KR101057541B1 - 배터리 팩 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
용접시 배터리 셀과 회로 모듈을 고정시켜, 정확한 위치에 용접이 이루어지도록 할 수 있는 배터리 팩 및 제조 방법이 개시된다.
일 예로, 배터리 셀과, 배터리 셀의 상부에 고정되고, 상면에는 단자들이 형성된 회로 모듈과, 회로 모듈의 하부로부터 배터리 셀의 상부까지 연장되어 배터리 셀과 회로 모듈을 고정시키는 리드 플레이트와 회로 모듈 및 배터리 셀에 결합되는 동시에 상기 단자들을 외부로 노출되도록 하는 커버를 포함하고, 리드 플레이트는 배터리 셀의 상면과 접촉하는 연장 영역으로부터 상부로 돌출된 적어도 하나의 리브를 포함하는 배터리 팩이 개시된다.
배터리 팩, 회로 모듈, 리드 플레이트, 용접, 리브, 지그
Description
본 발명은 배터리 팩 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 전자기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 이차전지는, 예를 들면, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이온 전지 등이 있다. 이들 중에서, 리튬 이온 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
리튬 이온 전지는 배터리 팩 형태로 형성될 수 있으며, 배터리 팩은 양극판, 음극판, 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 캔과, 캔을 밀봉하는 캡조립체를 포함하는 배터리 셀; 보호회로 소자를 포함하며, 배터리 셀에 결합되는 회로 모듈; 및 회로 모듈을 덮는 커버로 이루어진다.
본 발명의 실시예는 용접시 배터리 셀과 회로 모듈을 고정시켜서, 정확한 위치에 용접이 이루어지도록 할 수 있는 배터리 팩 및 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 상부에 고정되고, 상면에는 단자들이 형성된 회로 모듈;및 상기 회로 모듈의 하부로부터 상기 배터리 셀의 상부까지 연장되어 상기 배터리 셀과 회로 모듈을 고정시키는 리드 플레이트; 상기 회로 모듈 및 배터리 셀에 결합되는 동시에 상기 단자들을 외부로 노출되도록 하는 커버를 포함하고, 상기 리드 플레이트는 상기 배터리 셀의 상면과 접촉하는 연장 영역으로부터 상부로 돌출된 적어도 하나의 리브를 포함하여 형성될 수 있다.
여기서, 상기 리브는 상기 리드 플레이트의 외측을 향하는 방향으로 굴곡되어 형성될 수 있다.
그리고 상기 리브가 굴곡된 면은 상기 배터리 셀의 상면과 평행하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 리브는 상기 연장 영역의 단부에 위치하고, 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 외측으로 굴곡되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 리브는 상기 연장 영역의 양 측부에 쌍을 이루어 위치하고, 상기 배터리 셀의 폭 방향을 따라 외측으로 굴곡되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 리브는 상기 연장 영역의 가장자리를 따라서 연속하여 형성되고, 외측으로 굴곡되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 리브는 상기 연장 영역의 상면으로부터 경사각을 구비하여 돌출될 수 있다.
또한, 상기 리브는 상기 연장 영역의 상면으로부터 수직하게 돌출될 수 있다.
또한, 복수의 상기 리브는 상기 연장 영역의 상면으로부터 상호간에 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 연장 영역 중에서 상기 리브가 형성된 영역의 내측은 상기 배터리 셀의 상부에 용접될 수 있다.
또한, 상기 리드 플레이트는 상기 회로 모듈의 하부에 형성된 하부 영역; 상기 하부 영역으로부터 하부로 굴곡되어 형성된 측벽 영역; 및 상기 측벽 영역으로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 상부에 형성된 연장 영역을 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 영역은 상기 회로 모듈의 배선 패턴에 전기적으로 연결되어 상기 회로 모듈의 음극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
더불어, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법은 회로 모듈의 하부에 형성된 리드 플레이트를 배터리 셀의 상면에 접촉시키고, 상기 리드 플레이트 의 상부로 수직하게 돌출된 리브를 용접 지그가 가압하여, 상기 리브의 내측에 용접을 진행하는 리드 플레이트 용접 단계; 및 상기 배터리 셀 및 회로 모듈의 상부에 결합하는 커버 결합 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 리브를 상기 용접용 지그의 바닥면이 접촉하고 가압하여, 상기 리드 플레이트와 배터리 셀의 위치를 고정한 상태에서 용접을 수행하는 것일 수 있다.
그리고 상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 회로 모듈의 상면 중앙에 형성된 용접용 홀에 상기 용접 지그로부터 돌출된 고정 돌기를 결합시켜 상기 배터리 셀과 회로 모듈의 위치를 고정하고 용접을 수행하는 것일 수 있다.
또한, 상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 지그의 바닥면에 형성된 용접 홀로 상기 리드 플레이트를 노출시킨 상태에서 용접을 수행하는 것일 수 있다.
또한, 상기 리드 플레이트 용접 단계는 레이저 용접 또는 저항 용접으로 이루어지는 것일 수 있다.
더불어, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법은 회로 모듈의 하부에 형성된 리드 플레이트를 배터리 셀의 상면에 접촉시키고, 용접 지그의 바닥면으로부터 하부로 돌출된 리브로 상기 리드 플레이트의 상면을 가압하고, 상기 리브의 내측으로 용접을 진행하는 리드 플레이트 용접 단계; 및 상기 배터리 셀 및 회로 모듈의 상부에 결합하는 커버 결합 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 바닥면에 상기 리브의 내측으 로 형성된 용접 홀로 상기 리드 플레이트를 노출시켜 용접을 수행하는 것일 수 있다.
그리고 상기 커버 결합 단계의 이후에는 상기 배터리 셀의 측면을 라벨로 덮는 라벨 부착 단계가 더 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩 및 제조 방법은 리드 플레이트의 양 단으로부터 상부로 돌출된 형상의 리브를 구비하여, 용접시 용접 지그가 상기 리브를 가압할 수 있도록 함으로써, 용접시 배터리 셀과 회로 모듈을 고정시켜 정확한 위치에 용접이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도면 전체에 걸쳐서, 동일한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였으며, 이하에서는 각 실시예의 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이다. 도 4는 도 3의 B 부분을 확대한 리드 플레이트의 사시도이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110), 회로 모듈(120), PTC(positive temperature coefficient) 조립체(130), 제 1 리드 플레이트(140), 제 2 리드 플레이트(150), 상부 커버(160), 하부 커버(170) 및 라벨(180)을 포함한다.
상기 배터리 셀(110)은 충전 및 방전이 가능하고, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어진 전극 조립체(미도시); 금속 재질로 이루어지며, 상기 전극 조립체 및 전해액(미도시)을 수용하는 용기 형태의 캔(111); 및 상기 캔(111)을 밀봉하는 캡 플레이트(113)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 캡 플레이트(113)는 금속 재질로 형성되며, 상기 캡 플레이트(113)의 대략 중앙에는 전극 단자(114)가 결합되고, 상기 캡 플레이트(113)와 상기 전극 단자(114) 사이에는 상기 전극 단자(114)를 상기 캡 플레이트(113)로부터 절연시키는 절연 가스켓(115)이 개재될 수 있다.
상기 캔(111) 및 상기 캡 플레이트(113)는 단자 역할을 할 수 있으며, 본 발명의 한 실시예서는 양극으로서 작용하는 것으로 설명한다. 물론, 이 때 상기 전극 단자(114)는 음극으로서 작용하는 것으로 설명한다. 즉, 캔(111) 및 캡 플레이 트(113)는 양극의 극성을 갖고, 상기 전극 단자(114)는 음극의 극성을 갖는다. 물론, 그 반대도 가능하다.
상기 배터리 셀(110)은 가스켓(115)에 의해 절연된 상태로 전극 단자(114)가 돌출된 상면(110a), 상면(110a)과 연결되는 한 쌍의 단측면(110b,110c)과 한 쌍의 장측면(110d, 110e), 측면들(110b, 110c, 110d, 110e)과 연결되며 상면(110a)과 마주보는 하면(110f)으로 이루어질 수 있다. 여기서, 한 쌍의 단측면(110b, 110c)은 상기 배터리 셀(110)의 상면(110a)과 연결되는 측면들(110b, 110c, 110d, 110e) 중 폭이 좁은 측면들이며, 한 쌍의 장측면(110d, 110e)은 상기 배터리 셀(110)의 측면들(110b,110c,110d,110e) 중 폭이 넓은 측면들이다.
상기 회로 모듈(120)은 배터리 셀(110)의 상부에 배치되어, 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결되며, 회로 기판(121), 단자들(122), 회로 소자(123), 용접용 홀(124) 및 단자 패턴들(125, 126)을 포함한다.
상기 회로 기판(121)은 대략 판 형태로 형성되며, 상기 배터리 셀(110)의 과충전, 과방전 및 과전류를 방지하는 보호 회로를 포함한다. 여기서, 상기 회로 기판(121)의 상면은(121a)은 회로 모듈(120)의 상면과 동일하고, 회로 기판(121)의 하면(121b)은 회로 모듈(120)의 하면과 동일한 것으로 정의한다.
상기 단자들(122)은 회로 기판(121)의 상면(121a)에 형성되며, 회로 기판(121)과 외부 전자기기(미도시)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 일례로, 상기 단자(122)는 팩 마이너스 단자(122a), 팩 플러스 단자(122b), 온도 및 ID 확인 단자(122c)로 이루어질 수 있다.
상기 회로 소자(123)는 상기 회로 기판(121)의 하면(121b)에 형성되며, 이는 상술한 과충전, 과방전 및 과전류를 방지하는 보호 회로를 이룬다.
상기 용접용 홀(124)은 회로 기판(121)의 대략 중앙으로서, 상면(121a)과 하면(121b)을 관통하여 형성된다. 이러한 용접용 홀(124)은 배터리 셀(110)의 전극 단자(114)와 대응하는 영역에 위치하여, 저항 또는 레이저 용접에 의해 전극 단자(114)에 후술되는 PTC 조립체(130)를 용접시 용접 공간을 제공하는 역할을 한다.
상기 단자 패턴들(125, 126)은 회로 기판(121)의 하면(121b)에 형성되어 있다. 상기 단자 패턴(125)에는 하기할 제 1 리드 플레이트(140)가 용접된다. 상기 단자 패턴(126)에는 하기할 제 2 리드 플레이트(150)가 용접된다. 또한, 상기 단자 패턴(128)에는 하기할 PTC 조립체(130)가 용접된다.
상기 PTC(positive temperature coefficient) 조립체(130)는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 설치되어 회로 모듈(120)의 단자 패턴(128)과 전기적으로 연결되며, 용접용 홀(124)을 통한 저항 용접에 의해 전극 단자(114)와 전기적으로 연결된다. 보다 상세히 설명하면, 상기 PTC 조립체(130)는 전극 리드 플레이트(131), PTC 소자(132) 및 연결 리드 플레이트(133)를 포함한다. 여기서, 상기 전극 리드 플레이트(131)가 직접 상기 전극 단자(114)에 용접된다. 이러한 전극 리드 플레이트(131)는 예를 들어 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 PTC 소자(132)는 상기 전극 리드 플레이트(131)에 접속된다. 더불어, 상기 연결 리드 플레이트(133)는 상기 PTC 소자(132)에 접속된다. 더욱이, 상기 연결 리드 플레이트(133)는 상기 회로 기판(121)에 형성된 단자 패턴(128)에 저항 또는 레이저 용접되어 있다. 한편, 상기 PTC 조립체(130)와 배터리 셀(110) 사이에는 절연 시트(139)가 개재됨으로써, 상기 PTC 조립체(130)와 상기 캡 플레이트(113) 사이의 전기적 쇼트가 방지되도록 한다.
상기 제 1 리드 플레이트(140)는 회로 모듈(120)의 일측(도 2의 우측)에 결합되어 회로 모듈(120)의 단자 패턴(125)과 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제 1 리드 플레이트(140)는 배터리 셀(110)과 회로 모듈(120)을 전기적으로 연결한다. 이러한 제 1 리드 플레이트(140)는 금속 재질, 예를 들어 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제 1 리드 플레이트(140)는 배터리 셀(110)의 상면(110a)(즉, 캡 플레이트(113)로 이루어져 양극으로서 역할을 함)과 연결되어, 양극으로서 작용할 수 있다.
구체적으로, 제 1 리드 플레이트(140)는 제 1 하부 영역(141), 제 1 측벽 영역(142), 제 1 연장 영역(143) 및 제 1 리브(144)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제 1 하부 영역(141)은 플레이트 형태로 형성되어 회로 기판(121)의 하면(121b)에 접촉하며, 레이저 용접 등에 의해 회로 모듈(120)과 전기적으로 연결된다.
상기 제 1 측벽 영역(142)은 상기 제 1 하부 영역(141)으로부터 절곡되어 배터리 셀(110)의 상면(110a) 방향으로 연장되며, 상기 회로 모듈(120)과 배터리 셀(110)의 간격을 확보하는 역할을 한다.
상기 제 1 연장 영역(143)은 상기 배터리 셀(110)의 상면(110a)에 접촉되도록 제 1 측벽 영역(142)으로부터 절곡되어 연장되며, 상기 제 1 하부 영역(141)과 대략 평행하게 형성된다. 이러한 제 1 연장 영역(143)은 저항 용접 또는 레이저 용접 등에 의해 배터리 셀(110)의 상면(110a)과 전기적으로 연결된다. 더욱이, 배터리 팩의 낙하 충격에 대한 내성을 향상시키기 위해, 상기 제 1 하부 영역(141)과 배터리 셀(110)의 사이에는 실리콘 본딩이 추가적으로 수행될 수 있다.
상기 제 1 리브(144)는 상기 제 1 연장 영역(143)으로부터 상부로 돌출되어 형성된다. 상기 제 1 리브(144)는 상기 제 1 연장 영역(143)의 상면에 수직하게 돌출되고, 상기 제 1 연장 영역(143)의 세 변에 각각 형성된다. 상기 제 1 리브(144)는 상기 상기 제 1 연장 영역(143)의 단부에 하나가 형성되며, 상기 배터리 셀(110)의 길이 방향에 나란한 측변에 두 개가 형성된다. 상기 제 1 리브(144)는 상부가 굴곡되어 상기 제 1 연장 영역(143)의 외측을 향한다. 또한, 상기 제 1 리브(144)가 굴곡된 부분은 상기 제 1 연장 영역(143)과 나란한 평면을 형성한다. 상기 제 1 리브(144)는 후술할 바와 같이, 상기 배터리 셀(110)과 회로 모듈(120)의 결합을 위한 용접시 용접 지그가 안착되는 부분으로, 상기 용접 지그는 상기 제 1 리브(144)를 상부에서 가압하여, 위치를 용이하게 고정시킬 수 있다.
상기 제 2 리드 플레이트(150)는 상기 회로 모듈(120)의 타측(도 2의 왼쪽)에 결합되어 있다. 제 2 리드 플레이트(150)는 제 1 리드 플레이트(140)와 함께 배 터리 셀(110)의 상부에 배치되는 회로 모듈(120)의 수평을 유지하는 역할을 한다. 상기 제 2 리드 플레이트(150)는 회로 모듈(120)의 단자 패턴(126)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 단자 패턴(126)은 회로 모듈(120)의 양극 배선 패턴(미도시)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 물론, 상기 제 2 리드 플레이트(150)는 상기 회로 모듈(120)의 양극 배선 패턴과 전기적으로 연결되지 않을 수도 있다.
이러한 제 2 리드 플레이트(150)는 제 1 리드 플레이트(140)와 동일한 형상, 크기 및 재질로 형성될 수 있으며, 제 2 하부 영역(151), 제 2 측벽 영역(152), 제 2 연장 영역(153) 및 제 2 리브(154)를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 제 2 리드 플레이트(150)의 제 2 하부 영역(151), 제 2 측벽 영역(152) 및 제 2 연장 영역(153)은 제 1 리드 플레이트(140)의 제 1 바닥 영역(141), 제 1 측벽 영역(142) 및 제 1 연장 영역(143)과 대응되므로, 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기 제 2 리브(154)는 상기 제 2 연장 영역(153)으로부터 상부로 돌출된다. 상기 제 2 리브(154)는 상기 제 2 연장 영역(153)의 상면에 수직하게 돌출되고, 상기 제 2 연장 영역(153)의 세 변에 각각 형성된다. 상기 제 2 리브(154)의 상부는 굴곡되어 상기 제 2 연장 영역(153)의 외측을 향하며, 상기 제 1 리브(154)가 굴곡된 부분은 상기 제 1 플레이트(140)의 제 1 리브(144)와 동일한 높이의 평면을 형성한다. 따라서, 용접 지그가 가압하는 경우, 상기 제 2 리브(154)는 상기 제 1 플레이트(140)의 제 1 리브(144)와 동일한 압력을 인가받아, 상기 용접 지그를 지지하여 상기 배터리 셀(110)과 회로 모듈(120)의 위치를 정확하게 고정시킬 수 있다.
상기 상부 커버(160)는 배터리 셀(110)의 상부에 결합되며, 내부 공간에 상기 회로 모듈(120)을 수용한다. 이러한 상부 커버(160)는 커버 플레이트(161)와, 커버 플레이트(161)로부터 회로 모듈(120) 방향으로 연장된 측벽들(162, 164)을 포함하여 이루어질 수 있다.
커버 플레이트(161)는 배터리 셀(110)의 상면(110a)과 대략 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 커버 플레이트(161)의 내면은 회로 기판(121)의 상면(121b)과 마주 접한다. 커버 플레이트(161)는 단자들(122)과 대응되는 영역에 관통홀들(165)이 형성되어 있다. 이러한 관통홀들(165)은 단자들(122)을 외부로 노출시켜, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 외부 전자기기(미도시)가 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
상기 측벽들(162,164)은 상부 커버(160)의 길이 방향 양 끝단에 위치하는 양단부(162)와, 양단부(162)를 연결하는 연결부(163)를 포함한다. 상기 양단부(162)는 배터리 셀(110)의 상면(110a) 중 단측면(110b, 110c)과 대응하는 영역에 접하며, 커버 플레이트(161)를 지지한다. 한편, 연결부(163)가 상기 양단부(162)보다 회로 모듈(120) 방향으로 더 연장된다. 상기 연결부(163) 중 배터리 셀(110)의 한쌍의 장측면(110d,110e)의 상부를 덮는 부분은 후술되는 라벨(180)에 의해 감싸진다.
상기 하부 커버(170)는 상기 배터리 셀(110)의 하부에 결합된다. 이러한 하 부 커버(170)는 바닥 플레이트(171)와, 바닥 플레이트(171)로부터 배터리 셀(110)의 방향으로 연장된 연장부(172)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 바닥 플레이트(171)는 배터리 셀(110)의 하면(110f)과 대략 동일한 형상으로서, 접착부재(174)에 의해 배터리 셀(110)의 하면(110f)에 부착될 수 있다.
또한, 상기 연장부(172)는 배터리 셀(110)의 장측면(110d, 110e)의 하부를 덮는다. 상기 연장부(172)는 후술되는 라벨(180)에 의해 감싸진다.
상기 라벨(180)은 배터리 셀(110)의 측면들(110b, 110c, 110d, 110e)을 감싸도록 부착된다. 상기 라벨(180)은 상부 커버(160)의 연결부(163)의 일부와 하부 커버(170)의 연장부(172)를 덮는다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 리드 플레이트(140, 150)의 양 단에 수직하게 돌출되고, 상부에 굴곡된 형상의 리브(144, 154)를 구비하여, 용접시 용접 지그가 상기 리브(144, 154)를 가압할 수 있도록 함으로써, 용접시 배터리 셀과 회로 모듈을 고정시켜 정확한 위치에 용접이 이루어지도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트 의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은 회로 기판(121)의 하부에 연장되어 형성된 제 1 리드 플레이트(240)를 포함한다.
상기 제 1 리드 플레이트(240)는 제 1 연장 영역(143)에 형성된 제 1 리브(244)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 리브(244)는 상기 제 1 연장 영역(143) 중에서 상기 배터리 셀(110)의 길이 방향에 평행한 두 측변에 각각 돌출되어 형성된다. 상기 제 1 리브(244)는 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로 상기 제 1 연장 영역(143)에 수직하며, 상부는 상기 배터리 셀(110)의 폭 방향으로 외측을 향하도록 굴곡되어 형성된다. 상기 제 1 리브(244)는 앞선 실시예에 비해 갯수가 줄여 생산 단가를 줄일 수 있고, 상기 제 1 연장 영역(143)의 양 측변에 대응되도록 위치하는 바, 상부에서 가압하는 용접 지그를 균형적으로 지탱할 수 있다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 회로 기판(121)의 타측에는 제 1 리드 플레이트(240)와 대응되는 형상으로 제 2 리드 플레이트가 형성될 수도 있다. 이 경우, 제 2 리드 플레이트의 제 2 리브는 상기 제 1 리브(244)와 동일한 형상 및 높이로 형성된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은 회로 기판(121)의 하부에 연장되어 형성된 제 1 리드 플레이트(340)를 포함한다.
상기 제 1 리드 플레이트(340)는 제 1 연장 영역(143)으로부터 돌출되어 형성된 제 1 리브(344)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 리브(344)는 상기 제 1 연장 영역(143)의 단부에 형성되며, 상기 제 1 연장 영역(143)의 폭 중앙 위치에 형성된다. 또한, 상기 제 1 영역(143)으로부터 수직하게 형성된다. 상기 제 1 리브(344)의 상부는 상기 배터리 셀(110)의 길이 방향을 따라 굴곡되어 상기 배터리 셀(110)의 길이 방향으로 외측을 향한다. 상기 제 1 리브(344)는 앞선 실시예에 비해 갯수가 줄어드는 반면, 상기 제 1 연장 영역(143)의 단부 중앙에 형성되어 있으므로, 용접 지그를 안정적으로 지탱할 수 있다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 리드 플레이트(340)에 대응되는 제 2 리드 플레이트가 상기 회로 기판(121)의 타측에 형성될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이 트의 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은 회로 기판(121)의 하부에 연장되어 형성된 제 1 리드 플레이트(440)를 포함한다.
상기 제 1 리드 플레이트(440)는 제 1 연장 영역(143)으로부터 돌출되어 형성된 제 1 리브(444)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 리브(444)는 상기 제 1 연장 영역(143)의 가장자리 둘레를 따라서 연속하여 형성된다. 상기 제 1 리브(444)는 상기 제 1 연장 영역(143)의 세 변을 따라서 형성되며, 상기 제 1 연장 영역(143)으로부터 수직하게 돌출된다. 또한, 상기 제 1 리브(444)는 상부가 굴곡되어 상기 제 1 연장 영역(143)의 외측을 향하는 평면을 형성한다. 따라서, 상기 제 1 리브(444)는 가압 면적을 넓힘으로써, 용접 지그의 압력을 안정적으로 지탱할 수 있다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 리드 플레이트(440)에 대응되는 제 2 리드 플레이트가 상기 회로 기판(121)의 타측에 형성될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(미도시) 은 회로 기판(121)의 하부에 연장되어 형성된 제 1 리드 플레이트(540)를 포함한다.
상기 제 1 리드 플레이트(540)는 제 1 연장 영역(143)으로부터 돌출되어 형성된 제 1 리브(544)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 리브(544)는 상기 제 1 연장 영역(143)의 세 변으로부터 수직하게 돌출된다. 상기 제 1 리브(544)는 별도의 굴곡을 형성하지 않으므로 상기 제 1 리브(544)의 폭과 대응하여 용접 지그가 접촉한다. 또한, 상기 제 1 리브(544)는 선택에 따라 상기 제 1 연장 영역(143)의 단부 또는 양 측변에만 형성될 수도 있다. 상기 제 1 리브(544)는 상기 용접 지그를 용이하게 지탱하면서도, 굴곡하는 공정이 필요하지 않은 바, 제조 단가를 낮출 수 있다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 리드 플레이트(540)에 대응되는 제 2 리드 플레이트가 상기 회로 기판(121)의 타측에 형성될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(미도시)은 회로 기판(121)의 하부에 연장되어 형성된 제 1 리드 플레이트(640)를 포함한다.
상기 제 1 리드 플레이트(640)는 제 1 연장 영역(143)으로부터 돌출되어 형성된 제 1 리브(644)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 리브(644)는 상기 제 1 연장 영역(143)의 세 변에 각각 형성되며, 상기 제 1 연장 영역(143)으로부터 일정 각도를 형성하도록 기울어져서 돌출된다. 상기 제 1 리브(644)는 상기 제 1 연장 영역(143)에 접촉한 부분에 비해 상부가 더 개방된 형상으로 이루어진다. 또한, 상기 제 1 리브(644)는 선택에 따라 상기 제 1 연장 영역(143)의 단부 또는 양 측변에만 형성될 수도 있다.
따라서, 상기 제 1 리브(644)는 용접 지그를 지탱하면서도, 보다 넓은 용접 면적을 확보하여 용접이 용이하게 수행되도록 할 수 있다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 리드 플레이트(640)에 대응되는 제 2 리드 플레이트가 상기 회로 기판(121)의 타측에 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 일 제조 방법을 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 일 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 일 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 11b는 도 11a의 C를 확대한 일부 절개 사시도이고, 도 11c는 도 11a의 D-D'선 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 제조 방법은 리드 플레이트 용접 단계(S1), 커버 결합 단계(S2), 라벨 부착 단계(S3)를 포함하 여 이루어질 수 있다. 이하에서는 도 10의 각 단계를 도 11a 내지 도 11e를 함께 참조하여 설명하도록 한다.
도 10, 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 상기 리드 플레이트 용접 단계(S1)는 배터리 셀(110)의 상부에 회로 모듈(120)을 용접하는 단계이다. 상기 리드 플레이트 용접 단계(S1)에서는 먼저 회로 모듈(120)을 배터리 셀(110)의 상면에 밀착시킨다. 또한, 회로 모듈(120)중 제 1 리드 플레이트(140) 및 제 2 리드 플레이트(150)는 배터리 셀(110)의 상면 양단에 각각 접촉하도록 한다.
그리고 이 때, 상기 배터리 셀(110)과 회로 모듈(120)은 용접 지그(10)의 하부 지그(20)와 상부 지그(30) 사이에 고정된다. 상기 하부 지그(20)는 내부에 수용홈(21)을 구비하여, 상기 배터리 셀(110)을 수용하고, 수용홈(21)의 상부로 상기 배터리 셀(110)의 상부와 상기 회로 모듈(120)을 노출시킨다. 상기 상부 지그(30)는 상기 회로 모듈(120)의 상부에서 가압하면서 상기 하부 지그(20)와 결합한다.
상기 상부 지그(30)는 하면으로부터 돌출된 고정 돌기(31)을 구비하고, 상기 고정 돌기(31)를 상기 회로 모듈(120)의 용접용 홀(124)과 결합시켜 상기 회로 모듈(120)의 위치를 고정시킨다. 또한, 상기 상부 지그(30)는 상면으로부터 대략 역피라미드의 형상으로 내부를 향해 음각되어 형성된 경사면(32)을 구비하고, 상기 경사면(32)이 모이는 지점에 위치한 대략 평면 형상의 바닥면(33)을 구비한다.
상기 바닥면(33)은 상기 리드 플레이트(140, 150)의 리브(144, 154)를 상부에서 접촉하여 가압한다. 그리고 가압은 상기 상부 지그(30)의 양 가장자리를 따라 형성된 금속 부재(40)의 하중에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 리드 플레이트(140, 150)가 상기 배터리 셀(110)의 정확한 위치에 고정될 수 있다. 또한, 상기 바닥면(33)의 일측에는 상기 리드 플레이트(140, 150)의 연장 영역(143, 153)에 대응되는 용접용 홀(33a)이 형성된다. 또한, 용접의 용이성을 위해 상기 경사면(32)의 일부에도 용접용 홀(32a)이 더 형성될 수 있다. 따라서, 상기 용접용 홀(33a)을 통해 레이저 용접 또는 저항 용접이 수직 상방으로부터 이루어지게 된다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 리드 플레이트 용접 단계(S1)의 이후에는 상기 회로 모듈(120)의 용접용 홀(124)을 통해 상기 PCT 조립체(130)를 상기 배터리 셀(110)의 전극 단자(114)와 용접하는 단계가 더 이루어질 수 있다.
도 10, 도 11d를 참조하면, 상기 커버 결합 단계(S2)는 상기 상부 커버(160)를 상기 회로 모듈(120)에 끼우는 단계이다. 상기 커버 결합 단계(S2)에서 상부 커버(160)를 이용하여 상기 회로 모듈(120)의 상면 및 측면들을 모두 덮고, 또한 상기 배터리 셀(110)의 상부 일부 영역도 덮는다. 물론, 상기 상부 커버(160)에는 미리 다수의 관통홀(165)을 형성함으로써, 상기 회로 모듈(120)에 형성된 단자들(122a, 122b, 122c)이 외부로 노출되도록 한다. 더불어, 이러한 상부 커버(160)뿐만 아니라 배터리 셀(110)의 하단에는 외부 충격 흡수를 위해 하부 커버(도시되지 않음)가 결합될 수 있다.
도 10, 도 11e를 참조하면, 상기 라벨 부착 단계(S3)는 상기 배터리 셀(110) 의 측면들을 라벨(180)로 덮는 단계이다. 물론, 이 때 상기 상부 커버(160)의 일부 영역 및 하부 커버의 일부 영역도 상기 라벨(180)로 덮인다. 상기 라벨(180)에 의해 상기 배터리 셀(110)로부터 상부 커버(160) 및 하부 커버가 분리되지 않는다.
상기와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)이 제조될 수 있다. 상술한 바와 같이, 용접시 용접 지그(10)의 바닥면(33)이 리드 플레이트(140, 150)의 리브(144, 154)를 상부에서 가압하여 배터리 셀(110)의 상부에서의 위치를 고정시키므로, 배터리 팩(100)의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 다른 제조 방법을 설명하도록 한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 다른 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 12a는 제조 방법 중에서 리드 플레이트 용접 단계(S1)를 설명하기 위한 단면도이고, 도 12b는 도 12a의 E부분을 확대한 단면도이다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 회로 모듈(120)의 리드 플레이트(140, 150)에는 별도의 리브가 형성되지 않는다. 반면, 용접 지그(10)의 상부 지그(30)의 하부에 리브(34)가 형성된다. 상기 상부 지그(30)는 상기 상부 지그(30)의 하면으로부터 돌출되어 상기 리드 플레이트(140, 150)의 연장 영역(143, 153)을 고정시킨다. 따라서, 앞서 설명한 배터리 팩의 제조 방법과 같이 용접시 배터리 셀(110)과 회로 모듈(120)의 위치를 용이하게 고정시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 B 부분을 확대한 리드 플레이트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 9은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에 이용되는 리드 플레이트의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 다른 제조 방 법을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100; 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩
110; 배터리 셀 120; 회로 모듈
130; PTC 조립체
140, 240, 340, 440, 540, 640; 제 1 리드 플레이트
144, 244, 344, 444, 544, 644; 제 1 리브
150; 제 2 리드 플레이트 154; 제 2 리브
160; 상부 커버 170; 하부 커버
180; 라벨
Claims (20)
- 배터리 셀;상기 배터리 셀의 상부에 고정되고, 상면에는 단자들이 형성된 회로 모듈;및상기 회로 모듈의 하부로부터 상기 배터리 셀의 상부까지 연장되어 상기 배터리 셀과 회로 모듈을 고정시키는 리드 플레이트;상기 회로 모듈 및 배터리 셀에 결합되는 동시에 상기 단자들을 외부로 노출되도록 하는 커버를 포함하고,상기 리드 플레이트는 상기 배터리 셀의 상면과 접촉하는 연장 영역으로부터 상부로 돌출된 적어도 하나의 리브를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 리브는 상기 리드 플레이트의 외측을 향하는 방향으로 굴곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 2 항에 있어서,상기 리브가 굴곡된 면은 상기 배터리 셀의 상면과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 리브는 상기 연장 영역의 단부에 위치하고, 상기 배터리 셀의 길이 방향을 따라 외측으로 굴곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 리브는 상기 연장 영역의 양 측부에 쌍을 이루어 위치하고, 상기 배터리 셀의 폭 방향을 따라 외측으로 굴곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 리브는 상기 연장 영역의 가장자리를 따라서 연속하여 형성되고, 외측으로 굴곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 리브는 상기 연장 영역의 상면으로부터 경사각을 구비하여 돌출된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 리브는 상기 연장 영역의 상면으로부터 수직하게 돌출된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,복수의 상기 리브는 상기 연장 영역의 상면으로부터 상호간에 동일한 높이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 연장 영역 중에서 상기 리브가 형성된 영역의 내측은 상기 배터리 셀의 상부에 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 리드 플레이트는상기 회로 모듈의 하부에 형성된 하부 영역;상기 하부 영역으로부터 하부로 굴곡되어 형성된 측벽 영역; 및상기 측벽 영역으로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 상부에 형성된 연장 영역을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 11 항에 있어서,상기 하부 영역은 상기 회로 모듈의 배선 패턴에 전기적으로 연결되어 상기 회로 모듈의 음극 단자와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 회로 모듈의 하부에 형성된 리드 플레이트를 배터리 셀의 상면에 접촉시키고, 상기 리드 플레이트의 상부로 수직하게 돌출된 리브를 용접 지그가 가압하여, 상기 리브의 내측에 용접을 진행하는 리드 플레이트 용접 단계; 및커버를 상기 배터리 셀 및 회로 모듈의 상부에 결합하는 커버 결합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 리브를 상기 용접용 지그의 바닥면이 접촉하고 가압하여, 상기 리드 플레이트와 배터리 셀의 위치를 고정한 상태에서 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 회로 모듈의 상면 중앙에 형성된 용접용 홀에 상기 용접 지그로부터 돌출된 고정 돌기를 결합시켜 상기 배터리 셀과 회로 모듈의 위치를 고정하고 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 지그의 바닥면에 형성된 용접 홀로 상기 리드 플레이트를 노출시킨 상태에서 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 리드 플레이트 용접 단계는 레이저 용접 또는 저항 용접으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 회로 모듈의 하부에 형성된 리드 플레이트를 배터리 셀의 상면에 접촉시키고, 용접 지그의 바닥면으로부터 하부로 돌출된 리브로 상기 리드 플레이트의 상면을 가압하고, 상기 리브의 내측으로 용접을 진행하는 리드 플레이트 용접 단계; 및커버를 상기 배터리 셀 및 회로 모듈의 상부에 결합하는 커버 결합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 리드 플레이트 용접 단계는 상기 바닥면에 상기 리브의 내측으로 형성된 용접 홀로 상기 리드 플레이트를 노출시켜 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
- 제 13 항 또는 18항에 있어서,상기 커버 결합 단계의 이후에는 상기 배터리 셀의 측면을 라벨로 덮는 라벨 부착 단계가 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 제조 방법.
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