KR101097250B1

KR101097250B1 - 배터리팩

Info

Publication number: KR101097250B1
Application number: KR1020090105488A
Authority: KR
Inventors: 도완석; 안진홍; 곽노현; 서경원
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2011-12-21
Also published as: US20110101917A1; KR20110048775A

Abstract

복수개의 전지를 연결한 배터리팩이 개시된다. 개시된 배터리팩은, 외부단자와, 컨트롤러 접속을 위한 커넥터가 설치된 케이스; 상기 케이스 안에 설치된 복수 개의 전지; 상기 복수 개의 전지 중 적어도 하나의 전지와 상기 외부단자에 연결되어 상기 외부단자로 상기 복수 개의 전지의 전류를 공급하는 대전류라인; 및 상기 복수 개의 전지와 상기 커넥터에 연결되어 상기 컨트롤러로 전송될 상기 복수 개의 전지의 전압 신호를 상기 커넥터에 전송하는 밸런싱라인을 구비하며, 상기 대전류라인이 연결된 전지 중 상기 밸런싱라인이 연결되지 않은 전지의 경우, 그 전압 신호는 상기 대전류라인에 의하여 상기 외부단자에 전송되고, 상기 외부단자에 전송된 전압 신호는 상기 컨트롤러로 전송됨으로써, 상기 대전류라인이 밸런싱라인의 기능을 겸한다. 따라서, 대전류라인이 밸런싱라인의 기능을 겸하기 때문에 구조 및 조립공정이 간소해진다.

Description

배터리팩{Battery pack}

본 발명의 실시예는 복수개의 전지를 연결한 배터리팩에 관한 것이다.

배터리팩은 복수개의 전지를 연결하여 만든 전원공급유닛으로서, 예컨대 무정전 전원공급장치(UPS; uninterruptible power supply)와 같은 대용량 전원공급장치에 채용되어 정전이 발생했을 때 전지에 충전된 전원을 해당 설비로 공급하는 용도 등으로 사용되고 있다.

이러한 배터리팩에는 상기한 바와 같이 복수개의 전지가 내장되어 있기 때문에, 이 여러 전지들을 안정적으로 운영할 수 있도록 각 전지에서 인출된 밸런싱라인을 커넥터에 연결하고, 그 커넥터를 다시 컨트롤러에 연결해서, 각 전지의 전압상태를 컨트롤러가 감시토록 하고 있다.

따라서, 이를 위해서는 배터리팩의 각 전지마다 밸런싱라인을 연결해야 하기 때문에, 조립작업이 상당히 번거로울 수 있다.

본 발명의 실시예는 밸런싱라인의 연결 공정을 줄일 수 있도록 개선된 배터리팩을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 배터리팩은, 외부단자와, 컨트롤러 접속을 위한 커넥터가 설치된 케이스; 상기 케이스 안에 설치된 복수 개의 전지; 상기 복수 개의 전지 중 적어도 하나의 전지와 상기 외부단자에 연결되어 상기 외부단자로 상기 복수 개의 전지의 전류를 공급하는 대전류라인; 및 상기 복수 개의 전지와 상기 커넥터에 연결되어 상기 컨트롤러로 전송될 상기 복수 개의 전지의 전압 신호를 상기 커넥터에 전송하는 밸런싱라인을 구비하며, 상기 대전류라인이 연결된 전지 중 상기 밸런싱라인이 연결되지 않은 전지의 경우, 그 전압 신호는 상기 대전류라인에 의하여 상기 외부단자에 전송되고, 상기 외부단자에 전송된 전압 신호는 상기 컨트롤러로 전송됨으로써, 상기 대전류라인이 밸런싱라인의 기능을 겸한다.

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또한, 상기 밸런싱라인의 기능을 겸하는 대전류라인은 상기 밸런싱라인에 비해 두께가 두껍거나 길이가 길 수 있다.

그리고, 상기 컨트롤러에는 상기 밸런싱라인의 기능을 겸하는 대전류라인으로부터 들어오는 전류를 감소시키기 위한 저항부가 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 배터리팩은 대전류라인을 밸런싱라인으로 사용하기 때문에 구조 및 조립공정이 간소해진다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 구조를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 본 실시예의 배터리팩은 양극과 음극의 외부단자(41)(42) 및 컨트롤러(80) 접속용 커넥터(30)가 마련된 케이스(10)와, 이 케이스(10) 안에 내장된 복수개의 전지(21,22,23,24)와, 복수 전지(21,22,23,24)의 전극을 직렬로 연결해주는 전극탭(50), 그리고 상기 복수 전지(22,23,24)들의 전압 신호를 컨트롤러(80)로 보내기 위해 일단측은 전극탭(50)을 경유하여 전지(22,23,24)와 연결되고 타단측은 커넥터(30)와 연결된 밸런싱라인(60) 및, 상기 전지(21,22,23,24) 들의 전류를 상기 외부단자(41,42)로 공급하기 위한 대전류라인(71,72) 등을 구비하고 있다.

따라서, 케이스(10)에 내장된 복수 전지(21,22,23,24)들은 전극탭(50)에 의해 직렬로 연결되고, 그 직렬로 연결된 전지(21,22,23,24)들의 총 전류는 대전류라인(71,72)을 통해 외부단자(41,42)로 공급되며, 각 전지(22,23,24)들의 전압 신호는 밸런싱라인(60)을 통해 커넥터(30)를 경유하여 컨트롤러(80)로 보내진다.

여기서, 본 실시예에서의 대전류라인(71,72) 중 양극 외부단자(41)와 연결된 대전류라인(71)은 밸런싱라인의 기능을 겸한다. 즉, 다른 전지(22,23,24)들은 모두 전용의 밸런싱라인(60)을 구비하고 있지만, 양극 외부단자(41)와 바로 연결되는 맨 마지막 전지(21)에는 별도의 전용 밸런싱라인이 없고, 대신 대전류라인(71)이 그 기능을 겸하도록 구성되어 있다. 그러니까, 대전류라인(71)이면서 동시에 밸런싱라인이 되는 것이다. 따라서, 컨트롤러(80)로 다른 밸런싱라인(60) 들과 마찬가 지로 이 대전류라인(71)에서 밸런싱라인의 신호가 들어가게 되며, 컨트롤러(80)는 이 신호를 받아서 해당 전지(21)의 전압 상태를 감시하게 된다.

단, 전용 밸런싱라인(60)은 굵기가 가늘어 상대적으로 저항이 크며 단위 전지(22,23,24)로부터의 전류만 흐르므로 그곳을 지나는 전류가 5mA 정도에 불과한데 비해, 밸런싱라인 겸용 대전류라인(71)은 상대적으로 굵기가 굵어 저항이 작으며 총 전류가 흐르기 때문에 그 안을 흐르는 전류가 30A 정도에 이른다. 즉, 전류량의 차이가 크게 난다. 따라서, 컨트롤러(80) 안에 저항부(81)를 두고 상기 밸런싱라인 겸용 대전류라인(71)을 통해 들어오는 전류량을 다른 전용 밸런싱라인(60)의 전류량 수준으로 감소시키면, 전류량의 차이에 의한 밸런싱 신호 처리의 어려움을 해소할 수 있다. 또한, 마지막 전지(21) 단자와 양극 외부단자(41) 간의 밸런싱라인 겸용 대전류라인(71)의 길이를 도면과 같이 직선으로 바로 연결하지 않고 길게 만들면, 상대적으로 저항이 증가하기 때문에 전류량의 차이를 좀 더 완화시킬 수 있다.

이와 같은 구조에 의하면, 모든 전지마다 밸런싱라인(60)을 설치할 필요가 없고 마지막 전지(21)는 대전류라인(71)을 이용하기 때문에 구조가 간소해지고 조립작업도 편리해진다. 즉, 기존에는 비좁은 케이스(10) 내부 공간에서 전지 수만큼의 밸런싱라인(60) 용접 작업을 다 수행해야 했지만, 본 실시예의 구조에서는 마지막 전지(21)에 대한 밸런싱라인 용접작업이 필요 없어지므로 그만큼 비좁은 케이스(10) 내부 공간에 여유가 생기고 작업이 수월해지는 것이다. 따라서, 구조와 조립작업이 간소한 배터리팩이 구현될 수 있으며, 대전류 소비 중에는 상기 밸런싱라 인 겸용 대전류라인(71)을 대전류라인으로 사용하고, 휴지기때 밸런싱라인으로 사용하는 식으로 운영하면 된다.

다음으로, 도 2는 도 1에 도시된 구조의 변형 가능한 실시예를 보인 것이다. 도면에서 도 1과 동일한 참조부호는 동일한 기능의 부재를 나타낸다. 전술한 실시예에서는 모든 전지들이 직렬로 연결되어 있었지만, 본 실시예에서는 직렬과 병렬이 혼합된 직병렬 구조로 전지들(21a,21b)(22a,22b)(23a,23b)(24a,24b)이 연결되어 있다.

즉, 두 개씩의 전지(21a,21b)(22a,22b)(23a,23b)(24a,24b)들이 한 묶음으로 병렬 연결되고, 이 묶음들이 전극탭(50)에 의해 직렬로 연결된 것이다. 그리고, 각 전지 묶음들(22a,22b)(23a,23b)(24a,24b)에서 밸런싱라인(60)이 인출되어 커넥터(30)에 연결되며, 양극 외부단자(41)와 바로 연결되는 맨 마지막 전지 묶음(21a,21b)은 밸런싱라인 겸용 대전류라인(71)이 컨트롤러(80)로 신호를 보낼 수 있게 연결하고 있다.

따라서, 밸런싱라인(60)과 대전류라인(71)의 연결 구조는 전술한 실시예와 같으며, 다만 전지(21a,21b)(22a,22b)(23a,23b)(24a,24b)의 연결을 단순 직렬 방식 뿐 아니라 직병렬 방식으로 연결하는 곳에도 채용될 수 있음을 보인 것이다. 여기서도 컨트롤러(80)에 저항부(81)를 두고, 상대적으로 두께가 두꺼운 밸런싱라인 겸용 대전류라인(71)을 길게 만들어서 전류량의 차이를 줄이는 등의 구조가 동일하게 채용될 수 있다.

그러므로, 구조와 조립작업이 간소한 배터리팩이 마찬가지로 구현될 수 있 다. 여기서는 전지 두 개가 하나의 병렬 연결 묶음이 되고 그 네 묶음이 다시 직렬로 연결되는 경우를 예시하였는데, 이와 같은 전지의 직렬과 병렬 연결 개수는 필요에 따라 얼마든지 증감시킬 수 있다.

한편, 상기한 실시예들에서는 양극 외부단자(41)와 맨 마지막 전지 또는 전지 묶음을 연결하는 라인을 밸런싱라인 겸용 대전류라인이라고 명명하였지만, 순서를 반대로하여 대전류라인 겸용 밸런싱라인이라고 해도 같은 의미가 되는 것임은 물론이다.

또한, 상기한 실시예들에서는 양극 외부단자(41)와 그에 바로 연결되는 맨 마지막 전지 또는 전지 묶음을 밸런싱라인 겸용 대전류라인으로 연결하는 구조를 예시하였으나, 음극 외부단자(42)와 그에 바로 연결되는 맨 마지막 전지 또는 전지 묶음을 밸런싱라인 겸용 대전류라인으로 연결할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 구조의 배터리팩은 대전류라인을 밸런싱라인으로 사용하기 때문에 구조 및 조립공정이 간소해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩의 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리팩의 구조를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...케이스 21,22,23,24...전지

30...커넥터 41,42...외부단자

50...전극탭 60...밸런싱라인

71,72...대전류라인 80...컨트롤러

Claims

외부단자와, 컨트롤러 접속을 위한 커넥터가 설치된 케이스;

상기 케이스 안에 설치된 복수 개의 전지;

상기 복수 개의 전지 중 적어도 하나의 전지와 상기 외부단자에 연결되어 상기 외부단자로 상기 복수 개의 전지의 전류를 공급하는 대전류라인; 및

상기 복수 개의 전지와 상기 커넥터에 연결되어 상기 컨트롤러로 전송될 상기 복수 개의 전지의 전압 신호를 상기 커넥터에 전송하는 밸런싱라인을 구비하며,

상기 대전류라인이 연결된 전지 중 상기 밸런싱라인이 연결되지 않은 전지의 경우, 그 전압 신호는 상기 대전류라인에 의하여 상기 외부단자에 전송되고, 상기 외부단자에 전송된 전압 신호는 상기 컨트롤러로 전송됨으로써, 상기 대전류라인이 밸런싱라인의 기능을 겸하는 배터리팩.
삭제
제1항에 있어서,

상기 밸런싱라인의 기능을 겸하는 대전류라인은 상기 밸런싱라인에 비해 두께가 두꺼운 배터리팩.
제1항에 있어서,

상기 밸런싱라인의 기능을 겸하는 대전류라인은 상기 밸런싱라인에 비해 길이가 긴 배터리팩.
제1항에 있어서,

상기 컨트롤러에는 상기 밸런싱라인의 기능을 겸하는 대전류라인으로부터 들어오는 전류를 감소시키기 위한 저항부가 구비된 배터리팩.