KR101678525B1 - 단자 가이드부를 포함한 배터리 팩 - Google Patents

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KR101678525B1
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Abstract

본 발명은 일 측으로부터 연장된 양극 단자 및 음극 단자를 포함하며 양극 단자는 노출면과 비노출면을 포함하는, 배터리 셀, 및 양극 단자의 비노출면과 마주보도록 구비되며 양극 단자를 수용하는 제1 단자 가이드부를 포함하는 제1 케이스와, 배터리 셀을 사이에 두고 제1 케이스와 결합하는 제2 케이스를 구비하는 케이스를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

단자 가이드부를 포함한 배터리 팩{Battery Pack including terminal guide unit}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
이차 전지의 조립 및 운반시에, 단자에 도체가 접촉되어 양극과 음극이 단락되는 경우에는 이차 전지가 발열 또는 발화되는 등 대형 사고가 발생할 위험이 있다. 이와 같이 불의의 쇼트가 발생하면, 배터리에 손상이 야기될 뿐만 아니라 잠재적으로는 사람에게까지 피해를 줄 수 있다.
일본특허공개 특개 제2001-102014호 (2001.04.13)
본 발명의 일 실시예들은 배터리 팩의 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일 측으로부터 연장된 양극 단자 및 음극 단자를 포함하며, 상기 양극 단자는 노출면과 비노출면을 포함하는, 배터리 셀; 및 상기 양극 단자의 비노출면과 마주보도록 구비되며 상기 양극 단자를 수용하는 제1 단자 가이드부를 포함하는 제1 케이스와, 상기 배터리 셀을 사이에 두고 상기 제1 케이스와 결합하는 제2 케이스를 구비하는 케이스;를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 제2 케이스는 음극 단자를 수용하는 제2 단자 가이드부를 포함하고, 상기 음극 단자는 노출면과 비노출면을 포함하며, 상기 음극 단자의 비노출면이 상기 제2 단자 가이드부와 마주보도록 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 단자 가이드부 및 상기 제2 단자 가이드부는 서로 반대편을 향할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 단자 가이드부는 상기 제1 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 양극 단자의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 양극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 제1 단자 가이드부의 단부 중 상기 음극 단자와 가까운 단부에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 단자 가이드부는 제1 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 양극 단자의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 양극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 제2 돌출부를 더 포함하고, 상기 제2 돌출부는 상기 제1 단자 가이드부의 단부 중 상기 음극 단자와 먼 쪽에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 케이스의 상기 제2 단자 가이드부는 제1 쿠션부를 수용하기 위한 수용면을 포함하고, 상기 제1 쿠션부는 절연성의 소재를 포함하며, 상기 제1 쿠션부는 상기 양극 단자의 비노출면과 마주보면서 접촉하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 케이스의 상기 제2 단자 가이드부는 제2 쿠션부를 수용하기 위한 수용면을 포함하고, 상기 제2 쿠션부는 절연성의 소재를 포함하며, 상기 제2 쿠션부는 상기 음극 단자의 비노출면과 마주보면서 접촉하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기적으로 도전성이고 열을 흡수 및 방출하는 소재를 포함하고, 상기 양극 단자의 노출면과 결합하는 제1 도전성 플레이트를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기적으로 도전성이고 열을 흡수 및 방출하는 소재를 포함하고, 상기 음극 단자의 노출면과 결합하는 제2 도전성 플레이트를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 쿠션부는 내열성 및 탄성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 쿠션부는 내열성 및 탄성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 쿠션부는 실리콘으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 쿠션부는 실리콘으로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 도전성 플레이트는 구리를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 도전성 플레이트는 구리를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 단자 가이드부는 상기 제2 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 음극 단자의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 음극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 제2 단자 가이드부의 단부 중 상기 양극 단자와 가까운 쪽에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 단자 가이드부는 상기 제2 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 음극 단자의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 음극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 제2 돌출부를 포함하고, 상기 제2 돌출부는 상기 제2 단자 가이드부의 단부 중 상기 양극 단자와 먼 쪽에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 도전성 플레이트는 상기 제1 단자 가이드부와 나사 결합할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 도전성 플레이트는 상기 제2 단자 가이드부와 나사 결합할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스는 동일한 형상일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 양극 단자와 음극 단자가 서로 반대 방향이 되도록 노출되어 있으므로, 단락에 의한 사고를 방지할 수 있다.
또한, 서로 마주보도록 배치되어 조립되는 제1,2 케이스를 동일한 형상으로 제작할 수 있으므로 제작 공정 및 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도로서, 배터리 셀을 생략하고 제1 케이스 및 제2 케이스만을 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 9는 도 3의 배터리 팩의 조립 과정을 일부 발췌하여 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 이하에서는 이해를 돕기 위해 동일한 부재에 대해서는 동일한 부재 번호를 사용한다.
본 발명의 도면에 도시된 구성요소의 두께 또는 크기는 이해를 돕고 설명의 편의를 위하여 임의로 나타날 수 있으며, 본 발명이 도시된 두께 또는 크기에 제한되는 것은 아니다.
도면에서, 층, 필름, 패널, 영역 등의 두께는 명확성을 위하여 과장되게 나타날 수 있다. 본 명세서에 걸쳐서 부재번호는 구성요소를 나타내며, 층, 필름, 영역 또는 기판과 같은 구성요소가 다른 구성요소 상에 형성되었다 함은 바로 위에 또는 이들 사이에 다른 구성요소가 개재될 수 있음을 나타낸다. 또는, 구성요소가 다른 구성요소 바로 위에 형성되었다 함은 이들 사이에 다른 구성요소가 개재되지 않음을 나타낸다.
본 발명의 명확성을 위하여, 본 명세서와 관계없는 구성요소는 본 명세서의 상세한 설명에서 제외되었으며, 본 명세서를 통해 동일한 구성요소는 동일한 부재 번호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도면들을 참고하면, 배터리 팩은 배터리 셀(100) 및 배터리 셀(100)을 수용하는 케이스(200)를 구비하고, 케이스(200)는 배터리 셀(100)을 중심으로 양 측에 배치될 수 있는 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)를 포함할 수 있다.
배터리 셀(100)은 양극 단자(110)와 음극 단자(120)로 구성된 한 쌍의 전극 단자를 포함한다. 전극 단자들(110, 120)은 배터리 셀(100)의 일측 방향(D3)을 따라 인출될 수 있으며, 전극 단자들(110, 120)은 소정의 폭을 갖는다. 배터리 셀(100)은 2차 전지로 충방전이 가능한 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬-이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등일 수 있다.
케이스(200)는 배터리 셀(100)을 수용하며, 양극 단자(110)와 음극 단자(120)가 노출되는 면이 서로 반대 방향을 향하도록 전극 단자들(110, 120)을 인출할 수 있다. 이를 위해, 케이스(200)는 배터리 셀(100)을 가운데 두고 상호 결합할 수 있는 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)를 구비한다. 케이스(200)는 전기 절연성 소재로 형성될 수 있다.
제1 케이스(210)는 대략 사각형의 장방형으로서 배터리 셀(100)의 일면을 감싸도록 배치된다. 제1 케이스(210)는 일면이 개방된 프레임 형상으로 배터리 셀(100)의 가장자리를 수용할 수 있다. 제1 케이스(210)에는 후술할 제2 케이스(220)와의 결합을 위하여 복수개의 보스(215a, 215b, 215c)와 홀(216a, 216b)을 구비하며, 배터리 셀(100)의 양극 단자(110)를 인출하기 위한 제1 단자 가이드부(211)를 포함한다.
제1 단자 가이드부(211)는 일정한 폭을 가진 대략 판상형으로서, 배터리 셀(100)의 양극 단자(110)를 수용하기 위한 수용면(211a)을 구비한다. 양극 단자(110)의 일면은 제1 단자 가이드부(211)의 수용면(211a)과 마주보도록 배치되어 외부로 노출되지 않고, 양극 단자(110)의 타면은 외부로 노출된다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 단자 가이드부(211)와 마주보도록 배치된 양극 단자(110)의 일면을 '비노출면'이라 하고, 타면을 '노출면'이라고 한다.
제1 쿠션부(310)는 양극 단자(110)의 비노출면과 제1 단자 가이드부(211)의 수용면(211a) 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 양극 단자(110)는 수mm의 두께를 갖도록 얇게 형성될 수 있다. 얇은 양극 단자(110)에 외부로부터 충격이 가해지면, 소정의 강성을 지닌 제1 단자 가이드부(211)와 접촉하면서 찢어지거나 스크래치가 발생하는 등의 손상이 일어날 염려가 있다. 제1 쿠션부(310)는 소정의 탄성을 구비하여 외부에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있으므로 양극 단자(110)의 손상을 방지한다. 이를 위해 제1 쿠션부(310)는 실리콘과 같은 탄성을 지닌 소재로 형성될 수 있다. 한편, 제1 쿠션부(310)는 전기의 도통을 목적으로 하지 않으므로 절연성을 구비하며, 양극 단자(110)에서 발생하는 열을 견디도록 내열성을 구비할 수 있다.
또한, 제1 쿠션부(310)는 양극 단자(110)의 노출면과 접촉하는 제1 도전성 플레이트(410)와의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 양극 단자(110)를 지지하는 역할을 수행한다. 후술할 바와 같이 제1 도전성 플레이트(410)는 양극 단자(110)의 노출면과 접촉한다. 전도의 기능 이외에 방열을 원활하게 하기 위하여 제1 도전성 플레이트(410)와 양극 단자(110) 노출면과의 접촉 면적이 넓을수록 좋은데, 이를 위해 제1 쿠션부(310)는 양극 단자(110)를 뒤에서 지지한다. 제1 쿠션부(310)에 의하여 양극 단자(110)와 제1 도전성 플레이트(410)의 접촉 면적이 증가한다.
제1 도전성 플레이트(410)는 양극 단자(110)의 노출면과 접촉하도록 배치될 수 있다. 제1 도전성 플레이트(410)는 전기를 도통시키며, 배터리 팩들이 직렬 또는 병렬로 연결될 때 커넥터의 기능을 수행한다.
한편, 제1 도전성 플레이트(410)는 넓은 폭과 높이를 갖는 판상형으로 제작함으로써 열용량을 증가시킬 수 있다. 열용량이 큰 제1 도전성 플레이트(410)를 통해 양극 단자(110)에서 발생하는 열은 효과적으로 방사될 수 있다. 제1 도전성 플레이트(410)로는 열 전도율와 전기 전도율이 비교적 높은 구리(Cu)와 같은 금속을 사용할 수 있다. 제1 도전성 플레이트(410)는 양극 단자(110)의 노출면과 접촉한 상태에서 제1 단자 가이드부(211)와 나사 결합될 수 있다.
제2 케이스(220)는 대략 사각형의 장방형으로서, 배터리 셀(100)의 타면을 감싸도록 배치되어 제1 케이스(210)와 결합한다. 제2 케이스(220)도 일면이 개방된 프레임 형상으로 배터리 셀(100)의 가장자리를 수용할 수 있다.
제2 케이스(220)는 제1 케이스(210)와의 결합을 위한 복수의 보스(225a, 225b)와 홀(226a, 226b, 226c)을 구비한다. 이 때, 제2 케이스(220)의 보스(225a, 225b)는 제1 케이스(210)의 홀(216a, 216b)에 대응하며, 제2 케이스(220)의 홀(226a, 226b, 226c)은 제1 케이스(210)의 보스(215a, 215b, 215c)에 대응한다. 보스(215a, 215b, 215c, 225a, 225b)는 각 케이스(210, 220)의 내측을 향해 돌출된 기둥 형상이다. 홀(216a, 216b, 226a, 226b, 226c)의 단면은 보스(215a, 215b, 215c, 225a, 225b)의 단면과 동일한 형상이고, 홀(216a, 216b, 226a, 226b, 226c)의 깊이는 보스(215a, 215b, 215c, 225a, 225b)의 높이와 동일하거나 더 깊게 형성될 수 있다. 제2 케이스(220)는 배터리 셀(100)의 음극 단자(120)를 일측 방향으로 인출하기 위한 제2 단자 가이드부(221)를 포함한다.
제2 단자 가이드부(221)는 일정한 폭을 구비하여 배터리 셀(100)의 음극 단자(120)를 수용하는 수용면(221a)을 구비한다. 음극 단자(120)의 일면은 제1 단자 가이드부(211)의 수용면(221a)과 마주보도록 배치되어 외부로 노출되지 않고, 음극 단자(120)의 타면은 외부로 노출된다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제2 단자 가이드부(221)와 마주보도록 배치된 음극 단자(120)의 일면을 '비노출면'이라 하고, 타면을 '노출면'이라고 한다.
양극 단자(110)를 수용하기 위한 제1 단자 가이드부(211)의 수용면(221a)은 D1방향을 향하는데 반하여, 음극 단자(120)를 수용하기 위한 제2 단자 가이드부(221)의 수용면(221a)은 -D1의 방향으로 서로 반대 방향이다. 이와 같은 단자 가이드부들(211, 221)을 구비한 제1,2케이스(210, 220)의 구조 및 결합으로 인하여 양극 단자(110)와 음극 단자(120)의 면은 서로 반대 방향으로 노출될 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 제조 과정에 있어서, 의도치 않게 도체가 양극 단자(110) 및 음극 단자(120)와 접촉하는 단자간 단락에 의한 사고를 방지할 수 있다.
제2 쿠션부(320)는 음극 단자(120)의 비노출면과 제2 단자 가이드부(221)의 수용면(221a) 사이에 구비되어, 음극 단자(120)의 손상을 방지하고 음극 단자(120)의 노출면과 제2 도전성 플레이트(420)와의 접촉 면적을 증가시키기 위하여 음극 단자(120)를 지지해준다. 제2 쿠션부(320)도 제1 쿠션부(310)와 마찬가지로 내열 실리콘과 같이 절연성, 내열성 및 탄성을 갖는 소재를 포함할 수 있다.
제2 도전성 플레이트(420)는 음극 단자(120)의 노출면과 접촉하도록 배치된다. 제2 도전성 플레이트(420)는 음극 단자(120)와 동일한 폭과 높이를 갖도록 형성하여 열용량을 증가시킬 수 있다. 음극 단자(120)에서 발생한 열은 제2 도전성 플레이트(420)를 통해 효과적으로 방사될 수 있다. 제2 도전성 플레이트(420)도 제1 도전성 플레이트(410)와 마찬가지로 열 전도율와 전기 전도율이 비교적 높은 구리(Cu)와 같은 금속을 사용할 수 있다. 제2 도전성 플레이트(420)는 나사를 이용해 제2 단자 가이드부(221)와 결합할 수 있다.
본 실시예에서는 제1,2케이스(210, 220)의 중심 부분이 개방된 프레임 형상인 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)의 중심 부분이 개방되지 아니하고 폐쇄된 면이거나 복수의 구멍이 천공된 상태일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 배터리 팩들을 직렬 또는 병렬로 연결하기 위한 커넥터로서 도전성 플레이트(410, 420)가 조립되는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 클립 형태의 커넥터를 이용하거나 와이어 등을 이용하여 직렬 또는 병렬 연결할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩으로서, 설명의 편의를 위하여 배터리 셀(100)을 생략하고 제1,2케이스(201, 220)만을 나타낸 사시도이다.
본 실시예에 따른 배터리 팩도 양극 단자(110)와 음극 단자(120)의 한 쌍의 전극 단자(110, 120)를 포함하는 배터리 셀(100)을 포함하며, 배터리 셀(100)의 구성은 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한 배터리 셀(100)과 동일하다.
한편, 배터리 셀(100)을 가운데 두고 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)가 상호 결합할 수 있고, 각 케이스(210, 220)는 각각 단자 가이드부(211, 221)를 구비하여 전극 단자들(110, 120)이 서로 다른 방향을 향하도록 노출시킬 수 있는 점도 앞서 설명한 실시예와 동일하다. 그리고, 각 전극 단자(110, 120)에 대하여 쿠션부(310, 320)와 도전성 플레이트(410, 420)가 구비될 수 있는 점도 앞서 설명한 실시예와 동일하다.
다만, 본 실시예에서는 단자 가이드부(211, 221)에 돌출부(219, 229)가 더 포함된 점 및 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)의 상호 결합을 위한 보스(215a, 215b, 225a, 226b)와 홀(216a, 216b, 226a, 226b)의 배치 상태에서 차이가 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 차이점을 위주로 설명한다.
먼저, 단자 가이드부(211, 221)에 형성된 돌출부(219, 229)를 설명한다.
단자 가이드부(211, 221)는 전극 단자들(110, 120)을 수용하는 수용면(211a, 221a)을 구비하며, 수용면(211a, 221a)의 양 옆에는 돌출부(219, 229)가 형성될 수 있다. 돌출부(219, 229)는 전극 단자(110, 120)의 노출 방향을 따라 돌출되어 있으며, 돌출부(219, 229)의 높이는 전극 단자(110, 120)의 두께와 쿠션부(310,320)의 두께의 합과 동일하거나 더 높게 형성될 수 있다.
돌출부(219, 229)는 전극 단자(110, 120) 및/또는 도전성 플레이트(410, 420)를 측면에서 보호하여, 전극 단자(110, 120) 와 도전성 플레이트(410, 420)가 의도치 않게 도체에 의해 단락되는 사고를 방지한다. 앞서 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한 바와 같이, 단자 가이드부들(211, 222)은 양극 단자(110)의 노출면과 음극 단자(120)의 노출면이 서로 반대 방향이 되도록 전극 단자들(110, 120)을 인출하므로 단락에 의한 사고를 방지할 수 있다. 이에 더하여, 돌출부(219, 229)를 구비하므로 단락에 의한 사고를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 돌출부(219, 229)는 절연성 소재를 포함한다. 예컨대, 돌출부(219, 229)는 별도로 제작된 후 단자 가이드부(221, 222)에 고정되거나, 제1,2케이스(210, 220)와 동일한 소재로 사출 성형될 수 있다.
본 실시예에서는 돌출부(219, 229)가 단자 가이드부(211, 221)의 양측에 모두 구비된 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 단자 가이드부들(211, 221)의 일측에만 형성될 수 있다.
다음으로, 보스(215a, 215b, 225a, 226b)와 홀(216a, 216b, 226a, 226b)의 배치 상태를 설명한다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)는 동일한 형상이다. 예컨대, 동일한 금형을 이용하여 형성된 2개의 케이스 중 하나가 제1 케이스(210)이고 나머지 하나가 제2 케이스(220)가 될 수 있다.
제1 케이스(210)에 형성된 보스(215a, 215b)와 홀(216a, 216b)은 제1 케이스(210)의 길이 방향을 따르는 축을 중심으로 좌우 대칭되도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 케이스(210)의 좌측 상단에 보스(215a)가 형성되어 있다면 우측 상단에는 홀(216a)이 형성되어 있고, 좌측 하단에 홀(216b)이 형성되어 있다면 우측 하단에는 보스(215b)가 형성되어 있다.
제2 케이스(220)는 제1 케이스(210)와 동일한 형상이므로, 제2 케이스(220)에 형성된 보스(225a, 225b)와 홀(226a, 226b)도 제2 케이스(220)의 길이 방향을 따르는 축을 중심으로 좌우 대칭되도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 케이스(220)의 좌측 상단에 보스(225a)가 형성되어 있다면 우측 상단에는 홀(226a)이 형성되어 있고, 좌측 하단에 홀(226b)이 형성되어 있다면 우측 하단에는 보스(225b)가 형성될 수 있다. 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)가 동일한 사출 성형물이므로, 제2 케이스(220)의 보스(225a, 225b)와 홀(226a, 226b)은, 제1 케이스(210)의 보스(215a, 215b)와 홀(216a, 216b)과 실질적으로 동일할 수 있다.
배터리 셀(100)을 사이에 두고 제1 케이스(210)의 내측면과 제2 케이스(220)의 내측면이 마주보도록 배치되므로, 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)는 좌우가 반전된 상태일 수 있다. 즉, 제1 케이스(210)의 좌우가 반전된 상태가 제2 케이스(220)일 수 있다. 좌우가 반전된 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)의 배치로 인하여, 제1 단자 가이드부(211)의 수용면(211a)와 제2 단자 가이드부(221)의 수용면(221a)이 노출되는 방향이 반대 방향이 될 수 있다. 또한, 보스(215a, 215b, 225a, 226b)와 홀(216a, 216b, 226a, 226b)은 서로 대응되는 위치에 배치되어 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)가 상호 결합할 수 있다.
도 3을 참고하면, 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)는 각각 하프보스(217a, 227a)와 하프홀(217b, 227b)을 구비할 수 있다. 제1 케이스(210)에 형성된 하프보스(217a)와 하프홀(217b)을 살펴보면, 하프보스(217a)는 보스(215a, 215b)를 절반으로 나눈 형상이고, 하프홀(217b)은 하프보스(217a)의 단면과 동일한 형상으로 하프보스(217a)의 높이와 동일한 깊이로 형성되거나 더 높게 형성될 수 있다. 예컨대, 하프보스(217a)는 단면이 반원인 기둥 형상일 수 있고, 하프홀(217b)은 단면이 반원인 홀일 수 있다. 제2 케이스(220)에 형성된 하프보스(227a)와 하프홀(227b)도, 제1 케이스(210)에 형성된 하프보스(217a) 및 하프홀(217b)과 동일한 형상일 수 있다.
본 실시예에서 하프보스(217a, 227a)와 하프홀(217b, 227b)의 단면이 반원인 경우를 설명하였으나, 하프보스(217a, 227a)와 하프홀(217b, 227b)의 단면이 일치한다면 그 구체적인 형태를 제한할 것은 아니다.
제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)가 좌우가 반전된 상태로 배치되므로, 제1 케이스(210)의 하프보스(217a)와 제2 케이스(220)의 하프홀(227b)이 서로 대응되며, 제1 케이스(210)의 하프홀(217b)과 제2 케이스(220)의 하프보스(227a)가 서로 대응되므로 이들이 삽입의 방식을 통해 결합할 수 있다.
제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)가 동일한 금형을 이용하여 사출될 수 있도록 하프보스(217a, 227a)와 하프홀(217b, 227b)은 각 케이스(210, 220)의 중심을 지나며 길이 방향을 따라 평행한 축 선상에 위치할 수 있다. 에컨대, 축을 기준으로 일측에 하프홀(217b, 227b)이 형성되며 타측에는 하프보스(217a, 227a)가 형성된다.
도 4 내지 도 9는 도 3을 참고하여 설명한 본 발명의 배터리 팩의 조립 과정에 따른 상태를 나타낸 사시도로서, 단자 가이드부(211, 221)가 구비된 측을 발췌하여 나타낸다.
도 4를 참고하면, 제1 단자 가이드부(211)가 구비된 제1 케이스(210)를 배치한다. 제1 단자 가이드부(211)의 수용면(211a)은 양극 단자(110)를 수용하기에 충분한 크기이며, 수용면(211a)의 양 옆에 돌출부(219)가 구비된다.
도 5를 참고하면, 제1 단자 가이드부(211)의 수용면(211a)에 먼저 제1 쿠션부(310)를 배치한다. 제1 쿠션부(310)가 안착되도록 수용면(211a)은 약간의 단차가 형성될 수 있다. 제1 쿠션부(310)는 예컨대, 내열 접착제를 이용해 제1 단자 가이드부(211)에 고정될 수 있다.
도 6을 참고하면, 제1 케이스(210)에 배터리 셀(100)을 위치시킨다. 이 때, 양극 단자(110)가 제1 케이스(210)에 안착된다. 제1 케이스(210)에는 양극 단자(110)에 대한 제1 단자 가이드부(211)만 구비되므로 음극 단자(120)는 제1 케이스(210)와 접촉하지 않은 상태이다.
도 7을 참고하면, 제1 도전성 플레이트(410)는 양극 단자(110)의 노출면 상에 배치한다. 이 때, 제1 쿠션부(310)가 양극 단자(110)를 지지하고 있으므로 양극 단자(110)와 제1 도전성 플레이트(410)의 접촉면이 증가하고, 제1 도전성 플레이트(410)의 열용량이 크게 성형하여 양극 단자(110)에서 발생한 열이 전도성 플레이트를 통해 효율적으로 방사되도록 할 수 있다.
제1 도전성 플레이트(410)는 나사(700)를 이용해 제1 케이스(210)에 고정될 수 있다. 나사(700)는 제1 도전성 플레이트(410)에 형성된 비아홀을 통과한 후 제1 케이스(210)에 형성된 나사 결합홈(212)과 결합한다. 나사 결합홈(212)의 내측에는 나사(700)와 결합하기 위한 나사산이 형성되어 있다.
또 다른 실시예로서, 제1 도전성 플레이트(410)가 아닌 클립 방식으로 배터리 팩의 전극들을 직렬 또는 병렬 연결이 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 과정은 생략될 수 있다.
도 8을 참고하면, 배터리 셀(100)의 상부에 제2 케이스(220)를 배치한 후, 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)를 결합시킬 수 있다. 도 3을 참고하여 설명한 바와 같이, 제1,2케이스(210, 220)에는 보스(215a, 215b, 225a, 226b)와 홀(216a, 216b, 226a, 226b) 및 하프보스(217a, 227a)와 하프홀(217b, 227b)이 형성되어 있으므로 제1,2케이스(210, 220)가 상호 결합할 수 있다.
이 때, 제2 케이스(220)에 구비된 제2 단자 가이드부(221)의 수용면(221a)에는 도 5를 참고하여 설명한 바와 마찬가지의 방식으로 제2 쿠션부(320)가 고정된 상태이다. 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)의 결합에 의하여 음극 단자(120)는 제2 케이스(220)의 제2 단자 가이드부(221)에 안착한다. 즉, 음극 단자(120)는 제2 쿠션부(320)와 접촉하게 된다.
도 9를 참고하면, 도 8의 조립 상태의 배터리 팩을 뒤집은 후, 제2 도전성 플레이트(420)가 음극 단자(120)의 노출면과 접촉하도록 배치한다. 제2 도전성 플레이트(420)도 제1 도전성 플레이트(410)와 마찬가지로 나사(900)를 이용해 제2 케이스(220)에 고정될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면, 양극 단자(110)와 음극 단자(120)가 서로 다른 방향을 향해 노출되어 있으므로 단자간 단락에 의한 사고를 효과적으로 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)를 동일한 금형을 이용하여 사출 성형함으로써 제작 비용 및 제작 시간이 크게 줄일 수 있다.
또한, 제1 케이스(210)와 제2 케이스(220)는 보스(215a, 215b, 215c, 225a, 226b)와 홀(216a, 216b, 226a, 226b, 226c) 및/또는 하프보스(217a, 227a)와 하프홀(217b, 227b)을 통해 결합되므로 조립이 간편하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 본 실시예에 따른 배터리 팩도 양극 단자(110)와 음극 단자(120)의 한 쌍의 전극 단자(110, 120)를 포함하는 배터리 셀(100)을 포함하며, 배터리 셀(100)이 케이스(200)에 수용되어 있는 점은 앞서 설명한 배터리 팩과 동일하므로, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
도 10을 참고하면, 배터리 셀(100)의 양극 단자(110)는 제1 단자 가이드부(211)에 의하여 일면이 절연되어 있으나, 음극 단자(120)는 양면이 노출되어 있다. 양극 단자(110)의 양측에는 돌출부(219)가 구비되어 음극 단자(120)와의 단락을 방지할 수 있다. 양극 단자(219)의 양측에 구비된 돌출부(219) 중 특히 음극 단자(120) 측에 구비된 돌출부(219)는 양극 단자(110)와 음극 단자(120) 사이에 도체가 떨어져 단락이 발생되는 것을 방지한다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 배터리 셀 110: 양극 단자
120: 음극 단자 200: 케이스
210: 제1 케이스 211: 제1 단자 가이드부
211a, 221a: 수용면 212, 222: 나사 체결 홀
215a, 215b, 215c, 225a, 225b: 보스
216a, 216b, 266a, 266b, 266c: 홀
217a: 하프 보스 217b: 하프홀
219, 229: 돌출부 220: 제2 케이스
221: 제2 단자 가이드부 310: 제1 쿠션부
320: 제2 쿠션부 410: 제1 도전성 플레이트
420: 제2 도전성 플레이트 700, 900: 나사

Claims (21)

  1. 서로 다른 극성을 가지고 일 측으로부터 연장된 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀을 수용하는 케이스;를 포함하고,
    상기 케이스는,
    상기 양극 단자의 일면과 마주보고 상기 양극 단자의 상기 일면의 반대편인 상기 양극 단자의 타면을 노출하도록 배치된 제1 단자 가이드부를 포함하는 제1 케이스; 및
    상기 배터리 셀을 사이에 두고 상기 제1 케이스와 결합하며, 상기 음극 단자의 일면과 마주보고 상기 음극 단자의 상기 일면의 반대편인 상기 음극 단자의 타면을 노출하도록 배치된 제2 단자 가이드부를 포함하는 제2 케이스;를 구비하며,
    상기 양극 단자의 상기 타면과 상기 음극 단자의 상기 타면은 서로 반대 방향을 향하는,배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 서로 다른 극성을 가지고 일 측으로부터 연장된 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀을 수용하는 케이스;를 포함하고,
    상기 케이스는,
    상기 양극 단자의 일면과 마주보고 상기 양극 단자의 상기 일면의 반대편인 상기 양극 단자의 타면을 노출하도록 배치된 제1 단자 가이드부를 포함하는 제1 케이스; 및
    상기 배터리 셀을 사이에 두고 상기 제1 케이스와 결합하는 제2 케이스;를 구비하며,
    상기 제1 케이스는, 상기 제1 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 양극 단자의 상기 타면의 노출 방향을 따라 상기 양극 단자와 상기 음극 단자 사이로 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 제1 단자 가이드부의 단부 중 상기 음극 단자와 가까운 단부에 배치되는, 배터리 팩.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 단자 가이드부는, 제1 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 양극 단자의 상기 타면의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 양극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 제2 돌출부를 더 포함하고,
    상기 제2 돌출부는 상기 제1 단자 가이드부의 단부 중 상기 음극 단자와 먼 쪽에 배치되는, 배터리 팩.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 케이스의 상기 제1 단자 가이드부는 제1 쿠션부를 수용하기 위한 수용면을 포함하고, 상기 제1 쿠션부는 절연성의 소재를 포함하며, 상기 제1 쿠션부는 상기 양극 단자의 상기 일면과 마주보면서 접촉하도록 구비되는, 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 케이스의 상기 제2 단자 가이드부는 제2 쿠션부를 수용하기 위한 수용면을 포함하고, 상기 제2 쿠션부는 절연성의 소재를 포함하며, 상기 제2 쿠션부는 상기 음극 단자의 상기 일면과 마주보면서 접촉하도록 구비되는, 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    전기적으로 도전성이고 열을 흡수 및 방출하는 소재를 포함하고, 상기 양극 단자의 상기 타면과 결합하는 제1 도전성 플레이트를 더 구비하는, 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    전기적으로 도전성이고 열을 흡수 및 방출하는 소재를 포함하고 상기 음극 단자의 상기 타면과 결합하는 제2 도전성 플레이트를 더 구비하는, 배터리 팩.
  10. 제6항에 있어서,
    제1 쿠션부는 내열성 및 탄성을 갖는 소재를 포함하는, 배터리 팩.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 쿠션부는 내열성 및 탄성을 갖는 소재를 포함하는, 배터리 팩.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단자 가이드부는, 상기 제2 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 음극 단자의 상기 타면의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 음극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 제2 단자 가이드부의 단부 중 상기 양극 단자와 가까운 쪽에 배치되는, 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 단자 가이드부는, 상기 제2 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 음극 단자의 상기 타면의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 음극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 제2 돌출부를 더 포함하고,
    상기 제2 돌출부는 상기 제2 단자 가이드부의 단부 중 상기 양극 단자와 먼 쪽에 배치되는, 배터리 팩.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스는 동일한 형상인, 배터리 팩.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단자 가이드부는, 상기 제1 단자 가이드부의 단부로부터 연장되고, 상기 양극 단자의 노출 방향을 따라 돌출되며, 상기 양극 단자의 두께와 같거나 그 보다 큰 높이를 갖는 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 제1 단자 가이드부의 단부 중 상기 음극 단자와 가까운 단부에 배치되는, 배터리 팩.
KR1020120001141A 2011-01-05 2012-01-04 단자 가이드부를 포함한 배터리 팩 KR101678525B1 (ko)

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