KR101469466B1 - 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배터리팩은 양극단자와 음극단자를 포함하며 충전된 전원을 공급하는 배터리셀과, 상기 배터리셀에 전기적으로 접속되는 보호회로모듈과, 상기 배터리셀의 상부에 결합되어 상기 보호회로모듈의 위치를 고정하기 위한 홀더와, 상기 보호회로모듈과 상기 홀더를 수용하도록 마련되어 상기 배터리셀의 상부에 결합되는 커버 케이스를 포함하며, 상기 보호회로모듈은 합성수지재로 구성되는 베이스부와, 상기 베이스부의 일면에 형성되는 제 1 패턴형성부와, 상기 베이스부의 타면에 형성되는 제 2 패턴형성부를 포함하며, 상기 제 2 패턴형성부에는 상기 배터리셀의 상부에 접속되는 셀접속부가 형성되며, 상기 제 2 패턴형성부에는 배터리셀의 과충전을 방지하는 보호회로소자가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 보호회로모듈 조립 완성 후 강한 외력이 작용될 경우에도 조립된 형태를 유지할 수 있다.
또한, 자동화 공정에 의한 보호회로모듈의 제조 및 조립이 가능하며, 전체적인 보호회로모듈의 높이를 작게 형성할 수 있다.

Description

조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩{BATTERY PACK COMPRISING PROTECTION CIRCUIT MODULE OF IMPROVED ASSEMBLE FUNCTION}

본 발명은 배터리팩에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 자동화 공정에 의한 제조가 가능하면서도, 부품 조립 완성 후 강한 외력이 작용될 경우에도 조립된 형태를 유지할 수 있도록 구성되는 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩에 관한 발명이다.

일반적으로, 휴대용 통신단말기의 전원으로 사용되는 이너형 배터리 팩은 배터리 셀(cell)과 보호회로모듈(PCM;Protection Circuit Module)을 포함한다.

여기서, 상기 배터리 셀은 양극시트와 음극시트로 이루어지는 전극적층유닛이 금속 케이싱내에 수용된 형태이고, 상기 케이싱의 외면에는 양극단자와 음극단자가 마련된다.

또한, 상기 보호회로모듈은 배터리의 폭발 및 과충전 위험을 방지하기 위한 것으로 배터리 셀의 외측에 장착된다.

즉, 상기 배터리 팩은 배터리 셀과 보호회로모듈이 상호 결합되어 하나의 유닛 형태로 포장된 구조이며, 이러한 배터리 팩은 최근 이를 사용하는 휴대용 통신단말기의 소형화 및 경량화 추세에 따라 소형화, 박형화, 경량화가 요구되고 있다.

최근 정보통신기술의 발달로 인해 음성통화뿐만이 아니라 인터넷, 화상통화 및 다양한 문서작업들이 가능한 휴대용 단말기의 사용이 증가하고 있으며, 기술의 발달에 따라 새로운 성능의 휴대용 단말기가 개발 보급되고 있다.

또한, 다양한 형태의 휴대용 통신단말기들이 개발 보급됨에 따라 이용되는 배터리팩의 종류도 다양하다.

그런데, 배터리팩의 소형화, 박형화의 요구에 따라 배터리팩에 포함되는 부품의 크기 및 높이를 감소시킬 경우, 부품의 조립이 번거롭고 최종 조립된 부품의 결합 강도가 충분하지 못하여 배터리팩에 외력이 작용하는 경우 조립이 해제되거나 변형되어 고장을 일으키는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 보호회로모듈 조립 완성 후 강한 외력이 작용될 경우에도 조립된 형태를 유지할 수 있도록 구성되는 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 자동화 공정에 의한 보호회로모듈 제조 및 조립이 가능하도록 구성되는 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전체적인 배터리팩의 높이를 작게 형성할 수 있는 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리팩은 양극단자와 음극단자를 포함하며 충전된 전원을 공급하는 배터리셀과, 상기 배터리셀에 전기적으로 접속되는 보호회로모듈과, 상기 배터리셀의 상부에 결합되어 상기 보호회로모듈의 위치를 고정하기 위한 홀더와, 상기 보호회로모듈과 상기 홀더를 수용하도록 마련되어 상기 배터리셀의 상부에 결합되는 커버 케이스를 포함하며, 상기 보호회로모듈은 합성수지재로 구성되는 베이스부와, 상기 베이스부의 일면에 형성되는 제 1 패턴형성부와, 상기 베이스부의 타면에 형성되는 제 2 패턴형성부를 포함하며, 상기 제 2 패턴형성부에는 상기 배터리셀의 상부에 접속되는 셀접속부가 형성되며, 상기 제 2 패턴형성부에는 배터리셀의 과충전을 방지하는 보호회로소자가 설치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제 2 패턴형성부와 상기 셀접속부는 일체로 형성된다.

여기서, 상기 제 1 패턴형성부 또는 제 2 패턴형성부 중의 어느 하나는 니켈 또는 니켈합금으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 홀더에는 상기 커버케이스와의 결합을 위한 결합돌기가 형성되며, 상기 커버케이스에는 상기 결합돌기와의 결합을 위한 결합개구가 형성될 수 있다.

본 발명에 의해, 보호회로모듈 조립 완성 후 강한 외력이 작용될 경우에도 조립된 형태를 유지할 수 있다.

또한, 자동화 공정에 의한 보호회로모듈의 제조 및 조립이 가능하다.

또한, 전체적인 배터리팩의 높이를 작게 형성할 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 배터리팩의 분해사시도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 배터리팩의 또 다른 분해사시도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 배터리팩에 포함되는 보호회로모듈의 측단면도이며,
도 4 는 본 발명에 따른 배터리팩에서 커버케이스가 제거된 상태의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 배터리팩의 분해사시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 배터리팩의 또 다른 분해사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 배터리팩에 포함되는 보호회로모듈의 측단면도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 배터리팩에서 커버케이스가 제거된 상태의 사시도이다.

본 발명에 따른 배터리팩은 양극단자(6)와 음극단자(4)를 포함하며 충전된 전원을 공급하는 배터리셀(2)과, 상기 배터리셀(2)에 전기적으로 접속되는 보호회로모듈(20)과, 상기 배터리셀(2)의 상부에 결합되어 상기 보호회로모듈(20)의 위치를 고정하기 위한 홀더(55)와, 상기 보호회로모듈(20)과 상기 홀더(55)를 수용하도록 마련되어 상기 배터리셀(2)의 상부에 결합되는 커버 케이스(60)를 포함하며, 상기 보호회로모듈(20)은 합성수지재로 구성되는 베이스부(10)와, 상기 베이스부(10)의 일면에 형성되는 제 1 패턴형성부(30)와, 상기 베이스부(10)의 타면에 형성되는 제 2 패턴형성부(20)를 포함하며, 상기 제 2 패턴형성부(20)에는 상기 배터리셀(2)의 상부에 접속되는 셀접속부(22)가 형성되며, 상기 제 2 패턴형성부(20)에는 배터리셀(2)의 과충전을 방지하는 보호회로소자(40)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 셀(2)은 음극시트와 양극시트로 구성되는 전극적층유닛이 금속케이싱 내부에 수용된 형태로 마련될 수 있다.

상기 배터리 셀(2)의 상부에는 양극단자인 상부판(6)이 배치된 상태에서, 상기 상부판(6)에는 셀 전해액 주입을 위한 전해액주입구와 내부의 압력이 과도하게 상승될 경우 압력을 배출시키기 위한 가스분출구(8)가 마련될 수 있다.

상기 배터리 셀(2)은 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들면, 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-수소 배터리 또는 리튬이온 배터리로 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 배터리 셀(2)은 다른 배터리와 비교시 크기에 대해 대용량 전압의 충전이 가능하고, 충전 후 전원공급이 장시간 동안 지속가능하며, 하나의 배터리로 구성되어 관리가 용이한 리튬이온 배터리로 마련될 수 있다.

상기 보호회로모듈(PCM : Protection Circuit Module, 20)은 보호회로소자(40)를 포함하여 구성되며, 상기 배터리 셀(2)의 과충전을 방지하여 상기 배터리 셀(2)의 폭발을 방지하도록 구성된다.

상기 배터리셀(2)의 상부에는 홀더(55)가 배치되어, 상기 보호회로모듈을 지지하여 유동을 방지하도록 마련된다.

상기 홀더(55)에는 음극단자(4)의 노출을 위한 전극접속개구(52)가 형성된다.

그리하여, 상기 전극접속개구(52)를 통해 피티씨 소자(60)의 접속판이 배터리셀(2)의 음극단자(4)에 결합된다.

상기 피티씨 소자(60)는 티탄산바륨계(系) 도자기로 구성되며, 온도가 상승하면 전기저항이 급격히 커지는 반도체소자이다.

상기와 같이 온도에 따라 저항이 달라지면서 스위치 작용을 하므로, 상기 보호회로모듈(20)과 더불어 이중적으로 배터리셀(2)의 과충전 내지 과방전을 방지할 수 있다.

상기 홀더(55)는 합성수지재로 형성되며, 상기 홀더(55)에는 결합돌기(57)가 형성되고, 커버 케이스(60)에는 결합개구(62)가 형성되어 상기 홀더(55)와 커버케이스(60)가 끼움결합으로써 체결될 수 있다.

상기 보호회로모듈(20)과 홀더(55)와 등은 커버케이스(60)에 의해 수용되는데, 상기 커버케이스(60)는 상기 배터리셀(2)에 장착되는 보호회로모듈 및 홀더(55) 등을 외력으로부터 보호하며, 이에 의해, 전체적인 배터리 팩의 강도 또한 증가하게 된다.

상기 커버케이스(60)는 상기 배터리셀(10)과 접촉되는 부분에서 상기 배터리셀(2) 과의 고정을 위한 외착부(66)를 포함할 수 있다.

상기 외착부(66) 상으로 배터리 라벨시트(미도시)가 감겨짐으로써, 상기 커버케이스(60)가 배터리셀(2)에 더욱 견고히 결합될 수 있다.

또한, 상기 커버케이스(60)의 양단부에는 서로 다른 길이의 육면체 돌기 형상으로 형성되는 역삽방지부(67, 68)가 형성되어, 배터리팩의 역삽 시 통신단말기에 배터리팩이 장착되지 않도록 구성된다.

상기 보호회로모듈(20)은 합성수지재로 구성되는 베이스부(10)를 포함한다.

상기 베이스부(10)는 에폭시 수지 또는 폴리프로필렌 수지 등으로 구성되며, 상기 베이스부(10)의 양면에 각종 회로 구성을 위한 패턴이 형성된다.

상기 베이스부(10)의 일면에 형성되는 제 1 패턴형성부(30)에는 배터리팩의 전극단자(32) 등이 형성되며, 상기 전극단자(32)는 상기 커버케이스(60)의 전극단자개구(64)를 통해 외부로 노출된다.

상기 베이스부(10)에서 상기 제 1 패턴형성부(30)의 반대편 면에는 제 2 패턴형성부(20)가 형성되며, 상기 제 2 패턴형성부(20)에는 배터리셀(2)의 과충전을 방지하기 위한 보호회로패턴이 형성된다.

상기 보호회로패턴 형성 방법으로서는 PCB 기판 형성을 위한 에칭 등의 가공법이 이용될 수 있으며, 상기와 같이 형성되는 보호회로패턴에 보호회로소자(40) 부품을 접속시켜 배터리셀(2)의 과충전을 방지하는 보호회로모듈을 형성하게 된다.

여기서, 상기 제 2 패턴형성부(20)의 단부에는 셀접속부(22)가 일체로 굽혀져, 상기 배터리셀(2)의 상부에 레이져 스팟용접(Laser Spot Welding)에 의해 결합된다.

상기 레이져 스팟 용접은 고도의 에너지가 집적된 직진성이 양호한 빛을 이용하여 모재를 용접하는 방법으로서, 모재의 열변형이 적고, 이중금속의 용접이 가능하여 상기 셀접속부(22)와 배터리셀(2)간의 정밀한 용접을 가능하게 한다.

상기 제 1 패턴형성부(30)와 제 2 패턴형성부(20)는 니켈 또는 니켈합급으로 형성될 수 있다.

상기 제 2 패턴형성부(20)와 상기 셀접속부(22)를 포함하여 최초 평평한 판재의 형태에서, 상기 제 2 패턴형성부(20)에 에칭을 통해 보호회로패턴이 형성되고, 이후 상기 셀접속부(22)가 굽혀져 형성된다.

상기와 같이 제 2 패턴형성부(20)와 셀접속부(22)가 니켈 또는 니켈합금으로 일체 형성됨으로써, 보호회로모듈(20)의 전체 굽힘 강도를 상승시킬 수 있다.

상기와 같이 합성수지재로 구성되는 베이스부(10)의 양면에 제 1, 제 2 패턴형성부를 형성하고, 상기 제 2 패턴형성부(20)에 셀접속부(22)를 일체로 굽혀 형성한 상태에서, 상기 제 2 패턴형성부(20)에 보호회로소자(40) 부품을 설치함으로써, 전체적인 보호회로모듈의 높이를 축소시키면서도 상기 보호회로모듈을 배터리셀(2)의 상부에 용접결합한 경우에 외력에 의해 용이하게 변형되지 않도록 구성될 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 베이스부
20: 제 2 패턴형성부
30: 제 1 패턴형성부
40: 보호회로소자
50: PTC 소자
60: 커버케이스부

Claims (4)

1. 양극단자와 음극단자를 포함하며, 충전된 전원을 공급하는 배터리셀과;
   상기 배터리셀에 전기적으로 접속되는 보호회로모듈과;
   상기 배터리셀의 상부에 결합되어 상기 보호회로모듈의 위치를 고정하기 위한 홀더와;
   상기 보호회로모듈과 상기 홀더를 수용하도록 마련되어 상기 배터리셀의 상부에 결합되는 커버 케이스를 포함하며,
   상기 보호회로모듈은,
   합성수지재로 구성되는 베이스부와;
   상기 베이스부의 일면에 형성되는 제 1 패턴형성부와;
   상기 베이스부의 타면에 형성되는 제 2 패턴형성부를 포함하며,
   상기 제 2 패턴형성부에는 상기 배터리셀의 상부에 접속되는 셀접속부가 형성되며,
   상기 제 2 패턴형성부에는 배터리셀의 과충전을 방지하는 보호회로소자가 설치되며,
   상기 제 2 패턴형성부와 셀접속부는 하나의 금속 판재를 이용하여 일체로 형성되되, 상기 셀접속부는 상기 패턴형성부의 양단부에서 굽혀져 외부로 돌출되도록 형성되어 상기 베이스부의 타면에 배치되며,
   상기 보호회로소자는 상기 셀접속부 사이에서 상기 셀접속부보다 낮은 높이로 형성되어 상기 제 2 패턴형성부에 배치되고,
   상기 제 2 패턴형성부와 셀접속부는 니켈 또는 니켈합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 패턴형성부는 니켈 또는 니켈합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 홀더에는 상기 커버케이스와의 결합을 위한 결합돌기가 형성되며, 상기 커버케이스에는 상기 결합돌기와의 결합을 위한 결합개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 조립 성능이 개선된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩.
4. 삭제

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