KR101219233B1 - 배터리 어레이 및 이를 구비한 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

N행, 3열(단, N은 2 이상의 자연수)로 배치되는 NS3P 배터리 어레이에 있어서, 본 발명에 의한 배터리 어레이는 배터리, 연결탭 및 출력단을 포함한다. 배터리는 복수로 구비된다. 배터리는 또한 전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 병렬 연결된 3 배터리를 하나의 번들로 하여 번들 단위로 배치되며, 제1번들 내지 제N번들의 극성이 번갈아 보이도록 순차적으로 배치된다. 연결탭은 각 번들을 구성하는 배터리 간을 연결하고, 제1번들 내지 제N번들을 순차적으로 직렬 연결한다. 제1 및 제2 극성 출력단은 제1번들 및 제N번들에 각각 구비된다.

Description

배터리 어레이 및 이를 구비한 배터리 팩{Battery array and battery pack having the same}
본 발명은 배터리 팩에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 병렬 및 직렬 연결 구조를 갖는 배터리 어레이를 구비한 배터리 팩에 관한 것이다.
근대 사회에 들어 각종 모바일 기기의 보급이 활발해짐에 따라 그 구동전원으로 사용되는 일차 전지와 이차 전지 같은 배터리의 사용이 활발하게 이루어지고 있다.
산업체나 중대형 전기기기에 사용되는 배터리는 고출력이 요구되는 바, 대용량의 배터리를 사용하던지 표준형 배터리 셀을 복수개 연결시켜 출력량을 높이는 방식으로 사용된다.
본 발명의 과제는 복수의 배터리가 다 병렬 및 직렬 구조로 배치되는 경우에도 양 전극 출력단이 최단 거리에 형성되는 배터리 어레이 및 이를 포함한 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
N행, 3열(단, N은 2 이상의 자연수)로 배치되는 NS3P 배터리 어레이에 있어서, 본 발명에 의한 배터리 어레이는 배터리, 연결탭 및 출력단을 포함한다.
배터리는 복수로 구비된다. 배터리는 또한 전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 병렬 연결된 3 배터리를 하나의 번들로 하여 번들 단위로 배치되며, 제1번들 내지 제N번들의 극성이 번갈아 보이도록 순차적으로 배치된다. 연결탭은 각 번들을 구성하는 배터리 간을 연결하고, 제1번들 내지 제N번들을 순차적으로 직렬 연결한다. 제1 및 제2 극성 출력단은 제1번들 및 제N번들에 각각 구비된다. 번들 중 적어도 하나의 번들의 3 배터리는 꺽임형일 수 있다.
또한 상기 배터리는 전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 제1번들 내지 제N번들은 최소한 하나의 배터리가 최외곽 행 또는 열에 위치하도록 배치되는 제1규칙, 제n 번들(단, n은 2 이상 N 이하의 자연수)은 제(n-1) 번들과 최외곽 행 또는 열에서 인접하고, 제1번들과 제N번들 또한 최외곽 행 또는 열에서 인접하도록 배치되는 제2규칙 및 제(n-1) 번들과 제n번들의 극성은 달라야 하는 제3규칙에 의하여 배치될 수 있다.
또한 상기 제1 및 제2 극성 출력단은 각각 인접하는 배터리에 구비된 연결탭으로부터 연장형성될 수 있다.
또한 상기 N이 짝수인 경우, 상기 제1 및 제2 극성 출력단은 상기 전극이 배치되는 일 측면 또는 타 측면 중 하나의 측면에 함께 구비될 수 있다.
또한 상기 N이 홀수인 경우, 상기 제1 및 제2 극성 출력단은 전극이 배치되는 일 측면과 타 측면에 각각 하나씩 형성될 수 있다. 나아가 상기 제1 극성 출력단으로부터 상기 제2 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비될 수 있다. 한편, 상기 제2 극성 출력단으로부터 상기 제1 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비될 수 있다.
또한 상기 배터리는 원통형이 바람직하고, 상기 연결탭은 니켈 또는 니켈 합금으로 제조할 수 있다.
한편, N행, 3열(단, N은 2 이상의 자연수)로 배치되는 NS3P 배터리 어레이를 구비한 배터리 팩에 있어서, 본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리, 연결탭, 제1 극성 출력단, 제2 극성 출력단, 보호회로 모듈 및 케이스를 포함한다.
배터리는 복수로 구비되고, 전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 병렬 연결된 3 배터리를 하나의 번들로 하여 번들 단위로 배치되고, 제1번들 내지 제N번들의 극성이 번갈아 보이도록 순차적으로 배치된다. 연결탭은 각 번들을 구성하는 배터리 간을 연결하고, 제1번들 내지 제N번들을 순차적으로 직렬 연결한다. 제1 및 제2 극성 출력단은 제1번들 및 제N번들에 각각 구비된다. 보호회로 모듈은 상기 출력단이 연결된다. 케이스는 상기 배터리 어레이, 연결탭, 출력단 및 보호회로 모듈을 지지하고 수용한다. 번들 중 적어도 하나의 번들의 3 배터리는 꺽임형일 수 있다.
또한 상기 배터리는 전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 제1번들 내지 제N번들은 최소한 하나의 배터리가 최외곽 행 또는 열에 위치하도록 배치되는 제1규칙, 제n 번들(단, n은 2 이상 N 이하의 자연수)은 제(n-1) 번들과 최외곽 행 또는 열에서 인접하고, 제1번들과 제N번들 또한 최외곽 행 또는 열에서 인접하도록 배치되는 제2규칙 및 제(n-1) 번들과 제n번들의 극성은 달라야 하는 제3규칙에 의하여 배치될 수 있다.
또한 상기 제1 및 제2 극성 출력단은 각각 인접하는 배터리에 구비된 연결탭으로부터 연장형성 될 수 있다.
또한 상기 N이 짝수인 경우, 상기 제1 및 제2 극성 출력단은 상기 전극이 배치되는 일 측면 또는 타 측면 중 하나의 측면에 함께 구비될 수 있다.
또한 상기 N이 홀수인 경우, 상기 제1 및 제2 극성 출력단은 전극이 배치되는 일 측면과 타 측면에 각각 하나씩 형성될 수 있다. 나아가 상기 제1 극성 출력단으로부터 상기 제2 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비될 수 있다. 한편, 상기 제2 극성 출력단으로부터 상기 제1 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비될 수 있다.
또한 상기 배터리는 원통형일 수 있다.
또한 상기 연결탭은 니켈 또는 니켈 합금일 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 다 병렬로 연결된 한쌍의 배터리를 번들로 하여 다수의 직렬 연결이 형성된 배터리 어레이를 구비하더라도, 양 전극 단자간의 거리를 최소화 할 수 있다.
결과적으로 본 발명에 따르면 단자간의 거리를 좁히기 위한 별도의 부재나 공정 등을 필요로 하지 않는다.
도 1a는 일반적인 다 병렬/직렬 형태의 배터리 어레이를 나타내는 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 배터리 어레이의 타 측면을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 도 1a의 배터리 어레이를 연결탭으로 연결하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 배터리 어레이의 타 측면을 나타내는 사시도이다.
도 3a는 배터리 어레이의 각 측면에서의 배터리의 위치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3b는 배터리 어레이를 일 측면에서 투시해 본 개념도이다.
도 4a는 본 발명에 의한 7S3P 배터리 어레이의 일 측면을 나타내는 개념도이다.
도 4b는 도 4a의 배터리 어레이의 타 측면을 나타내는 개념도이다.
도 4c는 도 4a의 배터리 어레이의 일 측면에서 투시한 개념도이다.
도 5는 도 4c의 배터리 어레이의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6a 내지 6d는 전극이 배치된 일 측면의 여러 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 7은 배터리 어레이를 구비하는 배터리 팩의 일 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 '상하좌우' 등 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다.
요구되는 전압이 단일 배터리의 전압보다 높은 경우 복수의 배터리를 직렬로 연결하여 이를 충족시킨다. 한편, 요구되는 용량이 단일 배터리의 용량보다 큰 경우 복수의 배터리를 병렬로 연결하여 이를 충족시키게 된다. 한편, 일정한 접압과 용량을 얻기 위해서 복수의 배터리를 직렬 및 병렬로 연결하여 사용하게 된다. 본 명세서에 있어서 이러한 직렬 및 병렬로 연결된 복수의 배터리를 배터리 어레이(battery array)라 칭한다.
또한 이하에서는 y수 만큼 병렬 연결된 배터리를 하나의 번들이라 칭한다. 또한 이러한 번들을 x개를 구비하여 직렬연결한 경우 xSyP(x Series y Parallel)로 표시한다.
한편, 각 배터리의 배치 및 연결은 아래와 같은 단계로 간단히 표현할 수 있다.
제1 단계: 병렬 연결될 배터리 수에 따라 각 번들로 구분한다.
제2 단계: 연결될 순서에 따라 번들을 배치한다.
제3 단계: 각 번들을 구성하는 배터리 간을 연결하고, 각 번들 간을 직렬 연결한다.
단, 제3 단계에서는 배터리 간의 연결의 이해를 돕기 위하여 개념적으로 설명하는 것에 불과하므로 반드시 번들이 먼저 전기적으로 연결되어야 한다거나 별도의 부재로 연결되어야 함을 의미하는 것은 아니다.
이러한 단계에 따라 일반적인 5S2P 배터리 어레이의 연결 구성을 설명하면 다음과 같다. 도 1a 내지 도 2b에 5S2P 배터리 어레이의 일 예를 도시하였다. 도 1b는 도 1a의 타 측면을 나타내는 사시도이다.
먼저 제1 단계에 따라 전체 배터리를 번들 단위로 구분한다. 2P는 병렬로 연결될 배터리의 수, 즉 번들을 구성하는 배터리의 수 이다. 따라서 총 10개의 배터리(10)를 두 개 단위로 동일한 단자끼리 배치되도록 번들을 구성한다. 이 때 총 번들 수는 5개가 된다. 이는 5S, 즉 직렬 연결될 번들 수와 동일하다.
제2 단계에 따라 번들간을 직렬로 연결하기 위하여 먼저 번들을 배치한다. 도 1a는 5S2P 방식으로 다수의 배터리(10)를 배치한 일 예를 나타내고 있다. 각 번들은 층층이 겹쳐 쌓은 형상으로 배치된다. 이 때 전극이 배치된 일 측면을 살펴보면 최 상단이 양극(11)으로 배치되고, 아래로 가면서 각 번들의 전극 방향이 번갈아 바뀌도록 배치되어 있음을 알 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 전극이 배치된 타 측면에서 본 각 배터리의 전극은 도 1a에 도시된 각 배터리의 전극과 반대가 된다. 즉 타 측면의 최 상단은 음극(12)으로 배치되고, 아래로 가면서 각 번들의 전극 방향이 번갈아 바뀌도록 배치된다.
제3 단계에 따라 도 2a 및 도 2b의 배터리간 연결관계를 살펴보면 다음과 같다. 도 2a는 도 1a과 같이 배치된 배터리를 연결탭(21)으로 연결한 모습을 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 타 측면을 나타내는 사시도이다.
먼저 각 번들을 구성하는 두 배터리(10)끼리 연결되어 있음을 알 수 있다. 이는 도 2b에 도시된 타 측면의 경우에도 마찬가지이다. 다음으로 각 단자(20)로부터 시작하여 각 번들 간을 직렬로 연결하게 된다. 이 때 양 단자(20)간의 거리를 좁히기 위하여 와이어와 같은 별도의 전도성 부재(25)를 사용하여야 하는 경제적, 공간적 불리함이 따르게 된다.
한편, 이하에서 각 배터리의 배치를 간편하게 설명하기 위하여 도 3a 및 도3b에 도시된 방식의 좌표계를 사용한다. 배터리 어레이에 있어서 각 전극이 배치된 일 측면 및 타 측면을 직접 바라본 경우는 도 3a의 좌표를 사용한다. 배터리 어레이의 일 측면에서 타측면까지 투시하여 바라 본 경우에는 도 3b의 좌표를 사용한다. 이 때 타 측면의 좌표는 직접 바라본 경우 즉 도 3a의 좌표를 수평으로 뒤집은 것과 동일하다.
상술한 여러가지 정의와 개념을 이용하여 본 발명에 의한 배터리 어레이 및 이를 구비한 배터리 팩을 설명한다. 본 발명은 NS3P 방식의 배터리 어레이에 관한 것이다. 즉 병렬로 연결된 3개의 배터리를 하나의 번들로 하고, 총 N개의 번들을 직렬연결하게 된다. 단 이 때 N은 자연수이다. 이하 본 발명을 7S3P의 경우를 예로 들어 살펴보고, 이로부터 NS3P 배터리 어레이를 구성하기 위한 일반화 규칙을 도출한다.
<실시예 1>
본 실시예에서는 3P, 즉 병렬 연결된 3 배터리 셀을 하나의 번들로 한다. 이러한 번들은 총 7개가 구비된다. 본 실시예에 의한 배터리 어레이는 이들 번들간을 직렬로 연결하기 위하여 총 7행, 3열로 배치된다. 이 때 각 배터리는 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 실시예에 의한 배터리의 배치에 대하여 설명한다. 도 4a는 본 발명에 의한 7S3P 배터리 어레이의 일 측면을 나타내는 개념도이고, 도 4b는 도 4a의 배터리 어레이의 타 측면을 나타내는 개념도이다. 도 4c는 도 4a의 배터리 어레이의 일 측면에서 투시한 개념도이다. 앞서 설명한 바와 같이 도 4c의 타 측면(P2)을 수평으로 뒤집으면 도 4b의 배치 모습과 동일하다.
먼저 3P, 즉 병렬로 연결될 3개의 배터리를 하나의 번들로 구분한다. 실시예 1의 경우 7S이므로 총 7개의 번들이 구비된다.
다음으로 7개의 번들을 직렬로 연결하기 위하여 일 측면(P1)에 도 4a에 도시된 것처럼 각 번들을 배치한다. 1행에 수평으로 제1번들(B1)을 배치한다. 이 때 제1번들은 양극이 보이도록 배치된다. 다음으로 (2,1), (3,1) 및 (4,1)에 음극이 보이도록 제2번들(B2)을 배치하고, (5,1), (6,1) 및 (7,1)에 양극이 보이도록 제3번들(B3)을 연이어 배치한다. 이어서 (5,2), (6,2) 및 (7,2)에 음극이 보이도록 제4번들(B4)을 배치하고, (5,3), (6,3) 및 (7,3)에 제5번들(B5)을 양극이 보이도록 배치한다. 또한 1열 (3,3), (4,3) 및 (4,2)에 제6번들을 음극이 보이도록 배치하고, (3,2), (2,2) 및 (2,3)에 제7번들을 양극이 보이도록 배치한다. 이 때 타 측면(P2)에는 도 4b에 도시된 것처럼 각 번들이 반대의 극성이 보이도록 배치된다. 이는 도 4c의 개념적인 투시도로부터 명확하게 확인할 수 있다.
도 4c를 참조하여 각 배터리 간의 연결관계를 설명한다. 연결탭은 도면상에서 음영으로 처리하였다. 먼저 각 번들을 구성하는 3개의 배터리 간을 연결한다. 다음으로 제1 번들(B1) 내지 제7번들을 차례대로 직렬로 연결하게 된다. 즉, 타 측면(P2)에서 제1번들(B1)과 제2번들(B2)을 연결하고, 일 측면(P1) 상에서 제2번들(B2)과 제3번들(B3)를 연결한다. 이어서 타 측면(P2)에서 제3번들(B3)과 제4번들(B4)을 연결한다. 이러한 방식으로 측면을 번갈아 바꾸어 가며 제1번들 내지 제7번들을 연결하게 된다. 이 때 연결되는 각 번들은 각각 다른 극성으로 연결되기 때문에 전체 번들은 직렬로 연결이 된다.
한편, 양극 출력단(D1)은 일 측면(P1)의 1행 3열(1,3)의 연결탭으로부터 연장 형성할 수 있으며, 음극 출력단(D2)은 타 측면(P2)의 2행 1열(2,1)의 연결탭으로부터 연장형성 될 수 있다. 단 이 때 타 측면(P2)의 좌표계는 좌우가 뒤집혀 있음을 주의하여야 한다.
실시예 1에 의한 배터리 어레이(100a)를 도 5에 도시하였다. 이 경우 일반적인 배터리 어레이와는 달리 양극 및 음극 출력단(22a, 22b) 간의 거리가 최소화된다. 한편, 양 출력단(22a, 22b)이 동일한 배터리(10) 외주면 상에 놓이도록 확장탭(23)을 더 형성할 수 있다. 확장탭(23)은 양 출력단(22a, 22b) 중 어느 하나로부터 연장하여 타 출력단이 위치하는 배터리(10) 외주면 상에 이르도록 연장된다. 연결탭(21)은 니켈 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있다.
한편, 실시예 1에서 양극 및 음극은 서로 바뀌어 배치하더라도 문제되지 않는다. 또한 도 4a와 4b의 구성을 동시에 수평 또는 수직으로 뒤집어 대칭적으로 배치하는 경우에도 동일한 결과를 얻을 수 있다.
<실시예 2>
위에서 설명한 바와 같이 각 번들이 배치되고 난 후, 각 배터리 간의 직렬연결은 간단한 작업을 통하여 이루어 질 수 있다. 즉 이러한 배터리 어레이를 형성하기 위하여 가장 중요한 단계가 번들을 적절하게 배치하는 것이라는 점을 알 수 있다. 이하에서는 번들의 개념을 이용하여 전극 단자 간의 거리를 최소화할 수 있도록 7S3P 배터리 어레이를 형성하는 일반화 규칙을 설명한다. 다음과 같은 몇 가지 규칙을 모두 충족하도록 배터리를 배치함으로서 이러한 목적을 달성 할 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 배터리 어레이의 전극이 배치된 일 측면을 기준으로 각 배터리를 배치를 하게 되면, 타측면의 배치는 자동적으로 결정이 된다. 따라서 도 6a 내지 6d에 도시된 바와 같이 전극이 배치된 일 측면을 기준으로 다음과 같은 규칙을 설명한다.
NS3P 배터리 어레이를 형성하기 위하여 배터리는 다음 규칙을 모두 만족하면서 배치되어야 한다. 단 n은 2 이상 N 이내의 자연수이다.
제1 규칙: 제1 번들 내지 제N번들은 최소한 하나의 배터리가 최외곽 행 또는 열에 위치하도록 배치된다.
제2 규칙: 제n 번들은 제(n-1) 번들과 최외곽 행 또는 열에서 인접하고, 제1번들과 제N번들 또한 최외곽 행 또는 열에서 인접하도록 배치된다.
제3 규칙: 제(n-1) 번들과 제n번들의 극성은 달라야 한다.
제1규칙에서 제1번들은 최외곽의 행 또는 열에 최소한 하나의 배터리가 배치되는 한 배터리 어레이 중 어느 곳에 배치되어도 좋다. 이때 각 번들은 도 6a에 도시된 바와 같이 3개의 배터리가 일자형 또는 꺽임형으로 배치될 수 있다.
제2규칙에 따라 제1번들 내지 제N번들을 배치하게 되면 하나의 폐곡선을 그리게 된다. 즉, 이 때 번들을 순차적, 연속적으로 배치하는 동안 배터리 어레이 상에 빈칸이 존재하는 상태로 각 번들이 배치되거나 하나의 번들이 1행 및 N행을 제외하고는 하나의 행을 모두 차지하도록 배치되어서는 안 된다. 예를 들어 하나의 번들이 3행의 1열 내지 3열에 배치되는 경우 번들간의 연결이 연속적이지 못하고 끊길 수 밖에 없으므로 이러한 번들의 배치는 본 규칙에 위반된다. 한편, 각 번들은 제1 번들을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 순차적으로 배치되고, 최종적으로 제N번들은 제1번들과 최외곽 행 또는 열에서 인접하도록 배치된다.
제3규칙은 각 번들간을 직렬로 연결하기 위한 것이므로 당연하다고 할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하여 상술한 제1 내지 제3 규칙을 따르는 경우 출력단 간의최단거리를 갖는 7S3P 배터리 어레이를 구성할 수 있는지 여부를 살펴본다. 도 6a 내지 6d는 각각 상술한 제1 내지 제3 규칙에 따라 각각의 배터리를 배치한 여러 실시예를 나타내는 개념도이다. 설명의 편의를 위하여 도 6a 내지 도 6d에 도시된 배터리 어레이를 각각 어레이 1 내지 어레이 4라고 칭한다.
어레이 1을 살펴보면, 1행에 수평으로 제1번들을 배치하였다. 제1번들은 적어도 하나의 배터리가 최 외곽 행인 제1행에 위치하고 있으므로 제1규칙을 만족하고 있다. 이는 나머지 번들 또한 마찬가지이다. 한편, 제2번들은 각각 최외곽 행 또는 열에 해당하는 제1열에서 제1번들과 인접하고 있으므로 제2규칙을 만족하고 있다. 이외에도 제6번들은 최 외곽 행인 7행에서 제5번들과 인접하고 있고, 제7번들은 다시 제1번들과 최외곽 행 또는 열인 1행 3열에서 인접하고 있으므로 제2규칙을 만족하고 있다. 나머지 번들도 모두 제2규칙을 만족한다. 제3규칙은 전극을 번갈아 배치하는 것으로서 간단히 충족시킬 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
어레이 2에서는 제1번들이 (2,3),(3,3) 및 (4,3)에 위치하고 있다. 제2번들은 내지 제7번들은 제1번들을 기준으로 시계반대방향으로 순차적으로 배치하고 있다. 각 번들은 앞서 설명한 제1 내지 제2규칙을 만족하고 있다. 한편, 어레이 2의 경우에는 제1번들과 제7번들이 인접하는 (4,3) 및 (5,3)의 위치에 출력단이 형성될 수 있다. 다만 전체 번들이 홀수개 구비되어 제1번들과 제7번들은 일 측면에서 동일한 극성이 형성되어 있다. 따라서 출력단은 일 측면과 타 측면에 하나씩 형성되어야 한다.
어레이 3은 제1번들 내지 제7번들이 시계방향으로 순차적인 배치를 이루고 있다. 각 번들은 상술한 제1규칙 및 제2규칙을 만족하도록 배치되고 있으므로 7S3P배터리 어레이로서 적합하다고 할 수 있다.
어레이 4는 N이 짝수, 즉 6인 경우를 예시하였다. 어레이 4가 상술한 제1 및 제2 규칙을 만족하고 있으므로 6S3P 배터리 어레이로서 적합한 배치를 갖고 있다고 할 수 있다. 다만, 총 번들의 수가 6이므로 제1번들과 제6번들은 일 측면에서 다른 극성이 형성된다. 따라서 출력단은 일 측면 또는 타 측면 중 어느 한 측면에 함께 형성될 수 있다.
<실시예 3>
실시예 3은 상술한 배터리 어레이를 구비하는 배터리 팩에 대한 것이다. 도 7을 참조하여 상술한 배터리 어레이(100)를 구비한 배터리 팩의 개략적인 구조를 설명한다. 도 7은 7S3P 배터리 어레이를 구비하는 배터리 팩의 일 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.
양 출력단(22a, 22b)은 인쇄회로기판(200)에 구비된 보호회로모듈(PCM) 연결용 단자(미도시)에 연결된다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이 N이 홀수인 경우이므로 각 출력단(22a, 22b)은 다른 측면에 형성된다. 이 때 단자 간의 간격을 보다 좁히기 위하여 확장탭(23)을 더 형성할 수 있으며, 확장탭(23)과 타 출력단(22b)을 인쇄회로기판(200)의 단자에 연결하게 된다.
케이스(300, 400a, 400b)는 배터리를 지지하고 수용하는 구성이다. 케이스는 홀더 케이스(300)와 외부 케이스(400a, 400b)로 구분될 수 있다. 홀더 케이스(300)는 배터리 어레이(100)의 배치상태를 지지하고 인쇄회로기판(200)이 고정되는 지지체 역할을 하게 된다. 외부 케이스(400a, 400b)는 앞서 설명한 구성들을 내장하여 외부 충격으로 부터 보호하는 역할을 하게 된다. 외부 케이스(400a, 400b)는 필요에 따라 인쇄회로기판(200)과 외부회로를 연결하는 연결부(미도시)를 구비할 수도 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 배터리 어레이 및 이를 구비한 배터리 팩으로 구현될 수 있다.
10: 배터리
11, 12, D1, D2: 전극 단자
100: 배터리 어레이
B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7: (배터리)번들

Claims (18)

  1. N행, 3열(단, N은 2 이상의 자연수)로 배치되는 NS3P 배터리 어레이에 있어서,
    전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 병렬 연결된 3 배터리를 하나의 번들로 하여 번들 단위로 배치되고, 제1번들 내지 제N번들의 극성이 번갈아 보이도록 순차적으로 배치되는 복수의 배터리;
    각 번들을 구성하는 배터리 간을 연결하고, 제1번들 내지 제N번들을 순차적으로 직렬 연결하는 연결탭; 및
    제1번들 및 제N번들에 각각 구비되는 제1 및 제2 극성 출력단;을 포함하고,
    상기 번들 중 적어도 하나의 번들의 3 배터리는 꺽임형인 배터리 어레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는,
    전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 제1번들 내지 제N번들은 최소한 하나의 배터리가 최외곽 행 또는 열에 위치하도록 배치되는 제1규칙, 제n 번들(단, n은 2 이상 N 이하의 자연수)은 제(n-1) 번들과 최외곽 행 또는 열에서 인접하고, 제1번들과 제N번들 또한 최외곽 행 또는 열에서 인접하도록 배치되는 제2규칙 및 제(n-1) 번들과 제n번들의 극성은 달라야 하는 제3규칙에 의하여 배치되는 배터리 어레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 극성 출력단은 각각 인접하는 배터리에 구비된 연결탭으로부터 연장형성되는 배터리 어레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 N이 짝수인 경우,
    상기 제1 및 제2 극성 출력단은 상기 전극이 배치되는 일 측면 또는 타 측면 중 하나의 측면에 함께 구비되는 배터리 어레이
  5. 제1항에 있어서,
    상기 N이 홀수인 경우,
    상기 제1 및 제2 극성 출력단은 전극이 배치되는 일 측면과 타 측면에 각각 하나씩 형성되는 배터리 어레이.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 극성 출력단으로부터 상기 제2 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비되는 배터리 어레이.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 극성 출력단으로부터 상기 제1 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비되는 배터리 어레이.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 원통형인 배터리 어레이.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연결탭은 니켈 또는 니켈 합금인 배터리 어레이.
  10. N행, 3열(단, N은 2 이상의 자연수)로 배치되는 NS3P 배터리 어레이를 구비한 배터리 팩에 있어서,
    전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 병렬 연결된 3 배터리를 하나의 번들로 하여 번들 단위로 배치되고, 제1번들 내지 제N번들의 극성이 번갈아 보이도록 순차적으로 배치되는 복수의 배터리;
    각 번들을 구성하는 배터리 간을 연결하고, 제1번들 내지 제N번들을 순차적으로 직렬 연결하는 연결탭;
    제1번들 및 제N번들에 각각 구비되는 제1 및 제2 극성 출력단;
    상기 출력단이 연결되는 보호회로 모듈; 및
    상기 배터리 어레이, 연결탭, 출력단 및 보호회로 모듈을 지지하고 수용하는 케이스;를 포함하고,
    상기 번들 중 적어도 하나의 번들의 3 배터리는 꺽임형인 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배터리는,
    전극이 배치되는 일 측면을 기준으로, 제1번들 내지 제N번들은 최소한 하나의 배터리가 최외곽 행 또는 열에 위치하도록 배치되는 제1규칙, 제n 번들(단, n은 2 이상 N 이하의 자연수)은 제(n-1) 번들과 최외곽 행 또는 열에서 인접하고, 제1번들과 제N번들 또한 최외곽 행 또는 열에서 인접하도록 배치되는 제2규칙 및 제(n-1) 번들과 제n번들의 극성은 달라야 하는 제3규칙에 의하여 배치되는 배터리 팩.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 극성 출력단은 각각 인접하는 배터리에 구비된 연결탭으로부터 연장형성되는 배터리 팩.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 N이 짝수인 경우,
    상기 제1 및 제2 극성 출력단은 상기 전극이 배치되는 일 측면 또는 타 측면 중 하나의 측면에 함께 구비되는 배터리 팩.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 N이 홀수인 경우,
    상기 제1 및 제2 극성 출력단은 전극이 배치되는 일 측면과 타 측면에 각각 하나씩 형성되는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 극성 출력단으로부터 상기 제2 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비되는 배터리 팩.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 극성 출력단으로부터 상기 제1 극성 출력단이 형성된 배터리의 외주면 상으로 연장 형성되는 확장탭이 더 구비되는 배터리 팩.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 배터리는 원통형인 배터리 팩.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 연결탭은 니켈 또는 니켈 합금인 배터리 팩.
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