KR101178152B1 - 신규한 구조의 전지팩 - Google Patents

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김우열
최일훈
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Abstract

본 발명은, 충방전이 가능한 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있는 전지팩으로서, 용량 내지 크기가 서로 다른 두 종류 이상의 전지군들을 포함하고 있고, 상기 전지군은 각각 용량 내지 크기가 동일한 둘 이상의 전지셀들로 구성되어 있으며, 각각의 전지군 내의 둘 이상의 전지셀들은 직렬 연결되어 있고, 전지군들 상호 간의 전지셀들은 병렬 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

신규한 구조의 전지팩 {Battery Pack of Novel Structure}
본 발명은 고출력 대용량 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 충방전이 가능한 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있는 전지팩으로서, 용량 내지 크기가 서로 다른 두 종류 이상의 전지군들을 포함하고 있고, 상기 전지군은 각각 용량 내지 크기가 동일한 둘 이상의 전지셀들로 구성되어 있으며, 각각의 전지군 내의 둘 이상의 전지셀들은 직렬 연결되어 있고, 전지군들 상호 간의 전지셀들은 병렬 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(portable DVD), 소형 PC, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지들을 내장한 전지팩의 사용이 요구된다.
이차전지 중에서도 리튬 이차전지는 높은 출력 특성과 큰 용량으로 인해 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속된 상태로 탑재되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다. 전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있다.
일반적으로는, 다수의 단위전지들이 직렬 또는 병렬로 연결된 상태에서 카트리지에 내장되고, 이러한 카트리지 다수 개를 전기적으로 연결하여 전지팩이 제작된다.
도 1에는 종래기술의 고출력/대용량 전지팩에서 단위전지들의 직렬 방식 연결이 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 단위전지(10)는 내부에 양극, 음극, 분리막 및 전해질이 내장된 상태로 케이스에 의해 밀봉되어 있고 그것의 상하부에 각각 양극 탭(20)과 음극 탭(30)이 돌출되어 있다. 첫 번째 단위전지(10)에서 양극 탭(20)이 상향으로 위치되어 있을 때, 인접한 두 번째 단위전지(11)는 양극 탭(21)이 하향으로 위치되도록 배치된다. 이들 단위전지들(10, 11)은 서로 반대의 전극이 인접한 상태에서 전극 리드(40)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 세 번째 단위전지(12) 역시 그러한 방식으로 배치된 상태로 두 번째 단위전지(11)와 직렬로 연결된다. 상기와 같은 직렬 방식으로 연결된 다수의 단위전지들로 이루어진 제 1 전지군에 인접하여, 도 1에는 도시되어 있지 않지만 동일한 방식으로 연결된 다수의 단위전지들로 이루어진 제 2 전지군이 도 1의 제 1 전지군에 인접하여 병렬로 연결되어 있다.
이와 같이 다수의 전지군들이 병렬 방식으로 연결된 상태에서, 각 전지군의 첫번째 단위전지(10)의 양극 탭(20)이 양극 외부 단자(50)에 연결되고 마지막 단위전지(15)의 음극 탭(33)이 음극 외부 단자(60)에 연결된 상태로 하우징(70)에 내장된다. 도 1의 단위전지(10)는 장축 방향에 전극 탭들(20, 30)이 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 단축 방향으로 전극 탭들이 대향하여 형성된 구조도 개발되어 있다.
그러나, 단위전지들(10, 11, 12, 13, 14, 15)이 전기적으로 연결된 전지팩에서, 동일한 다수의 단위전지들(10, 11, 12, 13, 14, 15)은 동일한 크기 또는 용량을 갖는 것으로 구성되어 전지팩이 형성되므로, 전지팩이 적용되는 디바이스의 디자인을 고려하여 가볍고 얇게 만들기 위해서는, 전지팩의 용량을 줄이거나 더 큰 크기로 디바이스의 디자인을 변경해야 하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 디자인 변경 과정에서 전기적 연결 방식이 복잡해짐으로 인해 소망하는 조건을 만족하는 전지팩의 제작이 어려워지는 문제점도 있다.
따라서, 다수의 단위전지들을 연결하여 고출력, 대용량의 전지팩을 제조함에 있어서, 전지팩의 용량을 유지하면서도 전지팩이 적용되는 디바이스의 모양에 따라 적용 가능한 전지팩에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 다양한 용량 내지 크기를 가진 전지셀들을 사용하고 특정한 방식으로 전기적 연결하여 전지팩을 구성함으로써, 전지팩의 디자인에 따라 다양하게 구성할 수 있는 전지팩을 개발하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은 충방전이 가능한 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있는 전지팩으로서, 용량 내지 크기가 서로 다른 두 종류 이상의 전지군들을 포함하고 있고, 상기 전지군은 각각 용량 내지 크기가 동일한 둘 이상의 전지셀들로 구성되어 있으며, 각각의 전지군 내의 둘 이상의 전지셀들은 직렬 연결되어 있고, 전지군들 상호 간의 전지셀들은 병렬 연결되어 있는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지팩이 적용되는 디바이스의 디자인 형상에 대응하도록 전지셀들을 조합하여 전지팩의 구조를 형성함으로써, 고용량을 제공하면서도 디바이스의 다양한 형상에 맞도록 유연하게 적용할 수 있다. 더욱이, 전지셀들의 전기적 연결을 앞서 정의한 바와 같은 특정 조건을 만족하는 방식으로 구성하여, 다양한 전지셀들을 사용하여 전지팩을 구성할 때의 전압 밸런싱 문제 등을 근본적으로 해결할 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 동일한 전지군 내의 전지셀들과 전지군들 상호 간의 전지셀들은 동일한 전기화학적 특성을 가진 전지셀들로 이루어진 전지팩 구조일 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 전지군들 상호 간의 전지셀들은 동일한 에너지 밀도를 가지고 크기에 따라 용량이 다른 전지셀들로 이루어진 전지팩 구조일 수 있다.
상기와 같은 전지셀의 구성은, 다양한 전지셀들을 기반으로 한 전지팩을 제작하면서도, 전지셀 자체의 제조가 용이하여 결과적으로 전지팩 제작 비용의 증가를 최소할 수 있다.
본 발명의 전지팩에서 전지군들은 앞서 설명한 바와 같이 용량 내지 크기가 서로 다른 두 종류 이상으로 구성되어 있는 바, 예를 들어, 용량 내지 크기가 서로 다른 세 종류의 전지군들을 포함하는 구조일 수 있다.
하나의 전지군을 구성하는 전지셀의 위치는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는, 용량 내지 크기가 서로 다른 전지셀들이 상호 인접하여 배열되어 뱅크(bank)를 형성하고 있는 구조일 수 있다. 즉, 다른 전지군에 속하는 전지셀들이 서로 인접하도록 배열된 구조가 바람직하다. 이러한 배열 구조는, 용량 내지 크기가 서로 다른 전지셀들의 병렬 연결을 용이하게 하고, 그에 따라 전지팩의 전반적인 전기 배선을 간소화하게 하는 효과가 있다.
이와 같이, 전지군들 상호 간의 전지셀들이 병렬 연결되어 있는 구조에 의해, 전지팩의 용량 증가와 함께 전압 밸런싱이 이루어질 수 있으며, 이는 이후 설명하는 실험 내용에서도 확인할 수 있다.
본 발명과는 달리, 전지군들 상호 간의 전지셀들이 직렬 연결되어 있는 구조, 또는 각각의 전지군 내의 둘 이상의 전지셀들이 병렬 연결되어 있는 구조는, 다양한 전지셀들로 전지팩을 구성함에 있어서, 용량이 다른 전지셀 상호간의 전압 밸런싱을 달성하기 어렵거나, 전기 배선이 매우 복잡해지는 문제점을 해결하기 어려운 것으로 확인되었다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 다양한 용량 내지 크기의 전지셀들을 사용하여 구성됨으로써 전지팩이 적용되는 디바이스의 디자인에 따라 용이한 장착을 가능하게 한다. 특히, 디바이스의 전반적인 두께가 얇은 경우에 더욱 바람직한 바, 모든 전지셀들이 평면 배열되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전지군들은 전지셀의 용량 크기에 대응하는 전류량으로 충전되는 구조일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 충전은 CC-CV 충전 방식으로 진행될 수 있다.
상기 전지셀의 구조는 특별히 제한되는 것은 아닌 바, 예를 들어, 일측 또는 양측으로 전극단자들이 돌출되어 있는 판상형 전지셀로 이루어진 구조일 수 있다.
전지셀들의 전기적 연결은 부재들을 사용하여 달성될 수 있으며, 바람직하게는, 상기 전지셀들의 일측 또는 양측에 배치된 회로 기판에 의해 전극단자들이 전기적으로 연결되어 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 전지셀은 일측으로 전극단자들이 돌출되어 있는 판상형 전지셀이고, 전지셀들의 전지단자 측에 배치된 회로 기판에 의해 전기적으로 연결되어 있는 구조일 수 있다.
회로 기판에 의한 전기적 연결은 기판의 회로에 의해 전기적 연결이 이루어지므로, 전체적으로 매우 간소한 구조를 가지며, 특히, 전지팩이 적용되는 디바이스의 사양에 따라 전지팩이 전체적으로 매우 얇은 구조를 가질 필요가 있을 때 특히 바람직하다.
전지셀의 종류 역시 매우 다양할 수 있는 바, 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
본 발명에 따른 전지팩이 사용될 수 있는 디바이스의 바람직한 예로는, 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC, 스마트 패드 등과 같은 모바일 디바이스를 들 수 있다.
이러한 모바일 디바이스는 한번 충전으로 장시간 사용의 가능하고 경박 단소된 디자인이 요구되는 최근의 경향을 고려할 때, 그에 따라 크기 대비 용량이 크고 두께가 얇은 구조의 전지팩이 요구된다. 그러나, 이러한 요건을 동시에 만족하기 위한 전지팩이 장착되는 모바일 디바이스의 내부 공간은 종래와는 달리 일정한 크기, 예를 들어, 규격화된 직육면체 형상을 갖기 어려운 실정이다. 즉, 두께가 얇은 모바일 디바이스는 이를 구성하는 부품들의 장착 위치 등으로 인해, 전지팩이 장착될 수 있는 공간이 매우 제한적이고 규격화되기 어려운 측면이 있다. 반면에, 본 발명에 따른 전지팩은 다양한 크기 내지 용량을 가진 전지군들에 의해 전지셀의 배치에 유연성이 매우 높으므로, 이러한 문제점들을 일거에 해결할 수 있다.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 디바이스의 디자인 형상에 대응하도록 전지셀들을 조합하여 전지팩의 디자인을 구성함으로써, 고용량 성능을 유지하면서도 전압 밸런싱, 전기 배선 등의 문제점을 해결할 수 있는 특징을 갖는다.
도 1은 종래기술에 따른 4개의 단위전지들이 내장된 상태에서의 카트리지의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지군들이 배열되어 있는 상태를 보여주는 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 둘 이상의 전지셀들이 직렬로 구성된 전지군들이 병렬로 연결된 상태를 보여주는 회로도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압 밸런싱을 나타내는 그래프이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
우선, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위전지들이 배열되어 있는 전지군들을 보여주는 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지팩(300)은 용량이 다른 3 종류의 전지군들(574160L1, 474160L1, 614439L1)로 구성되어 있다. 전지군(574160L1)은 동일한 크기와 용량을 가진 2개의 전지셀들(101a, 101b)로 이루어져 있고, 전지군(474160L1)은 동일한 크기와 용량을 가진 2개의 전지셀들(102a, 102b)로 이루어져 있으며, 전지군(614439L1)은 동일한 크기와 용량을 가진 2개의 전지셀들(103a, 103b)로 이루어져 있다.
각각의 전지셀들(101a, 101b, 102a, 102b, 103a, 103b)은 동일한 전기화학적 특성, 즉, 동일한 전극 활물질, 전해액 등을 포함하고 있고, 크기에 따라 용량이 결정되는 전지셀이다. 또한, 전지셀들(101a, 101b, 102a, 102b, 103a, 103b)은 양극 및 음극 단자들이 각각 상부로 돌출된 판상형 구조로 이루어져 있다. 서로 다른 전지군에 속하는 전지셀들(101a, 102a, 103a)이 상호 인접하여 좌측에 위치하고, 마찬가지로 전지셀들(101b, 102b, 103b)이 상호 인접하여 우측에 위치하며, 이들은 전지팩(300)의 중심을 기준으로 대칭 구조를 형성하면서 전체적으로 판상 배열되어 있다.
따라서, 도 2에서와 같이, 전지셀들(102a, 102b)의 하단부는 전지셀들(101a, 101b, 103a, 103b)의 하단보다 전체적으로 만입된 형태를 가지며, 이러한 구조로 인해 전지팩(300)이 적용되는 디바이스의 내부 구조에 따라 설계의 유연성을 발휘할 수 있다.
경우에 따라서는, 도 2의 구조와는 달리, 전지셀들(102a, 102b)이 전지팩(300)의 양측으로 배열된 구조나, 전지셀들(101a, 101b, 103a, 103b) 사이에 선택적으로 배열되는 구조도 가능할 수 있다.
서로 용량이 다르며 상호 인접해 있는 좌측의 전지셀들(101a, 102a, 103a)과 우측의 전지셀들(101b, 102b, 103b)은 각각 병렬 연결되어 뱅크를 형성한다. 또한, 이들 뱅크들은 직렬 연결을 이룬다.
이러한 전지적 연결은 전지셀들(101a, 101b, 102a, 102b, 103a, 103b)의 전극단자 측에 위치하는 회로 기판(200)에 의해 달성된다.
예를 들어, 전지군(474160L1)에서 전지셀(102a)의 양극단자(+)는 회로 기판(200)을 경유하여 전지군(574160L1)에서 전지셀(101a)의 양극단자(+)와 연결되어 있고, 전지셀(102a)의 음극단자(-)는 회로 기판(200)을 경유하여 전지셀(101a)의 음극단자(-)에 연결되어 있다. 이러한 연결은 전지군(614439L1)에도 적용되어, 전지군들(574160L1, 474160L1, 614439L1) 상호 간은 병렬 연결되어 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 직렬 연결된 둘 이상의 전지셀들로 구성된 전지군들이 병렬로 연결된 상태를 보여주는 회로도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압 밸런싱을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 다수의 전지셀들(도시하지 않음)이 직렬로 연결되어 적어도 하나의 전지군을 형성하고, 그러한 구조를 가진 다수의 전지군들(A, B, C)이 병렬로 연결되어 병렬 그룹들(VBank1, Vbank2)을 형성한다. 각 전지군에서의 전지셀들(도시하지 않음)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 또한, 전지팩에 내장되는 전지군들의 수 역시 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 전지군들 상호 간의 용량 내지 크기가 다른 전지셀들은 상호 병렬 연결되어 있으므로, 최초 인가전류(i) 값으로 충전이 진행되는 동안, 전지군들은 내장된 전지셀의 용량 내지 크기에 대응하는 전류값(ia, ib, ic)을 흘려주며 CC-CV 충전 방식에 의해 충전됨으로써, 전지군들 사이에 전압 밸런싱이 자연스럽게 이루어질 수 있다.
여기서, 상호 간의 용량 내지 크기가 다른 전지셀들로 이루어진 각각의 전지군들의 충전 전류량에 대한 실험값을 하기 <표 1>에 나타내었다.
<표 1>
Figure 112012014676449-pat00001
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 용량 내지 크기가 큰 전지셀들로 이루어진 전지군이 더 큰 전류값이 인가되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 큰 용량의 전지군(574160L1)에는 더 큰 전류값(ic)이 인가되고, 작은 용량의 전지군(614439L1)에는 가장 작은 전류값(ia)이 인가됨으로써, 전지팩 전체의 전압 밸런싱이 이루어진다.
구체적으로, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전압 자동 밸런싱 측정 결과를 나타내는 그래프에 대한 실험 데이터를 하기 <표 2>에 나타내었다.
<표 2>
Figure 112012014676449-pat00002
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 각각의 전지군(574160L1, 474160L1, 614439L1)에 해당하는 크기의 전류를 일정한 전류값으로 최초 충전하여 서서히 감소시키는 충전 방식(CC-CV)으로 진행되고, 병렬 연결된 각각의 전지군들(574160L1, 474160L1, 614439L1)의 용량 내지 크기에 대응하여 충전 전류가 인가된다. 따라서, 각각의 병렬 그룹들(VBank1, Vbank2)의 전압 밸런싱이 유지되고, 전지의 RSOC (Relative State Of Charge)를 통해 전지가 완충된 상태를 확인 할 수 있다.
충전 방식(CC-CV)에 대해서는 당업자에게 공지되어 있는 기술이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 충방전이 가능한 전지셀들이 전기적으로 연결되어 있는 전지팩으로서, 용량 내지 크기가 서로 다른 두 종류 이상의 전지군들을 포함하고 있고, 상기 전지군은 각각 용량 내지 크기가 동일한 둘 이상의 전지셀들로 구성되어 있으며, 각각의 전지군 내의 둘 이상의 전지셀들은 직렬 연결되어 있고, 전지군들 상호 간의 전지셀들은 병렬 연결되어 있으며, 상기 전지셀들의 일측 또는 양측에 배치된 회로 기판에 의해 전지셀들의 전극단자들이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 동일한 전지군 내의 전지셀들과 전지군들 상호 간의 전지셀들은 동일한 전기화학적 특성을 가진 전지셀들로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 전지군들 상호 간의 전지셀들은 동일한 에너지 밀도를 가지고 크기에 따라 용량이 다른 전지셀들로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 용량 내지 크기가 서로 다른 세 종류의 전지군들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 용량 내지 크기가 서로 다른 전지셀들이 상호 인접하여 배열되어 뱅크(bank)를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 모든 전지셀들은 평면 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전지군들 상호 간의 전지셀들은 병렬 연결에 의해 전압 밸런싱이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지군들은 전지셀의 용량 크기에 대응하는 전류량으로 충전되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 충전은 CC-CV 충전 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 일측 또는 양측으로 전극단자들이 돌출되어 있는 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 일측으로 전극단자들이 돌출되어 있는 판상형 전지셀이고, 전지셀들의 전지단자 측에 배치된 회로 기판에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 1 항 내지 제 10 항 및 제 12 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터, 넷북, 태플릿 PC, 또는 스마트 패드인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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TW102105812A TWI481097B (zh) 2012-02-23 2013-02-20 包括具有各種尺寸或電容的電池組之電池之電池包
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10424946B2 (en) 2016-06-16 2019-09-24 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for managing battery system

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2528290A (en) * 2014-07-16 2016-01-20 John Leslie Gordon Hardy Battery management
CN104485474B (zh) * 2014-12-04 2017-01-11 上海交通大学 一种基于一致性指标的纯电动汽车电池组匹配方法
US9696782B2 (en) 2015-02-09 2017-07-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Battery parameter-based power management for suppressing power spikes
US10158148B2 (en) 2015-02-18 2018-12-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Dynamically changing internal state of a battery
US9748765B2 (en) 2015-02-26 2017-08-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Load allocation for multi-battery devices
JP2018512705A (ja) * 2015-03-01 2018-05-17 ベイジン セイムヴォルト カンパニー リミテッドＢｅｉｊｉｎｇ Ｓａｍｅｖｏｌｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 一種の混合で編組するバッテリー組と一種のバッテリー組編組方法
CN104638291B (zh) * 2015-03-01 2017-11-10 北京山沃新能源科技有限公司 一种混合编组的电池组及一种电池组的混合编组方法
KR102331063B1 (ko) * 2015-04-28 2021-11-25 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
JP6235529B2 (ja) * 2015-05-25 2017-11-22 トヨタ自動車株式会社 電動車両および電池パック
US9939862B2 (en) 2015-11-13 2018-04-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Latency-based energy storage device selection
US10061366B2 (en) 2015-11-17 2018-08-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Schedule-based energy storage device selection
US9793570B2 (en) 2015-12-04 2017-10-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Shared electrode battery
US10487033B2 (en) 2015-12-11 2019-11-26 Blue Solutions Canada Inc. Battery with variable electrochemical cells configuration
EP3387697B1 (en) 2015-12-11 2020-08-19 Blue Solutions Canada Inc. Battery with electrochemical cells having variable impedance
US10110025B2 (en) 2016-01-26 2018-10-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Enhanced parallel protection circuit
CN106058279B (zh) * 2016-05-29 2018-06-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂电池pack配组方法
JP2016225304A (ja) * 2016-07-06 2016-12-28 株式会社東芝 二次電池装置およびその製造方法
KR102246030B1 (ko) * 2016-10-07 2021-04-29 주식회사 엘지화학 서로 다른 크기의 단위셀들을 포함하는 파우치형 전지셀
US10491020B2 (en) 2016-12-22 2019-11-26 Milwaukee Electric Tool Corporation Power source for burst operation
KR102312416B1 (ko) * 2018-04-04 2021-10-12 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈
CN112542863B (zh) * 2019-09-23 2023-07-18 北京小米移动软件有限公司 充电方法及装置、可读存储介质
CN111081964B (zh) * 2019-12-24 2022-08-09 Oppo广东移动通信有限公司 用于终端设备的电池组件和具有其的终端设备
RU2750614C2 (ru) 2019-12-27 2021-06-30 Олег Адгамович НИГМАТУЛЛИН Способ последовательного подключения дополнительных источников постоянного тока для выравнивания величины напряжения в сети при увеличении нагрузки
CN216488300U (zh) * 2021-09-30 2022-05-10 创科无线普通合伙 电池包以及包括电池包的电动工具
KR20230058870A (ko) * 2021-10-25 2023-05-03 주식회사 엘지에너지솔루션 발화억제 구조의 리튬이차전지
JP7439034B2 (ja) 2021-10-27 2024-02-27 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電池スタック

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135093A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Toyo Commun Equip Co Ltd 電池ホルダ
JP2003323873A (ja) * 2002-05-07 2003-11-14 Fuji Heavy Ind Ltd 板状電池の接続構造
KR101053208B1 (ko) * 2010-02-09 2011-08-01 주식회사 엘지화학 용접 신뢰성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4607207A (en) * 1984-10-01 1986-08-19 Bruneau Louis O Battery powering
KR100290988B1 (ko) * 1997-12-29 2001-06-01 윤종용 멀티유니트배터리팩및이멀티유니트배터리팩을사용하는시스템
JP2002325375A (ja) * 2001-04-27 2002-11-08 Sharp Corp 二次電池パック装置
JP3809549B2 (ja) * 2001-11-22 2006-08-16 株式会社日立製作所 電源装置と分散型電源システムおよびこれを搭載した電気自動車
TWM267638U (en) * 2004-07-02 2005-06-11 6G Co Ltd Cylindrical charging battery module
KR100796097B1 (ko) * 2004-10-26 2008-01-21 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 배터리 모듈
KR20060060077A (ko) * 2004-11-30 2006-06-05 주식회사 엘지화학 고출력 대용량의 전지팩
WO2006059469A1 (ja) * 2004-11-30 2006-06-08 Nec Corporation フィルム外装電気デバイス集合体
JP5188813B2 (ja) * 2004-12-24 2013-04-24 エルジー・ケム・リミテッド 二次電池モジュール製造のための分離型コネクティング部材及び電圧レベリングによる電池モジュール性能の向上方法
EP2450981B1 (en) * 2004-12-24 2014-03-19 Lg Chem, Ltd. Secondary battery module
TWI308806B (en) * 2005-01-21 2009-04-11 Sony Corp Battery pack
JP5154454B2 (ja) * 2006-03-06 2013-02-27 エルジー・ケム・リミテッド 電池モジュール
KR100948002B1 (ko) * 2006-03-06 2010-03-18 주식회사 엘지화학 중대형 전지모듈
RU2334337C1 (ru) * 2007-06-13 2008-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника земли
US9331358B2 (en) * 2010-01-26 2016-05-03 Apple Inc. Battery with multiple jelly rolls in a single pouch
US9040187B2 (en) * 2010-07-13 2015-05-26 Apple, Inc. Battery pack with cells of different capacities electrically coupled in parallel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11135093A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Toyo Commun Equip Co Ltd 電池ホルダ
JP2003323873A (ja) * 2002-05-07 2003-11-14 Fuji Heavy Ind Ltd 板状電池の接続構造
KR101053208B1 (ko) * 2010-02-09 2011-08-01 주식회사 엘지화학 용접 신뢰성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10424946B2 (en) 2016-06-16 2019-09-24 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for managing battery system

Also Published As

Publication number Publication date
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