KR101446745B1 - 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더 - Google Patents

엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더로서, 외부 양극 단자와 외부 음극 단자가 동일한 방향에 위치되고, 외부 케이스의 일단만이 일괄적으로 연결되는 형태를 갖는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 2구 또는 4구 형상에 대응하여 일치하여 결합되고, 상기 외부 양극 단자 및 상기 외부 음극 단자와 전기적으로 연결되는 양극 충전 단자와 음극 충전 단자를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
종래의 저자가방전 니켈수소 전지 사용 시보다 공급 가능한 전력량(Wh)을 약 2배 이상 높임으로써 추가의 증설 전지 팩이나 외장 전지 팩이 필요하지 않도록 하여 카메라 장비의 무게 줄일 수 있고 비용을 절감할 수 있으며, 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 전지 2개 또는 4개를 각각 교환하는 방식이 아니라 전지 팩을 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 2구 또는 4구 전지실에 일치하여 결합되는 엔블록 클립 형태로 모듈화 함으로써 보다 쉽게 교환할 수 있도록 해주는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 전용 충전용으로 사용할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존과 같이 IEC 표준 R6(AA) 규격 전지 2개 또는 4개를 각각 삽입 장착하는 방식이 아니라 전지 팩을 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 2구 또는 4구 전지실에 일치하여 결합되는 엔블록 클립 형태로 모듈화된 리튬 이차전지 팩에 전용으로 사용될 수 있도록 구성함으로써, 전지의 개별 충전이 아닌 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 모듈의 전용 충전이 가능하도록 하고, 그에 따른 사용의 편의성이 향상될 수 있도록 할 수 있다.

Description

엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더{A CHARGE HOLDER FOR ENBLOC CLIP SHAPED LITHIUM SECONDARY BATTERY PACK}
본 발명은 충전 배터리(rechargeable battery) 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 카메라에 장착하는 일렉트로닉 플래시(electronic flash 또는 strobe light) 등의 전자 기기에서 IEC 표준 R6(AA) 규격 2구 또는 4구 전지실(battery compartment)에 일치하여 결합되는 엔블록 클립(enbloc clip) 형태의 리튬 이차전지 팩(lithium secondary battery pack)의 전용 충전용으로 사용할 수 있는 구조를 갖는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 관한 것이다.
근래에 사용되는 모든 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등과 같은 휴대용 전자 기기는 전력 소모가 매우 많기 때문에 충전이 불가능한 일차전지(pri㎃ry cell 또는 disposable battery)나 정격 용량(capacity)이 적은 니켈수소 전지(Ni-MH; nickel-metal hydride battery)가 아닌 전용 규격의 고용량 리튬이온 전지 팩(Li-ion; lithium-ion battery pack) 또는 리튬이온 폴리머 전지 팩(Li-Po; lithium-ion polymer battery pack)을 사용하는 것이 일반적이며, 전력소모량이 높지만 제품 사용 주기가 짧은 휴대용 플래시라이트(flashlight) 등의 제품들도 근래에는 가장 널리 사용되는 원통형 리튬이온 전지 18650 규격에 맞추어서 신제품이 출시되고 있다.
그러나 유독 카메라에 장착하는 일렉트로닉 플래시의 경우 전력소모량이 매우 높음에도 불구하고 고용량의 전용 전지 팩을 사용하지 않고 기존 R6(또는 AA) 규격의 상용 전지 4개를 직렬로 장착하는 방식을 과거로부터 현재까지도 유지하고 있으며, 이것은 카메라 플래시의 경우 제품 사용 주기가 10년 이상으로 길고 비상 시 상용 전지와의 호환성 등을 고려해야만 하기 때문이다. 또한 같은 이유로 플래시 제조사에서는 사용 가능 전지의 종류를 일차전지인 정격 전압 1.5V 알카라인 전지(alkaline battery) 및 1.5V 리튬 전지(lithium battery),이차전지인 1.2V 니켈수소 전지 및 1.2V 저자가방전(LSD; Low self discharge) 니켈수소 전지의 4가지만으로 제한하고 있다.
일차전지인 알카라인 전지는 저온 조건에 약하여 영하 10℃에서 정격 용량인 2500㎃h 내외의 약 60%로 감소하고, 영하 20℃에서 정격 용량의 약 20%로 감소하는 문제가 있으며, 25㎃ 정도의 저부하 조건에서는 정격 용량인 2500㎃h를 모두 사용할 수 있지만, 1000㎃ 정도의 고부하 조건에서는 정격 용량의 절반 이하인 1000㎃h 내외만을 사용할 수 있는 문제가 있다. 다시 말하면 옥외의 저온 조건에서 사용하는 경우가 많고 전력 소모가 많은 카메라 플래시에 적용하기에 적합하지 않다. 물론 리튬 일차전지의 경우 저온 조건 및 고부하 조건에서도 안정적으로 정격 용량인 3000㎃h 내외를 사용할 수 있으나 소비자 가격이 알카라인 전지 대비 약 8배 정도로 매우 비싸다. 게다가, 상기 2종의 일차전지는 충전 및 재사용이 불가능하여 경제적이지 못하고 환경 친화적이지 않다는 문제가 있다.
이차전지인 고용량 니켈수소 전지의 경우 정격 용량은 2700㎃h 내외로 알카라인 전지 및 리튬 일차전지와 유사하지만 높은 수준의 자가방전 현상(self discharge)이 발생하고 일반적으로 메모리 효과(memory effect)로 잘못 알려진 전압강하 현상(voltage depression)이 특히 고부하 조건에서 빈번히 발생하는 문제가 있어서 근래에는 전력 소모가 많은 플래시에서 잘 사용하지 않는다. 또한, 상기의 2가지 문제를 해소한 저자가방전 니켈수소 전지의 경우 정격 용량이 2000㎃h 내외로 기존의 고용량 니켈수소 전지보다 약 26% 정도 낮은 문제가 있으며, 이에 플래시 제조사에서 부족한 전력을 보충하기 위해 R6 규격 전지 1개를 추가로 직렬 연결하여 공급 전압을 높여주는 증설 전지 팩(quick recycling battery pack)을 제품과 함께 제공하거나, R6 규격 전지 6개 또는 8개를 직렬로 연결하는 외장 전지 팩(external Battery Pack)을 별도로 판매한다. 이는 결국 비용의 증가와 카메라 장비의 무게 증가라는 2가지 문제를 야기한다.
또한, 카메라 플래시에 사용되는 알카라인 전지 및 리튬 일차전지는 정격 전압 1.5V, 개로 전압 1.65V, 종지 전압 1.1V로서 4구 직렬(4S) 연결 시 4.4~6.6V, 증설 전지 팩을 사용한 5구 직렬(5S) 연결 시 5.5~8.25V 범위의 전압을 공급한다. 반면 리튬이온 전지는 정격 전압 3.6~3.7V, 만충 전압 4.2V, 종지 전압 2.8V로서 14500 규격(R6와 동일)의 원통형 리튬이온 전지를 카메라 플래시 4구 전지실의 4구 직렬 회로에 그대로 삽입하여 적용하는 것은 불가능하다. 그러나 14500 규격의 리튬이온 전지 또는 리튬이온 폴리머 전지를 2구 직렬 2구 병렬(2S2P)로 연결할 경우 5.6~8.4V 범위의 전압을 공급할 수 있으며, 리튬인산철 전지(LiFePO4; lithium iron phosphate battery)의 경우 정격 전압 3.2V, 만충 전압 3.6V, 종지 전압 2.8V로서 2구 직렬 2구 병렬연결 시 5.6~7.2V 범위의 전압을 공급할 수 있으므로 카메라 플래시에 적용하는 것이 가능하다. 게다가, 리튬이온 전지의 비에너지(specific energy) 및 에너지밀도(energy density)는 니켈수소 전지보다 약 2~3배 높으며, 충방전효율(charge/discharge efficiency)도 리튬이온 전지가 약 90%이상으로 니켈수소 전지의 약 65% 내외보다 우수하고, 동일 부피 또는 규격일 경우 리튬이온 전지가 니켈수소 전지에 비해 약 1/2로 가벼운 이점이 있다.
그러나 기존에 고안되거나 현재까지 제조 및 판매되고 있는 모든 리튬 이차전지 팩의 경우에는 길고 납작한 형태의 각형(pris㎃tic type) 및 파우치형(pouch type) 등이거나 금속캔(can)에 담겨 있는 원통형(cylindrical type) 리튬이온 베어셀(bare cell) 2개 이상을 단순히 연결하여 전지 보호 회로(PCM; protection circuit module)와 함께 외부 케이스에 고정한 형태이기 때문에 카메라 플래시의 R6 규격 4구 전지실에 삽입 장착하는 것이 불가능하다. 또한, 리튬 이차전지 팩을 전자 기기의 R6 규격 2구 또는 4구 전지실에 일치하여 삽입 장착할 수 있도록 제조하는데 필요한 젤리롤형 전극조립체(jelly-roll type electrode assembly)를 사용한 원통 모양의 파우치형 베어셀은 현재까지 고안되거나 제조 및 판매되고 있지 않다.
[문헌1] KR10-0573093 (삼성에스디아이㈜) 1998. 10. 14. [문헌2] KR10-0358224 (㈜엘지화학) 1999. 07. 31. [문헌3] KR10-0459496 (삼성테크윈㈜, ㈜모비파워) 2002. 05. 09. [문헌4] KR20-0339410 (㈜모비파워) 2003. 10. 20. [문헌5] KR10-0699686 (㈜엘지화학) 2004. 11. 09. [문헌6] KR10-1243569 (삼성에스디아이㈜) 2006. 05. 09. [문헌7] KR10-1264434 (삼성에스디아이㈜) 2006. 09. 15. [문헌8] KR10-1036071 (삼성에스디아이㈜) 2008. 12. 02. [문헌9] KR10-1094937 (삼성에스디아이㈜) 2009. 02. 16. [문헌10] KR10-1097246 (삼성에스디아이㈜) 2009. 10. 01. [문헌11] KR10-1174889 (삼성에스디아이㈜) 2009. 11. 17. [문헌12] KR10-1199212 (삼성에스디아이㈜) 2010. 11. 19. [문헌13] KR10-2013-0032971 (삼성에스디아이㈜) 2013. 03. 27.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 종래의 저자가방전 니켈수소 전지 사용 시보다 공급 가능한 전력량(Wh)을 약 2배 이상 높임으로써 추가의 증설 전지 팩이나 외장 전지 팩이 필요하지 않도록 하여 카메라 장비의 무게 줄일 수 있고 비용을 절감할 수 있으며, 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 전지 2개 또는 4개를 각각 교환하는 방식이 아니라 전지 팩을 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 2구 또는 4구 전지실에 일치하여 결합되는 엔블록 클립 형태로 모듈화 함으로써 보다 쉽게 교환할 수 있도록 해주는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 전용 충전용으로 사용할 수 있는 구조를 갖는, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 기존과 같이 IEC 표준 R6(AA) 규격 전지 2개 또는 4개를 각각 삽입 장착하는 방식이 아니라 전지 팩을 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 2구 또는 4구 전지실에 일치하여 결합되는 엔블록 클립 형태로 모듈화된 리튬 이차전지 팩에 전용으로 사용될 수 있도록 구성함으로써, 전지의 개별 충전이 아닌 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 모듈의 전용 충전이 가능하도록 하고, 그에 따른 사용의 편의성이 향상될 수 있도록 하는, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더는,
엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더로서,
외부 양극 단자와 외부 음극 단자가 동일한 방향에 위치되고, 외부 케이스의 일단만이 일괄적으로 연결되는 형태를 갖는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 2구 또는 4구 형상에 대응하여 일치하여 결합되고, 상기 외부 양극 단자 및 상기 외부 음극 단자와 전기적으로 연결되는 양극 충전 단자와 음극 충전 단자를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 충전 홀더는,
상기 양극 충전 단자와 음극 충전 단자가 각각 1개씩 구비되어 있고, 상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 상기 외부 양극 단자와 외부 음극 단자가 위치하는 동일한 방향에 대응하는 동일한 방향으로 상기 양극 충전 단자와 음극 충전 단자가 위치하도록 구성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 충전 홀더는,
상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 충전을 위해 외부 전원과 연결 접속되는 외부 직류전원 입력 잭과, 상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 충전 표시를 위한 충전 및 완충 표시등을 더 포함하여 구성할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 충전 홀더는,
상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 외부 양극 단자 및 외부 음극 단자와 전기적으로 연결되는 양극 충전 단자와 음극 충전 단자를 구성하되, 상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩이 4구로 형성되는 경우 상기 양극 충전 단자와 음극 충전 단자가 양 끝단에 각각 배치되도록 구성할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 따르면, 종래의 저자가방전 니켈수소 전지 사용 시보다 공급 가능한 전력량(Wh)을 약 2배 이상 높임으로써 추가의 증설 전지 팩이나 외장 전지 팩이 필요하지 않도록 하여 카메라 장비의 무게 줄일 수 있고 비용을 절감할 수 있으며, 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 전지 2개 또는 4개를 각각 교환하는 방식이 아니라 전지 팩을 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 2구 또는 4구 전지실에 일치하여 결합되는 엔블록 클립 형태로 모듈화함으로써 더욱 쉽게 교환할 수 있도록 해주는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 전용 충전용으로 사용할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 기존과 같이 IEC 표준 R6(AA) 규격 전지 2개 또는 4개를 각각 삽입 장착하는 방식이 아니라 전지 팩을 전자 기기의 IEC 표준 R6(AA) 규격 2구 또는 4구 전지실에 일치하여 결합되는 엔블록 클립 형태로 모듈화된 리튬 이차전지 팩에 전용으로 사용될 수 있도록 구성함으로써, 전지의 개별 충전이 아닌 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 모듈의 전용 충전이 가능하도록 하고, 그에 따른 사용의 편의성이 향상될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 원통 모양 파우치형 베어셀의 구조를 분해 사시도로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 원통 모양 파우치형 베어셀이 조립된 외형의 사시도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 구조를 분해 사시도로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더의 사시도와, 리튬 이차전지 팩이 조립된 외형 사시도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 내부 회로 구성을 블록 회로도로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더의 사시도와, 리튬 이차전지 팩이 조립된 외형 및 내부회로 구성을 블록 회로도로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 다른 실시 형태를 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 원통 모양 파우치형 베어셀의 구조를 분해 사시도로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 원통 모양 파우치형 베어셀이 조립된 외형의 사시도를 도시한 도면이다. 도 1은 원통 모양 파우치형 베어셀에서 젤리롤형 전극 조립체가 원통 모양 파우치에 수용되기 이전의 상태를 나타내고, 도 2는 원통 모양 파우치형 베어셀이 조립된 외형을 나타낸다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 원통 모양 파우치형 베어셀(100)은 젤리롤형 전극 조립체(110)와 젤리롤형 전극 조립체(110)를 수용하는 원통 모양 파우치(120)로 이루어진다.
젤리롤형 전극 조립체(110)는 양극 활물질 및 음극 활물질 중 어느 하나, 예를 들면, 양극 활물질이 코팅된 1 전극판(111), 양극 활물질 및 음극 활물질 중 다른 하나, 예를 들면, 음극 활물질이 코팅된 2 전극판(112), 1 전극판(111) 및 2 전극판(112) 사이에 위치하여 1 전극판(111)과 2 전극판(112)의 단락(short)을 방지하고 리튬 이온의 이동 만을 가능하게 하는 세페레이터(113)로 이루어진다. 또한, 1 전극판(111)에는 일정 길이로 돌출되어 양극 탭으로 작용하는 1 전극 탭(114)이 접합되어 있고, 2 전극판(112)에는 길이가 길게 연장되어 음극 탭으로 작용하는 2 전극 탭(115)이 접합되어 있다. 또한, 1 전극 탭(114) 및 2 전극 탭(115)과 원통 모양 파우치(120)의 사이의 단락을 방지하기 위한 보호 부재(116)를 구비할 수도 있다.
원통 모양 파우치(120)는 알루미늄(Al) 포일층과 이를 양면으로 덮는 합성수지층의 다층막으로 구성되는데, 이를 사용하는 경우에는 금속 캔을 사용하는 경우보다 베어셀의 무게를 현저하게 경량화 할 수 있고, 금속 캔을 사용한 14500 규격 원통형 베어셀의 제조에 사용되는 젤리롤형 전극 조립체(110)를 그대로 적용하여 원통 모양 파우치형 베어셀(100)을 제조할 수 있으며, 이를 통해 제조된 원통 모양 파우치형 베어셀(100)은 금속 캔을 사용하는 경우와 달리 R6 규격의 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(300)에 삽입하여 리튬 이차전지 팩(400)을 제조할 수 있도록 해준다.
먼저 원통 모양 파우치(120)의 장측면(121a)을 가열 융착하여 밀봉한 후에 젤리롤형 전극 조립체(110)을 가봉지 형태의 원통 모양 파우치(120) 내부에 위치시키고, 길이가 길게 연장되어 있는 2 전극 탭(115)이 통과하는 2 단측면(121c)을 가열 융착하여 밀봉한다. 그 다음에 아직까지 개방되어 있고 일정 길이로 돌출되어 있는 1 전극 탭(114)이 통과하는 1 단측면(121b)을 통하여 비수성 전해액을 주입한 후, 마지막으로 1 단측면(121b)를 가열 융착하여 밀봉하면 원통 모양 파우치형 베어셀(100)이 제조된다.
또한, 원통 모양 파우치(120)의 1 단측면 및 2 단측면 통하여 외부로 인출되는 1 전극 탭(114) 및 2 전극 탭(115)은 회로 패턴이 형성된 전지 보호 회로 기판(200)과 전기적으로 연결되며, 이상 발생 시 전류의 흐름을 차단한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 구조를 분해 사시도로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더의 사시도와, 리튬 이차전지 팩이 조립된 외형 사시도를 도시한 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)은 4개의 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 전지 보호 회로 기판(200), 그리고 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 전지 보호 회로 기판(200)을 수용하는 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(300)로 이루어지며, 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(300)는 세부적으로 외부 전극 조립체(310), 전지 보호 회로 기판 수납부(320), 후면 캡(321)로 이루어진다.
외부 전극 조립체(310)는 외부 단자가 외부와 전기적으로 접촉할 수 있도록 가운데가 비어있는 외부 단자 고정 캡(311), 외부 단자 고정 홈(312a)이 구비되어 있고 길이가 연장된 외부 전극 탭(319a)이 전기적으로 연결되어 있는 외부 양극 단자(313), 외부 단자 고정 홈(312b)이 구비되어 있고 길이가 연장된 외부 전극 탭(319b)이 전기적으로 연결되어 있는 외부 음극 단자(314), 외부 단자 고정 돌출부(316) 및 외부 전극 탭 홀(317)이 구비되어 있고 외부 양극 단자(313) 및 외부 음극 단자(314)가 일치하여 결합되는 외부 단자 수납부(315)로 이루어진다.
또한, 외부 전극 탭(319a 및 319b)의 단락을 방지하기 위한 보호 부재(318)를 구비할 수도 있으며, 외부 양극 단자(313)와 전기적으로 연결되어 있는 외부 전극 탭(319a) 및 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 연결되어 있는 외부 전극 탭(319b)은 회로 패턴이 형성된 전지 보호 회로 기판(200)과 전기적으로 연결되며, 이상 발생 시 전류의 흐름을 차단한다.
외부 양극 단자(313) 및 외부 음극 단자(314) 중 어느 하나, 예를 들면, 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(300)의 좌측 외부 전극 탭 홀(317)을 통하여 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 연결되어 있는 외부 전극 탭(319b)을 외부 케이스(300)의 내부로 삽입한 후 외부 음극 단자(314)에 구비되어 있는 외부 단자 고정 홈(312b)을 외부 단자 고정 돌출부(316)과 일치시켜 외부 음극 단자(314)를 외부 단자 수납부(315)에 장착한다. 끝으로 외부 단자 고정 캡(311)으로 덮어준 후 통상적으로 핫 멜트형 실리콘 접착제로 몰딩하지만, 본 발명에서 상기 재질을 한정하는 것은 아니다. 그리고 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(300)의 우측 외부 전극 탭 홀(317)을 통하여 외부 양극 단자(313)와 전기적으로 연결되어 있는 외부 전극 탭(319a)을 외부 케이스(300)의 내부로 삽입하고 외부 양극 단자(313)에 구비되어 있는 외부 단자 고정 홈(312a)을 외부 단자 고정 돌출부(316)과 일치시켜 외부 양극 단자(313)를 외부 단자 수납부(315)에 장착한 후에 외부 단자 고정 캡(311)으로 덮어준 후 몰딩한다. 이러한 외부 단자 고정 홈(312a 및 312b)과 외부 단자 고정 돌출부(316)는 외부 양극 단자(313) 및 외부 음극 단자(314)의 회전에 의한 변형 또는 파손을 방지할 수 있도록 해준다.
4개의 원통 모양 파우치형 베어셀(100)을 1 전극 탭(114) 및 2 전극 탭(115)이 전지 보호 회로 기판(200)을 향하도록 하여 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(300)에 구비되어 있는 4개의 원통 모양 수납부에 각각 삽입하여 장착한 후에 외부 양극 단자(313)와 전기적으로 연결되어 있는 외부 전극 탭(319a), 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 연결되어 있는 외부 전극 탭(319b), 4개의 원통 모양 파우치형 베어셀(100)에 전기적으로 연결되어 있는 4개의 1 전극 탭(114) 및 4개의 2 전극 탭(115) 모두를 전지 보호 회로 기판(200)과 전기적으로 연결한다. 이후 전지 보호 회로 수납부(320)에 전지 보호 회로 기판(200)을 일치시켜 장착한 후에 후면 캡(321)으로 덮어준 후 통상적으로 핫 멜트형 실리콘 접착제로 몰딩하는 것으로 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)이 제조된다. 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(300)는 통상적으로 내구성 및 온도 특성이 매우 우수하고 특히 외부 충격에 대한 강도가 매우 우수한 폴리카보네이트(poly carbonate) 수지재를 가압사출 방식에 의해 일체형으로 제조하지만, 본 발명에서 상기 재질을 한정하는 것은 아니다.
엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)과 일치하여 결합되는 전용 충전 홀더(500)는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 외부 양극 단자(313)와 전기적으로 접촉되는 양극 충전 단자(511), 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 접촉되는 음극 충전 단자(512), 외부 직류전원 입력 잭(520), 충전 및 완충 표시등(530), 그리고 내부의 충전 회로로 구성된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400) 전용의 충전 홀더(500)는 외부 양극 단자(313)와 외부 음극 단자(314)가 동일한 방향에 위치되고, 외부 케이스(300)의 일단만이 일괄적으로 연결되는 형태를 갖는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 2구 또는 4구 형상에 대응하여 일치하여 결합되고, 외부 양극 단자(313) 및 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 연결되는 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)를 포함하게 된다. 이때, 충전 홀더(500)는 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)가 각각 1개씩 구비되어 있고, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 상기 외부 양극 단자(313)와 외부 음극 단자(314)가 위치하는 동일한 방향에 대응하는 동일한 방향으로 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)가 위치하도록 구성하게 된다. 여기서, 충전 홀더(500)는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 외부 양극 단자(313) 및 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 연결되는 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)를 구성하되, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)이 4구로 형성되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)가 양 끝단에 각각 배치되도록 구성할 수 있으며, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)이 2구로 형성되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 구성된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩의 내부 회로 구성을 블록 회로도로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)은 4개의 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 2개의 전지 보호 회로를 통하여 2 직렬 2 병렬(2S2P) 방식으로 회로가 구성된다. 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 베어셀을 리튬이온 전지 또는 리튬이온 폴리머 전지를 사용할 경우 정격 전압은 7.4V이고 5.6~8.4V 범위의 전압을 공급할 수 있으며, 리튬인산철 전지의 베어셀을 사용할 경우 정격 전압은 6.4V이고 5.6~7.2V 범위의 전압을 공급할 수 있게 된다. 또한, 전지 보호 회로는 과충전 및 과방전을 방지하고 이상 발생 시 전류의 흐름을 차단한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에 따른 리튬 이차전지 팩은 후술하는 것을 제외하고는 앞서 설명한 바와 같이 동일하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더의 사시도와, 리튬 이차전지 팩이 조립된 외형 및 내부회로 구성을 블록 회로도로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(401)은 2개의 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 전지 보호 회로 기판(201), 그리고 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 전지 보호 회로 기판(201)을 수용하는 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(301)로 이루어지며, 전용 충전 홀더(501)는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(401)과 일치하여 결합된다.
또한, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(401)은 2개의 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 1개의 전지 보호 회로를 통하여 2 병렬(2P) 방식으로 회로가 구성된다. 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(401)의 베어셀을 리튬이온 전지 또는 리튬이온 폴리머 전지를 사용할 경우 정격 전압은 3.7V이고 2.8~4.2V 범위의 전압을 공급할 수 있으며, 리튬인산철 전지의 베어셀을 사용할 경우 정격 전압은 3.2V이고 2.8~3.6V 범위의 전압을 공급할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더에 사용되는 리튬 이차전지 팩의 다른 실시 형태를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(402 및 403)은 각 4개의 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 전지 보호 회로 기판(202 및 203), 그리고 원통 모양 파우치형 베어셀(100)과 전지 보호 회로 기판(202 및 203)을 수용하는 엔블록 클립 형태의 외부 케이스(302 및 303)로 이루어지며, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(402 및 403)과 일치하여 결합되는 전용 충전 홀더(502 및 503)가 제조될 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 원통 모양 파우치형 베어셀 110: 젤리롤형 전극 조립체
111: 1 전극판 112: 2 전극판
113: 세퍼레이터 14: 1 전극 탭
115: 2 전극 탭 116: 보호 부재
120: 원통 모양의 파우치
121a: 원통 모양의 파우치 장측면
121b: 원통 모양의 파우치 1 단측면
121c: 원통 모양의 파우치 2 단측면
200, 201, 202, 203: 전지 보호 회로 기판
300, 301, 302, 303: 외부 케이스 310: 외부 전극 조립체
311: 외부 단자 고정 캡 312a, 312b: 외부 단자 고정 홈
313: 외부 양극 단자 314: 외부 음극 단자
315: 외부 단자 수납부 316: 외부 단자 고정 돌출부
317: 외부 전극 탭 홀 318: 보호 부재
319a, 319b: 외부 전극 탭
320: 전지 보호 회로 기판 수납부 321: 후면 캡
400, 401, 402, 403: 리튬 이차전지 팩
500, 501, 502, 503: 충전 홀더 511: 양극 충전 단자
512: 음극 충전 단자 520: 외부 직류 전원 입력 잭
530: 충전 및 완충 표시등

Claims (4)

  1. 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400) 전용의 충전 홀더(500)로서,
    외부 양극 단자(313)와 외부 음극 단자(314)가 동일한 방향에 위치되고, 외부 케이스(300)의 일단만이 일괄적으로 연결되는 형태를 갖는 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 2구 또는 4구 형상에 대응하여 일치하여 결합되고, 상기 외부 양극 단자(313) 및 상기 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 연결되는 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)를 포함하되,
    상기 충전 홀더(500)는,
    상기 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)가 각각 1개씩 구비되어 있고, 상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 상기 외부 양극 단자(313)와 외부 음극 단자(314)가 위치하는 동일한 방향에 대응하는 동일한 방향으로 상기 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)가 위치하여 배치되도록 구성하는 것을 특징으로 하는, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 충전 홀더(500)는,
    상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 충전을 위해 외부 전원과 연결 접속되는 외부 직류전원 입력 잭(520)과, 상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 충전 표시를 위한 충전 및 완충 표시등(530)을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더.
  4. 제3항에 있어서, 상기 충전 홀더(500)는,
    상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)의 외부 양극 단자(313) 및 외부 음극 단자(314)와 전기적으로 연결되는 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)를 구성하되, 상기 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩(400)이 4구로 형성되는 경우 상기 양극 충전 단자(511)와 음극 충전 단자(512)가 양 끝단에 각각 배치되도록 구성하는 것을 특징으로 하는, 엔블록 클립 형태의 리튬 이차전지 팩 전용의 충전 홀더.
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