KR101116409B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

배터리 팩이 개시된다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 배터리 셀과, 배터리 셀에 양단에 리드 플레이트를 통하여 고정되고, 상면에는 단자들이 형성된 회로 모듈과, 회로 모듈 및 배터리 셀에 결합되는 동시에, 단자들은 외부로 노출되도록 하는 커버를 갖고, 배터리 셀과 회로 모듈의 사이에는 적어도 하나의 서포트 플레이트가 개재된 배터리 팩이 개시된다. 이와 같이 하여, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 배터리 팩중 회로 모듈의 휨 현상이 방지된다.
배터리 팩, 회로 모듈, 리드 플레이트, 서포트 플레이트, 휨 현상

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명의 한 실시예는 배터리 팩에 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.
상술한 리튬 이온 전지는 배터리 팩 형태로 제조될 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 한 실시예는 회로 모듈의 휨 현상을 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 리드 플레이트들을 통하여 고정되고, 상면에는 단자들이 형성된 회로 모듈; 및, 상기 회로 모듈 및 상기 배터리 셀에 결합되는 동시에, 상기 단자들은 외부로 노출되도록 하는 커버를 포함하고, 상기 회로 모듈과 상기 배터리 셀의 사이에는 적어도 하나의 서포트 플레이트가 개재될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 리드 플레이트들 사이에 형성될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 회로 모듈에 용접될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 배터리 셀에 밀착될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 배터리 셀에 탄성적으로 밀착될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 두께가 상기 리드 플레이트의 두께보다 얇을 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하면에 용접될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 리드 플레이트들중 적어도 어느 하나와 일체로 형성될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 리드 플레이트들중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역; 상기 제1영역으로부터 절곡된 제2영역; 및, 상기 제2영역으로부터 절곡된 동시에 상기 배터리 셀에 밀착되는 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 제1영역이 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하면에 용접될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 제2영역이 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하부에 형성될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 제3영역이 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하부에 형성될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 제2영역이 상기 단자들중 상기 회로 모듈의 중심에 가장 가까운 단자와 대응되는 영역에 형성될 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역; 상기 제1영역의 내측 단부로부터 절곡된 제2영역; 및, 상기 제2영역으로부터 회로 모듈의 내측 방향으로 절곡된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역; 상기 제1영역의 내측 단부로부터 절곡된 제2영역; 및, 상기 제2영역으로부터 회로 모듈의 외측 방향으로 절곡된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 서포트 플레이트는 상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역; 상기 제1영역의 외측 단부로부터 상기 회로 모듈의 내측 방향으로 절곡된 제2영역; 및, 상기 제2영역으로부터 상기 회로 모듈의 외측 방향으로 절곡된 제3영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 회로 모듈과 배터리 셀 사이에 서포트 플레이트가 개재됨으로써, 배터리 팩의 제조 공정중 또는 제조 공정후 외력에 의한 휨 현상이 방지된다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도, 분해 사시도 및 도 1a의 1c-1c 선 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 한 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), 서포트 플레이트(160), 상부 커버(170), 하부 커버(180) 및 라벨(190)을 포함한다.
상기 배터리 셀(110)은 충전 및 방전이 가능하고, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하여 이루어진 전극 조립체(미도시); 상기 전극 조립체 및 전해액(미도시)을 수용하는 캔(111); 및 상기 캔(111)을 밀봉하는 캡 플레이트(113)를 포함한다. 여기서, 상기 캡 플레이트(113)의 대략 중앙에는 전극 단자(114)가 결합되고, 상기 캡 플레이트(113)와 상기 전극 단자(114)의 사이에는 절연 가스켓(115)이 개재된다.
상기 캔(111) 및 상기 캡 플레이트(113)는, 예를 들면, 양극 단자 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 전극 단자(114)는 음극 단자 역할을 할 수 있다. 물론, 상기 캔(111) 및 상기 캡 플레이트(113)는 음극 단자 역할을 하고, 상기 전극 단자(114)는 양극 단자 역할을 할 수도 있다.
상기 배터리 셀(110)은 상면(110a), 상면(110a)과 연결되는 한 쌍의 단측면(110b,110c)과 한 쌍의 장측면(110d,110e), 및 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 상대적으로 좁은 영역들이며, 한 쌍의 장측면(110d,110e)은 상기 배터리 셀(110)의 측면들(110b,110c,110d,110e) 중 폭이 상대적으로 넓은 영역들이다.
상기 회로 모듈(120)은 상기 배터리 셀(110)의 상부에 위치되고, 상기 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결된다. 이러한 회로 모듈(120)은 회로 기판(121), 단자들(122), 회로 소자(123), 용접용 홀(124) 및 단자 패턴들(125,126,127,128)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 상면(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, 상 기 단자(122)는 팩 마이너스 단자(122a), 팩 플러스 단자(122b), 온도 및 ID 확인 단자(122c)를 포함한다.
상기 회로 소자(123)는 상기 회로 기판(121)의 하면(121b)에 형성되며, 이는 상술한 과충전, 과방전 및 과전류를 방지하는 보호 회로를 이룬다. 물론, 이러한 회로 소자(123)는 회로 기판(121)의 상면(121a)에 형성될 수도 있다.
상기 용접용 홀(124)은 회로 기판(121)의 대략 중앙에 형성되며, 상면(121a)과 하면(121b)을 관통한다. 좀더 구체적으로, 상기 용접용 홀(124)은 배터리 셀(110)의 전극 단자(114)와 대응하는 영역에 형성되며, PTC 조립체(130)와 전극 단자(114)를 용접할 때 용접 공간으로 이용된다.
상기 단자 패턴들(125,126,127,128)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. 상기 단자 패턴(127)에는 하기할 서포트 플레이트(160)가 용접된다. 또한, 상기 단자 패턴(128)에는 하기할 PTC 조립체(130)가 용접된다. 더불어, 상기 단자 패턴들(125, 126, 127)은 직접 또는 회로 소자(123)를 경유하여 팩 플러스 단자(122b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 단자 패턴(128)은 직접 또는 회로 소자(123)를 경유하여 팩 마이너스 단자(122a)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 PTC 조립체(130)는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 설치되어 회로 모듈(120)의 단자 패턴(128)과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 PTC 조립체(130)는 용접용 홀(124)을 통한 저항 또는 레이저 용접에 의해 전극 단자(114)와 전기적으 로 연결된다. 좀더 구체적으로 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. 이러한 PTC 소자(132)는 배터리 셀(110)의 온도가 증가하면, 저항이 증가하여, 배터리 셀(110)의 출력 전류를 감소시킨다. 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 용접되어 있다. 더불어, 상기 연결 리드 플레이트(133)는 예를 들어 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 PTC 조립체(130)와 배터리 셀(110) 사이에는 절연 시트(139)가 더 개재됨으로써, 상기 PTC 조립체(130)와 상기 캡 플레이트(113)가 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
상기 제 1 리드 플레이트(140)는 회로 모듈(120)의 일측(도 1b 및 도 1c를 참조하면 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))과 연결되어, 양극으로 작용한다.
구체적으로, 상기 제 1 리드 플레이트(140)는 제 1 리드 바닥부(141), 제 1 리드 측벽부(142) 및 제 1 리드 연장부(143)를 포함한다.
상기 제 1 리드 바닥부(141)는 플레이트 형태로 형성되어 회로 기판(121)에 형성된 단자 패턴(125)에 용접된다.
상기 제 1 리드 측벽부(142)는 상기 제 1 리드 바닥부(141)로부터 하부 방향으로 절곡되어 배터리 셀(110)의 상면(110a) 방향으로 연장되며, 회로 모듈(120)과 배터리 셀(110) 사이의 간격을 확보한다.
상기 제 1 리드 연장부(143)는 배터리 셀(110)의 상면(110a)에 접촉되도록 제 1 리드 측벽부(142)로부터 외측 방향으로 절곡되어 연장되며, 상기 제 1 리드 바닥부(141)와 대략 평행하게 형성된다. 이러한 제 1 리드 연장부(143)는 저항 또는 레이저 용접 방식 등에 의해 배터리 셀(110)의 상면(110a)과 전기적으로 연결된다. 더욱이, 배터리 팩의 낙하 충격에 대한 내성을 향상시키기 위해, 상기 제 1 리드 연장부(143)의 표면에는 실리콘이 추가적으로 도포될 수 있다.
상기 제 2 리드 플레이트(150)는 회로 모듈(120)의 타측(도 1b 및 도 1c를 참조하면 좌측)에 결합되어 있다. 즉, 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 팩 플러스 단자(122a)에 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 형 상, 크기 및 재질로 형성될 수 있으며, 제 2 리드 바닥부(151), 제 2 리드 측벽부(152) 및 제 2 리드 연장부(153)를 포함한다. 상기 제 2 리드 플레이트(150)의 제 2 바닥부(151), 제 2 리드 측벽부(152) 및 제 2 리드 연장부(153)는 제 1 리드 플레이트(140)의 제 1 리드 바닥부(141), 제 1 리드 측벽부(142) 및 제 1 리드 연장부(143)와 대응되므로, 제 2 리드 플레이트(150)의 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 구성을 가지는 제 2 리드 플레이트(150)는 제 1 리드 플레이트(140)와 함께 배터리 셀(110)의 상부에 배치되는 회로 모듈(120)이 수평 상태를 유지하도록 한다.
상기 서포트 플레이트(160)는 상기 배터리 셀(110)과 회로 모듈(120)의 사이에 적어도 하나가 개재된다. 다르게 표현하면, 상기 서포트 플레이트(160)는 상기 제 1 리드 플레이트(140)와 상기 제 2 리드 플레이트(150)의 사이에 적어도 하나가 개재된다. 좀더 구체적으로, 상기 서포트 플레이트(160)는 상기 회로 모듈(120)에 용접되고, 상기 배터리 셀(110)에 밀착될 수 있다. 물론, 상기 서포트 플레이트(160)는 상기 회로 모듈(120)에 밀착되고, 상기 배터리 셀(110)에 용접될 수 있다. 더욱이, 상기 서포트 플레이트(160)는 상기 배터리 셀(110)에 탄성적으로 밀착될 수 있다. 또한, 상기 서포트 플레이트(160)는 상기 회로 모듈(120)에 탄성적으로 밀착될 수 있다.
상기 서포트 플레이트(160)는 상기 회로 모듈(120)에 용접 또는 탄성적으로 밀착되는 제1영역(161)과, 상기 제1영역(161)으로부터 하부 방향으로 절곡되는 제2영역(162)과, 상기 제2영역(162)으로부터 절곡되는 동시에 상기 배터리 셀(110)에 탄성적으로 밀착 또는 용접되는 제3영역(163)으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 회로 모듈(120)에 적어도 하나의 서포트 플레이트(160)가 더 형성됨으로써, 배터리 팩(100)의 제조 공정중 또는 제조 공정후 외력에 의한 상기 회로 모듈(120)의 휨 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 서포트 플레이트(160)는 상기 회로 모듈(120)의 단자 패턴(127)을 통하여 팩 플러스 단자(122b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 물론, 실질적으로 상기 단자 패턴(127)과 상기 팩 플러스 단자(122b) 사이에는 회로 소자(123), 배선 패턴 및 비아 홀 등이 개재될 수 있다. 더불어, 상기 제 1 리드 플레이트(140) 역시 단자 패턴(125)을 통하여 팩 플러스 단자(122b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 서포트 플레이트(160) 및 상기 제 1 리드 플레이트(140)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이 하여, 상기 배터리 셀(110)과 상기 회로 모듈(120)의 사이에 전기적 경로가 충분히 확보된다. 물론, 경우에 따라 상기 서포트 플레이트(160)는 상기 회로 모듈(120)의 팩 플러스 단자(122b)와 전기적으로 연결되지 않을 수도 있다.
상기 상부 커버(170)는 배터리 셀(110)의 상부에 결합되며, 상기 회로 모듈(120)을 수용한다. 이러한 상부 커버(170)는 커버 플레이트(171)와, 커버 플레이트(171)로부터 회로 모듈(120)의 방향으로 연장된 측벽들(172,174)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 커버 플레이트(171)는 배터리 셀(110)의 상면(110a)과 대략 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 커버 플레이트(171)의 내면은 회로 기판(181)의 상 면(121a)과 마주 접한다. 커버 플레이트(171)는 단자들(122)과 대응되는 영역에 관통홀들(175)이 형성되어 있다. 이러한 관통홀들(175)은 단자들(122)을 외부로 노출시켜, 배터리 팩(100)과 외부 전자기기(미도시)가 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
상기 측벽들(172,173)은 상부 커버(170)의 길이 방향 양 끝단에 위치하는 측벽들(172)과, 상기 측벽들(172)을 연결하는 측벽들(173)을 포함한다. 상기 측벽들(172)은 상기 배터리 셀(110)의 상면(110a) 중 단측면(110b,110c)과 대응하는 영역에 접하며, 커버 플레이트(171)를 지지한다. 한편, 측벽들(173)은 배터리 셀(110)의 상면(110a)중 장측면(110d,110e)과 대응되는 영역에 접하며, 커버 플레이트(171)를 지지한다. 한편, 연장부(174)가 상기 측벽들(173)로부터 상기 배터리 셀(110)을 향하여 더 연장되어 형성되어 있다. 상기 연장부(174)는 상기 배터리 셀(110)중 한쌍의 장측면(110d,110e)의 일부 영역을 덮으며, 하기할 라벨(190)에 의해 감싸진다.
상기 하부 커버(180)는 배터리 셀(110)의 하부에 결합된다. 이러한 하부 커버(180)는 바닥 플레이트(181)와, 바닥 플레이트(181)로부터 배터리 셀(110)의 방향으로 연장된 연장부(182)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 바닥 플레이트(181)는 배터리 셀(110)의 하면(110f)과 대략 동일한 형상으로서, 접착 시트(184)에 의해 배터리 셀(110)의 하면(110f)에 부착될 수 있다.
또한, 상기 연장부(182)는 배터리 셀(110)의 장측면(110d,110e)의 하부를 덮는다. 상기 연장부(182)는 후술되는 라벨(190)에 의해 감싸진다.
상기 라벨(190)은 배터리 셀(110)의 측면들(110b,110c,110d,110e)을 감싸도록 부착된다. 라벨(190)은 상부 커버(170)의 연장부(174)의 일부와 하부 커버(180)의 연장부(182)를 덮는다.
여기서, 상기 하부 커버(180), 접착 시트(184) 및 라벨(190)은 경우에 따라 생략 가능하며, 본 발명의 한 실시예에 반드시 필요한 필수 구성 요소는 아니다.
도 2는 도 1c의 2 영역을 확대 도시한 확대도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 리드 플레이트(140)는 제 1 리드 연장부(143)가 배터리 셀(110)에 저항 또는 레이저 용접되어 있다. 즉, 상기 제 1 리드 플레이트(140)는 용접부(144)를 통하여 상기 배터리 셀(110)에 완전히 고정된다. 그러나 서포트 플레이트(160)는 제3영역(163)이 상기 배터리 셀(110)에 밀착 또는 접촉될 수 있다. 즉, 상기 서포트 플레이트(160)는 제3영역(163)이 배터리 셀(110)에 용접되지 않으며, 단순히 탄성적으로 배터리 셀(110)에 밀착 또는 접촉되어 있을 뿐이다. 물론, 이때 상기 서포트 플레이트(160)는 단자 패턴(127)에 저항 또는 레이저 용접되어 있다. 경우에 따라, 상기 서포트 플레이트(160)는 제3영역(163)이 배터리 셀(110)에 용접될 수도 있다. 또한, 경우에 따라 상기 서포트 플레이트(160)는 제3영역(163)이 배터리 셀(110)에 용접되고, 제1영역(161)은 회로 모듈(120)에 탄성적으로 밀착 또는 접촉될 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(120)에 구비된 서포트 플레이트(160)는 단자들(122a,122b,122c)과 대응되는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 용접되어 있다. 즉, 단자들(122a,122b,122c)과 대응되는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 단자 패턴(127)이 형성되고, 상기 단자 패턴(127)에 상기 서포트 플레이트(160)가 용접되어 있다. 여기서, 단자 패턴(127)의 폭은 어느 하나의 단자 폭과 비슷하므로, 상기 단자 패턴(127)은 실질적으로 상기 단자들(122a,122b,122c) 중 어느 하나와 대응되는 영역에 형성될 수 있다.
상기 서포트 플레이트(160)는 단자 패턴(127)에 용접되는 제1영역(161)과, 상기 제1영역(161)의 내측(PTC 조립체(130) 또는 회로 모듈(120)의 중심에 가장 가까운 영역) 단부로부터 하부 방향으로 절곡된 제2영역(162)과, 상기 제2영역(162)으로부터 회로 기판(121)의 내측 방향(PTC 조립체(130) 또는 회로 모듈(120)의 중심을 향하는 방향)으로 절곡된 제3영역(163)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 제3영역(163)은 평평하지 않고 약간 하부 방향으로 더 기울어져 있다. 따라서, 상기 제3영역(163)은 배터리 셀에 탄성적으로 밀착 또는 접촉될 수 있다.
더욱이, 상기 서포트 플레이트(160)의 두께는 대략 상기 제 1 리드 플레이트(140) 또는/및 제 2 리드 플레이트(150)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다. 따라서, 상기 서포트 플레이트(160)의 탄성력은 상기 제 1 리드 플레이트(140) 또는/및 제 2 리드 플레이트(150)의 탄성력보다 상대적으로 작다. 이에 따라, 상기 서포트 플레이트(160)의 탄성력에 의해, 제 1 리드 플레이트(140) 또는/및 제 2 리 드 플레이트(150)의 용접 공정이 방해받지 않는다. 즉, 상기 제 1 리드 플레이트(140) 또는/및 제 2 리드 플레이트(150)가 배터리 셀에 용접될 때, 상기 서포트 플레이트(160)가 상기 제 1 리드 플레이트(140) 또는/및 제 2 리드 플레이트(150)를 배터리 셀로부터 바깥 방향으로 밀어내지 않는다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(220)에 구비된 서포트 플레이트(260)는 단자들(122a,122b,122c) 중에서 예를 들면 대략 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 용접될 수 있다. 즉, 단자 패턴(227)이 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 형성되고, 상기 단자 패턴(227)에 서포트 플레이트(260)가 용접된다. 상기 서포트 플레이트(260) 역시 제1영역(261), 제2영역(262) 및 제3영역(263)으로 이루어지며, 특히 상기 제2영역(262)이 상기 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 회로 기판(121)의 하부에 형성될 수 있다.
실제로, 상기 회로 기판(121)의 휨 현상은 상기 제 1 리드 플레이트(140)로부터 거리가 멀수록 커질 수 있다. 특히, 단자들(122a,122b,122c)에는 외력이 직접 작용하므로, 상기 단자들(122a,122b,122c) 중에서도 제 1 리드 플레이트(140)로부터 가장 먼 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 영역의 휨 현상이 크다. 따라서, 상기 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 단자 패 턴(227)을 형성하고, 상기 단자 패턴(227)에 서포트 플레이트(260)의 제1영역(261)을 용접한다. 또한, 상기 서포트 플레이트(260)의 제2영역(262) 역시 상기 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 회로 기판(121)의 하부에 위치하도록 할 수 있다. 더불어, 상기 서포트 플레이트(260)의 제3영역(263) 역시 상기 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 회로 기판(121)의 하부에 위치하도록 할 수 있다. 물론, 상기 제3영역(263)은 배터리 팩의 제조 공정중 배터리 셀에 밀착된다.
이와 같이, 서포트 플레이트(260)가 단자들(122a,122b,122c) 중 제 1 리드 플레이트(140)로부터 가장 먼 팩 마이너스 단자(122a)와 대응되는 회로 기판(121)의 하면(121b)에 형성됨으로써, 회로 기판(121)의 휨 현상을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(320)에 구비된 서포트 플레이트(360)와 제 1 리드 플레이트(140)는 일체로 함께 형성될 수 있다. 즉, 제 1 리드 플레이트(140)는 제 1 리드 바닥부(141), 제 1 리드 측벽부(142) 및 제 1 리드 연장부(143)로 이루어져 있으며, 상기 제 1 리드 바닥부(141)에 상기 서포트 플레이트(360)의 제1영역(361)이 연결되어 있다. 더불어, 상기 제1영역(361)에는 제2영역(362)이 절곡된 채 연결되어 있고, 상기 제2영역(362)에는 제3영역(363)이 절곡된 채 연결되어 있다. 물론, 이에 따라 서포트 플레이트(360) 및 제 1 리드 플레이 트(140)가 용접되는 단자 패턴(327, 125) 역시 일체로 함께 형성된다.
이와 같이, 서포트 플레이트(360)와 제 1 리드 플레이트(140)가 일체로 형성됨으로써, 서포트 플레이트(360) 및 제 1 리드 플레이트(140)를 동시에 회로 기판(121)에 용접할 수 있다. 따라서, 회로 모듈(120)의 제조 공정이 간단해진다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(420)에 구비된 서포트 플레이트(460)는 대략 "⊂" 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 서포트 플레이트(460)는 단자 패턴(427)에 용접되는 제1영역(461)과, 상기 제1영역(461)의 내측(PTC 조립체(130)를 향하는 방향) 단부로부터 절곡된 제2영역(462)과, 상기 제2영역(462)으로부터 회로 기판(121)의 외측 방향으로 절곡된 제3영역(463)으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제1영역(461)과 상기 제3영역(463)의 길이는 동일하다.
이와 같이, 회로 기판(121)에 서포트 플레이트(460)가 용접되어 있음으로써, 회로 기판(121)의 휨 현상이 방지된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(520)에 구비된 서포트 플레이트(560)는 대략 "⊂" 형태로 형성될 수 있다. 그러나 서포트 플레이트(560) 중에서 제3영 역(563)은 제1영역(561)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 더욱이, 제3영역(563)은 하부 방향으로 기울어지게 형성되어 있다. 따라서, 상기 서포트 플레이트(560)의 제3영역(563)은 배터리 셀에 탄성적으로 밀착될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(620)에 서포트 플레이트(660)는 대략 "Z"자 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 서포트 플레이트(660)는 단자 패턴(627)에 용접되는 제1영역(661)과, 상기 제1영역(661)의 외측 단부로부터 상기 회로 모듈(620)의 내측(PTC 조립체(130)를 향하는 방향)으로 절곡된 제2영역(662)과, 상기 제2영역(662)으로부터 상기 회로 모듈(620)의 외측 방향으로 절곡된 제3영역(663)으로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 서포트 플레이트(660)의 제3영역(663)은 하부 방향으로 기울어지게 형성되어 있다. 따라서, 상기 서포트 플레이트(660)의 제3영역(663)은 배터리 셀에 탄성적으로 밀착된다.
더욱이, 서포트 플레이트(660)가 대략 "Z"자 형태로 형성되기 때문에, 상기 서포트 플레이트(660)의 탄성력을 더욱 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 회로 모듈(620)의 휨 현상을 더욱 효율적으로 억제할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 도시한 순차 단면도이다.
먼저, 도 9a에 도시된 바와 같이, 회로 모듈(120)을 배터리 셀(110)의 상면에 밀착시킨다. 즉, 회로 모듈(120)중 PTC 조립체(130)는 배터리 셀(110)에 구비된 전극 단자(114)에 접촉하도록 한다. 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. 물론, 이때 회로 모듈(120)에 구비된 서포트 플레이트(160) 역시 상기 배터리 셀(110)의 상면에 탄성적으로 밀착된다. 따라서, 상기 회로 모듈(120)중 특히 단자들(122a,122b,122c)과 대응되는 영역의 휨 현상이 방지된다.
이어서, 상기 PTC 조립체(130)중에서 전극 리드 플레이트(131)를 전극 단자(114)에 저항 용접 또는 레이저 용접한다. 이때, 용접 툴은 상기 회로 모듈(120)에 구비된 용접용 홀(124)을 관통한다. 이어서, 상기 제 1 리드 플레이트(140)와 상기 제 2 리드 플레이트(150)를 배터리 셀(110)의 상면 양단에 각각 저항 용접 또는 레이저 용접한다.
다음으로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상부 커버(170)를 상기 회로 모듈(120)에 끼운다. 즉, 상부 커버(170)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(170)에는 미리 다수의 관통홀(175)을 형성함으로써, 상기 회로 모듈(120)에 형성된 단자들(122a,122b,122c)이 외부로 노출되도록 한다. 더불어, 이러한 상부 커버(170)뿐만 아니라 배터리 셀(110)의 하단에는 외부 충격 흡수를 위해 하부 커버(도시되지 않음)가 결합될 수 있다.
마지막으로, 도 9c에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(110)의 측면들을 라 벨(190)로 덮는다. 물론, 이때 상기 상부 커버(170)의 일부 영역 및 하부 커버의 일부 영역도 상기 라벨(190)로 덮인다. 상기 라벨(190)에 의해 상기 배터리 셀(110)로부터 상부 커버(170) 및 하부 커버가 분리되지 않는다.
이와 같이 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩이 제조된다. 상술한 바와 같이 회로 모듈(120)의 하면(121b)에는 배터리 셀(110)에 밀착되는 서포트 플레이트(160)가 형성됨으로써, 제조 공정중 또는 제조 공정후 외력 의한 회로 모듈(120)의 휨 현상이 방지된다. 비록, 상술한 도면들에서는 하나의 서포트 플레이트(160)를 예로 하여 설명하였으나, 이러한 서포트 플레이트(160)는 다수개가 구비될 수도 있다.
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 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩의 완성 사시도, 분해 사시도 및 도 1a의 1c-1c 선 단면도이다.
도 2는 도 1c의 2 영역을 확대 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 회로 모듈을 도시한 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 도시한 순차 단면도이다.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
100: 배터리 팩 110: 배터리 셀
120: 회로 모듈 130: PTC 조립체
140: 제 1 리드 플레이트 150: 제 2 리드 플레이트
160: 서포트 플레이트 161; 제1영역
162; 제2영역 163; 제3영역
170: 상부 커버 180: 하부 커버
190: 라벨

Claims (17)

  1. 전극 단자를 갖는 배터리 셀;
    상기 배터리 셀에 양측 끝단이 리드 플레이트들을 통하여 고정되고, 상면에는 단자들이 형성되며, 하면에는 PTC(positive temperature coefficient) 조립체가 전기적으로 연결되고, 상기 상면과 하면을 관통하여 홀이 형성된 회로 모듈; 및,
    상기 회로 모듈 및 상기 배터리 셀에 결합되는 동시에, 상기 단자들은 외부로 노출되도록 하는 커버를 포함하고,
    상기 회로 모듈과 상기 배터리 셀의 사이에는 적어도 하나의 서포트 플레이트가 개재되고,
    상기 회로 모듈의 홀과 대응되는 영역에 상기 전극 단자와 PTC 조립체가 위치되고, 상기 전극 단자와 PTC 조립체가 상호간 전기적으로 연결되며,
    상기 PTC 조립체는 전극 리드 플레이트, PTC 소자 및 연결 리드 플레이트로 이루어지고, 상기 전극 리드 플레이트가 상기 회로 모듈의 홀과 대응되는 영역에 위치되어 상기 배터리 셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되고, 상기 연결 리드 플레이트가 회로 모듈에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 상기 리드 플레이트들 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 상기 회로 모듈에 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 상기 배터리 셀에 밀착된 것을 특징으로 하는 배터 리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 상기 배터리 셀에 탄성적으로 밀착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 두께가 상기 리드 플레이트의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하면에 용접된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 상기 리드 플레이트들중 적어도 어느 하나와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는 상기 리드 플레이트들중 적어도 어느 하나와 전기적 으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역;
    상기 제1영역으로부터 절곡된 제2영역; 및,
    상기 제2영역으로부터 절곡된 동시에 상기 배터리 셀에 밀착되는 제3영역을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 제1영역이 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하면에 용접됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 제2영역이 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하부에 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 제3영역이 상기 단자들과 대응되는 회로 모듈의 하부에 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 제2영역이
    상기 단자들중 상기 회로 모듈의 중심에 가장 가까운 단자와 대응되는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역;
    상기 제1영역의 내측 단부로부터 절곡된 제2영역; 및,
    상기 제2영역으로부터 회로 모듈의 내측 방향으로 절곡된 제3영역을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역;
    상기 제1영역의 내측 단부로부터 절곡된 제2영역; 및,
    상기 제2영역으로부터 회로 모듈의 외측 방향으로 절곡된 제3영역을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 플레이트는
    상기 회로 모듈에 용접되는 제1영역;
    상기 제1영역의 외측 단부로부터 상기 회로 모듈의 내측 방향으로 절곡된 제2영역; 및,
    상기 제2영역으로부터 상기 회로 모듈의 외측 방향으로 절곡된 제3영역을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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