KR20070042033A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20070042033A KR1020050097784A KR20050097784A KR20070042033A KR 20070042033 A KR20070042033 A KR 20070042033A KR 1020050097784 A KR1020050097784 A KR 1020050097784A KR 20050097784 A KR20050097784 A KR 20050097784A KR 20070042033 A KR20070042033 A KR 20070042033A
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Abstract

제조를 용이하게 할 수 있고, 소형화 및 박형화할 수 있으며, 보호회로모듈을 확실히 보호할 수 있도록 한 배터리 팩을 개시한다. 이 배터리 팩은 충전된 전원을 공급하며 상부에 음극단자와 양극단자를 갖춘 배터리 셀과, 배터리 셀의 상부에 설치되며 음극 및 양극단자와 각각 단자판을 통하여 전기적으로 연결되는 보호회로모듈과, 상부에 보호회로모듈을 수용한 상태에서 배터리 셀 상부에 장착되는 보호회로케이스와, 배터리 셀의 하부에 결합되는 하부커버와, 보호회로케이스와 배터리 셀 상단 일부를 덮는 형태로 배터리 셀의 상부에 결합되는 상부커버와, 상부 및 하부커버와 배터리 셀의 외면에 접착되는 접착테이프를 포함한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩의 구성을 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 팩의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 팩의 상부커버 및 하부커버 배터리 셀의 결합구조를 상세하게 도시한 분해 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 배터리 셀, 11: 음극단자,
12: 양극단자, 20: 보호회로모듈,
21: 음극단자판, 22: 양극단자판,
30: 보호회로케이스, 31: 상부수용공간,
32: 하부수용공간, 40: 상부커버,
41,51: 걸림턱, 42,52: 걸림홈,
44: 개구, 50: 하부커버,
60: 접착테이프.
본 발명은 휴대폰이나 모바일기기 등에 사용되는 충전용 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부피를 소형화할 수 있고 제조를 용이하게 수행할 수 있도록 한 배터리 팩에 관한 것이다.
휴대폰이나 PDA와 같은 모바일기기의 전원으로 사용되는 배터리 팩은 배터리 셀(Cell)과 보호회로모듈(Protection Circuit Module:PCM)의 결합을 통해 구성된다.
통상적인 배터리 셀(Cell)은 양극시트와 음극시트로 이루어지는 전극적층유닛이 금속 케이싱 내에 수용된 형태이며, 케이싱의 외면에 양극단자와 음극단자가 마련된 형태이다. 보호회로모듈은 배터리의 폭발 및 과충전 위험을 방지하기 위한 것으로 배터리 셀의 외측에 장착된다. 즉 배터리 팩은 이러한 배터리 셀과 보호회로모듈이 상호 결합되어 하나의 유닛형태로 포장된 형태이다. 이러한 배터리 팩은 최근 이를 사용하는 휴대폰, PDA 등의 소형화 및 경량화 추세에 따라 소형화, 박형화, 경량화가 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 2002-334686호에는 이러한 배터리 팩의 일 예가 개시되어 있다. 이 배터리 팩은 배터리 셀과, 배터리 셀의 측면에 장착된 보호회로기판(보호회로모듈)과, 배터리 셀과 보호회로기판을 전기적으로 접속시키기 위한 전극단자를 갖추고 있다. 또 보호회로기판과 전극단자는 몰드성형부에 의하여 배터리 셀과 일체적으로 고정되도록 되어 있다.
그러나 이러한 배터리 팩은 보호회로기판과 전극단자를 수지재의 사출을 통한 몰드성형부를 통해 배터리 셀에 고정하는 방식이기 때문에 배터리 팩의 제조가 어려운 문제가 있었다. 또 이러한 제조방식은 몰드성형부를 성형하는 과정에서 용융수지의 유동불량이 생길 경우 몰드성형부에 크랙(crack)이나 핀홀(pin hole)이 생겨 몰드성형부의 강도가 약해지기 때문에 외부의 충격에 의해 몰드성형부가 쉽게 파손될 수 있어 보호회로기판을 확실히 보호할 수 없었다.
또 이러한 배터리 팩은 회로기판과 전극단자가 배터리 셀의 측방에 배치되고, 이를 몰드성형부가 감싸 고정하는 형태이기 때문에 배터리 팩의 폭이 커져 부피를 소형화하는데 한계가 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 부피를 소형화할 수 있고 제조를 용이하게 할 수 있도록 하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소형화 및 박형화할 수 있으면서도 충격 등으로부터 보호회로모듈을 확실히 보호할 수 있도록 하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은 충전된 전원을 공급하며 상부에 음극단자와 양극단자를 갖춘 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 상부에 설치되며 상기 음극 및 양극단자와 각각 단자판을 통하여 전기적으로 연결되는 보호회로모듈과, 상부에 상기 보호회로모듈을 수용한 상태에서 상기 배터리 셀 상부에 장착되는 보호회로케이스와, 상기 배터리 셀의 하부에 결합되는 하부커버와, 상기 보호회로케이스와 상기 배터리 셀 상단 일부를 덮는 형태로 상기 배터리 셀의 상부에 결합되는 상부커버와, 상기 상부 및 하부커버와 상기 배터리 셀의 외면에 접착되는 접착테이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 및 하부커버는 열수축 변형에 의해 상기 배터리 셀 외면에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 및 하부커버의 내면에는 걸림턱이 마련되고, 상기 배터리 셀의 상부 및 하부 외면에는 상기 걸림턱이 걸리는 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 보호회로모듈의 상면에는 복수의 출력단자부가 금속도금을 통해 마련되고, 상기 상부커버에는 상기 복수의 출력단자부와 대응하는 위치에 상기 복수의 출력단자부가 노출되도록 개방된 개구가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 보호회로케이스는 상기 보호회로모듈의 수용을 위한 상부수용공간과, 상기 배터리 셀 상부의 음극단자 및 상기 단자판들의 수용을 위한 하부수용공간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 충전이 가능한 배터리 셀(10), 배터리 셀(10)의 보호를 위한 보호회로모듈(20), 보호회로모듈(20)을 수용하는 보호회로케이스(30), 상부커버(40) 및 하부커버(50), 그리고 외부에 접착되는 접착테이프(60)를 포함한다.
배터리 셀(10)은 도면에 도시하지는 않았지만 양극시트와 음극시트로 이루어 지는 전극적층유닛이 금속케이싱 내에 수용된 형태로 이루어진다. 배터리 셀(10)은 상단 중앙부에 돌출된 음극단자(11)를 구비하고, 음극단자(11)를 제외한 케이싱의 외면 전체가 양극단자(12)를 이루도록 구성된다.
보호회로모듈(20)은 배터리 셀(10)을 폭발 및 과충전 위험으로부터 보호하기 위한 회로기판이다. 이러한 보호회로모듈(20)은 음극단자판(21)을 통해 배터리 셀(10)의 음극단자(11)와 연결되고, 양극단자판(22)을 통해 배터리 셀(10) 상단의 양극단자(12)와 연결된다. 음극 및 양극단자판(21,22)은 전원접속을 위한 것으로 구리나 니켈플레이트의 절곡성형을 통해 마련된다. 음극 및 양극단자판(21,22)은 소정의 탄성을 구비하여 보호회로모듈(20) 및 배터리 셀(10)의 각 단자(11,12)에 밀착되어 접속되거나 배터리 셀(10) 쪽에 스폿용접을 통해 접속될 수 있다.
보호회로케이스(30)는 상부에 보호회로모듈(20)을 흔들림 없이 수용할 수 있도록 보호회로모듈(20)의 외형에 상당하는 상부수용공간(31)을 구비한다. 또 보호회로케이스(30)는 배터리 셀(10) 상부에 안정적으로 결합될 수 있도록 배터리 셀(10)의 상단부 면적과 대응하는 단면적을 구비하며, 음극 및 양극단자판(21,22)의 하부와 배터리 셀(10)의 음극단자(11)를 수용할 수 있는 하부수용공간(32)을 구비한다. 이는 하부수용공간(32)을 통해 음극 및 양극단자판(21,22)을 내부에 수용하여 흔들림 없이 지지함과 동시에 보호회로케이스(30)의 하단 둘레가 배터리 셀(10)의 상단에 밀착 결합될 수 있도록 한 것이다. 또 이러한 보호회로케이스(30)는 전기적인 절연이 가능한 수지재의 사출성형을 통해 마련되며, 보호회로케이스(30)의 한쪽 측면에는 배터리 셀(10) 쪽으로부터 보호회로모듈(20) 쪽으로 연장되는 음극 및 양극단자판(21,22)의 일부를 수용하여 지지하는 지지홈들(33,34)이 형성된다.
이러한 보호회로케이스(30)는 음극 및 양극단자판(21,22)을 지지홈들(33,34)에 결합시키고, 상부수용공간(31)에 보호회로모듈(20)을 장착한 후 배터리 셀(10)의 상부에 장착할 수 있도록 한 것이다. 이처럼 보호회로케이스(30)를 설치하면, 보호회로모듈(20)이 보호회로케이스(30)의 상부에 수용된 상태이고, 음극 및 양극단자판들(21,22)도 정확한 위치에 결속된 상태이므로 보호회로케이스(30)를 배터리 셀(10) 상부에 장착하는 것만으로 보호회로모듈(20)과 배터리 셀(10) 사이의 전원접속이 정확히 이루어진다. 또 이러한 보호회로케이스(30)는 절연재질이므로 별도의 절연시트 등을 사용하지 않고서도 전기적인 쇼트(short)를 방지할 수 있고, 보호회로모듈(20)을 상부수용공간(31)에 수용하게 되므로 외부의 충격 등으로부터 보호회로모듈(20)을 확실히 보호할 수 있다.
상부커버(40)는 보호회로모듈(20)을 수용한 보호회로케이스(30)와 배터리 셀(10) 상단 일부를 덮는 형태로 배터리 셀(10) 상부에 결합된다. 이러한 결합을 위해 상부커버(40)의 내면에는 도 3에 도시한 바와 같이, 상부커버(40)가 배터리 셀(10)의 외면에 결속될 수 있도록 걸림턱(41)이 형성되고, 배터리 셀(10)의 상부 외면에는 상부커버(40)를 장착할 때 걸림턱(41)이 진입하여 걸리는 걸림홈(42)이 형성된다. 한편 상부커버(40)를 배터리 셀(10) 상부에 고정할 때는 걸림턱(41)과 걸림홈(42)에 의한 결속에 의한 결합방법 외에 상부커버(40)가 배터리 셀(10)에 장착된 후 열변형에 의해 상부커버(40)의 하부가 수축하도록 하는 방식으로 고정할 수 있고, 두 가지 방법을 함께 이용하여 고정할 수도 있다.
이러한 상부커버(40)는 손쉬운 결합을 통해 보호회로케이스(30)를 배터리 셀(10) 상부에 견고히 결속시킬 수 있도록 한 것이고, 보호회로모듈(20), 보호회로케이스(30), 음극 및 양극단자판(21,22)이 상부커버(40) 내에 완전히 수용되도록 함과 동시에 이들의 흔들림이 방지되도록 함으로써 보호회로모듈(20)을 더욱 안정적으로 보호할 수 있도록 한 것이다.
하부커버(50)는 배터리 셀(10)의 하단부를 덮는 형태로 배터리 셀(10) 하부에 결합된다. 이러한 결합을 위해 하부커버(50) 내면에는 상부커버(40)와 마찬가지로 걸림턱(51)이 형성되고, 배터리 셀(10) 하부 외면에는 하부커버(50)를 장착할 때 하부커버(50)의 걸림턱(51)이 진입하여 걸리는 걸림홈(52)이 형성된다. 하부커버(50)를 고정할 때도 걸림턱(51)과 걸림홈(52)에 의한 결합방법 외에 상부커버(40)와 마찬가지로 하부커버(50)를 장착한 후 하부커버(50)의 열수축 변형이 이루어지도록 함으로써 고정할 수도 있다.
이러한 방식으로 배터리 셀(10) 상부와 하부에 상부커버(40) 및 하부커버(50)를 장착하면, 배터리 셀(10)의 상측 모서리부와 하측 모서리부가 두 커버(40,50)에 의해 보호된다. 따라서 배터리 팩에 외부충격(특히 배터리 팩의 낙하 등)이 가해지는 경우에도 배터리 팩을 안정적으로 보호할 수 있다. 또한 상부커버(40)와 하부커버(50)가 배터리 셀(10)의 상부와 하부만을 덮는 형태이기 때문에 배터리 팩의 소형화, 박형화, 경량화를 구현할 수 있다.
보호회로모듈(20)의 상면에는 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 출력단자부(24)가 금도금을 통해 마련되고, 상부커버(40)에는 복수의 출력단자부(24)와 대응 하는 위치에 복수의 출력단자부(24)가 노출되도록 개방된 개구(44)가 형성된다. 이는 상부커버(40)가 결합될 때 보호회로모듈(20)의 출력단자부(24)가 개부(44)를 통해 외부에 노출되도록 함으로써 휴대폰 등의 전원연결부와 접속할 수 있도록 한 것이다.
접착테이프(60,라벨테이프)는 상부커버(40)와 하부커버(50)가 결합된 후 최종적으로 외면을 감싸는 형태로 부착됨으로써 상부커버(40)와 하부커버(50)의 결속력을 보강함과 동시에 상부 및 하부커버(40,50)와 배터리 셀(10)의 외면 결속을 강화하는 기능을 한다.
다음은 본 발명에 따른 배터리 팩의 조립방법에 관하여 설명한다.
배터리 팩을 조립할 때는 보호회로케이스(30)에 보호회로모듈(20)과 음극 및 양극단자판(21,22)을 결합시킨다. 이 상태에서 보호회로케이스(30)를 배터리 셀(10) 상부에 위치시키고 상부커버(40)를 결합시킨다. 이때 상부커버(40)는 내면의 걸림턱(41)이 배터리 셀(10) 상부 외면의 걸림홈(42)에 걸리게 되므로 배터리 셀(10)에 결속된다. 또 이 상태에서 상부커버(40)에 열을 가하여 상부커버(10)의 수축변형이 이루어지도록 하면 상부커버(40)의 결속은 더욱 강화된다. 또 보호회로모듈(20)은 보호회로케이스(30) 내에 수용된 상태이고, 보호회로케이스(30)가 다시 상부커버(40) 내에 수용된 상태이므로 안정적으로 보호된다. 또한 이러한 결합만으로 보호회로모듈(20), 보호회로케이스(30), 음극 및 양극단자판(21,22)은 정확한 위치에 흔들림 없이 고정되고, 배터리 셀(10)과 보호회로모듈(20)은 전기적으로 접속된다.
하부커버(50)도 상부커버(40)의 장착방식과 동일하게 배터리 셀(10)의 하부에 장착한다. 그리고 상부커버(40)와 하부커버(50)가 결합된 후에는 최종적으로 접착테이프(60)를 부착함으로써 조립을 완료한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 보호회로케이스에 보호회로모듈과 음극 및 양극단자판을 장착하여 이를 배터리 셀 상부에 위치시킨 후 상부커버와 하부커버를 배터리 셀에 각각 결합시키는 것으로 조립절차의 대부분을 완료할 수 있기 때문에 배터리 팩을 손쉽게 제조할 수 있고 안정된 품질을 유지할 수 있다. 또 제조공정이 단순하기 때문에 조립공수를 줄일 수 있어 제조비용을 줄이고 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 보호회로모듈이 보호회로케이스 내에 수용된 상태에서 배터리 셀 상부에 결합되고, 보호회로케이스도 상부커버 내에 완전히 수용되기 때문에 외부의 충격 등으로부터 보호회로모듈을 확실히 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 상부커버와 하부커버가 배터리 셀 상부와 하부의 모서리부분만을 감싸는 형태로 설치되기 때문에 외부충격(특히 배터리 팩의 낙하)에 취약한 모서리부분을 보강할 수 있을 뿐 아니라 배터리 팩의 소형화, 박형화, 경량화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 충전된 전원을 공급하며 상부에 음극단자와 양극단자를 갖춘 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 상부에 설치되며 상기 음극 및 양극단자와 각각 단자판을 통하여 전기적으로 연결되는 보호회로모듈과, 상부에 상기 보호회로모듈을 수용한 상태에서 상기 배터리 셀 상부에 장착되는 보호회로케이스와, 상기 배터리 셀의 하부에 결합되는 하부커버와, 상기 보호회로케이스와 상기 배터리 셀 상단 일부를 덮는 형태로 상기 배터리 셀의 상부에 결합되는 상부커버와, 상기 상부 및 하부커버와 상기 배터리 셀의 외면에 접착되는 접착테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부커버는 열수축 변형에 의해 상기 배터리 셀 외면에 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상부 및 하부커버의 내면에는 걸림턱이 마련되고, 상기 배터리 셀의 상부 및 하부 외면에는 상기 걸림턱이 걸리는 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈의 상면에는 복수의 출력단자부가 금속도금을 통해 마련되고, 상기 상부커버에는 상기 복수의 출력단자부와 대응하는 위치에 상기 복수의 출력단자부가 노출되도록 개방된 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로케이스는 상기 보호회로모듈의 수용을 위한 상부수용공간과, 상기 배터리 셀 상부의 음극단자 및 상기 단자판들의 수용을 위한 하부수용공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
KR1020050097784A 2005-10-17 2005-10-17 배터리 팩 KR100721831B1 (ko)

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