KR20080011935A - 보호회로를 구비하는 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

전지 보호회로와 전지본체의 순간적인 단락을 방지하기 위한 전지 팩을 제공한다. 그 전지 팩은 전극단자에 전기적으로 결합하며, 전지본체와 분리할 수 있는 보호회로 및 전극단자와 보호회로를 탄성력에 의해 고정시키는 고정부를 포함한다. 이때, 고정부는 보호회로를 내재하여 전지본체의 일면과 양측면을 감싸면서 결합하기 위한 제1 체결부 및 전지본체의 타면과 양측면을 감싸면서 제1 체결부와 결합되는 제2 체결부를 포함한다.
전지 팩, 보호회로, 단락, 고정부, 탄성력, 전극단자

Description

보호회로를 구비하는 전지 팩{Battery pack having protection circuit module}
도 1a 종래의 무접점 방식의 연결방식에 의해 제조된 전지 팩을 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 분해사시도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전지 팩을 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 분해사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 제1 전지 팩의 PCM과 전극단자 사이의 결합을 위한 보강재를 더 장착한 것을 나타낸 사시도들이다.
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전지 팩을 나타내는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 분해사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100; 제1 고정부 102; 제1 체결부
104; 제2 체결부 110; 전지본체
112; 전극단자 120; PCM
200; 제2 고정부 202; 제3 체결부
204; 제4 체결부
본 발명은 전지 팩에 관한 것으로, 특히 전지보호회로를 탄성력에 의해 전지본체에 고정시키는 고정부를 포함하는 전지 팩에 관한 것이다.
최근, 급증하고 있는 휴대용 전자기기를 위한 전지를 패키지 하기 위한 다양한 전지 팩이 개발되고 있다. 휴대용 전자기기에 적용되는 전지는 반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지, 예컨대 리튬이온 전지가 주로 사용되고 있다. 이러한, 이차전지는 과충전, 과방전 및 과전류의 경우 수명이 급격하게 감소하므로, 이를 방지하기 위한 전지 보호회로(protection circuit module; PCM)를 전지 팩에 내장하고 있다.
한편, PCM을 전지본체에 전기적으로 연결하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다. 예를 들어, PCM을 전지본체에 스팟(spot) 용접에 의해 연결할 수 있다. 하지만, 용접에 의한 방법은 물리적인 충격에 의해 전지본체와 PCM이 순간적으로 단락될 수 있고, 용접을 위한 자재비 및 공정 등에 추가적이 비용이 소요된다. 또한, 용접하는 과정에서 열 등에 의하여 전지본체의 손상을 가져올 수 있다. 이를 극복하기 위하여, 무접점 방식에 의한 연결방법이 제안되었다.
도 1a 종래의 무접점 방식의 연결방식에 의해 제조된 전지 팩(10)을 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 분해사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 무접점 방식의 전지 팩(10)은 전지본체(40), PCM(50), 전지본체(40)의 양단의 두 개의 고정부(20, 60) 및 포장 라벨(30)을 포함 한다. 전지 팩(10)은 전지본체(40)의 일단의 고정부(60)과 타단의 고정부(20)가 조립되어 전지본체(40)를 패키징하고, 포장 라벨(30)로 감싸서 외장을 마무리하여 제조된다.
PCM(50)과 전지본체의 접촉은 PCM(50)이 전지본체(40)에 밀착되도록 일단의 고정부(60)의 일부가 전지본체(40)의 외면을 덮고, 포장 라벨(30)에 의해 고정함으로써 이루어진다. 이에 따라, PCM(50)은 용접 등에 의해 접합이 없이 물리적으로 전지본체(40)에 접촉한다.
하지만, 종래의 무접점 방식에 의한 전지 팩을 제조하는 방법은 용접 등을 위한 비용을 들이지 않고, 전지본체의 손상을 방지할 수 있으나, PCM(50)과 전지본체(40)의 접촉이 완전하지 않다는 문제점이 있다. 즉, 물리적인 충격에 의하여, PCM(50)과 전지본체(40)가 순간적으로 단락될 수 있는 가능성은 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 PCM과 전지본체의 순간적인 단락을 방지하기 위한 전지 팩을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 보호회로를 구비하는 전지 팩은 외면에 전극단자를 포함하고 충방전이 가능한 전지본체와, 상기 전극단자에 전기적으로 결합하며, 전지본체와 분리할 수 있는 보호회로 및 상기 전극단자와 보호회로를 탄성력에 의해 고정시키는 고정부를 포함한다. 이때, 상기 고정부는 상기 보호회로를 내재하여 상기 전지본체의 일면과 양측면을 감싸면서 결합하기 위 한 제1 체결부 및 상기 전지본체의 타면과 양측면을 감싸면서, 상기 제1 체결부와 결합되는 제2 체결부를 포함한다.
상기 고정부는 고분자 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 체결부는 상기 전지본체의 측면에 대하여 수직한 방향으로 파여진 형태의 결합부위를 가지고 상기 제2 체결부는 돌출된 형태의 결합부위를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 체결부는 돌출된 형태의 결합부위를 가지고 상기 제2 체결부는 파여진 형태의 결합부위를 가질 수 있다. 나아가, 상기 제1 체결부는 상기 전지본체의 측면을 향하여 파여진 형태의 결합부위를 가지고 상기 제2 체결부는 돌출된 형태의 결합부위를 가질 수 있다.
본 발명의 전지 팩에 있어서, 상기 제1 체결부와 상기 보호회로 사이에 탄성력을 가진 제1 보강재를 더 포함할 수 있고, 상기 보호회로와 상기 전지본체 사이에 탄성력을 가지며, 상기 전극단자를 노출시키는 제2 보강재를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 실시예 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 탄성력에 의해 PCM과 전지본체의 순간적인 단락을 방지하기 위한 고정부를 포함한 전지 팩에 대하여 설명할 것이다. 고정부는 제1 체결부와 제2 체결부로 나뉘며, 제1 및 제2 체결부는 전지본체의 측면부위에서 결합된다. 본 발명의 실시예들은 상기 고정부의 결합 방식을 중심으로 구분되어 살펴볼 것이다. 하지만, 상기 결합 방식은 본 발명의 실시예들에서 제시된 방법에 의해 제한되지 않고 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
(제1 실시예)
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전지 팩(이하, 제1 전지 팩)을 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 분해사시도이다.
도 2a 및 도 2b에 나타난 바와 같이, 제1 전지 팩은 전지본체(110), PCM(120) 및 본 발명의 제1 실시예에 의한 제1 고정부(100)를 포함한다. 이때, 전지본체(110)는 설명의 편의를 위하여 사각 단면 형태를 취하였으나, 이에 제한되지 않고 다양한 형태의 전지본체를 적용할 수 있다. 전지본체(110)는 외면에 전극단자(112)가 노출되어 있고, 상대적으로 넓은 면적을 갖는 앞면(110a)과 좁은 면적을 갖는 측면(110b)을 포함한다. 전극단자(112)와 접촉하며, 과충전, 과방전 및 과전류를 방지하기 위한 PCM(120)은 통상적인 PCM이면 적용할 수 있다.
제1 고정부(100)는 전극단자(112)와 PCM(120)을 탄성력에 의해 고정시킨다. 구체적으로, 제1 고정부(100)는 PCM(120)을 내재하여 전지본체(110)의 일면과 양측면을 감싸면서 결합하기 위한 제1 체결부(102) 및 전지본체(110)의 타면과 양측면을 감싸면서 제1 체결부(102)와 결합되는 제2 체결부(104)를 포함한다. 제1 및 제2 체결부(102, 104)는 탄성력을 가진 물질, 예컨대 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 경우에 따라, 제1 체결부(102)와 제2 체결부(104)는 탄성력의 크기가 다른 물질일 수 있다. 즉, 제2 체결부(104)에 비해 제1 체결부(102)의 탄성력이 클 수 있다.
전지본체(110)의 양측면(110b) 방향으로 연장된 제1 체결부(102)의 단부에는 제2 체결부(104)와 결합하기 위한 형태를 갖추고 있다. 도시된 바와 같이, 제1 체결부(102)는 전지본체(110)의 측면(110b)에 대하여 수직한 방향으로 파여진 형태의 결합부위(102a)를 가지고, 제2 체결부(104)는 돌출된 형태의 결합부위(104a)를 가질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제1 체결부(102)는 전지본체(110)의 측면(110a)에 수직한 방향으로 돌출된 형태의 결합부위를 가지고, 제2 체결부(104)는 파여진 형태의 결합부위를 가질 수 있다.
제1 체결부(102)와 제2 체결부(104)는 PCM(120)과 전극단자(112)와의 순간적인 단락이 발생하지 않도록 결합된다. 이때, 제1 체결부(102)와 제2 체결부(104)의 결합에 의하여, PCM(120)이 전극단자(112)에 밀착시키는 탄성력이 발생한다. 즉, 제1 고정부(100)는 PCM(120)이 외부의 충격 등에 의하여 순간적인 단락이 일어나지 않을 정도로 결합되며, 이를 위해 충분한 탄성력을 가진 물질인 것이 바람직하다. 도시되지는 않았지만, 제1 체결부(102)의 내측에 PCM(120)이 끼워진 후, 충격에 의해 PCM(120)에 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 제1 체결부(102)에 별도의 락킹(rocking) 구조체를 형성할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 체결부(102, 104)는 전지본체(110)의 앞면(110a) 또는 앞면과 그에 대향하는 면(앞면의 반대면)의 일부분을 덮도록 연장된 부분을 갖는 다. 따라서, 전지본체(110)와 PCM(120)은 제1 및 제2 체결부(102, 104)의 결합에 의해 단단하게 고정된다. 필요에 따라, 상기 결합을 지지하기 위하여 포장 라벨(도 1a의 30)으로 전지본체(110)의 전체를 단단하게 감쌀 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 제1 전지 팩의 PCM(120)과 전극단자(112) 사이의 결합을 위한 보강재(132, 134)를 더 장착한 것을 나타낸 사시도들이다. 도 3a는 제1 체결부(102)와 PCM(120) 사이에 제1 보강재(132)가 배치된 것이고, 도 3b는 PCM(120)과 전극단자(112) 사이에 제2 보강재(134)가 배치된 것이다.
도시된 바와 같이, 제1 및 제2 보강재(134)는 제1 체결부(102)와 제2 체결부(104)가 결합할 때, PCM(120)과 전극단자(112) 사이의 결합력을 더욱 향상시키기 위한 탄성력을 부여한다. 나아가, 제1 및 제2 보강재(132, 134)는 전지 팩의 기밀성을 향상시켜 외부의 습기 등이 침투하지 않도록 할 수 있다. 제1 및 제2 보강재(132, 134)는 탄성력을 가진 고분자 물질이 바람직하며, 제1 고정부(100)와는 다른 탄성력을 가진 물질로 설계할 수 있다. 예를 들어, 제1 고정부(100)에 의해 발생하는 탄성력이 충분하지 않은 경우에, 제1 및 제2 보강재(132, 134)를 삽입함으로써, 더 많은 탄성력을 확보할 수 있다. 여기서, 제1 보강재(132)는 PCM(120)과 제1 전지 팩의 외부와 전기적인 연결을 방해하지 않은 부분이 돌출된 형태로 하여 탄성력을 극대화할 수 있다. 또한, 제2 보강재(134)는 전극단자(112)가 노출되도록 제조된다.
본 발명의 제1 실시예에서 제공하는 전지 팩은 분리가능한 PCM(120)을 자유롭게 탈착할 수 있으므로, 환경에 유해한 물질로 작용할 수 있는 전지가 수명을 다한 경우에 전지만을 교체하고 제1 고정부(100)을 재생하여 사용할 수 있다.
(제2 실시예)
도 4a는 본 발명의 제2 실시예에 의한 전지 팩(이하, 제2 전지 팩)을 나타내는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 분해사시도이다. 이때, 제2 전지 팩은 제2 고정부(200)를 제외하고 도 2a 내지 도 3b를 참조하여 설명한 제1 전지 팩과 동일하다. 즉, 제2 전지 팩은 제1 전지 팩과 동일하게 제1 및 제2 보강재를 더 장착할 수 있다.
도시된 바와 같이, 제2 고정부(200)는 전극단자(112)와 PCM(120)을 탄성력에 의해 고정시킨다. 구체적으로, 제2 고정부(200)는 PCM(120)을 내재하여 전지본체(110)의 일면과 양측면을 감싸면서 결합하기 위한 제3 체결부(202) 및 전지본체(110)의 타면과 양측면을 감싸면서 제3 체결부(202)와 결합되는 제4 체결부(204)를 포함한다. 제3 및 제4 체결부(202, 204)는 탄성력을 가진 물질, 예컨대 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 경우에 따라, 제3 체결부(202)와 제4 체결부(204)는 탄성력의 크기가 다른 물질일 수 있다. 즉, 제4 체결부(204)에 비해 제3 체결부(202)의 탄성력이 클 수 있다.
전지본체(110)의 양측면(110b) 방향으로 연장된 제3 체결부(202)의 단부에는 제4 체결부(204)와 결합하기 위한 형태를 갖추고 있다. 도시된 바와 같이, 제3 체결부(202)는 전지본체(110)의 측면(110b)을 대하여 파여진 형태의 결합부위(202a)를 가지고, 제4 체결부(204)는 측면(110b)에 대하여 돌출된 형태의 결합부위(204a)를 가질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제3 체결부(202)는 전지본체(110) 의 측면(110a)에 대하여 돌출된 형태의 결합부위를 가지고, 제4 체결부(204)는 측면(110b) 에 대하여 파여진 형태의 결합부위를 가질 수 있다.
제3 체결부(202)와 제4 체결부(204)는 PCM(120)과 전극단자(112)와의 순간적인 단락이 발생하지 않도록 결합된다. 이때, 제3 체결부(202)와 제4 체결부(204)의 결합에 의하여, PCM(120)이 전극단자(112)에 밀착시키는 탄성력이 발생한다. 즉, 제2 고정부(200)는 PCM(120)이 외부의 충격 등에 의하여 순간적인 단락이 일어나지 않을 정도로 결합되며, 이를 위해 충분한 탄성력을 가진 물질인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 본 발명의 특징인 제2 고정부(200)는 다양한 형태로 제작될 수 있는 가능성을 제시한다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
상술한 본 발명에 따른 전지보호회로를 포함한 전지 팩에 의하면, 전지 본체의 측면에서 탄성력에 의해 결합되는 고정부를 구비함으로써, 전지본체와 PCM이 순간적으로 단락되는 것을 방지하는 것과 동시에 전지 팩 내부의 기밀성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전지가 수명을 다한 경우, 전지만을 교체하고 고정부를 재생하여 사용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 외면에 전극단자를 포함하고 충방전이 가능한 전지본체;
    상기 전극단자에 전기적으로 결합하며, 전지본체와 분리할 수 있는 보호회로; 및
    상기 전극단자와 보호회로를 탄성력에 의해 고정시키는 고정부를 포함하며,
    상기 고정부는
    상기 보호회로를 내재하여 상기 전지본체의 일면과 양측면을 감싸면서 결합하기 위한 제1 체결부; 및
    상기 전지본체의 타면과 양측면을 감싸면서, 상기 제1 체결부와 결합되는 제2 체결부를 포함하는 보호회로를 구비하는 전지 팩,
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정부는 고분자 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 보호회로를 구비하는 전지 팩.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 체결부는 상기 전지본체의 측면에 대하여 수직한 방향으로 파여진 형태의 결합부위를 가지고 상기 제2 체결부는 돌출된 형태의 결합부위를 갖는 것을 특징으로 하는 보호회로를 구비하는 전지 팩.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 체결부는 돌출된 형태의 결합부위를 가지고 상기 제2 체결부는 파여진 형태의 결합부위를 갖는 것을 특징으로 하는 보호회로를 구비하는 전지 팩.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 체결부는 상기 전지본체의 측면을 향하여 파여진 형태의 결합부위를 가지고 상기 제2 체결부는 돌출된 형태의 결합부위를 갖는 것을 특징으로 하는 보호회로를 구비하는 전지 팩.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 체결부와 상기 보호회로 사이에 탄성력을 가진 제1 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호회로를 구비하는 전지 팩.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보호회로와 상기 전지본체 사이에 탄성력을 가지며, 상기 전극단자를 노출시키는 제2 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호회로를 구비하는 전지 팩.
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