가볍고 연성이 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 여기서 캔의 재질을 한정하는 것은 아니다. 캔(20)은 바람직하게는 딥드로잉(deep drawing) 방식에 의하여 형성되며, 장측면(22)과 단측면(23) 및 하면(20b)은 일체로 형성된다.
캡 조립체(30)는 캡 플레이트(33), 절연 플레이트(36), 터미널 플레이트(39) 및 전극단자(31)를 포함한다. 베어셀(100)의 일 단측면(100b)을 이룰 캡 플레이 트(33)와 전극단자(31)사이에는 가스켓튜브(32)가 삽입되며, 전극단자(31)와 터미널 플레이트(39)는 서로 전기적으로 연결된다. 절연 플레이트(36)는 캡 플레이트(33)와 터미널 플레이트(39)를 절연시키게 된다. 캡 플레이트(33)의 일측에는 전해액 주입구(35)가 형성되어 있다. 상기 전해액 주입구(35)에는 전해액이 주입된 다음에 전해액 주입공을 밀폐시키기 위하여 마개(미도시)가 설치된다.
한편, 전극 조립체(12)의 상면에는 전극 조립체(12)와 캡 조립체(30)와의 전기적 절연을 위하고, 이와 동시에 상기 전극 조립체(12)의 상단부를 커버할 수 있도록 절연 케이스(40)가 설치된다. 절연 케이스(40)는 절연성을 가지는 고분자 수지이며, 폴리 프로필렌으로 된 것이 바람직하다. 절연 케이스(40)는 일측에 전극 조립체(12)로부터 음극탭(17)이 통과할 수 있도록 음극탭용 홀(41)이 형성되고, 다른 측방 가장자리에, 즉 양극탭(16)과 대응되는 위치에 양극탭용 홀(42)이 형성되어 있다. 전해액 통과공(43)은 별도로 형성되지 않을 수도 있다.
상기와 같은 구성을 가지고 형성된 베어셀(100)에 회로 모듈(200)이 전기적으로 연결되어 코어팩이 형성된다.
회로 모듈(200)은, 도 2를 참조하면, 인쇄회로기판(210)과 인쇄회로기판(210)에 설치되는 외부 단자(220), 인쇄회로기판(210)의 외측면(210a)에 형성되는 돌출부(240)를 포함한다.
인쇄회로기판(210)은 플레이트 형상의 수지로 이루어지며, 전지에 대하여 충전 및 방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 회로, 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로와 같은 보호회로의 회로 등이 형성되어 이루어진다. 이러한 회 로구현을 위해, 인쇄회로기판(210)에는 회로 소자들(미도시)이 구비된다.
회로 모듈(200)은 인쇄회로기판(210)에 베어셀의 일 단측면(100b)으로부터 돌출된 전극 단자(31)와 베어셀의 타 단측면(100c) 각각과 전기적으로 접속하기 위해 설치되는 전기 접속단자들(미도시)을 더 포함한다. 이러한 베어셀(100)의 전극 단자(31)와 타 단측면(100c) 각각을 인쇄회로기판(210)의 전기 접속단자들 각각에 전기적으로 연결시키기 위해, 제 1 및 제 2 리드 탭들(162,164)이 구비되어진다. 본 발명에서는, 전극 단자(31)가 음극으로서의 역할을 하므로 전극 단자(31)와 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판(210)의 하나의 전기 접속단자는 음극단자이고, 베어셀의 타 단측면(100c)은 전극 단자(31)와 반대의 극성을 갖는 양극으로서의 역할을 하므로 타 단측면(100c)과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판(210)의 또다른 전기 접속단자는 양극단자이다. 물론 실시예에 따라, 전극 단자(31)는 양극, 타 단측면(100c)은 음극으로서의 역할을 할 수도 있다.
상기 구비되는 제 1 및 제 2 리드 탭들(162,164)은 대략 'ㄱ'자의 절곡된 형태를 가진다. 즉, 제 1 리드 탭(162)은 베어셀(100)의 상면(100a)과 일 단측면(100b)이 만나는 모서리에서 절곡부를 가지며, 제 2 리드 탭(164)은 베어셀(100)의 상면(100a)과 타 단측면(100c)이 만나는 모서리에서 절곡부를 가진다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 리드 탭(162)은 절곡부를 중심으로 일측이 용접등의 방법으로 전극 단자(31)에 연결되면서 베어셀(100)의 일 단측면(100b)에 절연된 상태로 배치되며, 타측이 베어셀(100)의 상면(100a)에 절연된 상태로 배치되는 인쇄회로기판(210)에 설치된 하나의 전기 접속단자에 용접등의 방 법으로 연결된다. 그리고, 제 2 리드 탭(164)은 절곡부를 중심으로 일측이 베어셀(100)의 타 단측면(100c)에 용접등의 방법으로 연결되고, 타측이 베어셀(100)의 상면(100a)에 절연된 상태로 배치되는 인쇄회로기판(210)에 설치된 또다른 전기 접속단자에 용접등의 방법으로 연결된다.
따라서, 베어셀(100)과 회로 모듈(200)은 제 1 리드 탭(162) 및 제 2 리드 탭(164)을 통해 전기적으로 연결된다. 여기서, 제 1 리드 탭(162) 및 제 2 리드 탭(164)은 베어셀(100)과 회로 모듈(200)을 전기적으로 연결시키도록 전도성이 있는 니켈 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있다.
외부 단자부(220)는 회로 모듈(200)과 외부 전자기기(미도시)를 전기적으로 연결하기 위해 인쇄회로기판(210)에 설치되며, 외부로 노출되도록 형성된다.
돌출부(240)는 인쇄회로기판(210)의 외측면(210a)에 복수개로 형성된다. 복수개의 돌출부(240)는 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)와의 물리적 결합을 위한 결착수단의 하나로 작용하며, 또다른 결착수단인 외부 케이스(300)의 수용홈(315)에 끼워져 고정된다.
이러한 돌출부(240)는 외부 케이스(300)의 수용홈(315)에 용이하게 끼워지도록 인쇄회로기판(210)의 외측면(210a)으로부터 바깥방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼진 형태로 돌출된다. 여기서, 돌출부(240)는 인쇄회로기판(210)에 일체로 형성된다. 이는, 돌출부(240)가 외부 케이스(300)의 수용홈(315)에 끼워질 때 발생하는 충격으로 인해 인쇄회로기판(210)에서 분리되지 않도록 하기 위한 것이다.
도 4에서, 돌출부(240)가 인쇄회로기판(210)의 외측면(210a)에 4개로 형성된 것으로 도시되었지만, 돌출부(240)의 개수를 한정하는 것을 아니다. 그리고, 도 4에서 돌출부(240)의 적어도 하나는 인쇄회로기판(210)에 설치된 외부 단자부(220)에 대응하는 위치에 형성되는데, 이는 외부 단자부(220) 부분에서의 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)의 결합력을 높임으로써, 완성된 배터리 팩(500)이 외부 기기에 장착시 외부 기기의 전기단자와 배터리 팩(500)의 외부 단자부(220)의 접촉으로 인해 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)의 외부 단자부(220) 부분에서 발생하는 큰 충격에 저항하도록 하기 위한 것이다.
또한, 도면에 도시되지 않았지만, 회로 모듈(200)은 베어셀(100)의 상면(100a)의 일측에 위치하는 제 1 리드 탭(162)과 인쇄회로기판(210) 사이에 형성되어 전지 내부가 고온으로 되거나, 과충전 등에 의해 전압이 상승하는 경우 전류를 차단하여 전지의 발화, 폭발을 방지하는 전류차단소자, 예를 들어, PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자 또는 써멀 브레이커(Thermal Breaker) 소자를 더 포함할 수 있다.
한편, 베어셀(100)과 회로 모듈(200)과의 불필요한 단락을 방지하기 위해, 베어셀(100)의 상면(100a) 및 일 단측면(100b) 상에 절연접착부재(150)가 부착된다. 이때, 절연접착부재(150)는 베어셀(100)의 일 단측면(100b)에 돌출된 전극단자(31)가 노출되도록 전극단자(31)와 대응되는 영역에 형성되는 홀(150a)을 가진다. 이러한 절연접착부재(150)는 절연 가능하면서 베어셀(100)의 상면(100a) 및 일 단측면(100b)에 부착가능한 재질, 예를 들어 절연 테이프일 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 회로 모듈(200)과 베어셀(100)이 제 1 및 제 2 리드 탭들(162, 164)을 통해 전기적으로 연결됨으로써 이루어진 코어팩은 외부 케이스(300)에 의해 커버되고 라벨(400)에 의해 라벨링됨으로써, 배터리 팩(500)이 완성된다.
외부 케이스(300)는 상기 회로 모듈(200)이 배치되는 상기 베어셀의 상면(100a)과 한쌍의 단측면(100b,100c)을 커버하도록 사출성형방법에 의해 일체형의 사출 케이스로 형성된 후, 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)에 조립된다. 이때, 외부 케이스(300)와 회로 모듈(200)은 회로 모듈(200)에 형성된 돌출부(240)와 외부 케이스(300)에 형성된 수용홈(315)에 의해 물리적으로 결합된다.
이러한 외부 케이스(300)는 전면부(310), 한쌍의 측면부(320,330) 및 연장면부(340) 및 수용홈(315)이 일체로 형성되어 이루어진다.
구체적으로, 외부 케이스(300)의 전면부(310)는 회로 모듈(200)이 배치된 베어셀의 상면(100a)과 대응하는 크기를 가지는 판형으로 형성되어, 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)과 결합시 베어셀 상면(100a)을 커버한다. 이러한 전면부(310)는, 회로 모듈(200)에 설치된 외부 단자부(310)와 대응하는 위치에 외부 단자부(220)가 노출될 수 있도록 형성된 개구부(313)를 포함한다.
외부 케이스(300)의 한쌍의 측면부(320,330) 각각은 전면부(310)에 연결되며 베어셀의 한쌍의 단측면(100b,100c) 각각에 대응하는 크기를 가지는 판형으로 형성되어, 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)과 결합시 베어셀 한쌍의 단측면(100b,100c) 각각을 커버한다. 이러한 외부 케이스(300)의 일 측면부(320) 하단에는 음각형태의 손잡이부(320a)가 형성될 수 있으며, 손잡이부(320a)는 외부 기 기(미도시)에 장착된 배터리 팩(500)을 용이하게 분리시키는 역할을 한다.
외부 케이스(300)의 연장면부(340)는 전면부(310)와 한쌍의 측면부(320,330)의 가장자리에서 베어셀의 한쌍의 장측면(100d,100e) 방향으로 연장되어, 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)과 결합시 베어셀 한쌍의 장측면(100d,100e) 일부를 커버한다.
이러한 외부 케이스(300)의 연장면부(340)에는 상기 회로 모듈(200)에 형성된 돌출부(240)가 끼워질 수 있는 수용홈(315)이 형성된다.
전술한 바와 같이, 외부 케이스(300)의 수용홈(315)은 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)와의 물리적 결합을 위한 또하나의 결착수단으로써, 이러한 외부 케이스(300)의 수용홈(315)에 회로 모듈(200)의 돌출부(240)가 끼워져 고정된다. 여기서, 외부 케이스(300)의 수용홈(315)은 회로 모듈(200)의 돌출부(240)가 끼워져 잘 빠지지 않도록 돌출부(240)와 동일하거나 조금 작은 크기로 형성된다.
한편, 외부 케이스(300)의 전면부(320)의 일측 및 타측에는, 외부 케이스(300)의 전면부(320) 및 연장면부(340)에 걸쳐서 형성되는 라커(311) 및 후크(312)가 구비된다. 이러한 라커(311) 및 후크(312)는 배터리 팩(500)이 외부 기기에 올바른 방향으로 삽입되도록 하기 위한 것이다.
상기와 같이, 미리 사출성형방법에 의해 일체형의 사출케이스로 형성된 후 회로 모듈(200)과 연결된 베어셀(100)에 결합되는 외부 케이스(300)는, 종래의 배터리 팩에서 보호 회로 모듈과 연결된 베어셀의 양 단측면에 조립된 외부 커버 및 별도로 베어셀의 상면에 핫멜트 수지를 이용한 핫멜팅 방식으로 형성된 수지 몰딩부를 포함하여 이루어진 외부 케이스보다, 컴팩트한 배터리 팩을 실현하는데 더 유리하다.
라벨(400)은 베어셀(100)이 연결된 회로 모듈(200)을 외부 케이스(300)로 커버한 후, 베어셀(100)의 측면들(100b,100c,100d,100e)과 하면(100f)을 커버하도록 부착됨으로써, 베어셀(100)과 회로 모듈(200)이 연결되어 이루어진 코어팩과 외부 케이스(300)와의 결속력을 높이며, 완성된 배터리 팩(500)을 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 여기서, 라벨(400) 중, 외부 케이스(300)에 형성된 손잡이부(320a)와 대응되는 영역에는 손잡이부(320a)가 노출될 수 있도록 홀(400a)이 형성된다.
다음은 일체로 형성된 외부 케이스(300)와, 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)의 결합구조를 도 5 및 도 6을 통해서 자세히 살펴보기로 한다.
도 5는 도 2의 회로 모듈과 외부 케이스의 결합을 설명하기 위한 부분 사시도이고, 도 6은 도 1의 A-A 선을 따라 절취하여 회로 모듈과 외부 케이스의 결합단면 일부를 보여주는 부분 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)의 물리적인 결합은, 회로 모듈(200)의 돌출부(240)와 외부 케이스(300)의 수용홈(315)과의 결합, 즉 락킹(locking) 구조의 결합에 의해 이루어진다.
구체적으로, 회로 모듈(200)의 돌출부(240)는 외부 케이스(300)의 수용홈(315)에 끼워져 걸치게 됨으로써, 베어셀(100)과 연결된 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)는 견고하게 결합되며 외력으로부터 서로 분리되는 것이 방지될 수 있다. 도면에서, 회로 모듈(200)의 돌출부(240)가 인쇄회로기판(210)의 외측면(210a)으로부터 바깥방향으로 돌출되는 돌출 두께(Tp)는, 외부 케이스(300)의 수용홈(315) 두께(Tg)와 같도록 도시되었는데 외부 케이스(300)의 수용홈(315) 두께(Tg)의 2/3 내지 3/3 일 수 있다. 여기서, 돌출부(240)의 돌출 두께(Tp)가 외부 케이스(300)의 수용홈 두께(Tg)의 3/2보다 작으면, 강한 외부 충격에 의해 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)의 결합력이 약해져 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)가 서로 분리될 수 있으며, 돌출부(240)의 돌출 두께(Tp)가 외부 케이스300)의 수용홈 두께(Tg)의 3/3보다 크면, 돌출부(240)가 배터리 팩(500)의 외부로부터 돌출되어 배터리 팩(500)이 외부 기기에 장착될 때 평평하게 장착될 수 없다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(500)은 미리 성형사출성형 방식에 의해 외부 케이스(300)를 일체로 형성한 후 결착수단을 통해 회로 모듈(200)이 결합된 베어셀(100)의 상면 및 양 단측면에 결합시킴으로써, 종래의 배터리 팩에서 보호 회로 모듈과 연결된 베어셀의 양 단측면을 외부 커버로 조립하고 베어셀의 상면을 핫멜팅 방식에 의해 형성된 수지 몰딩부로 커버한 경우보다, 컴팩트한 배터리 팩을 실현할 수 있는 동시에 회로 모듈(200)과 외부 케이스(300)의 결합력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에에 따른 배터리 팩(500)은 종래의 배터리 팩에서 외부 케이스를 형성하기 위해 핫멜팅 방식을 이용한 경우에서 발생하는 외관불량을 줄일 수 있으며, 복잡한 공정을 단순화할 수 있으며, 핫멜트 수지에 따른 재 료비를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(500)은 외부 케이스(300)를 별도로 사출형성하여 회로 모듈(200)이 결합된 베어셀(100)에 조립시키기 때문에, 외부 케이스(300)의 외관불량이 발생하더라도 불량 외부 케이스만 폐기시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(500)은 종래의 배터리 팩에서 베어셀과 보호 회로 모듈 사이에 형성되어 베어셀과 보호 회로 모듈을 고정하는 수지 몰딩부에 외관불량이 발생할 경우 배터리팩 자체를 폐기시키는 것을 방지함으로써, 폐품률을 줄일 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 제조 수율을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 부분 분해 사시도이고, 도 8은 도 7의 회로 모듈과 외부 케이스의 결합을 설명하기 위한 부분 사시도이고, 도 9는 도 7의 B-B 선을 따라 절취한 회로 모듈과 외부 케이스의 결합 단면 일부를 보여주는 부분 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(500)과 비교할 때, 베어셀과 연결된 회로 모듈과 외부 케이스를 물리적으로 결합시키는 결착수단이 외부 케이스에만 형성된 것을 제외하고 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(500)과동일한 구성요소을 가지며, 동일한 작용을 한다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 베어셀(600), 회로 모듈(700), 외부 케이스(800), 및 라벨(900)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 배터리 팩(1000)은 외부 케이스(800) 내측에 형성되는 결착수 단, 즉 테이퍼부(814) 및 수용공간(815)을 더 포함한다.
베어셀(600)과 회로 모듈(700)은 전기적으로 연결되어 코어팩을 이루며, 이러한 코어팩에 외부 케이스(800)가 조립된 후 라벨(900)이 부착됨으로써, 배터리 팩(1000)이 완성된다.
베어셀(600) 및 라벨(900)은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(500)의 베어셀(100)과 라벨(400)과 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 7에 도시된 회로 모듈(700)은 도 2에 도시된 회로 모듈(200)에 형성된 결착수단의 하나인 돌출부(240)를 제외하고, 도 2와 마찬가지로 인쇄회로기판(710), 인쇄회로기판(710)의 회로를 구성하는 회로소자(미도시), 및 외부 단자부(720)를 포함하여 이루어진다.
회로 모듈(700)의 인쇄회로기판(710), 회로소자(미도시), 및 외부 단자부(720)는 도 2의 인쇄회로기판(210), 인쇄회로기판(210)의 회로를 구성하는 회로소자(미도시), 및 외부 단자부(220)와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 회로 모듈(700)과 베어셀(600)은 제 1 리드 탭(662) 및 제 2 리드 탭(664)을 통해 전기적으로 연결되고 외부 케이스(800)와 물리적으로 결합된다.
외부 케이스(800)는 상기 회로 모듈(700)이 배치되는 상기 베어셀(600)의 상면(600a)과 한쌍의 단측면(600b,600c)을 커버하도록 사출성형방법에 의해 일체로 사출 케이스로 형성된 후, 베어셀(600)과 연결된 회로 모듈(700)에 조립된다.
이러한 외부 케이스(800)는 전면부(810), 한쌍의 측면부(820,830) 및 연장면부(840)를 포함하여 이루어진다. 또한, 외부 케이스(800)는 연장면부(840) 내측에 형성되는 테이퍼부(814) 및 수용공간(815)을 더 포함한다. 외부 케이스(800)의 전면부(810), 한쌍의 측면부(820,830) 및 연장면부(840)는 도 4에 도시된 외부 케이스(300)의 전면부(310), 한쌍의 측면부(320,330) 및 연장면부(340)와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
외부 케이스(800)의 내측에 형성되는 테이퍼부(814)와 수용공간(815)은 베어셀(600)과 연결된 회로 모듈(700)과 외부 케이스(800)를 물리적으로 결합시키는 결착수단으로의 역할을 한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 테이퍼부(814)는 회로 모듈(700)이 외부 케이스(800)에 삽입되는 방향을 기준으로 외부 케이스(800)의 전단에, 구체적으로 전면부(810)와 접하는 연장면부(840)의 내측에 돌출된 구조로 형성되며, 경사면(814a)과 평면(814b)으로 이루어진다.
테이퍼부(814)의 경사면(814a)은 회로 모듈(700)이 외부 케이스(800)에 삽입시 회로 모듈(700)을 가이드하는 역할을 하며, 평면(814b)은 회로 모듈(700)을 외부 케이스(800) 내측에 삽입한 후 고정하는 역할을 한다. 이러한 테이퍼부(814)는 외부케이스(800)의 전면부(810)와 접하는 연장면부(840) 내측에 복수개로 형성될 수 있으며 여기서 테이퍼부(814)의 개수는 한정하지 않는다. 그리고, 테이퍼부(814)의 적어도 하나는 인쇄회로기판(710)에 설치된 외부 단자부(720)에 대응하는 위치에 형성되는데, 이는 외부 단자부(720) 부분에서의 회로 모듈(700)과 외부 케이스(800)의 결합력을 높임으로써, 완성된 배터리 팩(1000)이 외부 기기에 장착시 외부 기기의 전기단자와 배터리 팩(1000)의 외부 단자부(720)의 접촉으로 인해 회로 모듈(700)과 외부 케이스(800)의 외부 단자부(720) 부분에서 발생하는 큰 충격에 저항하도록 하기 위한 것이다.
수용공간(815)은 회로 모듈(700)이 외부 케이스(800)에 삽입되는 방향을 기준으로 외부 케이스(800)의 후단에, 즉 테이퍼부(814)의 상부에 형성된다. 다시 말해서, 수용공간(815)은 외부 케이스(800)의 내측에 돌출된 형태로 형성된 테이퍼부(814)에 의해 외부 케이스(800)의 내측 상부에 생긴 공간이다. 이러한 수용공간(815)에는, 테이퍼부(814)를 통과한 회로 모듈(700)이 삽입되어 장착되는 형태로 고정된다. 이에 따라, 회로 모듈(700)과 외부 케이스(800)는 견고하게 결합될 수 있으며, 외력으로부터 서로 분리되는 것이 방지될 수 있다.
상기와 같이, 미리 사출성형방법에 의해 일체형의 사출케이스로 형성된 후 회로 모듈(700)과 연결된 베어셀(600)에 결합되는 외부 케이스(800)는, 종래의 배터리 팩에서 보호 회로 모듈과 연결된 베어셀의 양 단측면에 조립된 외부 커버 및 별도로 베어셀의 상면에 핫멜트 수지를 이용한 핫멜팅 방식으로 형성된 수지 몰딩부를 포함하여 이루어진 외부 케이스보다, 컴팩트한 배터리 팩을 실현하는데 더 유리하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한변형의 실시 가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 팩을 분해 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 팩의 베어셀을 분해 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배터리 팩에서 베어셀과 회로 모듈이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 회로 모듈과 외부 케이스의 결합을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 6은 도 1의 A-A 선을 따라 절취하여 회로 모듈과 외부 케이스의 결합단면 일부를 보여주는 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 부분 분해 사시도이다.
도 8은 도 7의 회로 모듈과 외부 케이스의 결합을 설명하기 위한 부분 사시도이다.
도 9는 도 7의 B-B 선을 따라 절취한 회로 모듈과 외부 케이스의 결합 단면 일부를 보여주는 부분 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100, 600: 베어셀 200,700: 회로 모듈
240: 회로 모듈의 돌출부 300, 800: 외부 케이스
315: 외부 케이스의 수용홈 400, 900: 라벨
814: 외부 케이스의 테이퍼부 815: 외부 케이스의 수용공간
500, 1000: 배터리 팩

Claims (15)

  1. 베어셀;
    상기 베어셀의 상면에 배치되며, 상기 베어셀과 전기적으로 연결되는 회로 모듈;
    상기 회로 모듈을 포함하는 상기 베어셀의 상면과 한쌍의 단측면을 커버하도록 일체로 형성되어, 상기 회로 모듈과 결합하는 외부 케이스; 및
    상기 베어셀의 한쌍의 단측면과, 한쌍의 장측면과, 하면에 부착되는 라벨을 포함하며,
    상기 베어셀과 상기 회로 모듈의 전기적인 연결은
    상기 회로 모듈에 설치된 하나의 전기 접속단자와, 상기 베어셀의 한 쌍의 단측면 중 일 단측면에 절연되어 돌출된 전극단자와 상기 하나의 전기 접속단자를 전기적으로 연결하는 제 1 리드 탭과,
    상기 회로 모듈에 설치된 다른 하나의 전기 접속단자와, 상기 베어셀의 타 단측면과 상기 다른 하나의 전기 접속단자와 전기적으로 연결하는 제 2 리드 탭에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 모듈과 상기 외부 케이스의 결합은
    상기 회로 모듈에 형성되는 복수의 돌출부와,
    상기 회로 모듈의 복수의 돌출부가 끼워질 수 있도록 상기 회로 모듈의 돌출부와 대응하는 외부 케이스에 형성되는 복수의 수용홈을 포함하는 결착수단에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회로 모듈은
    플레이트 형태의 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판에 외부로 노출되도록 설치되는 외부 단자부; 및
    상기 인쇄회로기판의 외측면에 형성되는 상기 복수의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부 중 적어도 하나가 상기 외부 단자부가 위치하는 영역에 대응하여 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부는 상기 인쇄회로기판의 외측면으로부터 바깥방향으로 테이퍼진 형태로 돌출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부가 상기 인쇄회로기판의 외측면으로부터 돌출되는 돌출 두께는 상기 외부 케이스에 형성된 상기 수용홈 두께의 2/3 내지 3/3인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 케이스는
    상기 회로 모듈이 배치된 상기 베어셀의 상면과 대응하는 크기를 가지고 형 성되는 전면부;
    상기 전면부와 연결되며, 상기 베어셀의 한쌍의 단측면 각각과 대응하는 크기를 가지고 형성되는 측면부;
    상기 베어셀의 한쌍의 장측면을 덮도록, 상기 전면부와 상기 측면부의 가장자리로부터 연장되어 형성되는 연장면부;
    상기 전면부와 접하는 상기 연장면부의 내측에서, 상기 회로 모듈의 돌출부와 대응되는 위치에 형성되는 상기 복수의 수용홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 모듈과 상기 외부 케이스의 결합은 상기 외부 케이스의 내측에 형성되는 결착 수단에 의해 이루어지며,
    상기 결착수단은
    상기 회로 모듈이 삽입되는 방향을 기준으로 상기 외부 케이스의 전단에 위치하여 상기 회로 모듈을 가이드하는 복수의 테이퍼부와,
    상기 외부 케이스의 후단에 위치하여 상기 회로 모듈을 고정하는 수용공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회로 모듈은
    플레이트형으로 형성되는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판에 외부로 노출되도록 설치되는 외부 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 테이퍼부 중 적어도 하나가 상기 회로 모듈에 포함되는 상기 외부 단자부 부분에 위치하는 것을 특징으로 배터리 팩.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 케이스는
    상기 회로 모듈이 배치된 상기 베어셀의 상면과 대응하는 크기를 가지고 형성되는 전면부;
    상기 전면부와 연결되고, 상기 베어셀의 한쌍의 단측면 각각과 대응하는 크기를 가지고 형성되는 측면부;
    상기 베어셀의 한쌍의 장측면을 덮도록, 상기 전면부와 상기 측면부의 가장자리로부터 연장되어 형성되는 연장면부;
    상기 전면부와 접하는 상기 연장면부 내측에서, 경사면 및 상기 경사면과 연결된 평면을 가지고 형성된 상기 복수의 테이퍼부; 및
    상기 전면부와 접하는 상기 연장면부 내측에서, 상기 테이퍼부 상부에 형성되는 상기 수용공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어셀의 상면에 부착되어 상기 베어셀과 상기 회로 모듈의 전기적인 단락을 방지하는 절연접착부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 케이스는 상기 베어셀의 한쌍의 단측면 중 일 단측면에 대응하는 일 측면부 하단에 형성되는 손잡이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 라벨은 상기 손잡이부와 대응되는 영역에 형성되는 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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