KR102210879B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 배터리 셀과, 배터리 셀이 장착되는 조립 개구를 포함하는 프레임을 포함하고, 조립 개구의 에지는 배터리 셀의 측면에 접촉되고 배터리 셀의 라운드진 측면에 대응하는 면을 갖는 지지부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 지지구조를 개선함으로써 구성부품의 개수 및 조립 공수를 줄일 수 있고, 박형화에 유리한 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
무선인터넷이나 통신기술의 발달로 인하여 전원공급장치 없이 배터리를 사용하여 운용 가능한 태블릿 PC나 노트북과 같은 휴대용 컴퓨터의 보급이 빠른 속도로 늘고 있다. 일반적으로 휴대용 컴퓨터는 소형이며 휴대가 간편하여, 이동성이 뛰어난 장점이 있어 업무용 또는 개인용으로 널리 사용되고 있다.
한편, 휴대용 컴퓨터가 외부의 전원공급장치에 구애됨이 없이 여러 장소에서 자유롭게 사용되기 위하여, 휴대용 컴퓨터에는 내장형 배터리 팩이 구비될 수 있다. 이러한 배터리 팩은 충, 방전이 가능한 다수의 배터리 셀들을 전기적으로 결속하여 모듈화시킴으로써, 대용량, 고출력의 전원공급장치를 형성할 수 있다. 그리고, 다수의 배터리 셀들을 구조적으로 지지하고 이들을 하나의 팩 형태로 결속하기 위한 지지구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 배터리 셀의 지지구조를 개선함으로써, 구성부품의 개수를 절감하고 조립 공수를 줄일 수 있는 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태는, 배터리 셀의 지지구조를 개선함으로써, 박형화에 유리한 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
배터리 셀(200)과,
상기 배터리 셀(200)이 장착되는 조립 개구(G)를 포함하는 프레임(100)을 포함하고,
상기 조립 개구(G)의 에지는 배터리 셀(200)의 측면(230,240)에 접촉되고 배터리 셀(200)의 라운드진 측면(230,240)에 대응하는 면을 갖는 지지부(150)를 포함한다.
예를 들어, 상기 지지부(150)는 조립 개구(G)를 향하여 연장된 돌출 부재를 포함하고, 상기 돌출 부재는 테이퍼진 단면을 갖는다.
예를 들어, 상기 돌출 부재(150)는 배터리 셀(200)과 중첩된다.
예를 들어, 상기 돌출 부재(150)는 배터리 셀(200)의 측면(230,240) 길이 방향으로 연장된다.
예를 들어, 상기 배터리 셀(200)은,
서로 반대되는 제1 측부(210) 및 제2 측부(220)와,
서로 반대되는 제3 측부 및 제4 측부(230,240)를 포함하는 사각 형상으로 형성되고,
상기 배터리 셀(200)은 제3, 제4 측부(230,240)에서 라운드진 곡면을 갖는다.
예를 들어, 상기 조립 개구(G)는, 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)와 접촉하는 지지부(150)를 포함하고,
각 지지부(150)는 배터리 셀의 제3, 제4 측부의 라운드진 곡면과 대응되는 라운드진 곡면을 갖는다.
예를 들어, 배터리 셀(200)은 젤리-롤 타입으로 귄취된 전극 조립체(250)를 포함하고,
상기 전극 조립체(250)는 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)에 대응되는 라운드진 곡면을 포함하고,
지지부(150)의 라운드진 곡면은 전극 조립체(250)의 라운드진 곡면과 유사한 곡면을 갖는다.
예를 들어, 지지부(150)의 라운드진 곡면은, 조립 개구(G)를 향하여 연장된 돌출 부재(150)를 형성하고, 각 돌출 부재(150)는 테이퍼진 단면을 가지며,
상기 돌출 부재(150)는, 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)의 라운드진 측면을 벗어나 연장되지 않는다.
예를 들어, 상기 배터리 셀(200)은, 파우치(205) 내에 수용된 전극 조립체(250)를 포함하고,
상기 전극 조립체(250)는 서로 마주하는 라운드진 곡면을 포함하는 젤리-롤 이고,
상기 파우치(205)는 상기 전극 조립체(250)의 라운드진 곡면에 대응되는 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)에서 라운드진 곡면을 가지고,
상기 파우치(205)는, 배터리 셀(200)의 제1, 제3, 제4 측부(210,230,240)에서 접합부(201)를 포함하고, 상기 접합부(201)는 파우치(205)를 실링하고,
상기 제3, 제4 측부(230,240)의 접합부(201)는 전극 조립체(250)의 라운드진 곡면을 따라 접혀서, 상기 접합부(201)는 지지부(150)의 곡면을 따라 라운드 형상으로 변형된다.
예를 들어, 상기 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)의 라운드진 곡면은 프레임(100)의 두께와 실질적으로 같은 높이를 갖고,
상기 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)의 라운드진 곡면에 대응되는 라운드진 곡면을 갖고,
상기 지지부(150)의 라운드진 곡면은 배터리 셀(200)의 라운드진 곡면과 중첩된다.
예를 들어, 상기 프레임(100)은 복수의 배터리 셀(200)들을 수용하는 복수의 조립 개구(G)들을 포함하고,
각 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 측면에 대응되는 면을 포함하는 지지부를 갖는다.
예를 들어, 상기 프레임(100)은, 보호회로모듈(400)이 장착되며 프레임(100)의 중앙위치에 배치되는 회로 안착부(B)를 포함하고,
상기 프레임(100)은 회로 안착부(B)의 양편으로 형성되며 복수의 배터리 셀(200)들을 수용하는 복수의 조립 개구(G)들을 포함하며,
상기 보호회로모듈(400)은 다수의 배터리(200)들 각각하고 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 상기 배터리 셀(200)은 전극 탭(211,212)이 인출되는 제1 측부(210)를 포함하고,
상기 보호회로모듈(400)은 상기 배터리 셀(200)의 제1 측부(210)를 따라 연장되며 전극 탭에 전기적으로 연결된 리드 플레이트(410,420)에 연결된다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈(400)의 일 편에 배치된 배터리 셀(200)들은 제1 리드 플레이트(410)에 의해 서로 연결되며,
상기 보호회로모듈(400)의 타 편에 배치된 배터리 셀(200)들은 제2 리드 플레이트(420)에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
예를 들어, 상기 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 두께와 실질적으로 같은 높이를 갖는다.
예를 들어, 상기 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 적어도 세 측부(220,230,240)에 대응되는 지지부(150)를 포함한다.
예를 들어, 상기 조립 개구(G)는 프레임(100)을 관통하고, 배터리 셀(200)은 프레임(100) 양 편에서 조립 개구(G)에 의해 노출되는 주된 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 조립 개구(G)는 배터리 셀의 두께방향을 따라 곡면 부분과 비 곡면 부분을 포함한다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 절연 플레이트(300)를 더 포함하고,
상기 배터리 셀(200)은 지지부(150)와 절연 플레이트(300) 사이에서 조립 개구(G) 내에 고정된다.
예를 들어, 상기 프레임(100)은 다수의 배터리 셀(200)들이 장착되는 다수의 조립 개구(G)를 포함하고,
상기 절연 플레이트(300)는 복수의 배터리 셀(200)들을 가로질러 배치된다.
본 발명에 의하면, 프레임 본체로부터 일체적으로 형성된 지지부를 통하여 배터리 셀을 지지해줌으로써, 배터리 셀의 위치 고정을 위한 별도의 테이프 부재가 불필요하게 되고, 또한, 작업성이 떨어지는 테이핑 공정을 생략할 수 있다. 또한, 프레임 본체로부터 라운드진 곡선 형태로 돌출되는 지지부를 형성함으로써, 박형화에 유리한 배터리 팩이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩 중에서 배터리 셀을 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 프레임의 반대 면 측을 보여주는 분해 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 V-V 선을 따라 취한 단면도들로서, 프레임과 배터리 셀 간의 조립을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명과 대비되는 배터리 팩을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명과 대비되는 또 다른 배터리 팩을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 배터리 팩 중에서 배터리 셀을 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 배터리 팩은, 배터리 셀(200)과, 배터리 셀(200)을 지지하는 프레임(100)과, 상기 배터리 셀(100)과 함께 프레임(100) 상에 지지되며 배터리 셀(200)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 보호회로모듈(400)을 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 셀(200)은, 전극 조립체(250)와, 전극 조립체(250)를 밀봉하는 파우치(205)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(250)는, 예를 들어, 양극 활물질이 도포된 양극판과, 음극 활물질이 도포된 음극판, 및 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 적층한 후, 이들 적층체를 젤리 롤 형태로 권취하여 제작될 수 있다. 이와 달리, 상기 전극 조립체(250)는 양극판과 세퍼레이터 및 음극판을 순차적으로 복수회 적층하여 제작될 수도 있다.
상기 전극 조립체(250)에는 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭(211,212)이 연결될 수 있다. 상기 제1, 제2 전극 탭(211,212)은 배터리 셀(200)의 제1 측부(210)를 통하여 외부로 인출되며, 후술하는 바와 같이, 보호회로모듈(400)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 파우치(205)는 용융 접합에 의해 형성된 한 쌍의 측면 날개부(201)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 측면 날개부(201)는 배터리 셀(200)의 측부(230,240)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 측면 날개부(201)는 절곡되어 배터리 셀(200)의 측부(230,240)에 배치될 수 있다.
상기 배터리 셀(200)은, 프레임(100)과 마주하는 일 면과 상기 일 면과 반대되는 타 면을 포함하는 두 개의 주된 면과, 상기 주된 면들 간의 측부(210,220,230,240)들을 포함하는 대략 육면체 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 측부(210,220,230,240)란, 배터리 셀(200)의 측면과 모서리부를 포함하는 넓은 의미로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 셀(200)의 측부(210,220,230,240)란, 전극 탭(211,212)이 인출되는 제1 측부(210)와, 상기 제1 측부(210)의 반대 편에 형성된 제2 측부(220)와, 상기 제1, 제2 측부(210,220) 사이에서 나란하게 연장되는 제3, 제4 측부(230,240)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)는 라운드진 모서리부(C)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)는 대략 타원 형태로 권취된 전극 조립체(250)의 코너 형상을 따라 곡면 형태로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 라운드진 모서리부(C)는, 제3, 제4 측부(230,240) 중에서 절곡 포인트(P)로부터 원거리 측의 모서리를 형성할 수 있다. 예를 들어, 절곡 포인트(P)로부터 근거리 측의 모서리는, 측면 날개부(201)의 형성을 위해 각진 절곡된 형태를 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(100)은, 전체 배터리 팩의 골격을 형성하며, 배터리 셀(200)과 보호회로모듈(400)을 지지하는 기능을 한다.
상기 프레임(100)은 적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀(200)들을 지지해줄 수 있다. 도면으로 예시된 실시형태에서, 다수의 배터리 셀(200)들은 서로 나란하게 배치될 수 있으며, 각 배터리 셀(200)들로부터 인출된 전극 탭(211,212)들은 나란한 방향으로 연장되어 프레임(100)의 일 측에서 취합될 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 다수의 배터리 셀(200)들이 두 개씩 쌍을 이루고, 쌍을 이루는 두 개의 배터리 셀(200)들로부터 서로 마주하는 방향으로 전극 탭(211,212)이 인출되도록 다수의 배터리 셀(200)들이 마주하는 방향으로 배열될 수도 있다.
상기 프레임(100)에는 배터리 셀(200)을 수용하기 위한 조립 개구(G)가 형성될 수 있다. 상기 조립 개구(G)는 상하 양면으로 개방된 홀 형태로 형성되어, 전체 배터리 팩의 박형화 및 경량화에 기여할 수 있다.
도 4에는 도 1에 도시된 프레임의 제2 면 측을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 상기 프레임(100)에는 보호회로모듈(400)을 수용하기 위한 회로 안착부(B)가 형성될 수 있다. 상기 회로 안착부(B)는 보호회로모듈(400)과 대응되는 형상의 요홈으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 회로 안착부(B)는, 프레임(100)의 대략 중앙위치에는 형성될 수 있으며, 회로 안착부(B)를 기준으로 양편으로 조립 개구(G)가 형성될 수 있다. 보호회로모듈(B)은 다수의 배터리 셀(200)들과 전기적으로 연결되므로, 가운데 위치에 배치되어 전기적인 연결 패스를 단축시킬 수 있다.
상기 조립 개구(G) 및 회로 안착부(B)는, 프레임(100)을 가로질러 연장되는 격벽(101)들에 의해 각각 개별적으로 분리된 형태로 형성될 수 있으며, 각 조립 개구(G) 및 회로 안착부(B)에 수용된 배터리 셀(200)과 보호회로모듈(400)은 서로 이웃한 구성과의 기계적인 간섭을 피할 수 있고, 전기적으로 절연될 수 있다.
한편, 상기 프레임(100)에는 강도 보강부(120)가 형성될 수 있다. 상기 강도 보강부(120)는 다수의 리브를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 프레임 평면상에서 일 방향을 따라 나란하게 연장되는 다수의 리브들을 포함할 수 있다. 이러한 강도 보강부(120)는 전체 프레임의 중량을 저감하면서도, 휨이나 굽힘 변형에 저항할 수 있는 충분한 기계적인 강성을 제공할 수 있다. 한편, 상기 프레임(100)은 절연성 수지를 소재로 하여 사출 성형으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 프레임(100)은 제1 면(100a)과 제2 면(100b)을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 배터리 셀(200)은 프레임(100)의 제1 면(100a)으로부터 조립될 수 있고, 상기 보호회로모듈(400)은 프레임(100)의 제2 면(100b)으로부터 조립될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 배터리 셀(200) 및 보호회로모듈(400)은 다 같이 프레임(100)의 제1 면(100a) 또는 제2 면(100b)으로부터 조립될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 상기 프레임(100)은 조립 개구(G)가 형성된 프레임 본체(110)와, 프레임 본체(110)로부터 조립 개구(G)를 향하여 돌출되어 배터리 셀(200)의 가장자리를 지지해주는 지지부(150)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 측부(230,240)를 떠받쳐 배터리 셀(200)이 조립 개구(G)를 통하여 떨어지지 않도록 지지해줄 수 있다. 상기 조립 개구(G)는 상하 양면으로 개방된 홀 형태로 형성될 수 있으며, 홀 형태의 조립 개구(G)를 통하여 배터리 셀(200)이 떨어지지 않도록 프레임 본체(110)로부터 돌출된 지지부(150)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 일 측부(210,220,230,240)를 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 배터리 셀(200)은, 전극 탭(211,212)이 인출되는 제1 측부(210)와, 상기 제1 측부(210)의 반대 편에 형성된 제2 측부(220)와, 상기 제1, 제2 측부(210,220) 사이에서 나란하게 연장되는 제3, 제4 측부(230,240)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 지지부(150)는, 전극 탭(211,212)이 인출되는 제1 측부(210)를 제외한 나머지 제2 내지 제4 측부(220,230,240) 중에서 적어도 어느 일 측부를 감싸도록 배터리 셀(200)의 측부(220,230,240)와 마주하는 조립 개구(G)의 측부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 양 측부(230,240)를 감싸도록 배터리 셀(200)의 양 측부(230,240)와 나란한 방향을 따라 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 지지부(150)는 상기 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)를 감싸도록 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)를 따라 나란하게 연장될 수 있다.
또한, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 제2 측부(220)와, 배터리 셀의 제3, 제4 측부(230,240)와 마주하는 조립 개구(G)의 세 측부를 따라 연장될 수도 있다. 즉, 도 1에서 볼 수 있듯이, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 제2 측부(220)를 따라 연장되는 추가 지지부(150a)를 더 포함할 수 있다. 이렇게 배터리 셀(200)의 세 측부(220,230,240)를 지지해줌으로써, 배터리 셀(200)을 더욱 안정적으로 지지해줄 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 V-V 선을 따라 취한 단면도들로서, 프레임과 배터리 셀 간의 조립을 설명하기 위한 도면들이다.
도면들을 참조하면, 프레임 본체(110)로부터 조립 개구(G)로 돌출된 지지부(150)는, 배터리 셀(200)의 측부(230,240)를 감싸도록 곡면 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 측부(230,240) 중에서 라운드진 모서리부(C)를 애워싸는 곡면 형태의 지지면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)에는 라운드진 모서리부(C)가 형성될 수 있고, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 라운드진 모서리부(C)에 밀착되도록 곡면 형태의 지지면을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 지지부(150)는 프레임 본체(110)로부터 부드러운 곡면을 따라 조립 개구(G)로 돌출되는 형태를 가질 수 있다. 이렇게 배터리 셀(200)의 외면에 밀착하여 배터리 셀(200)을 지지해줌으로써, 배터리 셀(200)과 프레임(100) 간의 유격에 따른 배터리 셀(200)의 유동을 방지할 수 있고, 배터리 셀(200)을 안정적으로 지지해줄 수 있다. 곡면 형태로 라운드지게 형성된 지지부(150)는, 전체 배터리 팩의 박형화에 기여할 수 있다.
도 6은 본 발명과 대비되는 배터리 팩을 설명하기 위한 도면이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 비교예에서는 배터리 셀(20)이 끼워 조립된 프레임(10) 상에, 테이프(15)를 부착하여 배터리 셀(20)이 프레임(10)으로부터 이탈되지 않도록 프레임(10) 상에 고정하게 된다. 그러나, 이러한 테이핑에 의한 부착 방식에서는, 테이핑에 따른 배터리 셀(20) 외면에 주름이 형성되어 외관 품질이 저하되는 문제가 발생된다. 또한, 테이핑 작업의 특성상 일단 부착된 테이프(15)를 탈착하여 재작업하기 어렵기 때문에 작업성이 떨어지게 된다. 또한, 테이프(15)에 의한 부착 방식에서는 테이프(15)의 점착강도에 따라 외부 충격에 의해 프레임(10)으로부터 배터리 셀(20)이 탈락할 가능성이 있다.
도 5a 및 도 5b에 예시된 본 발명에서는, 프레임(100)에 일체적으로 지지부(150)를 형성함으로써 테이프와 같은 별도의 부재가 필요하지 않고, 테이핑 작업이 생략되어 전체 공정 개수가 절감될 수 있다. 또한, 테이핑에 의한 품질 저하 문제가 원천적으로 해소될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(150)는, 사출 성형을 통하여 프레임(100) 상에 일체로 형성될 수 있으며, 배터리 셀(200)을 지지하기 위한 추가적인 공정이나 부품은 필요하지 않다. 이렇게 프레임(100) 상에 일체로 형성된 지지부(150)를 통하여 배터리 셀(200)을 지지해줌으로써, 외부의 충격이나 진동에도 불구하고 높은 신뢰도로 배터리 셀(200)을 안정적으로 지지해줄 수 있다.
도 7은 본 발명과 대비되는 또 다른 배터리 팩을 도시한 도면이다. 도시된 비교예에서, 배터리 셀(20)의 측부를 감싸는 지지부(5)는, 곡면 형태가 아닌 절곡된 형태로 형성된다. 즉, 상기 지지부(5)는 프레임 본체(1)로부터 절곡된 방향으로 연장되어 프레임 본체(1)로부터 분기되므로, 지지부(5)가 적정 이상의 두께(Ts)로 두껍게 형성될 필요가 있다. 즉, 프레임 본체(1)로부터 분기되어 조립 개구(G1)를 향해 돌출되는 지지부(5)가 얇게 형성되면, 배터리 셀(20)을 안정적으로 지지해주지 못하게 되고, 외부 하중에 의해 쉽게 파단될 가능성이 있으므로, 지지부(5)를 적정 이상의 두께(Ts)로 두껍게 형성해줄 필요가 있다. 이 경우, 전체 배터리 팩의 두께(Ta)는 배터리 셀(20)의 두께와 지지부(5)의 두께(Ts)를 합산한 합산 두께가 되므로, 전체 배터리 팩의 두께가 증가하게 된다.
그러나, 도 5a 및 도 5b에 도시된 본 발명에서, 상기 지지부(150)는 프레임 본체(110)로부터 분기되지 않고 프레임 본체(110)와 일체로 형성되므로, 지지부(150) 자체의 기계적인 강도를 고려할 필요가 없고, 상기 지지부(150)에 의해 배터리 팩의 전체 두께에 합산되는 부분이 실질적으로 없기 때문에, 배터리 팩의 박형화가 가능하게 된다. 배터리 팩의 박형화에 불구하고, 상기 지지부(150)는 충분한 강도로 배터리 셀(200)을 지지해줄 수 있으며, 외부 하중에 대한 충분한 내구성을 가질 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 측면 날개부(201)를 절연 및 보호하는 기능을 겸할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 지지부(150)는 상기 배터리 셀(200)의 측부(230,240)를 감싸도록 형성된다. 이때, 상기 지지부(150)는 배터리 셀(200)의 측부(230,240)에 형성된 측면 날개부(201)를 감싸서 외부환경으로부터 측면 날개부(201)를 보호 및 절연시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 측면 날개부(201)는 상기 지지부(150) 상에 맞대어질 수 있고, 지지부(150)의 라운드진 형상을 따라 곡면 형상으로 변형될 수 있다.
예를 들어, 상기 측면 날개부(201)는 파우치(205)의 용융 접합부를 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240) 상으로 접어 배터리 셀(200)의 외형을 컴팩트화시킬 수 있다. 이때, 지지부(150)가 측면 날개부(201)를 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)와 함께 둘러싸서 측면 날개부(201)를 배터리 셀(200)의 측부(230,240) 상으로 밀착시킬 수 있다. 예를 들어, 측면 날개부(201)의 지지가 부족하거나 정 위치가 정의되지 않는다면, 측면 날개부(201)의 유동이나 펄럭거림으로 주변 구성과의 간섭을 야기할 수 있다.
상기 측면 날개부(201)의 에지를 통해서는 파우치(205)의 단면 형태가 그대로 노출될 수 있고, 예를 들어, 금속 시트(미도시)의 양편으로 절연 시트(미도시)가 적층된 단면이 노출될 수 있다. 이때, 측면 날개부(201)의 에지가 주변 구성에 도전성 접촉될 경우, 전기적인 단락을 형성하여 전체 배터리 팩의 충, 방전 동작에 악 영향을 미칠 수 있다.
본 발명에서는, 상기 측면 날개부(201)를 배터리 셀(200)의 측부(230,240)와 함께 둘러싸는 형태의 지지부(150)를 통하여 측면 날개부(201)를 절연 및 보호할 수 있으며, 종래의 측면 날개부(201)를 배터리 셀(200)의 측부(230,240)에 부착하기 위한 테이프 부재를 절감할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 다수의 배터리 셀(200)들은 리드 플레이트(410,420)에 의하여, 직렬, 병렬 또는 직병렬로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 리드 플레이트(410,420)를 통하여 다수의 배터리 셀(200)들은 전기적으로 모듈화될 수 있다.
예를 들어, 각 배터리 셀(200)의 제1 측부(210)에는 제1 전극 탭(211) 및 제2 전극 탭(212)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 리드 플레이트(410,420)는 배터리 셀(200)들의 제1 측부(210)를 따라 일 방향으로 연장되며 서로 이웃한 배터리 셀(200)들의 제1, 제2 전극 탭(211,212)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 리드 플레이트(410,420)는, 전류패스를 형성하는 적어도 하나 이상의 도전성 플레이트(미도시)와, 상기 도전성 플레이트 외면에 피복된 절연 테이프(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 리드 플레이트(410,420)의 일 단은 보호회로모듈(400)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(400)은, 온도, 전압, 전류와 같은 배터리 셀(200)의 상태 변수를 측정하여 배터리 셀(200)의 동작을 모니터링하고, 모니터링된 결과에 따라 배터리 셀(200)의 충, 방전 동작을 제어하는 제어부의 기능을 수행할 수 있다.
상기 리드 플레이트(410,420)는 보호회로모듈(400)과 상기 보호회로모듈(400)의 일 편에 배치된 일군의 배터리 셀(200)들을 전기적으로 연결하는 제1 리드 플레이트(410)와, 상기 보호회로모듈(400)과 상기 보호회로모듈(400)의 타 편에 배치된 일군의 배터리 셀(200)들을 전기적으로 연결하는 제2 리드 플레이트(420)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 각 배터리 셀(200)로부터 취합된 방전 전류는, 리드 플레이트(410,420)를 통하여 보호회로모듈(400)로 입력될 수 있으며, 보호회로모듈(400)을 통하여 세트 기기(미도시)와 연결될 수 있다. 이를 위해, 상기 보호회로모듈(400)에는 세트 기기와의 전기 접속을 위한 접속 부재(450)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 접속 부재(450)는 다수의 배선들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 팩은, 세트 기기에 내장되어 전원장치를 형성할 수 있으며, 신호 전달 및 전원 공급을 위한 다수의 배선을 포함하는 접속 부재(450)를 통하여 세트 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 접속 부재(450)는 다수의 배선들이 패턴된 인쇄회로기판을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 유연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)을 포함할 수 있다. 한편, 상기 접속 부재(450)의 일단에는 세트 기기와의 전기 접속을 위한 커넥터(460)가 마련될 수 있다.
도 1에 예시된 배터리 팩은, 프레임(100)의 제1 면(100a)을 덮도록 배치되는 절연 플레이트(300)를 포함할 수 있다. 상기 절연 플레이트(300)는, 배터리 셀(200)이 프레임(100) 상으로부터 이탈되지 않도록 프레임(100)의 제1 면(100a)을 덮도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(200)은 프레임(100)의 지지부(150) 상에 안착되며, 상기 절연 플레이트(300)는 상기 배터리 셀(200)을 덮도록 배치되어 배터리 셀(200)이 프레임(100)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀(200)은, 상기 프레임(100)의 제1 면(100a) 측에 배치된 절연 플레이트(300)와, 상기 프레임(100)의 제2 면(100b) 측에 형성된 지지부(150)를 통하여 프레임(100)으로부터 이탈되지 않도록 프레임(100) 상에 견고하게 위치 고정될 수 있다. 이를 위해, 상기 절연 플레이트(300)는, 지지부(150)가 형성된 프레임의 제2 면(100b) 측과 반대되는 프레임(100)의 제1 면(100a) 측에 배치될 수 있다. 상기 절연 플레이트(300)는, 상기 프레임(100)의 제1 면(100a)을 덮도록 배치될 수 있으며, 적어도 배터리 셀(200)에 대응되는 프레임(100)의 제1 면(100a)을 덮도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연 플레이트(300)는 상기 프레임(100) 상에 조립되거나, 또는 프레임(300) 상에 접착 고정될 수 있다. 상기 절연 플레이트(300)는 PET(polyethylene terephthalate)와 같은 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 전체적으로 판상의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 프레임 100a : 프레임의 제1 면
100b : 프레임의 제2 면 101 : 격벽
110 : 프레임 본체 150 : 지지부
150a : 추가 지지부 200 : 배터리 셀
201 : 측면 날개부 210 : 제1 측부
211 : 제1 전극 탭 212 : 제2 전극 탭
220 : 제2 측부 230 : 제3 측부
240 : 제4 측부 300 : 절연 플레이트
400 : 보호회로모듈 410 : 제1 리드 플레이트
420 : 제2 리드 플레이트 450 : 접속 부재
460 : 커넥터
C : 배터리 셀의 모서리부 B : 회로 안착부
P : 절곡 포인트

Claims (20)

  1. 배터리 셀(200)과,
    상기 배터리 셀(200)이 장착되는 조립 개구(G)를 포함하는 프레임(100)을 포함하고,
    상기 조립 개구(G)의 에지는 배터리 셀(200)의 측면(230,240)에 접촉되고 배터리 셀(200)의 라운드진 측면(230,240)에 대응하는 면을 갖는 지지부(150)를 포함하며,
    상기 배터리 셀(200)은,
    서로 반대되는 제1 측부(210) 및 제2 측부(220)와,
    서로 반대되는 제3 측부 및 제4 측부(230,240)를 포함하는 사각 형상으로 형성되고,
    상기 배터리 셀(200)은 제3, 제4 측부(230,240)에서 라운드진 곡면을 가지며,
    상기 배터리 셀(200)은, 배터리 셀(200)의 제1, 제3, 제4 측부(210,230,240)에서 접합부(201)를 포함하고, 상기 접합부(201)는 배터리 셀(200) 내의 전극 조립체(250)를 실링하고,
    상기 제3, 제4 측부(230,240)의 접합부(201)는 전극 조립체(250)의 라운드진 곡면을 따라 접혀서, 상기 접합부(201)는 지지부(150)의 곡면을 따라 라운드 형상으로 변형되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부(150)는 조립 개구(G)를 향하여 연장된 돌출 부재를 포함하고, 상기 돌출 부재는 테이퍼진 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌출 부재는 배터리 셀(200)과 중첩되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 돌출 부재는 배터리 셀(200)의 측면(230,240) 길이 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조립 개구(G)는, 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)와 접촉하는 지지부(150)를 포함하고,
    각 지지부(150)는 배터리 셀의 제3, 제4 측부의 라운드진 곡면과 대응되는 라운드진 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    배터리 셀(200)은 젤리-롤 타입으로 귄취된 상기 전극 조립체(250)를 포함하고,
    상기 전극 조립체(250)는 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)에 대응되는 라운드진 곡면을 포함하고,
    지지부(150)의 라운드진 곡면은 전극 조립체(250)의 라운드진 곡면과 유사한 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    지지부(150)의 라운드진 곡면은, 조립 개구(G)를 향하여 연장된 돌출 부재를 형성하고, 각 돌출 부재는 테이퍼진 단면을 가지며,
    상기 돌출 부재는, 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)의 라운드진 측면을 벗어나 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀(200)은, 파우치(205) 내에 수용된 상기 전극 조립체(250)를 포함하고,
    상기 전극 조립체(250)는 서로 마주하는 라운드진 곡면을 포함하는 젤리-롤 이고,
    상기 파우치(205)는 상기 전극 조립체(250)의 라운드진 곡면에 대응되는 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)에서 라운드진 곡면을 가지고,
    상기 파우치(205)는, 배터리 셀(200)의 제1, 제3, 제4 측부(210,230,240)에서 상기 접합부(201)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)의 라운드진 곡면은 프레임(100)의 두께와 같은 높이를 갖고,
    상기 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 제3, 제4 측부(230,240)의 라운드진 곡면에 대응되는 라운드진 곡면을 갖고,
    상기 지지부(150)의 라운드진 곡면은 배터리 셀(200)의 라운드진 곡면과 중첩되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프레임(100)은 복수의 배터리 셀(200)들을 수용하는 복수의 조립 개구(G)들을 포함하고,
    각 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 측면에 대응되는 면을 포함하는 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프레임(100)은, 보호회로모듈(400)이 장착되며 프레임(100)의 중앙위치에 배치되는 회로 안착부(B)를 포함하고,
    상기 프레임(100)은 회로 안착부(B)의 양편으로 형성되며, 복수의 배터리 셀(200)들을 수용하는 복수의 조립 개구(G)들을 포함하며,
    상기 보호회로모듈(400)은 다수의 배터리(200)들 각각하고 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 셀(200)은 전극 탭(211,212)이 인출되는 상기 제1 측부(210)를 포함하고,
    상기 보호회로모듈(400)은 상기 배터리 셀(200)의 제1 측부(210)를 따라 연장되며 전극 탭에 전기적으로 연결된 리드 플레이트(410,420)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보호회로모듈(400)의 일 편에 배치된 배터리 셀(200)들은 제1 리드 플레이트(410)에 의해 서로 연결되며,
    상기 보호회로모듈(400)의 타 편에 배치된 배터리 셀(200)들은 제2 리드 플레이트(420)에 의해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 두께와 같은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 조립 개구(G)는 배터리 셀(200)의 적어도 세 측부(220,230,240)에 대응되는 지지부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 조립 개구(G)는 프레임(100)을 관통하고, 배터리 셀(200)은 프레임(100) 양 편에서 조립 개구(G)에 의해 노출되는 주된 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 조립 개구(G)는 배터리 셀의 두께방향을 따라 곡면 부분과 비 곡면 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    절연 플레이트(300)를 더 포함하고,
    상기 배터리 셀(200)은 지지부(150)와 절연 플레이트(300) 사이에서 조립 개구(G) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프레임(100)은 다수의 배터리 셀(200)들이 장착되는 다수의 조립 개구(G)를 포함하고,
    상기 절연 플레이트(300)는 복수의 배터리 셀(200)들을 가로질러 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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