KR101629497B1 - 서미스터 고정부를 구비하는 배터리 팩 및 이에 적용되는 셀 하우징 - Google Patents

서미스터 고정부를 구비하는 배터리 팩 및 이에 적용되는 셀 하우징 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀을 수용하며, 서로 인접하는 배터리 셀 사이에 개재되어 상기 배터리 셀을 고정시키는 스페이서를 구비하는 셀 하우징; 서로 인접하는 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀의 온도를 센싱하는 서미스터; 상기 스페이서에 구비되며, 상기 서미스터와 대응되는 형상을 갖는 수용 홈을 구비하는 서미스터 고정부; 및 상기 복수의 배터리 셀 및 서미스터와 전기적으로 연결되며, 센싱된 상기 배터리 셀의 온도가 기준 값을 초과하는 경우 전류를 차단하는 보호회로모듈을 포함한다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩 제조 과정에서 서미스터가 잘 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 팩의 사용 과정에서도 서미스터가 부착된 위치를 이탈하지 않고 견고하게 고정될 수 있다.

Description

서미스터 고정부를 구비하는 배터리 팩 및 이에 적용되는 셀 하우징{Battery pack having a fixing portion for thermistor and Cell housing applied for the same}
본 발명은 서미스터 고정부를 구비하는 배터리 팩 및 이에 적용되는 셀 하우징에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 배터리 셀의 온도를 센싱하는 서미스터가 고정될 수 있도록 하는 서미스터 고정부를 갖는 구비하는 배터리 팩 및 이에 적용되는 셀 하우징에 관한 것이다.
최근 전자/통신 산업의 급속한 발전으로 모바일 전자 기기의 보급이 증가하고 있다. 이러한 모바일 전자 기기의 전력 공급원으로서는 경제성을 고려하여 이차전지가 널리 사용되고 있다.
또한, 이러한 이차전지는 휴대폰이나 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라 이보다 더 고용량/고출력을 요구하는 전동 공구, 전동 자전거 및 자동차 등의 중대형 장치에도 사용될 수 있다.
중대형 장치에 이용되는 이차전지는 고용량/고출력 요건을 만족하기 위해 복수개의 셀(cell)이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 연결되어 이루어진 배터리 팩의 형태로 제공될 수도 있다.
이와 같이, 복수개의 셀을 포함하는 배터리 팩은 사용상의 안전성을 확보하기 위해 다양한 방식으로 과전류를 차단하는데, 그 일 예로서 서미스터(thermistor)에서 센싱된 셀 온도가 기준치를 초과하는 경우 보호회로모듈에서 배터리 팩에 흐르는 전류를 차단하는 방식을 들 수 있다.
셀 온도를 측정하기 위한 서미스터는 배터리 팩의 제조 과정에서 접착제나 고정 테이프에 의해 셀에 부착되는 것이 일반적이다. 그러나, 서미스터를 정확한 위치에 부착하는 것이 용이하지 않고, 접착제를 이용하여 부착하는 경우 글루가 경화되기 전에는 공정 과정에서 셀에서 이탈될 우려가 있으며, 테이프를 이용하여 부착하는 경우 공정 과정뿐만 아니라 사용 제품의 사용 과정에서도 셀로부터 이탈될 우려가 있다.
셀에 부착된 서미스터가 설계상의 부착 위치를 이탈하는 경우 정확한 셀 온도 감지가 어려워 단락 등에 의한 셀 온도 상승 시에도 배터리 팩에 흐르는 과전류를 차단할 수 없게 되고, 이는 배터리 팩의 발화/폭발 등으로 이어질 수 있다.
따라서, 배터리 팩 제조 과정에서 서미스터를 잘 고정시켜 줄 수 있는 구조를 가질 뿐만 아니라 배터리 팩의 사용 과정에서도 서미스터가 장착된 위치를 이탈하지 않도록 하는 구조를 갖는 배터리 팩의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 배터리 팩 제조 과정에서 서미스터를 잘 고정시켜 줄 수 있는 구조를 가질 뿐만 아니라 배터리 팩의 사용 과정에서도 서미스터가 부착 위치를 이탈하지 않도록 하는 구조를 갖는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 발명의 구체적 설명을 위한 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀을 수용하며, 서로 인접하는 배터리 셀 사이에 개재되어 상기 배터리 셀을 고정시키는 스페이서를 구비하는 셀 하우징; 서로 인접하는 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀의 온도를 센싱하는 서미스터; 상기 스페이서에 구비되며, 상기 서미스터와 대응되는 형상을 갖는 수용 홈을 구비하는 서미스터 고정부; 및 상기 복수의 배터리 셀 및 서미스터와 전기적으로 연결되며, 센싱된 상기 배터리 셀의 온도가 기준 값을 초과하는 경우 전류를 차단하는 보호회로모듈을 포함한다.
상기 서미스터는, 상기 서미스터 고정부에 의해 탄성 가압되어 고정될 수 있다.
상기 수용 홈의 내측 면과 상기 서미스터 사이에는 접착 층이 형성될 수 있다.
상기 수용 홈은, 상기 서미스터 고정부의 양 측에 위치하는 배터리 셀 중 적어도 어느 하나를 향해 개방될 수 있다.
상기 서미스터는, 상기 수용 홈의 개방된 영역을 통해 상기 서미스터 고정부의 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 보호회로모듈은, 상기 배터리 셀의 온도가 기준 온도보다 높은 경우 전류차단 제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 전류차단 제어신호에 따라 전류의 흐름을 차단하는 전류 차단부를 포함할 수 있다.
상기 전류 차단부는, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 셀 하우징은, 배터리 셀의 온도에 따라 전류를 차단하는 기능을 갖는 보호회로모듈과 전기적으로 연결되는 복수의 배터리 셀을 수용하되 상기 복수의 배터리 셀이 서로 이격되어 고정되도록 서로 인접하는 배터리 셀 사이에 개재되는 스페이서를 구비하는 것으로서, 상기 스페이서 상에는 상기 배터리 셀의 온도를 센싱하여 상기 보호회로모듈로 전송하는 서미스터와 대응되는 형상의 수용 홈을 구비하는 서미스터 고정부가 구비된다.
상기 서미스터 고정부는, 상기 서미스터가 탄성 가압되어 고정되도록 상기 서미스터에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
상기 수용 홈은, 상기 서미스터 고정부의 양 측에 위치하는 배터리 셀 중 적어도 어느 하나를 향해 개방될 수 있다.
상기 서미스터 고정부는, 상기 수용 홈의 개방된 영역을 통해 상기 서미스터가 상기 서미스터 고정부의 외측으로 돌출되도록 상기 서미스터를 수용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩 제조 과정에서 서미스터가 잘 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 팩의 사용 과정에서도 서미스터가 부착된 위치를 이탈하지 않고 견고하게 고정될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 부분 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 배터리 팩의 A 영역에 대한 확대도로서, 서미스터 고정부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 서미스터 고정부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 부분 사시도이고, 도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 배터리 팩의 A 영역에 대한 확대도로서 서미스터 고정부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(11), 배터리 셀을 수납하는 셀 하우징(12), 셀 하우징(12)에 구비되는 서미스터 고정부(13), 복수의 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결시키는 도전 플레이트(14), 배터리 셀의 온도를 측정하는 서미스터(15) 및 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 보호회로모듈(16)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(11)은 도전 플레이트(14)에 의해 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 복수개 연결된 상태로 셀 하우징(12)에 수납/고정될 수 있다. 상기 배터리 셀(11)로는, 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같은 원통형 이차전지가 사용될 수 있다.
상기 셀 하우징(12)은 배터리 셀(11)을 수납/고정하는 것으로서, 그 형태를 유지할 수 있고 배터리 셀(11)을 지지/고정시킬 수 있는 강성을 지니면서 절연성을 갖는 재질이라면 특별한 제한 없이 셀 하우징(12)의 재질로서 사용될 수 있다. 상기 셀 하우징(12)은, 예를 들어, 수지 사출물로 이루어질 수 있다.
상기 셀 하우징(12)은, 인접하는 배터리 셀(11)이 서로 이격된 상태로 셀 하우징(12) 내에 고정될 수 있도록 각각의 배터리 셀(11)의 양 측에 위치하는 스페이서(12a)를 구비한다. 즉, 상기 스페이서(12a)는 서로 인접하는 배터리 셀(11) 사이에 개재된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 서미스터 고정부(13)는 스페이서(12a) 상단에 구비되어 서미스터(15)가 삽입되어 고정될 수 있도록 하는 것으로서, 서미스터(15)와 대응되는 형상을 갖는 수용 홈(RG)을 구비한다. 상기 서미스터 고정부(13)는 스페이서(12a)와 일체로 형성될 수도 있고 별도로 제조되어 스페이서(12a)에 부착될 수도 있다.
상기 서미스터 고정부(13)는 예컨데 고무나 수지와 같이 어느 정도의 탄성을 갖는 재질로 이루어질 수 있으며, 수용 홈(RG)은 삽입되는 서미스터(15)보다 약간 작은 사이즈로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 서미스터(15)는 수용 홈(RG)의 내측 벽에 의해 탄성 가압되어 단단히 고정될 수 있다.
상기 수용 홈(RG)은 서미스터(15)가 배터리 셀(11)에서 발생되는 열을 잘 감지할 수 있도록 서미스터 고정부(13)의 일 측에 위치하는 배터리 셀(11)을 향해 개방된 형태(도 2 참조)를 갖거나, 양 측에 위치하는 배터리 셀(11) 모두를 향해 개방된 형태(도 3 참조)로 형성될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 서미스터(15)가 좀 더 단단히 고정될 수 있도록 하기 위하여 수용 홈(RG)의 내측 벽과 서미스터(15) 사이에는 접착 층(G)이 형성될 수도 있다.
상기 서미스터(15)는 서미스터 고정부(13)의 수용 홈(RG) 내에 삽입되어 인접하는 배터리 셀(11) 사이에 위치한다. 이러한 서미스터(15)는 배터리 셀(11)의 온도 값을 센싱하여 보호회로모듈(16)로 전송한다. 즉, 상기 서미스터(15)는 보호회로모듈(16)이 배터리 셀(11)의 발열 정도에 따라 전류차단 동작의 수행 여부를 결정할 수 있도록 배터리 셀(11)의 온도에 관한 정보를 제공하는 역할을 한다.
본 발명의 도면에서는 상기 서미스터(15)가 한 개 구비된 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각 배터리 셀(11)의 발열량이 서로 다를 수도 있으므로 좀 더 안전하고 신속한 과전류 차단 기능을 구현하기 위해 복수개의 서미스터(15)가 적용될 수도 있는 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 서미스터(15)는 연결 라인(L)에 의해 보호회로모듈(16)과 연결될 수 있다. 즉, 상기 서미스터(15)에 구비된 한 쌍의 단자(미도시)는 연결 라인(L)의 일측 단부와 연결되고, 보호회로모듈(16)은 회로기판 상에 형성된 리셉터클(receptacle, 16a)을 통해 연결 라인(L)의 타측 단부에 구비된 커넥터(C)와 연결될 수 있다.
상기 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 보호회로모듈(16)은 제어부 및 전류 차단부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 예를 들면, 서미스터(15)에서 센싱된 배터리 셀(11)의 온도 값을 수신하고, 수신된 온도 값이 미리 설정된 기준 값보다 큰 경우 전류차단 제어신호를 출력할 수 있다. 또한, 상기 전류 차단부는, 예를 들면, 출력된 제어신호에 따라 턴 오프(turn off) 동작을 수행함으로써 회로상에 흐르는 전류를 차단하는 적어도 하나의 스위칭 소자로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 서미스터 고정부(13)를 구비함으로써 배터리 팩(10)의 제조 과정 및/또는 사용 과정에서 서미스터(15)가 설계상의 부착 위치를 이탈하지 않도록 함으로써 배터리 팩(10) 사용상의 안전성을 향상시킬 수 있다.
특히, 배터리 팩(10)의 제조 과정에서 서미스터(15)의 부착을 위해 접착제를 사용하는 경우 접착제가 마를 때까지 공정을 진행할 수 없고, 이러한 공정상의 지연을 피하기 위해서는 별도의 고정부재를 추가적으로 사용해야 하는 불편함이 있는데, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 이러한 불편함을 해소함으로써 공정 효율을 증가시킬 수 있다.
다음은, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)에 적용되는 서미스터 고정부(15)의 다른 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 서미스터 고정부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 서미스터 고정부(13)는 수용 홈(RG) 내에 서미스터(15)가 삽입/고정되도록 하되, 서미스터(15)가 수용 홈(RG)의 개방된 부분을 통해 서미스터 고정부(15)의 외측으로 돌출되도록 한다.
이 경우, 상기 서미스터(15)는 배터리 셀(11)의 온도 상승을 좀 더 정확하고 신속하게 감지할 수 있게 되므로 배터리 팩(10)의 안전성이 더욱 향상될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 배터리 팩 11: 배터리 셀
12: 셀 하우징 12a: 스페이서
13: 서미스터 고정부 RG: 수용 홈
14: 도전 플레이트 15: 서미스터(thermistor)
L: 연결 라인 C: 커넥터
16: 보호회로모듈(PCM) 16a: 리셉터클(receptacle)

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀을 수용하며, 서로 인접하는 배터리 셀 사이에 개재되어 상기 배터리 셀을 고정시키는 스페이서를 구비하는 셀 하우징;
    서로 인접하는 배터리 셀 사이에 위치하여 상기 배터리 셀의 온도를 센싱하는 서미스터;
    상기 스페이서의 상면에 구비되되 상기 스페이서의 상면으로부터 상방으로 돌출된 형태를 가지며, 상기 서미스터가 상방으로부터 하방으로 삽입 및 고정될 수 있도록 상기 서미스터와 대응되는 형상을 갖는 수용 홈을 구비하는 서미스터 고정부; 및
    상기 복수의 배터리 셀 및 서미스터와 전기적으로 연결되며, 센싱된 상기 배터리 셀의 온도가 기준 값을 초과하는 경우 전류를 차단하는 보호회로모듈을 포함하며,
    상기 서미스터 고정부는, 탄성을 갖는 고무재질 또는 수지재질로 이루어지고,
    상기 수용 홈은, 상기 서미스터가 수용 홈 내에 삽입되었을 때 상기 수용 홈의 내측 벽에 의해 탄성 가압되어 고정될 수 있도록 상기 서미스터보다 작은 사이즈를 가지며,
    상기 수용 홈은, 상기 서미스터 고정부의 양 측에 위치하는 배터리 셀 중 적어도 어느 하나를 향해 개방된 형태를 갖는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용 홈의 내측 면과 상기 서미스터 사이에는 접착 층이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서미스터는,
    상기 수용 홈의 개방된 영역을 통해 상기 서미스터 고정부의 외측으로 돌출된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은,
    상기 배터리 셀의 온도가 기준 온도보다 높은 경우 전류차단 제어신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 전류차단 제어신호에 따라 전류의 흐름을 차단하는 전류 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류 차단부는,
    적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 배터리 셀의 온도에 따라 전류를 차단하는 기능을 갖는 보호회로모듈과 전기적으로 연결되는 복수의 배터리 셀을 수용하되 상기 복수의 배터리 셀이 서로 이격되어 고정되도록 서로 인접하는 배터리 셀 사이에 개재되는 스페이서를 구비하는 셀 하우징에 있어서,
    상기 스페이서의 상면에는, 상기 스페이서의 상면으로부터 상방으로 돌출된 형태를 가지며 상기 배터리 셀의 온도를 센싱하여 상기 보호회로모듈로 전송하는 서미스터가 상방으로부터 하방으로 삽입 및 고정될 수 있도록 상기 서미스터와 대응되는 형상의 수용 홈을 구비하는 서미스터 고정부가 구비되고,
    상기 서미스터 고정부는, 탄성을 갖는 고무재질 또는 수지재질로 이루어지고,
    상기 수용 홈은, 상기 서미스터가 상기 수용 홈 내에 삽입되었을 때 상기 수용 홈의 내측 벽에 의해 탄성 가압되어 고정될 수 있도록 상기 서미스터보다 작은 사이즈를 가지며,
    상기 수용 홈은, 상기 서미스터 고정부의 양 측에 위치하는 배터리 셀 중 적어도 어느 하나를 향해 개방된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 셀 하우징.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 서미스터 고정부는,
    상기 수용 홈의 개방된 영역을 통해 상기 서미스터가 상기 서미스터 고정부의 외측으로 돌출되도록 상기 서미스터를 수용하는 것을 특징으로 하는 셀 하우징.
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