KR101250197B1 - 신규한 구조의 전지팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀들이 둘 또는 그 이상의 개수로 측면 방향으로 배열되어 있는 전지셀 배열체; (b) 전지셀들의 전극단자들과 저항용접에 의해 연결되는 접속단자, 전지셀들을 전기적 연결하는 금속 플레이트, 및 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 전지셀 배열체의 상단부에 연결되는 보호회로 모듈(PCM); 및 (c) 상기 전지셀 배열체 및 보호회로 모듈이 탑재되는 팩 케이스;를 포함하고 있고, 상기 전지셀들의 양극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위는, 보호회로 모듈의 접속단자 상에 부착된 도전성 플레이트가 전지셀들의 양극단자를 감싸는 형태로 용접되어 있는 전지팩을 제공한다.

Description

신규한 구조의 전지팩 {Battery Pack of Novel Structure}
본 발명은 신규한 구조의 전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 또는 그 이상의 개수로 측면 방향으로 배열되어 있는 전지셀 배열체; 접속단자, 금속 플레이트, 및 보호회로를 포함하고, 전지셀 배열체의 상단부에 연결되는 보호회로 모듈(PCM); 및 팩 케이스를 포함하고 있고, 상기 전지셀들의 양극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위는 보호회로 모듈의 접속단자 상에 부착된 도전성 플레이트가 전지셀들의 양극단자를 감싸는 형태로 용접되어 있는 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
그러나, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성 측면에서 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.
일반적으로 PCM 등은 도전성 니켈 플레이트를 매개로 하여 용접 방식으로 전지셀에 연결된다. 즉, PCM의 접속단자에 니켈 플레이트를 각각 용접하여 접속한 다음, 그러한 니켈 플레이트를 전지셀의 전극단자에 각각 용접하는 방법으로 PCM을 전지셀에 연결하여 전지팩을 제조한다.
구체적으로, 상기의 전지팩 제조방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하면, 니켈 플레이트(10)를 전지셀들(20)의 양극단자 및 음극단자에 용접하여 전지셀들을 직렬 또는 병렬로 연결하고, 다음으로 니켈 플레이트(10)와 PCM(30)의 접속단자를 용접에 의해 전기적 연결함으로써 하나의 전지팩이 완성된다. 이때, 니켈 플레이트의 연결 구조에 따라 전지셀들의 직렬 또는 병렬 전기적 연결이 달성된다.
그러나, 이러한 전지팩의 제조는 니켈 플레이트를 사용하여 전지셀들의 직렬 또는 병렬 전기적 연결을 달성한 후, 니켈 플레이트와 PCM을 용접에 의해 연결하는 2 단계로 구성되므로 전지팩의 구조 및 제조과정이 복잡하게 되고 제조원가와 불량율이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 전지셀의 전극단자를 PCM에 전기적 연결하는 과정에서 용접 회수를 최소화할 수 있는 구조가 절실히 요구되고 있다.
이를 위하여, PCM의 니켈 플레이트와 전지셀들의 양극단자인 알루미늄 단자를 저항 용접봉에 의해 용접하는 경우(도 2 참조), 알루미늄 단자(330)가 니켈 플레이트(320) 보다 저항이 작아 용접봉(340)의 양극에서 발생된 전류가 니켈 플레이트(320)까지 도달하지 못하고 알루미늄 단자(330) 만을 경유하여 용접봉(340)의 음극으로 흐르게 되므로, PCM의 니켈 플레이트(320)와 전지셀의 알루미늄 단자(330)가 저항용접에 의해 용접되지 못하거나 용접 결합력이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, PCM의 니켈 플레이트와 전지셀의 알루미늄 단자의 전기적 연결을 저항용접에 의해 달성할 수 있는 특정 구조의 전지팩이 필요한 실정이다.
한편, 노트북 컴퓨터에 장착되는 전지팩은 고출력 및 대용량을 필요로 한다. 이를 위하여, 종래에는 다수의 원통형 전지셀들로 구성된 원통형 전지팩이 주로 사용되었으나, 근래에는 노트북 컴퓨터가 소형화되는 관계로 슬림화된 전지팩이 매우 필요한 실정이다.
따라서, 슬림화된 전지팩을 제조하기 위해 파우치형 전지셀들을 사용하여 용량을 증가시킴과 동시에 전지셀들의 전극단자를 PCM의 접속단자에 직접 전기적 연결함으로써 전지팩의 제조과정을 단순화하고, 전지팩의 전체 크기를 최소화할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 고출력 또는 대용량의 특성을 발휘할 수 있도록 둘 또는 그 이상의 전지셀을 포함하면서, 전지셀들의 전극단자와 보호회로 모듈의 용접성이 우수하고 콤팩트 구조를 가진 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 간단하고 용이한 방법으로 제조되며, 제조과정을 간소화시킴으로써 제조비용을 절감할 수 있는 대용량의 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
(a) 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀들이 둘 또는 그 이상의 개수로 측면 방향으로 배열되어 있는 전지셀 배열체;
(b) 전지셀들의 전극단자들과 저항용접에 의해 연결되는 접속단자, 전지셀들을 전기적 연결하는 금속 플레이트, 및 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 전지셀 배열체의 상단부에 연결되는 보호회로 모듈(PCM); 및
(c) 상기 전지셀 배열체 및 보호회로 모듈이 탑재되는 팩 케이스;
를 포함하고 있고,
상기 전지셀들의 양극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위는, 보호회로 모듈의 접속단자 상에 부착된 도전성 플레이트가 전지셀들의 양극단자를 감싸는 형태로 용접되어 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지팩은, 소망하는 전지팩 용량에 따라 전지셀들을 측면 방향으로 배열시키고, 특정한 구조의 도전성 플레이트에 의해 보호회로 모듈의 접속단자와 전지셀들의 전극단자들을 높은 용접 결합력으로 직접 연결하며, 보호회로 모듈에 포함된 금속 플레이트에 의해 전지셀들을 전기적 직렬 및/또는 병렬 연결함으로써, 대용량 또는 고출력의 전지팩을 간단한 방법으로 용이하게 제조할 수 있다.
예를 들어, 3 개의 전지셀들로 전지팩을 구성하는 경우, 각각의 전지셀들을 측면 방향으로 배열시켜 전지셀 배열체를 구성하고, 전지셀 배열체와 PCM을 팩 케이스에 탑재한 후, 전지셀들의 전극단자와 PCM의 접속단자를 저항용접에 의해 연결함으로써, 소망하는 전지팩을 제조할 수 있다.
또한, 전지셀 배열체의 전극단자들이 PCM의 접속단자와 용접된 상태에서, 고출력이 필요한 전지팩의 경우 PCM에 포함된 금속 플레이트의 연결 구조를 직렬로 하고, 장시간 사용이 필요한 전지팩의 경우 PCM에 포함된 금속 플레이트의 연결 구조를 병렬로 함으로써, 소망하는 전지팩을 필요와 용도에 따라 선택적으로 제조할 수 있다.
상기 전지셀 배열체는, 앞서 언급한 바와 같이 소망하는 전지팩의 용량에 따라 다수의 전지셀들을 측면 방향으로 배열하여 구성될 수 있으며, 일 예로, 노트북 컴퓨터와 같은 디바이스는 장시간 사용이 가능하면서 휴대 편의성이 요구되므로 3 개의 전지셀들로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전지셀들은 본 발명의 전지팩을 장착하는 외부 디바이스의 소망하는 출력과 용량에 따라 직렬 또는 병렬 연결을 선택할 수 있다. 예를 들어, 장시간 사용을 위해 대용량이 요구되는 경우에 상기 전지셀들의 전기적 연결은 병렬 연결일 수 있고, 단시간에 고출력이 요구되는 경우에 상기 전지셀들의 전기적 연결은 직렬 연결일 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 도전성 플레이트는 보호회로 모듈의 접속단자 상에 절곡 가능한 형상으로 부착되어 있고, 전지셀들의 양극단자가 도전성 플레이트 상에 위치한 상태에서 "ㄷ"자 형상으로 절곡된 후, 도전성 플레이트의 절곡면 상부로부터 저항 용접이 수행됨으로써, 보호회로 모듈의 접속단자와 전지셀들의 양극단자 사이에 물리적 결합 및 전기적 연결이 달성되는 구조일 수 있다.
상기 도전성 플레이트의 절곡 가능한 형상은 절곡이 용이한 형상이면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어, 보호회로 모듈의 접속단자 상에 부착된 상태에서 "L"자 형상일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 도전성 플레이트는 보호회로모듈의 접속단자 상에 부착된 제 1 접속부와 전지셀들의 양극단자 상면에 부착된 제 2 접속부로 이루어져 있어서, 전지셀들의 양극단자와 보호회로 모듈의 접속단자의 접속을 더욱 견고히 할 수 있고, 외력이 인가되는 경우 전지셀들의 양극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도전성 플레이트는 상기와 같은 용접 형태에 의해 높은 결합력을 제공하는 소재라면 그것의 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 니켈 플레이트일 수 있고, 이에 대응하여 전지셀들의 양극단자는 알루미늄 단자로 이루어질 수 있다.
따라서, 니켈 플레이트와 알루미늄 단자의 저항 용접시 저항 용접봉의 전류가 저항이 높은 니켈 플레이트로부터 저항이 낮은 알루미늄 단자로 흐르게 되므로, 니켈 플레이트와 알루미늄 단자 사이에서 저항 용접이 용이하게 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩은, 전지셀의 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용가능하며, 바람직하게는 파우치형 이차전지, 더욱 바람직하게는 파우치형 리튬 이차전지를 전지셀로서 포함하는 전지팩에 적용될 수 있다.
경우에 따라서는, 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 행하는 외부 입출력 단자가 보호회로 모듈의 전면에 만입된 형태로 장착되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 외부 입출력 단자는 커넥터 구조로 이루어져 있어서, 전지팩이 장착되는 외부 디바이스와 안정적으로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전지셀들을 전기적 연결하기 위한 금속 배선이 보호회로 모듈의 상면에 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 이러한 구조는 전지셀들을 전기적 연결하기 위해 PCM의 보호회로 내부의 레이어(layer)에 금속 배선을 형성한 구조와 비교하여, PCM의 제조 및 전지팩의 조립이 용이하다.
상기 팩 케이스는, 바람직하게는, 상기 전지셀 배열체와 보호회로 모듈을 탑재하는 하부 케이스; 및 상기 하부 케이스를 덮어 전지셀 배열체와 보호회로 모듈의 위치를 고정시키는 상부 케이스;를 포함하고 있고,
상기 하부 케이스는 전지셀들이 탑재되는 전지셀 장착부와 보호회로 모듈이 탑재되는 보호회로 모듈 장착부로 구획되어 있으며,
상기 전지셀 장착부와 보호회로 모듈 장착부가 접하는 부위에는 구획을 형성하기 위한 격벽이 형성되어 있고, 격벽 중 전지셀들의 전극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위에 대응하는 부위에는 전지셀들의 전극단자가 보호회로 모듈 방향으로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 팩 케이스 구조는 전지셀 장착부와 보호회로 모듈 장착부가 접하는 부위에 구획을 형성하기 위한 격벽이 형성되어 있으므로, 전지셀들의 전극단자와 보호회로 모듈의 부품들이 접촉되는 것을 억제하고, 전지셀로부터 전해액이 누출되는 경우에도 보호회로 모듈 쪽으로 이동하는 것을 억제하여, 결과적으로 단락이 초래되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 격벽 중 전지셀들의 전극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위에 대응하는 부위에는 전지셀들의 전극단자가 보호회로 모듈 방향으로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있으므로, 개구를 통해 노출된 전지셀들의 전극단자를 보호회로 모듈의 접속단자에 용이하게 용접할 수 있다.
상기 격벽의 높이는, 바람직하게는, 전지셀 장착부와 보호회로 모듈 장착부를 상호 간에 완전히 차단하는 높이일 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 보호회로 모듈 장착부에는 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 행하는 외부 입출력 단자를 탑재하기 위한 외부 입출력 단자 장착부가 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 구조의 바람직한 예로서, 상기 외부 입출력 단자가 상부로 노출될 수 있도록 외부 입출력 단자용 개구가 외부 입출력 단자에 대응하는 크기로 상부 케이스의 전면 일부에 형성되어 있어서, 외부 디바이스는 외부 입출력 단자로부터 전지팩의 전원을 용이하게 공급받을 수 있다.
바람직하게는, 상기 보호회로 모듈 장착부는 전지셀의 전극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위를 지지하기 위한 지지부를 포함하는 구조일 수 있다.
상기 지지부는 전지셀의 전극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위를 용이하게 지지할 수 있는 구조이면 특별한 제한은 없으나, 하나의 예로서, 상향 돌기 구조로 하부 케이스 상에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 지지부는 십자형 돌기 구조로 이루어져 있어서, 전지셀들의 전극단자와 보호회로 모듈의 저항용접시 전지셀의 전극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위를 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
본 발명은 또한, 전지팩에 장착되는 보호회로모듈(PCM)을 제공한다.
상기 보호회로 모듈은, 구체적으로는,
과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로가 형성되어 있는 PCM 본체;
전지셀들에 대한 직접적인 전기적 연결을 위해, 전지셀들의 전극단자에 대응하는 위치에 형성되어 있는 접속단자들;
접속단자들의 전기적 연결을 위해 상면에 형성되어 있는 금속 배선들; 및 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 수행하기 위해 전면에 만입된 형태로 장착되어 있는 외부 입출력 단자로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 보호회로 모듈은, PCM 본체에 의해 전지팩의 이상 상태를 제어함과 동시에 금속 플레이트들에 의해 전지셀들의 전기적 직렬 및/또는 병렬 연결을 달성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 노트북 컴퓨터를 제공한다.
그러나, 본 발명에 따른 전지팩은 전지셀의 개수를 가변적으로 조절하여 디바이스가 소망하는 출력과 용량을 제공하도록 제조될 수 있으므로, 노트북 컴퓨터뿐만 아니라, 가변적인 전지 용량을 필요로 하는 다양한 디바이스에 적용될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지셀들의 양극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위가, 보호회로 모듈의 접속단자 상에 부착된 도전성 플레이트가 전지셀들의 양극단자를 감싸는 형태로 용접되는 구조로 이루어져 있으므로, 용접성이 우수하고 콤팩트한 구조의 전지팩을 제조할 수 있다.
또한, 보호회로 모듈 상에 형성된 금속 배선에 의해 전지셀들의 직렬 또는 병렬 연결이 달성되므로 별도의 전극단자들을 연결하기 위한 부재를 필요로 하지 않으므로, 제조 시간 및 제조 비용을 크게 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지셀들을 전기적 연결하는 구조의 모식도이다;
도 2는 종래의 저항용접 구조를 나타내는 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀들을 전기적 연결하는 구조의 사시도이다;
도 4는 도 2의 A 부위를 확대한 모식도이다;
도 5는 본 발명의 저항용접 구조를 나타내는 모식도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 전지셀들을 전기적 연결하는 구조의 부분 사시도이다;
도 7은 도 6의 PCM을 확대한 평면 모식도이다;
도 8은 도 6을 하부 케이스에 장착한 구조의 사시도이다;
도 9는 도 8의 B 부위를 확대한 모식도이다;
도 10은 도 8의 하부 케이스의 사시도이다;
도 11은 도 10의 C 부위를 확대한 모식도이다;
도 12 및 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 분해도 및 사시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 전지셀들을 전기적 연결하는 구조의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 A 부위를 확대한 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(200)은 3개의 전지셀들(220)이 측면 방향으로 배열되어 있는 전지셀 배열체(240), 전지셀 배열체(240)의 상단부에 연결되는 보호회로 모듈(230), 및 전지셀 배열체(240) 및 보호회로 모듈(230)이 탑재되는 팩 케이스(도시하지 않음)로 구성되어 있다.
전지셀들(220)은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 파우치형 이차전지셀로 이루어져 있다.
보호회로 모듈(230)은 전지셀(220)의 전극단자(222)와 저항용접에 의해 연결되는 접속단자(232), 접속단자(232) 상호간을 전기적 연결하는 금속 배선(도시하지 않음), 및 전지팩(200)의 작동을 제어하는 보호회로(도시하지 않음)를 포함하고 있다.
전지셀(220)의 양극단자(222)와 보호회로 모듈(230)의 전기적 접속부위(A)는, 보호회로 모듈(230)의 접속단자(232) 상에 부착된 도전성 플레이트(239)가 전지셀의 양극단자(222)를 감싸는 형태로 이루어져 있다.
또한, 니켈 플레이트인 도전성 플레이트(239)는 보호회로 모듈(230)의 접속단자(232) 상에 부착된 제 1 접속부(234)와 알루미늄 단자인 전지셀의 양극단자 상면에 부착되는 제 2 접속부(236)로 이루어져 있다.
구체적으로는, 도전성 플레이트(239)는 보호회로 모듈(230)의 접속단자(232) 상에 'L'자 형상으로 부착되어 있고, 전지셀(220)의 양극단자(222)가 도전성 플레이트(239)의 제 1 접속부(234) 상에 위치한 상태에서 "ㄷ"자 형상으로 절곡된 후, 도전성 플레이트(239)의 절곡면인 제 2 접속부(236)의 상부로부터 저항 용접이 수행된다.
한편, 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 행하는 외부 입출력 단자인 커넥터(238)는 보호회로 모듈(230)의 전면에 만입된 형태로 장착되어 있다.
도 5에는 본 발명의 저항용접 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 니켈 플레이트(430)와 알루미늄 단자(420)의 저항 용접시 저항 용접봉(440)으로부터 발생한 전류가, 저항이 높은 니켈 플레이트(430)로부터 저항이 낮은 알루미늄 단자(420)로 흐른 후 다시 니켈 플레이트(430)로 흐르는 과정에서, 알루미늄 단자(420)과 니켈 플레이트(430) 사이의 계면에서 저항차로 인한 열이 발생하여, 니켈 플레이트(430)와 알루미늄 단자(420)의 저항 용접이 용이하게 달성된다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 전지셀들을 전기적 연결하는 구조의 부분 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 PCM을 확대한 평면 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지셀들(220, 250, 260)을 전기적 연결하기 위해 금속 배선(235)이 제 1 전지셀(220)의 음극단자(224)와 제 2 전지셀의 양극단자(252)를 직렬 연결하는 구조로 보호회로 모듈(230)의 상면에 형성되어 있다.
또한, 보호회로모듈(230)은 과충전, 과방전, 과전류를 제어하는 보호회로가 형성되어 있는 PCM 본체(231), 전지셀들(220, 250, 260)에 대한 직접적인 전기적 연결을 위해, 전지셀들(220, 250, 260)의 전극단자에 대응하는 위치에 형성되어 있는 접속단자들(233, 237), 접속단자들(233, 237)의 전기적 연결을 위해 상면에 형성되어 있는 금속 배선들(235), 및 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 수행하기 위해 전면에 만입된 형태로 장착되어 있는 외부 입출력 단자(238)로 구성되어 있다.
도 8에는 도 6의 전지셀 배열체 및 보호회로 모듈을 하부 케이스에 장착한 구조의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 B 부위를 확대한 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 하부 케이스(500)는 전지셀들(220)이 탑재되는 전지셀 장착부(510)와 보호회로 모듈(230)이 탑재되는 보호회로 모듈 장착부(520)로 구획되어 있다.
전지셀 장착부(510)와 보호회로 모듈 장착부(520)가 접하는 부위에는 구획을 형성하기 위한 격벽(521)이 형성되어 있고, 격벽(521) 중 전지셀들(220)의 전극단자(222)와 보호회로 모듈(230)의 전기적 접속부위에 대응하는 부위에는 전지셀들(220)의 전극단자(222)가 보호회로 모듈(230) 방향으로 노출될 수 있도록 개구(522)가 형성되어 있다.
또한, 격벽(521)의 높이(h)는 전지셀 장착부(510)와 보호회로 모듈(230) 상호간을 완전히 격리하는 높이로 형성되어 있다. 경우에 따라서는, 상기와 같은 격리를 위해, 상부 케이스(도시하지 않음)에 대응하는 격벽이 형성되어 있는 구조일 수도 있다.
도 10에는 도 8의 하부 케이스의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 11에는 도 10의 C 부위를 확대한 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 도 8 및 도 9와 함께 참조하면, 하부 케이스(500)의 보호회로 모듈 장착부(510)에는 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 행하는 외부 입출력 단자(238)를 탑재하기 위한 외부 입출력 단자 장착부(524)가 형성되어 있다.
또한, 전지셀(220)의 전극단자(222)와 보호회로 모듈(230)의 전기적 접속부위를 지지하기 위한 지지부(526)가 상향 십자형 돌기 구조로 하부 케이스(500) 상에 격벽(521)에 연결된 상태로 형성되어 있다. 이러한 지지부(526)는 저항 용접 과정에서 전극단자(222) 상에 위치(정확하게는 도전성 플레이트(도 4: 239)의 절곡면인 제 2 접속부(도 4: 236) 상에 위치)하게 될 용접용 팁(도시하지 않음)에 의해 가해지는 하향 압력을 적절히 지지하여 높은 용접력을 제공한다.
도 13 및 도 14에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 분해도 및 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 팩 케이스는 전지셀 배열체(240)와 보호회로 모듈(230)을 탑재하는 하부 케이스(500) 및 하부 케이스(500)를 덮어 전지셀 배열체(240)와 보호회로 모듈(230)의 위치를 고정시키는 상부 케이스(600)로 구성되어 있다.
또한, 외부 입출력 단자용 개구(610)가 외부 입출력 단자(238)에 대응하는 크기로 상부 케이스(600)의 전면에 형성되어 있어서, 외부 입출력 단자(238)만 전지팩(700)의 외부로 노출되어 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. (a) 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀들이 둘 또는 그 이상의 개수로 측면 방향으로 배열되어 있는 전지셀 배열체;
    (b) 전지셀들의 전극단자들과 저항용접에 의해 연결되는 접속단자, 전지셀들을 전기적 연결하는 금속 플레이트, 및 전지팩의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있고, 상기 전지셀 배열체의 상단부에 연결되는 보호회로 모듈(PCM); 및
    (c) 상기 전지셀 배열체 및 보호회로 모듈이 탑재되는 팩 케이스;
    를 포함하고 있고,
    상기 전지셀들의 양극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위는, 보호회로 모듈의 접속단자 상에 부착된 도전성 플레이트가 전지셀들의 양극단자를 감싸는 형태로 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 배열체는 3 개의 전지셀들로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들의 전기적 연결은 (i) 직렬 또는 (ii) 병렬 또는 (iii) 직렬 및 병렬 연결인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 플레이트는 보호회로 모듈의 접속단자 상에 절곡 가능한 형상으로 부착되어 있고, 전지셀들의 양극단자가 도전성 플레이트 상에 위치한 상태에서 "ㄷ"자 형상으로 절곡된 후, 도전성 플레이트의 절곡면 상부로부터 저항 용접이 수행되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 플레이트는 보호회로 모듈의 접속단자 상에 부착된 제 1 접속부와 전지셀들의 양극단자 상면에 부착된 제 2 접속부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 플레이트는 니켈 플레이트이고 전지셀들의 양극단자는 알루미늄 단자인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 행하는 외부 입출력 단자가 보호회로 모듈의 전면에 만입된 형태로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자는 커넥터인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들을 전기적 연결하기 위한 금속 배선이 보호회로 모듈의 상면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스는,
    상기 전지셀 배열체와 보호회로 모듈을 탑재하는 하부 케이스; 및
    상기 하부 케이스를 덮어 전지셀 배열체와 보호회로 모듈의 위치를 고정시키는 상부 케이스;
    를 포함하고 있고,
    상기 하부 케이스는 전지셀들이 탑재되는 전지셀 장착부와 보호회로 모듈이 탑재되는 보호회로 모듈 장착부로 구획되어 있으며,
    상기 전지셀 장착부와 보호회로 모듈 장착부가 접하는 부위에는 구획을 형성하기 위한 격벽이 형성되어 있고, 격벽 중 전지셀들의 전극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위에 대응하는 부위에는 전지셀들의 전극단자가 보호회로 모듈 방향으로 노출될 수 있도록 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 격벽의 높이는 전지셀 장착부와 보호회로 모듈 장착부를 상호 간에 차단하는 높이인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 보호회로 모듈 장착부에는 전지팩에 대한 전류의 입력 및 출력과 정보의 송수신을 행하는 외부 입출력 단자를 탑재하기 위한 외부 입출력 단자 장착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 외부 입출력 단자가 상부로 노출될 수 있도록 외부 입출력 단자용 개구가 외부 입출력 단자에 대응하는 크기로 상부 케이스의 전면 일부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 보호회로 모듈 장착부는 전지셀의 전극단자와 보호회로 모듈의 전기적 접속부위를 지지하기 위한 지지부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 지지부는 상향 돌기 구조로 하부 케이스 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 지지부는 십자형 돌기 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 삭제
  19. 제 1 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 노트북 컴퓨터.
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