KR101686608B1 - 커넥터가 형성된 보호회로 기판을 포함하는 전지팩 - Google Patents

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Abstract

일측에 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있는 전지셀; 및 상기 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로, 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 연결되는 전지셀 접속 단자들, 및 상기 전지셀 접속 단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 위한 커넥터로 구성된 보호회로 기판(PCB);을 포함하고 있고, 상기 커넥터는, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 PCB의 전지셀 접속단자들에 연결된 이후에 전지셀 접속 단자들과 보호회로를 전기적으로 연결하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.

Description

커넥터가 형성된 보호회로 기판을 포함하는 전지팩 {Battery Pack Having Protect Circuit Board formed Connector}
본 발명은 커넥터가 형성된 보호회로 기판을 포함하는 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.
이차전지의 구조는, 그것이 사용되는 디바이스의 종류에 따라, 삽입과 이탈이 자유로운 착탈식 구조와, 디바이스의 내부에 매립되는 형태의 내장형 구조로 분류되기도 한다. 예를 들어, 종래의 모바일 디바이스에 사용되는 이차전지는 사용자의 필요에 따라 전지의 삽입과 이탈이 가능하도록 구성되는 반면에, 일부 휴대폰, 태블릿 PC, 스마트 패드 등과 같은 디바이스에 사용되는 이차전지는 내장형으로 구성되기도 한다.
이러한 이차전지로는 리튬 이차전지가 많이 사용되고 있으며, 이들 이차전지에는 그것이 장착되는 디바이스와 전기적으로 연결되는 음극 및 양극 단자들과, 이차전지의 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자 등을 포함한다. 안전소자의 예로는, PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 있다.
일반적으로 내장형 구조의 이차전지 팩은 전기적 연결 구조에 적합한 판상형 전지셀을 사용하며, PCM과 같은 안전소자들은 도전성 니켈 플레이트를 매개로 하여 용접 또는 솔더링 방식으로 음극 및 양극단자들을 포함하는 전지셀에 연결된다. 음극 및 양극단자들은 PCM의 음극 및 양극단자 접속부에 접촉하여, PCM에 형성된 외부 입출력 단자와 전기적으로 연결되어 있다.
이차전지 팩은 제조시, PCM을 전지셀의 음극 및 양극단자에 용접 또는 솔더링 하는 과정에서, PCM을 구성하는 보호회로 중 주 회로 또는 보조 회로가 오작동할 수 있는 문제가 있다.
종래에는, 이 같은 문제를 방지하기 위해, 보호회로 모듈 내에 단전 부위를 형성하고, 전지셀의 음극 및 양극단자와 PCM을 용접 또는 솔더링에 의해 연결한 후, 단전 부위를 용접 또는 솔더링하여 최종적으로 통전 시키는 솔더 아이(Solder Eye) 방식이 사용되어 왔다.
그러나, 상기한 방식은 전체 공정에서 솔더링 공정이 추가되야 하므로, 작업 소요가 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀 접속 단자들과 보호회로의 전기적 연결을 용이하게 달성할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
일측에 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있는 전지셀; 및
상기 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로, 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 연결되는 전지셀 접속 단자들, 및 상기 전지셀 접속 단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 위한 커넥터로 구성된 보호회로 기판(PCB);
을 포함하고 있고,
상기 커넥터는, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 PCB의 전지셀 접속단자들에 연결된 이후에 전지셀 접속 단자들과 보호회로를 전기적으로 연결하도록 구성되어 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지팩은, PCB에 전지셀 접속단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 달성할 수 있는 커넥터를 포함함으로써, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀 접속 단자들과 보호회로의 전기적 연결을 용이하게 달성할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예로서, 상기 커넥터는 작업자가 용이하게 장착 및 탈착할 수 있는 착탈식 구조로 이루어져 있을 수 있다.
구체적으로 상기 커넥터는, PCB 상에 장착되는 제 1 커넥터, 및 상기 제 1 커넥터 상에 장착되어 전지셀 접속단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 이루는 제 2 커넥터로 구성되어 있을 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 제 1 커넥터는 제 2 커넥터가 삽입되는 개구를 포함하고 있을 수 있고, 상기 개구의 내측면에는 보호회로와 통전되는 제 1 도전부와 전지셀 접속단자들과 통전되는 제 3 도전부가 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제 2 커넥터는 제 1 커넥터의 개구에 삽입되는 돌출부를 포함하고 있을 수 있고, 상기 돌출부의 외측면에는 제 2 커넥터가 제 1 커넥터에 장착된 상태에서 제 1 도전부와 제 3 도전부를 전기적으로 연결하는 제 2 도전부가 형성되어 있을 수 있다.
상기 도전부들은 도전성의 도선들로 이루어져 있을 수 있다.
한편, 상기 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터의 제 1 도전부, 제 2 도전부 및 제 3 도전부가 상호 접촉되지 않는 부위는 전기절연성 수지로 이루어져 있을 수 있고, 그에 따라, 도전부를 제외한 커넥터의 나머지 부분은 보호회로 기판의 외부로부터 절연될 수 있다.
상기 제 1 도전부 및 제 3 도전부의 일측 단부는 PCB로부터 외향 돌출되어 있을 수 있다. 즉, 제 1 도전부 및 제 3 도전부는 보호회로와 전지셀 접속단자들에 각각 연결되기 위해 PCB로부터 외향 돌출되고, PCB 표면 상에서 용접 또는 솔더링에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 커넥터는 PCB 상에 표면실장기술(SMT)에 의해 결합되어 있을 수 있지만, 스루 홀(Thorough-Hole) 기술에 의해 결합되어 있을 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 커넥터는 스위치 구조로 이루어져 있을 수 있다.
구체적으로, 상기 스위치 구조는 누름버튼 스위치, 나이프 스위치, 텀블러 스위치, 키소켓 스위치, 펄스 스위치 및 중간 스위치로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
상기 커넥터는, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀의 양극단자 및 음극단자를 PCB의 전지셀 접속단자들에 연결하기 전에, 스위치 오프(Off) 상태에 놓여질 수 있고, 전지셀의 양극단자 및 음극단자를 PCB의 전지셀 접속단자들을 연결한 후에는, 스위치 온(On) 상태에 놓여져, 전지셀 접속단자들과 보호회로를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 전지셀의 하나의 예로서, 상기 전지셀은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 밀봉되어 있는 파우치형 전지일 수 있다.
상기 라미네이트 시트는 우수한 내구성의 수지 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트층을 포함하는 형태로 이루어져 있고, 상기 수지 실란트층이 상호 열융착되는 형태일 수 있다.
상기 수지 외층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 외측 수지층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 차단성 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 예를 들어, 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 수지 실란트층은, 예를 들어, 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 사용될 수 있으며, 하나의 구체적인 예에서 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 구체적으로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다.
구체적으로, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드 또는 넷북으로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
본 발명은 또한, 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있는 보호회로 기판으로서,
상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 연결되는 전지셀 접속 단자들, 및 상기 전지셀 접속 단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 위한 커넥터를 포함하고 있고,
상기 커넥터는, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 전지셀 접속단자들에 연결된 이후에 전지셀 접속 단자들과 보호회로를 전기적으로 연결하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 보호회로 기판을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, PCB에 전지셀 접속단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 달성할 수 있는 커넥터를 포함함으로써, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀 접속 단자들과 보호회로의 전기적 연결을 용이하게 달성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 상면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 커넥터의 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 2 커넥터의 수직 단면도이다.
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 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 상면도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지팩(100)은 전지셀(도시하지 않음)과 보호회로 기판(110)으로 이루어져 있다. 보호회로 기판(110)은 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 연결되는 전지셀 접속단자들(111) 및 커넥터(112)로 이루어져 있다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 커넥터의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 2 커넥터의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 커넥터(200)의 중앙에는 제 2 커넥터(300)가 삽입되는 개구(210)가 형성되어 있다. 개구(210)의 내측면에는 보호회로와 통전되는 제 1 도전부(220)와 전지셀 접속단자들(도시하지 않음)과 통전되는 제 3 도전부(230)가 형성되어 있다.
제 2 커넥터(300)는 제 1 커넥터(200)의 개구(210)에 삽입되는 돌출부(310)를 포함하고 있고, 돌출부(310)의 외측면에는 제 2 커넥터(300)가 제 1 커넥터(200)에 장착된 상태에서 제 1 도전부(220)와 제 3 도전부(230)를 전기적으로 연결하는 제 2 도전부(320)가 형성되어 있다.
제 1 도전부(220), 제 2 도전부(320) 및 제 3 도전부(230)가 상호 접촉되는 부위를 제외한 제 1 커넥터(200) 및 제 2 커넥터(300)의 나머지 부위는 전기절연성 수지로 이루어져 있다.
제 1 도전부(220) 및 제 3 도전부(230)의 일측 단부들(221, 231)은 PCB(도시하지 않음)로부터 외향 돌출 되는 구조로 이루어져 있다.
상기한 구조로 인해, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 PCB의 전지셀 접속단자들에 연결된 이후에, 제 1 커넥터에 제 2 커넥터를 장착함으로써, 전지셀 접속단자들과 보호회로를 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 일측에 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있는 전지셀; 및
    상기 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로, 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 연결되는 전지셀 접속 단자들, 및 상기 전지셀 접속 단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 위한 커넥터로 구성된 보호회로 기판(PCB);
    을 포함하고 있고,
    상기 커넥터는, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 PCB의 전지셀 접속단자들에 연결된 이후에 전지셀 접속 단자들과 보호회로를 전기적으로 연결하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터는 착탈식 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터는, PCB 상에 장착되는 제 1 커넥터, 및 상기 제 1 커넥터 상에 장착되어 전지셀 접속단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 이루는 제 2 커넥터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 커넥터는 제 2 커넥터가 삽입되는 개구를 포함하고 있고, 상기 개구의 내측면에는 보호회로와 통전되는 제 1 도전부와 전지셀 접속단자들과 통전되는 제 3 도전부가 형성되어 있으며, 상기 제 2 커넥터는 제 1 커넥터의 개구에 삽입되는 돌출부를 포함하고 있고, 상기 돌출부의 외측면에는 제 2 커넥터가 제 1 커넥터에 장착된 상태에서 제 1 도전부와 제 3 도전부를 전기적으로 연결하는 제 2 도전부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 도전부, 제 2 도전부 및 제 3 도전부가 상호 접촉되지 않는 부위는 전기절연성 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 도전부 및 제 3 도전부의 일측 단부는 PCB로부터 외향 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 커넥터는 PCB 상에 표면실장기술(SMT)에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터는 스위치 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스위치 구조는 누름버튼 스위치, 나이프 스위치, 텀블러 스위치, 키소켓 스위치, 펄스 스위치 및 중간 스위치로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 금속층 및 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 밀봉되어 있는 파우치형 전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드 또는 넷북 인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로를 포함하고 있는 보호회로 기판으로서,
    상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 연결되는 전지셀 접속 단자들, 및 상기 전지셀 접속 단자들과 보호회로 간의 전기적 연결을 위한 커넥터를 포함하고 있고,
    상기 커넥터는, 전지팩의 조립 과정에서, 전지셀의 양극단자 및 음극단자가 전지셀 접속단자들에 연결된 이후에 전지셀 접속 단자들과 보호회로를 전기적으로 연결하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 보호회로 기판.
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KR20150038914A (ko) 후크식 보호회로모듈 케이스를 포함하는 전지팩
KR101531323B1 (ko) 단자 보호 부재를 포함하고 있는 캡 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀
KR20150111160A (ko) 절연성 접착제로 연결된 전지셀들을 포함하는 전지팩
KR101770330B1 (ko) 접속용 만입홈이 형성되어 있는 이차전지 팩
KR101658526B1 (ko) 과전압 방지 단자 접속부재들을 포함하는 전지팩
KR101619926B1 (ko) 보호회로모듈 케이스를 포함하는 전지팩
KR101404707B1 (ko) 외부로 돌출된 전압검출용 단자를 포함하는 셀 어셈블리
KR101686608B1 (ko) 커넥터가 형성된 보호회로 기판을 포함하는 전지팩
KR101770328B1 (ko) 과충전 방지 전지팩
KR101750486B1 (ko) 접속용 만입홈이 형성되어 있는 이차전지 팩
KR101749718B1 (ko) 용접용 금속이 도금되어 있는 이차전지 팩

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