KR20080049548A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20080049548A
KR20080049548A KR1020060120211A KR20060120211A KR20080049548A KR 20080049548 A KR20080049548 A KR 20080049548A KR 1020060120211 A KR1020060120211 A KR 1020060120211A KR 20060120211 A KR20060120211 A KR 20060120211A KR 20080049548 A KR20080049548 A KR 20080049548A
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이진욱
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 배터리 셀을 감싸는 케이스의 적어도 일부를 열 전도 부재로 형성하여 외부 전자기기에 연결시 외부 전자기기 작동으로 인해 발생하는 열을 케이스에 균일하게 전달 되게 함으로써 배터리 셀의 국부적인 온도 상승을 방지하여 배터리 셀간 전압 불균형을 최소화할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀; 배터리 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈; 및 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 수용하는 케이스를 포함하며, 케이스는 복수의 배터리 셀 중 적어도 두 개의 배터리 셀이 안착 되는 부분을 포함하는 영역이 열 전도 부재로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
도 1은 외부 전자 기기에 장착되는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩을 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩을 분리 도시한 분리 사시도이다.
도 4는 도 1의 배터리 팩에서 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 제외한 케이스의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 제외한 케이스의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 제외한 케이스의 사시도이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
10 : 복수의 배터리 셀
10a, 10b, 10c, 10d, 10e,10f: 제 1,제 2,제 3,제 4,제 5,제 6 배터리 셀
11, 12, 13, 14: 도전성 플레이트 15, 16, 17, 18: 도전성 탭
20: 보호 회로 모듈 25: 커넥터
30, 130, 230: 케이스 32, 132, 232: 상부 케이스
32a, 34a: 열 전도 영역 32b, 34b: 나머지 영역
34, 134, 234: 하부 케이스 100: 배터리 팩
200: 노트북 컴퓨터 232a, 234a: 케이스의 외부
232b, 234b: 케이스의 내부
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 배터리 셀을 감싸는 케이스의 적어도 일부를 열 전도 부재로 형성하여 외부 전자기기에 연결시 외부 전자기기 작동으로 인해 발생하는 열을 케이스에 균일하게 전달 되게 함으로써 배터리 셀의 국부적인 온도 상승을 방지하여 배터리 셀간 전압 불균형을 최소화할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants) 및 캠코더 등과 같은 휴대용 전자기기에 사용되는 배터리 팩은 베어 셀이 갖는 용량의 한계 때문에 여러 개의 베어 셀을 하나로 묶어서 제조하고 있다.
이러한 배터리 팩은 제 1 케이스와, 상기 제 1 케이스에 수납된 다수의 베어 셀과, 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되어 그것들의 충방전 상태를 제어하는 보호 회로 모듈과, 상기 제 1 케이스를 덮어서 상기 베어 셀 및 보호 회로 모듈을 외부 환경으로부터 보호하는 제 2 케이스 등으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 베어 셀은 고용량의 원통형 리튬 이온 전지일 수 있다. 더불어, 이러한 배터리 팩은 노트북, PDA(Personal Digital Assiatants) 및 캠코더 등에 장착됨으로써, 그것들에게 소정 전원을 공급하거나 또는 충전기에 연결되어 충전된다.
리튬 이온 이차 전지는 과충전 또는 과방전 때문에 파괴될 위험이 있으며, 또한 충전 및 방전이 개별 전지에 따라 차이가 난다. 따라서, 특히 복수의 리튬 이온 이차 전지들을 사용하는 배터리 팩에서, 각각의 모든 전지들에 대하여 충전 및 방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 회로, 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로와 같은 보호회로를 연결하는 경우가 많다. 이러한 회로는 보호회로 모듈(Protective Circuit Module:PCM)의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board:PCB)에 형성되며 예컨대 니켈(Ni)로 만들어진 탭(tab) 또는 도전성 와이어(wire)에 의해 베어 셀과 전기적으로 연결된다.
그런데, 상기와 같이 복수의 배터리 셀이 보호 회로 모듈과 케이스에 감싸져 배터리 팩 형태로 제작되어 휴대용 전자기기, 예를 들어 노트북 컴퓨터에 장착되어 전원공급원으로 장시간 사용될 경우, 작동하는 노트북 컴퓨터의 온도가 약 60℃ 이상의 고온으로 상승되면 그 상승된 열이 배터리 팩에 전달된다. 이렇게 배터리 팩이 고온의 환경에 방치되면, 배터리 셀이 상온의 환경에서 방치된 경우보다 동일 시간내에 배터리 셀의 전압 강하가 빠르게 이루어져, 배터리 팩의 성능이 열화 되는 문제점이 발생한다. 특히, 고성능 노트북 컴퓨터 출시에 따라 CPU 소비 전력이 증가 되면서 CPU에서 열이 많이 발생하여, CPU 부분에 위치하는 배터리 셀에 국부 적인 온도 상승 현상이 발생한다. 즉, 소비전력이 큰 CPU 부분에서 발생한 열이 CPU 부분의 배터리 팩 케이스의 온도 상승을 초래하고, 결과적으로 온도가 상승한 케이스 부분에 안착된 배터리 셀의 온도가 많이 증가하는 현상이 발생한다. 이러한 이유로, CPU 주변의 배터리 셀의 온도 상승이 다른 부분의 배터리 셀보다 크기 때문에, CPU 주변에 위치하는 배터리 셀의 전압 강하가 다른 배터리 셀들의 전압강하보다 크게되어 배터리 셀들 사이에 전압 불균형(imbalnace) 현상이 발생하게 된다. 이러한 전압 불균형 현상은 배터리 셀의 충전 또는 방전시 특정셀의 과충전 또는 과방전 현상등을 야기시킬 수 있다. 이와 같이, 충방전 횟수 뿐만 아니라 온도에 의해 배터리 셀들의 전압 강하가 불균일하게 되고, 이러한 현상이 커짐에 따라 배터리 팩의 수명이 짧아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 배터리 셀을 감싸는 케이스의 적어도 일부를 열 전도 부재로 형성하여 외부 전자기기에 연결시 외부 전자기기 작동으로 인해 발생하는 열을 케이스에 균일하게 전달 되게 함으로써 배터리 셀의 국부적인 온도 상승을 방지하여 배터리 셀간 전압 불균형을 최소화할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈; 및 상기 배터리 셀과 상기 보호 회로 모듈을 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 케이스는 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 두 개의 배터리 셀이 안착 되는 부분을 포함하는 영역이 열 전도 부재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 두 개의 배터리 셀이 안착되는 부분을 포함하는 영역을 제외한 나머지 영역이 절연성 재질로 형성될 수 있다.
상기 케이스는 상기 복수의 배터리 셀이 안착 되는 부분을 포함하는 영역이 열 전도 부재로 형성될 수 있다.
상기 열 전도 부재는 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 열 전도 부재는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 합금 중 어느 하나로 선택될 수 있다.
상기 열 전도 부재와 접촉하는 케이스 내부의 도전성 부재는 절연처리될 수 있다.
상기 배터리 셀과 상기 보호 회로 모듈은 니켈 탭 또는 도전성 와이어로 연결될 수 있다.
상기 케이스의 내부에 절연부재가 더 설치될 수 있다.
상기 열 전도 부재는 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
상기 세라믹 재질은 알루미나(Al2O3) 일 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 외부 전자 기기에 장착되는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩을 확대 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 배터리 팩을 분리 도시한 분리 사시도이고, 도 4는 도 1의 배터리 팩에서 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 제외한 케이스를 도시한 사시도이다.
일반적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충전과 방전이 가능한 전지로서, 배터리 팩(100) 형태로 제작되어 도 1에 도시된 노트북 컴퓨터(200)와 같은 외부 전자기기에 장착되어 전원으로서 널리 사용되고 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 셀(10), 배터리 셀(10)에 전기적으로 연결된 보호 회로 모듈(Protective Circuit Module:PCM (20)), 및 배터리 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)을 수용하는 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)로 이루어진 케이스(30)를 포함한다.
배터리 셀(10) 각각은 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖도록 설계되는데, 도면에서 볼록한 단자 모양의 상면이 양극을 나타내고, 평평한 바닥면이 음극을 나타내는 것으로 한다. 또한, 여기서는 배터리 셀(10)의 상면이 셀 내 전극 조립체(미도시)의 양극과 전기적으로 연결되고, 바닥면이 셀 내 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결된다고 가정한다. 이러한 배터리 셀로는 충전 및 방전이 가능한 원통형 이차 전지(secondary battery)가 사용될 수 있고, 특히 작동전압이 3.6V 로 높고 단위 중량당 에너지밀도가 높은 원통형 리튬 이차 전지가 사용될 수 있다. 이러한 배터리 셀(10)은 도면에서는 6개로 나타냈지만, 그 갯수를 한정하는 것은 아니다. 도 3에서, 복수의 배터리 셀(10)은 제 1 배터리 셀 내지 제 6 배터리 셀(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f)로 구분하였다.
도면에서 B+, B-는 대전류단을 표시하고, 직·병렬 연결된 배터리 셀들(10)의 양 끝단의 전원부를 나타낸다. B+는 양극 전원부로서 최고 전위단, B-는 음극 전원부로서 최저 전위단을 나타낸다. 이 대전류단에는 전원 인출을 위한 도전성 탭이 연결될 수 있는데, 도 3 에서는 도면 부호 18 및 15로 나타내었다. 이를 위해, 도전성 플레이트는 대략 "ㅗ"자 형상을 취할 수도 있다. 여기서, "ㅗ"자 형상 중 "ㅡ" 부분은 양극 또는 음극에 용접 고정되는 부분이고, "ı" 부분은 상기 도전성 탭이 납땜 고정되는 부분일 수 있다.
또한, B1과 B2는 센싱단을 표시하고, 서로 다른 극성의 배터리 셀들이 직렬 연결된 부분을 나타낸다. 이 센싱단은 최고 전위단과 최저 전위단 사이의 중간 전위단을 나타낸다. 이 센싱단에는 전압 검출을 위한 도전성 탭이 연결될 수 있는데, 도 3 에서는 도면 부호 16 및 17로 나타내었다. 이를 위해, 도전성 플레이트는 절곡 전 형상이 대략 "ㅗ"자 형상을 취할 수도 있다. 여기서, "ㅗ"자 형상 중 "ㅡ" 부분은 양극 또는 음극에 용접 고정되는 부분이고, "ı" 부분은 상기 도전성 탭이 납땜 고정되는 부분일 수 있다.
상기의 구성을 자세히 설명하면, 제 1 도전성 플레이트(11)는 배터리 셀의 하측 끝단에 위치하는 두 개의 셀의 음극, 즉 최저 전위단에 연결된다. 제 2 및 제 3 도전성 플레이트(12,13)는 절곡부를 가지며, 상기 절곡부를 기준으로 일측은 상기 배터리 셀들 가운데 두 개의 셀의 상면에 접촉 고정되고, 타측은 상기 배터리 셀들 가운데 다른 두 개의 원통형 베어 셀의 바닥면에 접촉 고정되어 상기 셀들 가 운데 네 개의 셀을 직렬 및 병렬 연결한다. 제 4 도전성 플레이트(14)는 베어 셀의 상측 끝단에 위치하는 두 개의 셀의 양극, 즉 최고 전위단에 연결된다. 이러한 도전성 플레이트는 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 그리고, 도전성 플레이트는 베어 셀의 갯수가 증가하면 당연히 함께 증가한다.
보호 회로 모듈(20)은 제 1 내지 제 4 도전성 플레이트(11,12,13,14)에 연결된 1 내지 제 4 도전성 탭(15,16,17,18)을 통하여 베어 셀(10)과 전기적으로 연결되며, 하기될 커넥터(25)를 통해 외부 전자기기와 연결되어 내부에 형성된 회로(미도시)를 통해 전지의 충전 및 방전을 제어함으로써 과방전 및 과충전을 방지한다. 여기서, 1 내지 제 4 도전성 탭(15,16,17,18)은 니켈 재질로 형성될 수 있으며, 피복되어있는 도전성 와이어(conductive wire)로 대신할 수도 있다. 여기서, 보호 회로 모듈(20)과 배터리 셀(10)을 전기적으로 연결하는 방식은 사용되는 배터리 셀 및 보호 회로 모듈의 형상 및 형식에 따라 다양하게 사용될 수 있으며, 여기서 연결방식을 한정하는 것은 아니다.
한편, 보호 회로 모듈(20)은 일면에 대략 사각 육면체 형태로 형성된 커넥터(25)를 포함한다. 이러한 커넥터(25)는 외부 전자기기와 전기적으로 접속 및 분리 가능하도록 다수의 홀(미도시)을 갖는 몸체와, 몸체 중 홀의 내측 및 그 후방의 상부로 일정 길이 연장된 다수의 도전성 리드(미도시)로 이루어진다. 물론 몸체는 절연성 수지 등으로 형성되어 도전성 리드가 상호 전기적으로 쇼트 되지 않도록 되어 있다.
상기와 같은 배터리 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)을 수용하는 케이스(30)는 상기 베어 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)이 안착되는 하부 케이스(34)와, 하부 케이스(34)를 덮는 상부 케이스(32)를 포함하여 이루어진다.
하부 케이스는(34)는 배터리 셀(10)이 수용될 수 있도록 상단면이 개구된 박스 형태로 형성되며, 일측에는 보호 회로 모듈(20)과 커넥터(25)가 수용될 수 있도록 소정 크기의 돌출부가 더 형성된다. 여기서, 돌출부는 커넥터(25)가 노출될 수 있도록 노출홈을 갖도록 형성된다. 상부 케이스(32)는 상기 하부 케이스(34)의 상단부에 상응하는 크기로 형성되며, 상부 케이스(32)는 하부 케이스(34)의 상단부에 접착제에 의하여 접착되거나 용착되어 결합된다. 이렇게 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)는 보호 회로 모듈(20)과 커넥터(25)를 수용하기 위한 돌출부를 가지고 결합되어, 배터리 팩의 외관을 이루는 케이스(30)를 이룬다. 이러한 케이스(30)는 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)의 형상에 따라 일측에 돌출된 구조를 가지지만, 배터리 팩의 구조에 따라서 케이스(30)의 다른 부위가 돌출된 구조를 가지거나 다른 형상으로 형성될 수 있으며, 돌출되지 않는 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 배터리 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)을 케이스(30)로 감싸 배터리 팩을 이룬다. 이러한 배터리 팩은 노트북 컴퓨터와 같은 외부 전자기기에 장착되는데, 배터리 팩의 외관을 이루는 케이스(30)가 외부 전자기기에 직접적으로 접촉된다.
다음은 외부 전자기기에 직접적으로 접촉되는 케이스(30)의 대해 자세히 살 펴볼 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 케이스(30)는 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)를 포함하여 이루어진다. 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)는 도 3의 복수의 배터리 셀(10) 중 적어도 두 개의 배터리 셀, 예를 들어, 제 1 배터리 셀(10a) 및 제 2 배터리 셀(10b)이 안착되는 부분 'A'를 포함하는 도 4의 열 전도 영역(32a, 34a)이 열 전도 부재로 형성된다. 이는 배터리 팩이 장착된 외부 전자 기기가 오랜 시간 작동할 경우, 외부 기기의 특정부분, 예를 들어 CPU 부분에서 발생하는 과도한 열이 그 특정부분과 접하는 케이스 온도를 상승시키는데, 적어도 온도가 상승하는 특정부분과 접하는 케이스와 그 근처의 케이스 부분을 열 전도 부재로 형성하여 특정부분과 접하는 케이스의 열을 근처의 케이스 부분으로 전달시킴으로써, 특정부분의 케이스에서 온도가 국부적으로 상승하는 것을 방지 하기 위한 것이다.
이를 더 자세히 설명하면, 예를 들어, 배터리 팩이 노트북 컴퓨터에 장착됐을 때 제 1 배터리 셀(10a)이 소비 전력이 큰 CPU 부분에 위치하면, 오랜 시간 사용으로 노트북 컴퓨터에서 다른 부분보다 열이 많이 발생하여 온도가 크게 상승한 CPU 부분의 열에 의해 CPU 부분의 케이스의 온도가 상승하며 결과적으로 CPU 부분에 위치한 제 1 배터리 셀(10a)의 온도가 상승한다. 이로 인해 제 1 배터리 셀(10a)의 전압 강하가 다른 배터리 셀들보다 더 크게 일어나게 되어 다른 배터리 셀간의 전압 불균형(imbalnace)이 발생하게 된다. 이를 방지 하기 위해, 케이스(30)에서 CPU 부분의 제 1 배터리 셀(10a)과 그 근처에 있는 제 2 배터리 셀(10b)이 안착되는 부분(A)을 포함하는 열 전도 영역(32a,34a)을 열 전도 부재로 형성하여 CPU 부분의 온도 증가로 CPU 부분과 바로 접촉해 있는 케이스, 즉 제 1 배터리 셀(10a)이 안착되는 부분의 케이스에 발생한 고온의 열을 주변으로, 예를 들어, 제 2 배터리 셀(10b) 부분의 케이스로 전달시켜, CPU 부분에서 발생하는 열에 의해 케이스의 국부적인 온도 증가를 방지할 수 있다. 이렇게, 케이스에서 국부적으로 온도가 증가하는 것을 방지함으로써 특정 배터리 셀의 온도가 크게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 이러한, 열 전도 부재는 열 전도성이 좋은 금속 재질로, 예를 들어 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 합금 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 또한, 열 전도 부재는 열 전도성이 좋으며, 내열성 및 절연성을 갖는 세라믹 재질, 예를 들어 알루미나(Al2O3)를 이용할 수도 있다. 여기서, 열 전도 부재로 형성된 케이스의 열 전도 영역에 있는 다른 도전성 부재, 예를 들어 니켈 플레이트 및 니켈 탭 등은 열 전도 부재로 형성된 케이스와의 전기적인 단락 방지를 위해 절연 처리되는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에서 CPU에 근접한 배터리 셀을 제 1 배터리 셀(10a)로 예로 들어, 케이스(30)에서 열 전도 부재를 제 1 제 및 제 2 배터리 셀(10a, 10b)이 안착되는 부분(A)을 포함하는 열 전도 영역(32a,34a)에 형성했지만, 외부 전자기기의 CPU의 위치에 따라 CPU와 근접한 배터리 셀이 달라질 수 있으므로, 케이스(30)에서 열 전도 부재로 형성하는 열 전도 영역(32a, 34a)을 제 1 배터리 셀(10a) 및 제 2 배터리 셀(10b)이 안착되는 부분(A)으로 한정하는 것은 아니다. 즉, CPU와 근접하는 배터리 셀이 제 3 배터리 셀(10c)일 경우, (A)부분은 제3 배터리 셀(10c) 및 제 4 배터리 셀(10d)가 안착되는 부분 또는 제 3 배터리 셀(10c) 및 제 1 배터리 셀(10a)이 안착되는 부분 또는 제 3 배터리 셀(10c) 및 제 5 배터리 셀(10e)이 안착되는 부분일 수 있어, 케이스(30)에서 열 전도 부재가 형성되는 열 전도 영역의 위치가 달라질 수 있다.
한편, 케이스(30)에서 열전도 부재가 형성되는 열 전도 영역(32a, 34a)을 제외한 나머지 영역(32b, 34b)은 절연성 재질, 예를 들어 플라스틱으로 형성될 수 있다. 이는 케이스(30) 내부에 있는 도전성 부재와의 절연을 위한 것이다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 케이스(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스의 일부분을 열 전도 부재로 형성하여, 케이스(30)의 국부적인 온도 상승을 최소화시켜, 특정부분의 배터리 셀의 온도 상승을 방지하여 배터리 셀간 전압 불균형을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 제외한 케이스의 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 비교하여 케이스만 다를 뿐 동일한 구성요소를 갖는다. 이에 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 케이스(130)는 상부 케이스(132)와 하부 케이스(134)를 포함하여 이루어진다.
도 5에 도시된 배터리 팩의 케이스(130)는, 도 4에 도시된 배터리 팩의 케이스(30)의 일부에 열 전도 부재를 형성한 경우와 달리, 배터리 팩 케이스 전체가 열 전도 부재로 형성된다.
이렇게, 케이스(130) 전체가 열 전도 부재로 형성된 배터리 팩이 외부 전자기기에 장착되면, 소비 전력이 커서 많은 열이 발생하는 CPU 부분에 위치하는 케이스의 열이 열 전도성을 갖는 열 전도 부재에 의해 케이스 전체로 전달될 수 있다. 이러한, 열 전도 부재는 열 전도성이 좋은 금속 재질로, 예를 들어 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 합금 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 또한, 열 전도 부재는 열 전도성이 좋으며, 내열성 및 절연성을 갖는 세라믹 재질, 예를 들어 알루미나(Al2O3)를 이용할 수도 있다. 여기서, 케이스(130) 내부에 위치하는 배터리 셀과 배터리 셀을 연결하는 니켈 플레이트 및 배터리 셀과 회로 기판을 연결하는 니켈탭 등의 도전성 부재는 열 전도 부재로 형성된 케이스(130)와의 전기적인 단락 방지를 위해 절연 처리되는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스(130) 전체를 열 전도 부재로 형성하여 케이스(130)의 국부적인 온도 상승을 방지하여 전체 배터리 셀의 온도를 균일하게 함으로써 특정 배터리 셀의 전압강화를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀간 전압 불균형(imbalance)를 방지할 수 있으며, 온도에 의한 배터리 셀의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 제외한 케이스를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩은 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩과 비교하여 케이스만 다를 뿐 동일한 구성요소를 갖는다. 이에 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩의 케이스(230)은 상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)를 포함하여 이루어진다.
상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)는 도 5에 도시된 상부 케이스(132)와 하부 케이스(134) 전체를 열 전도 부재로 형성한 것에 추가하여, 내부(232b, 234b)에 절연 부재가 더 설치된다. 즉, 상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)에서, 외부(232a, 234a)는 열 전도 부재로 이루어지며, 내부(232b,234b)는 열 전도 부재 위에 절연 부재를 더 설치하여 이루어진다. 이렇게 상부 케이스 및 하부 케이스(232,234)의 내부에 절연 부재를 더 설치하는 이유는, 케이스(230) 내부에 위치하는 배터리 셀과 배터리 셀을 연결하는 니켈 플레이트 및 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 연결하는 니켈 탭 등이 절연 처리되지 않는 경우에, 열전도 부재로 형성되는 케이스와 니켈 플레이트 또는 니켈 탭 사이에서 발생될 수 있는 전기적인 단락을 방지하기 위한 것이다. 여기서, 열 전도 부재는 열 전도성이 좋은 금속 재질로, 예를 들어 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 합금 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 또한, 열 전도 부재는 열 전도성이 좋으며, 내열성 및 절연성을 갖는 세라믹 재질, 예를 들어 알루미나(Al2O3)를 이용할 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스(230)의 외부에 열 전도 부재를 형성함으로써 외부 기기에 장착시 외부 기기의 오랜 작동으 로 케이스(230)에서 과다하게 발생하는 열을 케이스 전체로 전달하여 케이스(230)의 국부적인 온도 상승을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀들의 온도를 균일화하여 배터리 셀간의 전압 불균형을 최소화함으로써 온도에 의한 배터리 셀의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스(230)의 내부에 절연 부재를 더 설치함으로써 케이스 내부에 위치하는 절연처리되지 않은 니켈탭 또는 니켈플레이트 등의 도전성 부재와 케이스와의 전기적인 단락을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전지의 안전성을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 외부 기기와 장착시 접촉하는 케이스를 열 전도성 재질로 형성하여 외부 기기의 특정부분에서 열이 많이 발생하는 경우 그 특정부분에 위치하는 케이스의 열을 케이스의 다른 부분으로 전달시켜 케이스의 국부적인 온도 상승을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 케이스의 온도 불균형을 최소화하여, 배터리 셀들의 온도 불균형을 최소함으로써 어느 특정 배터리 셀이 크게 전압강하 되는 것을 방지하여 배터리 셀간 전압 불균형을 최소화할 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 수명을 최대화할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈; 및
    상기 배터리 셀과 상기 보호 회로 모듈을 수용하는 케이스를 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    상기 케이스는 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 두 개의 배터리 셀이 안착 되는 부분을 포함하는 영역이 열 전도 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 배터리 셀이 안착되는 부분을 포함하는 영역을 제외한 나머지 영역이 절연성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 복수의 배터리 셀이 안착 되는 부분을 포함하는 영역이 열 전도 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열 전도 부재는 금속 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 열 전도 부재는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 합금 중 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 열 전도 부재와 접촉하는 케이스 내부의 도전성 부재는 절연처리되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 배터리 셀과 상기 보호 회로 모듈은 니켈 탭 또는 도전성 와이어로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에 절연부재가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 열 전도 부재는 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 세라믹 재질은 알루미나(Al2O3) 인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140024156A (ko) * 2012-08-20 2014-02-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101459405B1 (ko) * 2012-05-10 2014-11-07 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지팩
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KR101868091B1 (ko) * 2017-03-24 2018-06-19 주식회사 에코파워팩 전원 공급 장치

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