KR101156543B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR101156543B1 KR1020100091097A KR20100091097A KR101156543B1 KR 101156543 B1 KR101156543 B1 KR 101156543B1 KR 1020100091097 A KR1020100091097 A KR 1020100091097A KR 20100091097 A KR20100091097 A KR 20100091097A KR 101156543 B1 KR101156543 B1 KR 101156543B1
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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀과, 캡 플레이트 상에 배치되는 회로기판과, 회로기판과 마주하도록 캡 플레이트 상에 결합되는 상부커버와, 상부커버와 회로기판 사이에 형성되는 치수규제수단을 포함한다.
본 발명에 의하면, 고객이 요청한 제품 규격을 만족하도록 균일한 단자깊이를 갖고 높은 정밀도로 치수 제어가 가능한 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 배터리와 회로구성이 조합된 배터리 팩에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술 개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.
일반적으로, 이러한 이차전지는 가연성 물질을 내장하고 있는 이차전지의 안정성을 고려하여, 과충전, 과방전, 과전류 등의 이상적인 동작상태를 효과적으로 제어하기 위한 회로를 포함하며, 이들 회로를 외부환경으로부터 보호 및 절연하기 위한 커버를 포함하여 배터리 팩의 형태를 갖추게 된다.
배터리 백의 양/불량의 판단은 배터리 팩을 평가하는 관리 치수, 보호회로의 특성, 안정성 등에 의해 결정된다. 이 중에서, 관리 치수는 누구나 식별이 가능하고, 고객이 지정한 외관을 만족해야 하기 때문에 치수 관리가 중요하다.
배터리 팩의 치수 중에서, 단자 깊이의 치수는 모바일 기기와 전기적으로 연결되는 부위로서 배터리 팩의 효율과도 연관된다. 커버 조립 구조를 가지는 배터리 팩은 커버의 사출시 발생하는 플래쉬 때문에 단자깊이 치수를 만족하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시형태는 고객이 요청한 제품 규격을 만족하는 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는 균일한 단자깊이를 갖고 높은 정밀도로 치수 제어가 가능한 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은,
캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀;
상기 캡 플레이트 상에 배치되는 회로기판;
상기 회로기판과 마주하도록 상기 캡 플레이트 상에 결합되는 상부커버; 및
상기 상부커버와 회로기판 사이에 형성되는 치수규제수단;을 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 치수규제수단은 상기 상부커버로부터 상기 회로기판에 맞닿도록 돌출되는 돌기부를 포함한다. 이때, 상기 돌기부는 상기 상부커버와 일체로 형성될 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 치수규제수단은 상기 회로기판으로부터 상기 상부커버에 맞닿도록 돌출되는 돌기부를 포함한다. 이때, 상기 돌기부는 상기 회로기판과 일체로 형성될 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 치수규제수단은 상기 회로기판 및 상부커버와 별개로 형성되고, 상기 회로기판 및 상부커버 사이에 끼워지는 부재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판상에는 외부접속단자가 형성되고, 상기 상부커버에는 상기 외부접속단자를 노출시키는 단자 홀이 형성될 수 있다.
이때, 상기 치수규제수단은 상기 단자 홀의 주변에 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 치수규제수단은 상기 단자 홀의 양편에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 치수규제수단은 상기 단자 홀의 장변 방향으로 연장되는 세장형(slender)으로 형성될 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 치수규제수단은 상기 외부접속단자의 주변에 형성될 수 있다. 이때, 상기 치수규제수단은 상기 외부접속단자의 양편에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 치수규제수단은 상기 외부접속단자의 장변 방향으로 연장된 세장형(slender)으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판상에 형성된 외부접속단자의 제1 두께는, 상기 치수규제수단의 제2 두께와 같거나, 상기 제2 두께보다 두꺼울 수 있다.
예를 들어, 상기 치수규제수단은 상기 상부커버 또는 회로기판의 단변 방향으로 연장된 세장형(slender)으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은,
캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀;
상기 캡 플레이트 상에 배치되는 회로기판;
상기 회로기판과 마주하도록 상기 베어 셀 상에 결합되는 상부커버; 및
상기 상부커버와 접하는 일 면과, 상기 회로기판과 접하는 타 면을 포함하는 돌기부;를 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 회로기판상에는 외부접속단자가 형성되고, 상기 상부커버에는 상기 외부접속단자를 노출시키는 단자 홀이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 돌기부는, 상기 외부접속단자의 양편에서, 상기 외부접속단자의 장변 방향으로 연장되는 세장형 부재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 돌기부는, 상기 단자 홀의 양편에서, 상기 단자 홀의 장변 방향으로 연장되는 세장형 부재로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상부커버와 회로기판 간의 일정한 유격을 지지해주는 치수규제수단을 형성함으로써, 상부커버에 형성된 단자 홀의 단자깊이를 높은 정밀도로 일정하게 규제할 수 있다. 이에 따라, 고객사가 요청한 제품규격을 만족시킬 수 있고, 불량율을 줄임으로써 제품불량에 따른 원가 및 공정 손실을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 단면도로서, 상부커버의 조립 전 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 단면도로서, 상부커버의 조립 후 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에서 주요 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
도 8은 치수규제수단이 형성된 상부커버를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 배터리 팩의 단면도로서, 상부커버의 조립 전 상태를 도시한 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시된 배터리 팩의 단면도로서, 상부커버의 조립 후 상태를 도시한 단면도이다.
도 13은 치수규제수단이 형성된 상부커버를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태들에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도들이다.
도면을 참조하면, 배터리 팩은 발전요소를 포함하는 베어 셀(100)과, 상기 베어 셀(100) 상에 탑재되어 충방전 동작을 제어하는 보호회로모듈(150)과, 상기 보호회로모듈(150)을 수용하도록 베어 셀(100) 상에 결합되는 상부커버(160)를 포함한다.
상기 베어 셀(100)은 재충전이 가능한 이차전지로서, 리튬-이온 전지로 구성될 수 있으며, 양극판(11), 음극판(13) 및 세퍼레이터(15)를 포함하는 전극조립체(10)를 전해질(미도시)과 함께 캔(20) 내부에 밀봉하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 베어 셀(100)은, 양극판(11), 음극판(13), 및 세퍼레이터(15)의 적층체가 젤리-롤 형태로 권취된 전극조립체(10)와, 전극조립체(10)와 전해질(미도시)을 수용하도록 상단이 개구된 캔(20)과, 캔(20)의 상단을 밀봉하는 캡 플레이트(30)를 포함한다. 상기 캡 플레이트(30)와 캔(20)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다.
상기 양극판(11)과 음극판(13)의 적어도 일 개소에는 양극탭(17) 및 음극탭(19)이 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 양극탭(17)은 캡 플레이트(30) 자체에 접속될 수 있고, 상기 음극탭(19)은 캡 플레이트(30)의 상면으로 인출된 전극단자(31)에 접속될 수 있다. 상기 전극단자(31)는 캡 플레이트(30)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(30)의 상면으로 돌출된다.
상기 보호회로모듈(150)은 베어 셀(100)의 충방전 동작을 제어하며, 임계치 이상의 과대한 전류가 흐르는 경우, 베어 셀(100)이 설정치 이상의 고온으로 상승하는 경우, 또는 과충전, 과방전시에 통전을 차단하고 베어 셀(100)을 보호하기 위한 보호동작을 수행한다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈(150)은 전류, 전압 등의 상태정보를 검출하기 위한 센싱 회로나 충방전 보호회로 등을 갖춘 회로기판(140)과, 회로기판(140)에 연결되며 온도상승에 따라 충방전 전류를 제한하는 보호소자(120)와, 회로기판(140)에 장착되며 외부기기(미도시)와의 전기접속을 중계하는 외부접속단자(145)를 포함할 수 있으며, 이를 위해 상기 보호회로모듈(150)은 미도시된 충방전 스위칭 소자와 커패시터, 저항 등의 수동소자를 포함할 수 있다.
상기 보호소자(120)는 캡 플레이트(30)의 전극단자(31)와 회로기판(140) 사이에서 충방전 전류패스를 형성한다. 상기 보호소자(120)는 베어 셀(100)의 온도가 설정된 임계치를 넘으면 전기저항이 상승하게 됨으로써 충방전 전류를 강제적으로 감소시키는 기능을 한다. 상기 보호소자(120)는 PTC 소자 또는 온도 퓨즈를 포함할 수 있으며, PTC 소자로 구현된 보호소자(120)는 온도에 따라 전기 저항값이 변화하는 가변저항체(120c)와, 상기 가변저항체(120c)에 접속되어 서로 반대방향으로 연장되는 제1, 제2 접속부재(120a,120b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 접속부재(120a)는 캡 플레이트(30) 상의 전극단자(31)와 접속되는 한편으로, 상기 제2 접속부재(120b)는 회로기판(140)에 대해 접속된다.
예를 들어, 상기 보호소자(120)의 제1 접속부재(120a)는 캡 플레이트(30)의 전극단자(31) 상에 용접될 수 있다. 예를 들어, 회로기판(140)의 대략 중앙위치에는 관통공(140`)이 형성될 수 있고, 관통공(140`)을 통하여 용접기구, 예를 들어, 용접용 봉상 전극을 삽입하고, 보호소자(120)의 제1 접속부재(120a)와 전극단자(31) 간에 저항용접의 일종인 스폿용접이 수행될 수 있다.
보호소자(120)의 제2 접속부재(120b)는 회로기판(140)의 제1 전극패드(미도시)에 접속될 수 있다. 제2 접속부재(120b)와 회로기판(140) 사이에는 전도성 플레이트(131)가 개재되어 이들 사이의 전기적인 연결을 매개할 수 있다.
베어 셀(100)의 양극탭(17) 및 음극탭(19)은 회로기판(140)의 각 전극패드와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 베어 셀(100)의 일 전극탭(19)은 전극단자(31) 및 보호소자(120)를 통하여 회로기판(140)의 제1 전극패드(미도시)에 접속되고, 베어 셀(100)의 다른 전극탭(17)은 리드부재(132)를 통하여 회로기판(140)의 제2 전극패드(미도시)에 접속될 수 있다. 상기 리드부재(132)는 회로기판(140)에 접속된 상부와, 캡 플레이트(30) 상에 맞닿도록 연장되는 하부를 포함하는 계단형상을 취할 수 있다.
상기 외부접속단자(145)는 외부기기(미도시)와의 전기접속을 매개하며, 보다 구체적으로, 외부부하(ex. 모바일 기기) 또는 외부전원공급장치와의 접점을 형성하며, 전력 흐름 및 신호 송수신을 중계한다. 예를 들어, 상기 외부접속단자(145)는 충방전 전류의 입출력을 위한 전원단자와, 외부기기(미도시)와의 데이터 통신을 위한 신호전달단자를 포함할 수 있다.
상기 보호회로모듈(150)과 캡 플레이트(30) 사이에는 절연성 테이프(111) 및 절연성 스페이서(112)가 개재될 수 있다. 상기 절연성 테이프(111) 및 절연성 스페이서(112)는 기본적으로 보호회로모듈(150)과 캡 플레이트(30)가 전기적으로 단락되는 것을 방지하는 절연기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 절연성 테이프(111)는 보호소자(120)와 캡 플레이트(30) 사이에 개재되어 전기적인 단락을 방지한다. 또한, 상기 절연성 테이프(111) 및 절연성 스페이서(112)는 캡 플레이트(30) 상에 보호회로모듈(150)을 고정시키는 기능을 할 수 있다.
상기 절연성 스페이서(112)는 보호회로모듈(150)의 일부를 캡 플레이트(30)로부터 일정한 높이로 지지해주는 기능을 겸한다. 상기 절연성 스페이서(112)는 보호소자 양단의 접속부재들(120a,120b) 사이에 형성된 상하 단차를 지지해주며, 상기 보호소자(120)는 단차 구조를 지지해주는 절연성 스페이서(112)를 개재하여 캡 플레이트(30) 상에 결합될 수 있다. 한편, 상기 절연성 테이프(111) 및 절연성 스페이서(112)는 캡 플레이트(30) 상에 형성된 안전 벤트(35)를 차폐하지 않도록 안전 벤트(35)에 대응되는 부분을 절개한 형태를 가질 수 있다.
보호회로모듈(150)이 탑재된 베어 셀(100) 상으로는 보호회로모듈(150)을 수용하도록 상부커버(160)가 조립된다. 상부커버(160)에는 회로기판(140)의 외부접속단자(145)를 노출시키고, 외부기기(미도시)와의 접속을 허용하기 위한 개구 패턴의 단자 홀(160`)이 형성될 수 있다.
상기 상부커버(160)의 밑면에는 치수규제수단으로서의 돌기부(165,166)가 형성되어 있다. 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)로부터 회로기판(140)을 향하여 돌출되며, 회로기판(140)상에 맞닿도록 연장되고, 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이의 유격을 일정하게 유지시켜준다. 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)와 맞닿는 상면(+z 방향 면)과 회로기판(140)과 맞닿는 하면(-z 방향 면)을 갖고, 일 방향(y 방향)으로 연장되는 세장형(slender) 직육면체 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)의 적어도 둘 이상 다수 개소에 형성될 수 있으며, 상부커버(160)와 회로기판(140) 간의 다수 개소에 개입됨으로써 상부커버(160)와 회로기판(140) 간의 유격을 안정적으로 유지시켜줄 수 있다.
즉, 상부커버(160)와 회로기판(140)의 서로 마주하는 면들이 일정한 유격을 두고 평행하게 배치되며, 서로에 대해 사선형태로 기울어지지 않도록 적어도 둘 이상 다수의 돌기부(165,166)가 형성될 수 있다. 일 실시형태로서, 상기 돌기부(165,166)들은 상부커버(160)의 서로 대칭적인 위치에 마련될 수 있으며, 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이의 대칭적인 위치에 개입됨으로써 유격을 안정적으로 유지시킬 수 있다.
상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)와 일체로 형성된 제1, 제2 돌기부(165,166)를 포함할 수 있고, 상기 제1, 제2 돌기부(165,166)는 단자 홀(160`) 양편의 대칭적인 위치에 대칭적인 형태로 형성될 수 있다.
한편, 베어 셀(100)의 외주 면에는 이면에 접착제를 도포한 절연성의 라벨시트(미도시)가 감겨 부착된다. 상기 베어 셀(100)의 바닥에는 양면 테이프 등의 접착수단(171)을 개재하여 하부커버(170)가 결합될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 단면도들이다. 도 4는 상부커버(160)의 조립 전 상태를 보여주고, 도 5는 상부커버(160)의 조립 후 상태를 보여주며, 도 6은 도 4의 주요부분을 확대하여 보여준다.
도면들을 참조하면, 상기 돌기부(165,166)는 회로기판(140)과 상부커버(160)가 일정한 유격(G)만큼 떨어진 위치에서 조립되도록 조립위치를 규제함으로써 배터리 팩의 전체적인 외형치수를 용이하게 관리할 수 있고, 치수 오차에 따른 불량률을 줄일 수 있다.
상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)에 형성된 단자 홀(160`)의 단자깊이(d)를 일정하게 유지시켜주는 기능을 한다. 보다 구체적으로 설명하면 이하와 같다. 상기 상부커버(160)에는 외부기기(미도시), 예를 들어, 외부부하 또는 외부충전장치와의 전기적인 접속을 위한 단자 홀(160`)이 형성되어 있다. 이들 단자 홀(160`)은 회로기판(140)의 외부접속단자(145)와 상하로 정렬된 위치에 형성되며, 외부접속단자(145)를 외부로 노출시킴으로써 외부기기(미도시)와의 접속을 허용한다.
도 6에서 볼 수 있듯이, 단자 홀(160`)의 단자깊이(d)는 단자 홀(160`)이 형성된 상부커버(160)의 상면으로부터 대응되는 외부접속단자(145)까지의 상하방향의 깊이로 정의될 수 있다. 예를 들어, 외부기기의 접속부(미도시)는 적어도 상기 단자깊이(d)에 해당되는 진입길이를 갖고 외부접속단자(145)와 접속되며, 외부접속단자(145)와의 전기적인 접점을 형성한다. 이때, 배터리 팩과 외부기기(미도시) 간의 안정적인 전기접속을 위해서는, 배터리 팩의 단자깊이(d)를 일정한 규격으로 표준화시키고, 외부기기의 접속부(미도시)를 단자깊이(d)의 규격에 맞추어 설계하는 것이 바람직하다.
상부커버(160)의 돌기부(165)는 상부커버(160)에 존재하는 각종 형상 오차들에도 불구하고 단자 홀(160`)의 단자깊이(d)를 일정하게 유지시켜주는 치수보정의 기능을 한다. 보다 구체적으로, 상기 상부커버(160)는 다양한 성형공정을 통하여 형성될 수 있으며, 구체적인 성형공정의 특징에 따라 다르기는 하지만, 상부커버(160) 내에는 다양한 형상 오차들이 형성될 개연성이 높으며, 특히, 단자 홀(160`)과 같이 개구된 부분, 즉, 불연속적인 부분에는 의도하지 않은 형상 오차로서, 플래쉬(flesh) 등이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상부커버(160)의 사출 성형시, 높은 주입압력에 따라 성형 수지의 일부가 단자 홀(160`)을 정의하는 벽체 주변으로 유입될 수 있고, 이렇게 유입된 성형 수지는 플래쉬의 형태로 단자 홀(160`)의 벽체 주변에 남게 된다. 플래쉬는 대략 0.05mm 정도의 사이즈를 갖게 된다.
도 7은 비교대상 배터리 팩의 일부를 도시한 단면도이다. 도면을 참조하면, 회로기판(240)상에 형성된 외부접속단자(245)는 상부커버(260)의 단자 홀(260`)을 통하여 외부로 노출된다. 상부커버(260)의 단자 홀(260`) 주변에는 플래쉬(f)가 형성되어 있다. 이때, 상기 플래쉬(f)가 상부커버(260)와 회로기판(240) 사이에 개입됨으로써, 상부커버(260)와 회로기판(240) 사이에 임의 사이즈의 유격(S)을 형성하며, 단자 홀(260`)의 단자깊이(df)는 통제되지 않는 플래쉬(f)의 크기에 따라 결정된다. 결국, 공정 오차에 따라 단자깊이(df)가 임의로 결정되어 치수관리가 어렵고, 제품의 불량율이 높아지며, 요구되는 제품 스팩을 맞추기 위해서는 엄격한 공정 관리가 요구되는 등 전반적인 공정상의 손실이 증가한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회로기판(140)과 마주하는 상부커버(160)의 밑면에 돌기부(165,166)를 형성함으로써 회로기판(140)과 상부커버(160) 간의 유격(G)을 일정하게 유지하고, 단자 홀(160`)의 단자깊이(d)를 규격화된 치수로 규제할 수 있다. 이때, 돌기부(165,166)의 두께(t2)를, 예상되는 최대 형상 오차를 능가하는 사이즈로 설계함으로써, 각종의 형상 오차들에 불구하고 일정한 단자깊이(d)를 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 돌기부(165,166)의 두께(t2)는 0.02 mm ~ 0.2 mm 정도로 형성될 수 있다.
도 6의 실시형태에서, 상기 돌기부(165,166)는 단자 홀(160`)의 주변에 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 단자 홀(160`)의 양편으로 쌍을 이루는 제1, 제2 돌기부(165,166)를 포함할 수 있다. 상기 단자 홀(160`)은 회로기판(140)상에 형성된 다수의 외부접속단자(145)들, 예를 들어, 제1, 제2 전원단자와, 신호전달단자 등에 대응하여 복수로 형성될 수 있다. 이때, 복수의 단자 홀(160`)들의 단자깊이(d)가 편차없이 균일화되도록, 단자 홀(160`)들의 양편으로 제1, 제2 돌기부(165,166)를 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 돌기부(165,166)는 실질적으로 동일한 두께(t2)로 형성될 수 있으며, 단자 홀(160`)을 중심으로 양편의 대칭적인 위치에서, 상부커버(160)와 회로기판(140) 간의 동등한 유격(G)을 지지함으로써 단자 홀(160`)들의 전반에 걸쳐서 편차 없이 균일한 단자깊이(d)를 형성할 수 있다.
상기 외부접속단자(145)는 회로기판(140) 상으로부터 제1 두께(t1)로 형성되며, 상부커버(160)의 단자 홀(160`)을 통하여 외부로 노출된다. 이때, 상기 외부접속단자(145)의 제1 두께(t1)는 돌기부(165,166)의 제2 두께(t2)와 같거나 또는 이보다 높게 설정될 수 있다. 즉, 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이의 일정한 유격(G)을 지지하고, 상부커버(160)와 회로기판(140)은 돌기부(165,166)의 제2 두께(t2)에 해당되는 유격(G)을 사이에 두고 서로 이격된다. 상기 외부접속단자(145)는 상기 제2 두께(t2)의 유격(G)을 따라 제1 두께(t1)로 돌출된다. 이때, 외부접속단자(145)의 제1 두께(t1)가 돌기부(165,166)의 제2 두께(t2)와 같게 설계된다면, 외부접속단자(145)의 상면과 상부커버(160)의 저면이 실질적으로 동일한 면 상에 배치될 수 있다. 외부접속단자(145)의 제1 두께(t1)가 돌기부(165,166)의 제2 두께(t2)와 같거나 또는 이보다 두껍게 설계된다면, 외부접속단자(145)가 상부커버(160)의 단자 홀(160`)을 가로막음으로써 단자 홀(160`)을 통한 유해물질의 침입을 차단할 수 있다.
상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이에 개입되어 일정한 유격(G)을 지지해줄 수 있으면 충분하고, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 8의 실시형태에서, 상기 돌기부(165,166)는 일 방향(y 방향)으로 길게 연장되는 세장형으로 형성될 수 있다. 상기 돌기부(165,166)는 회로기판(140)의 대응되는 위치에 맞닿게 되므로, 회로기판(140)의 실장효율을 높이기 위해 가급적 회로기판(140)과 맞닿는 면적을 줄이면서도, 상부커버(160)와 회로기판(140) 간의 유격(G)을 안정적으로 지지해주기 위해, 일 방향(y 방향)으로 연장되는 세장형으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)의 단변 방향(y 방향)으로 길게 연장되는 세장형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부커버(160)는 장변(160a) 및 단변(160b)을 갖는 대략 장방형으로 형성될 수 있고, 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)의 단변(160b) 방향으로 연장될 수 있다.
회로기판(140)에 실장되는 다수의 회로소자들을 감안할 때, 상부커버(160)의 단변(160b) 방향(y 방향), 즉, 회로기판(140)의 단변 방향(y 방향)으로 돌기부(165,166)를 연장 형성하는 것이 회로기판(140)의 실장 효율 면에서 유리할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 돌기부(165,166)는 단자 홀(160`)의 장변 방향(y 방향)으로 길게 연장되는 세장형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 단자 홀(160`)은 장변(160`b) 및 단변(160`a)을 갖는 대략 장방형으로 형성될 수 있고, 상기 돌기부(165,166)는 상기 단자 홀(160`)의 장변(160`b) 방향으로 연장될 수 있다. 이렇게 형성된 돌기부(165,166)는 단자 홀(160`)의 길이방향(y 방향)으로 단자깊이(d)의 편차를 제거하고, 균일한 단자깊이(d)를 형성할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 단면도이다. 도면을 참조하면, 회로기판(140)이 장착된 베어 셀(100) 상으로 상부커버(160)가 조립된다. 그리고, 회로기판(140) 상에는 외부접속단자(145`)들이 돌출 형성되고, 이들 외부접속단자(145`)에 대응하여 상부커버(160)에는 단자 홀(160`)이 마련된다. 외부접속단자(145`)들은 단자 홀(160`)을 통하여 외부로 노출되며, 외부기기(미도시)와 접속을 형성한다.
상기 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이에는 치수규제수단으로서의 돌기부(165,166)가 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)로부터 회로기판(140)에 맞닿도록 돌출되는 제1, 제2 돌기부(165,166)를 포함하며, 상부커버(160)와 일체로 형성될 수 있다. 상기 돌기부(165,166)는 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이에서 일정한 유격(G)을 지지하며, 단자 홀(160`)의 단자깊이(d`)를 일정한 치수로 규제한다.
상기 외부접속단자(145`)는 회로기판(140)으로부터 제1 두께(t1)로 형성될 수 있고, 상기 돌기부(165,166)는 상부커버로부터 제2 두께(t2)로 형성될 수 있다. 이때, 외부접속단자(145)의 제1 두께(t1)는 돌기부(165,166)의 제2 두께(t2)와 같거나 또는 이보다 두껍게 설정될 수 있다(t1 ≥ t2). 즉, 상기 외부접속단자(145`)는, 제2 두께(t2)의 돌기부(165)가 형성한 유격(G)을 따라 회로기판(140)으로부터 단자 홀(160`)을 향하여 돌출되며, 외부접속단자(145`)가 돌기부(165,166)의 제2 두께(t2)보다 두껍게 형성되면, 즉, 외부접속단자(145`)의 제1 두께(t1)가 돌기부(165,166)의 제2 두께(t2) 보다 크면(t1 > t2), 도 9에 도시된 바와 같이, 외부접속단자(145`)는 상부커버(160)의 단자 홀(160`)과 겹치는 위치까지 돌출된다. 이때, 외부접속단자(145`)가 단자 홀(160`)을 가로막게 됨으로써 단자 홀(160`)의 빈틈을 통한 유해물질의 침투가 차단될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 11 및 도 12는 도 10에 도시된 배터리 팩의 단면도들이다. 도면들을 참조하면, 회로기판(140)이 장착된 베어 셀(100) 상으로 상부커버(160)가 조립되며, 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이에는 치수규제수단으로서의 돌기부(146,147)가 형성되어 있다.
상기 돌기부(146,147)는 회로기판(140)상에서 돌출되며, 상부커버(160)와 맞닿도록 연장된다. 상기 돌기부(146,147)는 회로기판(140)과 상부커버(160) 간에 일정한 유격(G)을 지지해주며, 상부커버(160)에 형성된 단자 홀(160`)의 단자깊이(d)를 규격화된 치수로 규제할 수 있다.
예를 들어, 상기 돌기부(146,147)는 외부접속단자(145)와 인접한 위치에 형성될 수 있으며, 외부접속단자(145)의 양편에 형성된 제1, 제2 돌기부(146,147)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 돌기부(146,147)는 일군의 외부접속단자(145)들을 중심으로 양편의 대칭적인 위치에 형성될 수 있으며, 다수의 외부접속단자(145)들에 대해 균일한 단자깊이(d)를 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 돌기부(146,147)는 회로기판(140)과 일체로 형성되거나 또는 회로기판(140)과 별개로 형성된 후 회로기판(140) 상에 조립될 수 있으며, 이외에, 돌기부(146,147)가 안착된 회로기판(140) 위로 상부커버(160)가 조립되고, 상부커버(160)와 회로기판(140) 사이의 체결력에 의해 돌기부(146,147)가 고정될 수 있다. 즉, 후자의 경우, 돌기부(146,147)는 상부커버(160) 및 회로기판(140)과 별개의 부재로 형성된 후, 이들(140,160) 사이에 끼워 고정될 수 있다.
도 13은 돌기부(146,147)가 형성된 회로기판(140)의 구조를 도시한 도면이다. 상기 돌기부(146,147)는 회로기판(140)의 단변 방향(y 방향)으로 연장되는 세장형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 회로기판(140)이 장변(140a) 및 단변(140b)을 갖는 대략 장방형으로 형성된다고 할 때, 상기 돌기부(146,147)는 회로기판(140)의 단변(140b) 방향(y 방향)을 따라 형성될 수 있다. 회로기판(140)상에는 배터리 팩의 성능과 직결되는 다수의 전기소자들이 장착되므로, 회로기판(140)의 여유면적을 통하여 돌기부(146,147)를 형성함으로써 회로기판(140)의 장착효율을 높일 수 있다.
상기 돌기부(146,147)는 외부접속단자(145)의 장변 방향(y 방향)을 따라 연장되는 세장형으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 외부접속단자(145)가 장변(145b) 및 단변(145a)을 갖는 대략 장방형으로 형성된다고 할 때, 상기 돌기부(146,147)는 외부접속단자(145)의 장변(145b) 방향(y 방향)을 따라 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 돌기부(146,147)는 외부접속단자(145)의 장변 방향(y 방향)으로 단자깊이(d)의 편차를 제거하고 균일한 단자깊이(d)를 형성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 전극조립체 11 : 양극판
13 : 음극판 15 : 세퍼레이터
17 : 양극탭 19: 음극탭
20 : 캔 30 : 캡 플레이트
31 : 전극단자 35 : 안전 벤트
100 : 베어 셀 111 : 절연성 테이프
112 : 절연성 스페이서 120 : 보호소자
120a, 120b : 제1, 제2 접속부재 120c : 가변저항체
131 : 전도성 플레이트 132 : 리드부재
140 : 회로기판 140` : 관통공
145 : 외부접속단자 150 : 보호회로모듈
160 : 상부커버 160`: 단자 홀
165,166 : 돌기부 170 : 하부커버
171 : 접착수단 t1 : 외부접속단자의 두께
t2 : 돌기부의 두께 S : 안착부
d : 단자깊이 G : 상부커버와 회로기판 사이의 유격

Claims (19)

  1. 캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀;
    상기 캡 플레이트 상에 배치되는 회로기판;
    상기 회로기판과 마주하도록 상기 캡 플레이트 상에 결합되는 상부커버; 및
    상기 상부커버와 회로기판 사이에 형성되는 치수규제수단;을 포함하고,
    상기 회로기판상에는 외부접속단자가 형성되고,
    상기 상부커버에는 상기 외부접속단자를 노출시키는 단자 홀이 형성되며,
    상기 회로기판상에 형성된 외부접속단자의 제1 두께는, 상기 치수규제수단의 제2 두께와 같거나, 상기 제2 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 상부커버로부터 상기 회로기판에 맞닿도록 돌출되는 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 상부커버와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 회로기판으로부터 상기 상부커버에 맞닿도록 돌출되는 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 회로기판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 회로기판 및 상부커버와 별개로 형성되고, 상기 회로기판 및 상부커버 사이에 끼워지는 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 단자 홀의 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 단자 홀의 양편에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 단자 홀의 장변 방향으로 연장되는 세장형(slender)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 외부접속단자의 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 외부접속단자의 양편에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 외부접속단자의 장변 방향으로 연장된 세장형(slender)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 치수규제수단은 상기 상부커버 또는 회로기판의 단변 방향으로 연장된 세장형(slender)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀;
    상기 캡 플레이트 상에 배치되는 회로기판;
    상기 회로기판과 마주하도록 상기 베어 셀 상에 결합되는 상부커버; 및
    상기 상부커버와 접하는 일 면과, 상기 회로기판과 접하는 타 면을 포함하는 돌기부;를 포함하고,
    상기 회로기판상에는 외부접속단자가 형성되고,
    상기 상부커버에는 상기 외부접속단자를 노출시키는 단자 홀이 형성되며,
    상기 회로기판상에 형성된 외부접속단자의 제1 두께는, 상기 돌기부의 제2 두께와 같거나, 상기 제2 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상기 외부접속단자의 양편에서, 상기 외부접속단자의 장변 방향으로 연장되는 세장형 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상기 단자 홀의 양편에서, 상기 단자 홀의 장변 방향으로 연장되는 세장형 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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