KR20080058965A - Battery pack case of metal material - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 전지팩의 사시도이다;1 is a perspective view of a typical battery pack;
도 2는 종래기술에 따른 전지팩의 조립전의 분해 사시도이다;2 is an exploded perspective view of a battery pack prior to assembly according to the prior art;
도 3a은 도 2의 전지팩에서 상부 덮개가 케이스 본체 위에 실장된 상태에서의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 선 A-A에 따른 수직 단면도이다;3A is a plan view of the battery pack of FIG. 2 with the top cover mounted on the case body, and FIG. 3B is a vertical cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 3A;
도 4a는 도 3b의 부위 B의 확대도이고, 도 4b는 도 4a에서 초음파 용착시의 변화도이다;FIG. 4A is an enlarged view of the portion B of FIG. 3B, and FIG. 4B is a change diagram during ultrasonic welding in FIG. 4A;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해사시도이다;5 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention;
도 6 및 도 7은 하부 케이스와 상부 케이스가 결합되는 과정의 모식도들이다;6 and 7 are schematic views of a process of combining the lower case and the upper case;
도 8은 도 5의 A 부분에 대한 확대도이다;8 is an enlarged view of portion A of FIG. 5;
도 9는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 하부 케이스의 모식도이다.9 is a schematic view of a lower case according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 금속 소재의 전지팩 케이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부가 형성되어 있는 것으로 구성된 전지팩 케이스에 관한 것이다. The present invention relates to a battery pack case of a metal material, and more particularly, a pack case in which a battery cell capable of charging and discharging is incorporated, and a metal material having a sidewall formed in an open structure to accommodate a battery cell. A lower case and an upper case of a metal material mounted on and coupled to the lower case, wherein one or more extensions are bent and coupled to an upper surface of the upper case in a state in which the upper case is mounted on sidewalls of the lower case; It relates to a battery pack case consisting of a fastening portion is formed.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the development and demand for mobile devices increases, the demand for secondary batteries as energy sources is increasing rapidly. Among them, many researches have been conducted and commercialized and widely used for lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage. It is used.
리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류되기도 한다.Lithium secondary batteries are classified into cylindrical batteries, square batteries, pouch-type batteries, and the like, depending on their appearance, and may be classified into lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, and lithium polymer batteries according to the type of electrolyte.
모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 특히 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 그와 같이 작은 두께를 가진 이차전지의 대표적인 전지팩의 형상이 도 1에 도시되어 있고, 그것의 조립 전의 분리 상태도가 도 2에 도시되어 있다.Due to the recent trend toward miniaturization of mobile devices, there is an increasing demand for thinner rectangular batteries and pouch-type batteries. The shape of a typical battery pack of a secondary battery having such a small thickness is shown in FIG. 1, and the state of separation before assembly thereof is shown in FIG. 2.
도 1과 도 2를 참조하면, 전지팩(40)은, 양극, 음극 및 분리막의 전극조립체와 전해액이 밀봉된 상태로 내장되어 있는 장방형의 전지셀(10), 전지셀(10)을 수 납할 수 있는 내부 공간을 가진 케이스 본체(20)와, 전지셀(10)이 수납되어 있는 케이스 본체(20) 위에 결합되어 전지셀(10)을 밀봉하는 상부 덮개(30)로 이루어져 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the
일반적으로, 이러한 구조의 전지팩(40)은 각각 PC, ABS 등과 같은 플라스틱 재질로 되어 있는 케이스 본체(20)와 상부 덮개(30)를 초음파 용착법에 의해 상호 결합시킴으로써 조립된다. 상기 초음파 용착법(ultrasonic welding method)이란, 예를 들어, 20,000 Hz의 고주파를 이용한 진동으로 마찰열을 일으켜 두 피접착면을 용융 접착시키는 방법이다.In general, the
케이스 본체(20)와 상부 덮개(30)를 초음파 용착법에 의해 결합시키는 더욱 구체적인 내용은 도 3a 및 3b와 도 4a 및 4b를 참조하여 설명할 수 있다. 도 3a 및 3b에는 상부 덮개(30)가 케이스 본체(20) 위에 실장된 상태에서의 평면도와 그것의 수직 단면도(도 3a의 A-A 단면도)가 각각 도시되어 있다. 상부 덮개(30)가 케이스 본체(20) 위에 실장된 상태에서, 상부 덮개(30)의 양단면과 케이스 본체(20)의 양단부는 서로 접촉되어 있다. 그러한 접촉 부위(B)의 확대도와 초음파 용착시의 변화도가 도 4a 및 4b에 도시되어 있다. 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이, 상부 덮개(30)의 단부 하면에는 쇄기형의 용착산(30a)이 형성되어 있고, 케이스 본체(20)의 대응 부위에는 용착산(30a)이 접하는 용착면(20a)이 형성되어 있다. 초음파 용착을 위해 고주파 진동을 가하면, 용착산(30a)과 용착면(20a)의 접촉면이 용융되면서 상호 접착이 이루어진다.More details of coupling the
그러나, 더욱 얇은 두께의 전지팩에 대한 수요가 늘어남에 따라 최근에는 케 이스 본체(20)와 상부 덮개(30)의 두께가 각각 0.3 ~ 0.35 mm로 까지 얇아지면서, 그에 따라 금형가공 및 사출성형에 어려움이 크고, 더욱이 용착산(30a) 및 용착면(20a) 또한 작아지게 되어, 용착 강도가 약해지는 등 용착 불량률이 높아지고 있다. However, as the demand for thinner battery packs increases, the thickness of the
또한, 전지팩의 케이스 본체와 상부 덮개를 제작하는데 있어서, 특정한 형태를 성형하기 위하여 인서트 사출 성형법을 주로 사용하는데, 이러한 인서트 사출 성형법을 사용하기 위해서는 별도의 사출 성형기를 제작 및 설치해야 하는 번거로움이 있고, 더욱이 두꺼운 플라스틱 소재의 케이스는 동일 규격 대비 전지셀의 크기가 감소하여 용량이 저하되는 문제점을 가지고 있다.In addition, in manufacturing the case body and the top cover of the battery pack, the insert injection molding method is mainly used to mold a specific shape, in order to use the insert injection molding method, the inconvenience of having to manufacture and install a separate injection molding machine. In addition, the thick plastic case has a problem that the capacity of the battery cell is reduced in size compared to the same standard.
이와 관련하여, 일본 특허등록 제3412471호에는 금속판 형태의 상면부 및 하면부와 합성수지로 이루어진 측면부로 구성된 팩 케이스에서, 상면부와 하면부를 나사 등의 연결부재를 사용하여 조립되는 전지팩 케이스가 개시되어 있다. 그러나, 상기 전지팩 케이스는 각각 금속판과 합성수지로 이루어진 부재들로 구성되어 있고, 금속보다 두꺼운 합성수지로 형성된 팩 케이스는 동일 규격 대비 전지셀의 크기를 감소시키므로, 동일 규격의 전지용량을 확보하기 위해서는 전지팩의 크기 증가가 불가피하고, 팩 케이스 자체의 제조 비용도 높으며, 조립 방식도 복잡하다는 문제점들이 있다. In this regard, Japanese Patent No. 3412471 discloses a battery pack case in which a top portion and a bottom portion in the form of a metal plate and a side portion made of a synthetic resin are assembled using a connecting member such as a screw. It is. However, the battery pack case is composed of a member consisting of a metal plate and a synthetic resin, respectively, and a pack case formed of a synthetic resin thicker than the metal reduces the size of the battery cell compared to the same standard, in order to ensure the battery capacity of the same standard The increase in size of the pack is inevitable, the manufacturing cost of the pack case itself is high, and the assembly method is also complicated.
또한, 한국 특허등록 제0516146호에는 상부 벽, 하부 벽 및 측벽 등으로 구성된 하우징을 포함하는 전지셀이 장착된 전지팩에서, 하우징을 강화하기 위한 평평한 리브들과 그 사이에 플라스틱 기재의 리세스(recess)들을 가지는 대략 평평한 프레임을 구비하고, 상기 측벽은 프레임 주위로 제공되는 얇은 금속 플래이팅(plating)의 일부를 포함하는 외관 엔벨로프(envelope)의 일부분을 형성하는 구조의 전지팩 케이스가 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허에서 리브들과 리세스들로 구성되는 프레임은 대략 3 mm 정도의 두께를 가지는 합성수지로 형성되어 있으므로, 앞에서 언급한 일본 특허등록 제3412471호의 문제점들을 가지고 있고, 상기 하우징의 플랜지부와 프레임은 아교접착을 이용하여 연결되므로, 이후 설명하는 바와 같은 본 발명의 연장체결부를 절곡하여 용접하는 방식에 비해 결합력이 떨어지는 단점이 있다.In addition, Korean Patent No. 0516146 discloses a battery pack equipped with a battery cell including a housing composed of an upper wall, a lower wall, and a side wall, wherein flat ribs for reinforcing the housing and a recess of a plastic substrate therebetween ( Disclosed is a battery pack case having a substantially flat frame having recesses, the sidewalls forming a portion of an exterior envelope comprising a portion of a thin metal plating provided around the frame. . However, since the frame composed of ribs and recesses in the patent is formed of a synthetic resin having a thickness of about 3 mm, it has the problems of the above-mentioned Japanese Patent No. 3412471, and the flange portion of the housing Since the frame is connected using glue, there is a disadvantage in that the bonding force is lower than the method of bending and welding the extension joint of the present invention as described later.
상기 문제점들을 해결하기 위해 금속 소재만을 사용하여 전지팩 케이스를 제조하는 기술로서, 한국 특허등록 제0392340호에는, 상부와 하부 케이스가 각각 금속 소재로 이루어져 있고, 상부 케이스의 플랜지부에 적당한 간격으로 구멍이 형성되어 있으며, 하부 케이스의 테두리에는 상부 케이스의 구멍부에 대응한 위치에 용착립이 형성되고, 상기 하부 케이스의 용착립을 상부 케이스의 구멍에 삽입한 후 초음파 용착에 의해 결합시키는 구조의 전지팩 케이스가 개시되어 있다. As a technology for manufacturing a battery pack case using only a metal material to solve the above problems, Korean Patent Registration No. 0392340, the upper and lower cases are each made of a metal material, the hole in the flange portion of the upper case at appropriate intervals Is formed, and a welding lip is formed at a position corresponding to the hole of the upper case at the edge of the lower case, and a battery having a structure in which the welding lip of the lower case is inserted into the hole of the upper case and then joined by ultrasonic welding. A pack case is disclosed.
그러나, 상기 특허에 따르면, 상부 케이스에 구멍을 형성하기 위한 플랜지부가 필요하므로 전지팩의 크기를 증가시키게 되고, 하부 케이스의 테두리는 용착립이 형성될 수 있을 정도로 두꺼워야 하므로 팩 케이스를 금속 소재로 구성하는 잇점을 최대한 활용하지 못하는 단점이 있다. However, according to the patent, since the flange portion for forming a hole in the upper case is required to increase the size of the battery pack, the edge of the lower case should be thick enough to form a weld lip, so the pack case is made of a metal material There is a drawback in not making the most of the benefits that make up.
따라서, 얇은 두께의 금속 소재 케이스를 사용하면서도 외부 충격에 적정한 강도를 제공하고 제조공정이 간단하여 제조비용이 저렴한 전지팩 케이스에 대한 필 요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a battery pack case having a low manufacturing cost because it provides a suitable strength for external impact while using a thin metal case and a simple manufacturing process.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.
본 출원의 발명자들은 전지팩 케이스에 대한 다양한 실험들과 심도 있는 연구를 거듭한 끝에, 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어진 금속 소재의 팩 케이스에서, 하부 케이스 측벽에 상부 케이스와 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부를 포함한 금속 소재의 팩 케이스를 사용하는 경우, 전지팩 케이스의 부피감소에 따라 전지 용량이 향상되고, 전지팩의 제조 공정성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. After various experiments and in-depth studies of the battery pack case, the inventors of the present application, in the metal case of the upper case and the lower case, one or more extensions coupled to the upper case on the side wall of the lower case In the case of using a metal pack case including a fastening part, it was confirmed that the battery capacity can be improved according to the volume reduction of the battery pack case, and the manufacturing processability of the battery pack can be greatly improved, and the present invention has been completed.
따라서, 본 발명에 따른 금속 소재의 전지팩 케이스는, 충방전이 가능한 전지셀이 내장되는 팩 케이스로서, 전지셀을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스와 상기 하부 케이스 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스를 포함하고 있으며, 상기 하부 케이스의 측벽에는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 결합되는 하나 또는 둘 이상의 연장 체결부를 포함하는 것으로 구성되어 있다.Accordingly, the battery pack case of the metal material according to the present invention is a pack case in which a battery cell capable of charging and discharging is embedded, and a lower case of a metal material having a sidewall formed in an open top structure to accommodate the battery cell. And an upper case of a metal material mounted on and coupled to the lower case, and the sidewall of the lower case includes one or more extension fastening parts that are bent and coupled to an upper surface of the upper case in a state where the upper case is mounted. It consists of doing.
즉, 본 발명에 따른 전지팩 케이스는 금속 소재로 이루어져 있어서 동일 크 기 대비 높은 기계적 강도에 의해 전지 용량을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 상부 케이스가 탑재된 상태에서 하부 케이스의 연장 체결부를 절곡하는 과정 만으로 결합을 이룰 수 있으므로 별도의 연결부재 없이 상하부 케이스를 결합시킬 수 있어서 전지팩의 공정성을 크게 향상시킬 수 있다.That is, the battery pack case according to the present invention is made of a metal material has the effect of improving the battery capacity by a high mechanical strength compared to the same size, and bending the extension fastening portion of the lower case in the state where the upper case is mounted Since only a process can be achieved, the upper and lower cases can be combined without a separate connection member, thereby greatly improving the processability of the battery pack.
하부 케이스의 측벽으로부터 돌출된 연장 체결부는 상부 케이스가 탑재된 상태에서 상부 케이스의 상면으로 절곡되어 상부 케이스와 하부 케이스를 고정시키는 역할을 한다. 따라서, 연장 체결부는 상기와 같은 역할을 하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 하부 케이스와 일체의 형태로 작은 돌기 구조일 수 있다. The extended fastening portion protruding from the side wall of the lower case is bent to the upper surface of the upper case in a state where the upper case is mounted to serve to fix the upper case and the lower case. Therefore, the extension fastening portion is not particularly limited as long as it has a structure to play such a role, for example, it may be a small protrusion structure in the form of an integral part with the lower case.
상기 연장 체결부는 바람직하게는 상부 케이스의 상면으로 절곡된 후 용접되는 구조로 이루어져 있어서 상하부 케이스의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 용접은 연장 체결부 중 상부 케이스의 상면으로 절곡된 부위에 행해질 수 있으므로, 연장 체결부의 절곡 부위와 상부 케이스의 상면 사이에 용접에 의한 결합이 달성된다. The extension fastening portion is preferably made of a structure that is bent to the upper surface of the upper case and then welded to further improve the bonding force of the upper and lower cases. Since the welding can be performed at a portion bent to the upper surface of the upper case of the extension fastening portion, the joining by welding is achieved between the bent portion of the extension fastening portion and the upper surface of the upper case.
상기 측벽은 하나의 금속 판재를 절곡하여 제조될 수 있는 바, 금속 판재의 단부를 수직으로 절곡하여 하부 케이스의 측벽을 형성할 수 있다. The side wall may be manufactured by bending one metal plate, and the sidewall of the lower case may be formed by vertically bending an end portion of the metal plate.
일반적으로 전지팩에는 안전소자 등의 탑재, 절연성 확보, 내구성 증진 등을 목적으로 전지셀의 상단과 하단에 각각 절연성 커버가 장착된다. 따라서, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 전지팩에서, 측벽은 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 양측면 쪽에 절곡되어 형성되어 있고, 개방된 하부 케이스의 상면 및 하면 에 각각 절연성 및 충격 흡수성 소재의 대략 직사각형 형상의 절연성을 가지는 상단 커버 및 하단 커버가 추가로 장착된 구조일 수 있다.In general, the battery pack is equipped with an insulating cover on the top and bottom of the battery cell, respectively, for the purpose of mounting safety devices, ensuring insulation, enhancing durability. Therefore, in one preferred battery pack according to the present invention, the side wall is bent on both sides of the battery cell to be mounted on the receiving portion, and the insulating and shock absorbing materials are respectively formed on the upper and lower surfaces of the open lower case. The upper cover and the lower cover having an insulation of a substantially rectangular shape of may be further mounted structure.
바람직하게는, 하부 케이스의 개방된 하면에 상기 하부 케이스의 측벽과 본체 저면으로부터 절곡된 체결 돌기가 형성되어 있고, 하단 커버에는 그것의 외주면을 따라 상기 체결 돌기에 대응하는 체결 홈이 형성되어 있는 구조로서, 전지의 조립시 하부 케이스의 상기 체결 돌기에 하단 커버의 상기 체결 홈이 끼움 체결 방식으로 고정되는 구조로 이루어질 수 있다. 종래의 절연성 커버는 전지셀과의 접촉 부위에 접착제를 도포한 후 전지셀과 결합시킨 상태에서 경화시킨 뒤 적절히 가압함으로써 장착되는 바, 절연성 커버의 장착 과정은 다단계로 진행되어, 제조공정이 복잡해지고 원가가 상승하는 요인들 중의 하나로 작용한다. 반면에, 본 발명에서와 같은 상기 끼움 체결 방식은 접착제에 의한 부착 공정을 생략할 수 있으므로, 제조 공정을 크게 단축할 수 있는 장점이 있다.Preferably, the open lower surface of the lower case is formed with a fastening protrusion bent from the side wall of the lower case and the bottom of the main body, the lower cover has a structure formed with a fastening groove corresponding to the fastening protrusion along its outer peripheral surface As an assembly of the battery, the fastening groove of the bottom cover may be fixed to the fastening protrusion of the lower case in a fastening manner. The conventional insulating cover is mounted by applying an adhesive to a contact part with the battery cell, curing it in a state where it is combined with the battery cell, and then pressing the bar appropriately. It is one of the factors that raises costs. On the other hand, the fitting fastening method as in the present invention can omit the attachment process by the adhesive, there is an advantage that can greatly shorten the manufacturing process.
경우에 따라서는, 하부 케이스뿐만 아니라, 상부 케이스의 해당 부위에도 체결 돌기가 형성되어 있어서, 하단 커버의 4면 모서리가 체결 홈-체결돌기의 끼움 체결 방식으로 고정될 수 있다. In some cases, the fastening protrusions are formed not only in the lower case but also in the corresponding portions of the upper case, so that the four surface edges of the lower cover can be fixed by the fitting fastening method of the fastening groove-fastening protrusion.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 측벽은 수납부에 장착될 전지셀을 기준으로 그것의 양측면과 하단면에 각각 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 양측면 뿐만 아니라 하단면 부위에도 금속 판재를 절곡하여 측벽을 형성시킴으로써, 3 면에 각각 상기 측벽을 형성시킬 수 있다. In another preferred example, the side wall may be formed of a structure that is formed on both sides and the bottom surface of the battery cell to be mounted on the receiving portion, respectively. That is, by forming the side walls by bending the metal plate on both side surfaces as well as the lower surface portion, the side walls can be formed on each of the three surfaces.
이 경우, 하단 측벽의 내면에는 절연성 및 충격 흡수성의 부재('하단 부재') 가 추가로 부가되는 것이 바람직하다. 상기 하단 부재는 하단 측벽과 전지셀 사이에 위치하게 되어 외력의 부가에 대한 안전성 및 절연성을 향상시킬 수 있다. In this case, it is preferable that an insulating and shock absorbing member ('lower member') is further added to the inner surface of the lower sidewall. The lower member may be positioned between the lower sidewall and the battery cell, thereby improving safety and insulation against the addition of external force.
또한, 상기 상하부 케이스들의 개방된 상단에는 절연성 및 충격 흡수성 소재의 상단 커버가 추가로 부가될 수 있다. 이러한 상단 커버는 PCM의 외면에 위치하게 되어, PCM과 전지팩 외부의 통전을 방지하고 전지팩 수직 단면상으로 낙하와 같은 외력의 인가시 부가된 외력을 흡수하여 전지팩 내부 구성부재들을 보호할 수 있다.In addition, a top cover of an insulating and shock absorbing material may be additionally added to the open upper ends of the upper and lower cases. The top cover may be located on the outer surface of the PCM, thereby preventing electricity from flowing out of the PCM and the battery pack, and absorbing the external force applied upon application of an external force such as falling onto the battery pack vertical section, thereby protecting the battery pack internal components. .
전지셀이 장착된 상태에서 하부 케이스 상에 탑재되는 상부 케이스는 측벽이 형성되어 있지 않다는 점을 제외하고는 하부 케이스의 형상과 대략 일치하는 구조를 가지고 있다. 이러한 상부 케이스의 외주면에는, 바람직하게는, 하부 케이스의 연장 체결부에 대응하는 위치에 만입부가 형성되어 있다. The upper case mounted on the lower case in a state in which the battery cell is mounted has a structure that substantially matches the shape of the lower case except that sidewalls are not formed. On the outer circumferential surface of such an upper case, the indentation part is formed in the position corresponding to the extension fastening part of a lower case preferably.
하부 케이스의 연장 체결부는, 앞서 설명한 바와 같이, 상부 케이스의 상면으로 절곡 결합됨으로써 상부 케이스와 하부 케이스를 고정시키므로, 상부 케이스와 하부 케이스의 외주면 형상이 동일한 경우, 절곡 결합된 상태에서 연장 체결부는 측면으로 돌출된 구조가 만들어진다. 반면에, 상기와 같이, 하부 케이스의 연장 체결부에 대응하는 위치에서 상부 케이스의 외주면에 만입부가 형성되어 있으면, 절곡 결합된 상태에서 측면으로의 돌출 현상을 방지할 수 있다. 더욱이, 하부 케이스에 대한 상부 케이스의 탑재를 정위치로 용이하게 수행할 수 있으므로, 전지팩의 제조 공정성을 크게 향상시킬 수 있다. As described above, the extension fastening part of the lower case is bent and coupled to the upper surface of the upper case to fix the upper case and the lower case, so that when the outer circumferential shape of the upper case and the lower case are the same, the extension fastening part is bent in the coupled state. Protruding structure is created. On the other hand, as described above, if the indentation is formed on the outer circumferential surface of the upper case at a position corresponding to the extension fastening portion of the lower case, it is possible to prevent the protrusion phenomenon to the side in the bent state. Furthermore, since the mounting of the upper case to the lower case can be easily performed in place, the manufacturing processability of the battery pack can be greatly improved.
경우에 따라서는, 하부 케이스의 연장 체결부가 절곡된 상태에서 상면으로의 돌출 현상을 방지할 수 있도록, 연장 체결부의 두께를 상대적으로 얇게 만들거나, 또는 연장 체결부가 절곡되는 위치에서 상부 케이스의 상면에 연장 체결부의 두께에 대응하는 만입형 요철을 형성할 수도 있다. In some cases, the thickness of the extension fastening portion may be made relatively thin or the upper surface of the upper case may be bent at a position where the extension fastening portion is bent so as to prevent protrusion of the upper fastening portion from being bent. Indented concavities and convexities corresponding to the thickness of the extension fastening portion may be formed.
상부 케이스와 하부 케이스의 소재는 내구성과 내화학성을 가지는 금속 소재라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 스테인리스 스틸이 바람직하게 사용될 수 있다. The material of the upper case and the lower case is not particularly limited as long as it is a metal material having durability and chemical resistance, for example, stainless steel may be preferably used.
본 발명은 또한 상기 전지팩 케이스에 충방전이 가능한 전지셀이 내장되어있는 전지팩을 제공한다. The present invention also provides a battery pack having a built-in battery cell capable of charging and discharging the battery pack case.
본 발명에 따른 전지팩은 특히 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트, 구체적으로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 장착하고 외주면을 열융착한 구조로 이루어진 파우치형 전지셀이 내장된 전지 팩에 바람직하게 적용될 수 있다. 파우치형 전지셀은 금속 캔을 사용하는 전지셀에 비해 기계적 강성이 떨어지므로, 상기 금속 소재의 전지팩 케이스를 사용함으로써, 그러한 기계적 강성을 보완할 수 있다. In particular, the battery pack according to the present invention has a structure in which an electrode assembly having a cathode / separation membrane / cathode structure is mounted on a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, specifically, an aluminum laminate sheet, and the outer peripheral surface is heat-sealed. The battery pack may be preferably applied to a battery pack having a built-in type battery cell. Since the pouch-type battery cell is inferior in mechanical rigidity to the battery cell using the metal can, the mechanical rigidity can be compensated by using the battery pack case of the metal material.
일반적으로 파우치형 전지셀을 내장한 형태의 전지팩에서, 전지셀은 상기 열융착으로 만들어진 전지케이스의 상단 실링부가 절곡되지 않은 구조(테라스 구조)로 이루어져 있어서 공간활용도가 떨어지며, 단자부에 충격이 가해졌을 때 보호회로 소자(PCM)가 탈리되거나 전지셀 상부에 심한 손상이 유발되는 경향이 있다. 즉, 종래의 전지팩에서는 전지셀의 양측면 실링부 만을 수직 절곡하여 전지셀 본체에 밀착시키고, 상단 실링부는 미절곡 상태로 유지하여 그러한 미절곡 테라스 부위 에 PCM 등을 탑재하는 구조로 이루어져 있다. 따라서, 미절곡 테라스 부위로 인해 동일 규격 대비 전지의 용량이 감소하게 되고, 구조적으로 취약한 미절곡 테라스 부위로 인해 전지팩의 낙하 또는 외부 충격의 인가시 많은 문제점들이 유발될 수 있다. In general, in a battery pack having a built-in pouch-type battery cell, the battery cell has a structure (terrace structure) that is not bent the upper sealing portion of the battery case made of the heat-sealing is less space utilization, the impact on the terminal portion When removed, the protection circuit element (PCM) tends to detach or cause severe damage to the battery cell. That is, in the conventional battery pack, only the two side sealing parts of the battery cell are vertically bent to closely adhere to the battery cell body, and the upper sealing part is maintained in an unbent state, and the PCM is mounted on the unbended terrace portion. Therefore, the capacity of the battery compared to the same standard is reduced due to the unbended terrace portion, and due to the structurally weak unfolded terrace portion, many problems may be caused when the battery pack is dropped or an external impact is applied.
반면에, 본 발명에 따른 전지팩은, 하나의 바람직한 예에서, 전지케이스의 상단 실링부를 전지셀의 상단에 밀착되도록 수직 절곡한 후, 그 위에 보호회로 소자(PCM)를 탑재한 구조로 이루어짐으로써, 높은 공간 활용도와 우수한 구조적 안정성을 발휘할 수 있다. On the other hand, the battery pack according to the present invention, in one preferred embodiment, by vertically bending the upper sealing portion of the battery case to be in close contact with the upper end of the battery cell, it is made of a structure having a protective circuit element (PCM) mounted thereon Higher space utilization and excellent structural stability can be achieved.
본 발명에 따른 전지팩은 전지셀이 팩 케이스에 장착된 형태와 관계없이 사용이 가능하며, 바람직하게는, 내장형 전지팩에 바람직하게 적용될 수 있다.The battery pack according to the present invention can be used regardless of the form in which the battery cell is mounted in the pack case, and preferably, it can be preferably applied to the built-in battery pack.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해사시도가 모식적으로 도시되어 있다.5 is an exploded perspective view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면 전지팩(100)은, 파우치형 전지셀(200), 전지셀(200)을 수납할 수 있도록 상부가 개방된 구조로 측벽(310) 이 형성되어 있는 금속 소재의 하부 케이스(300), 하부 케이스(300) 상에 탑재되어 결합되는 금속 소재의 상부 케이스(400), 개방된 하부 케이스(300)의 상면 및 하면에 각각 장착되는 절연성 및 충 격 흡수성 소재로 이루어진 상단 커버(500) 및 하단 커버(510), 전지의 과충전, 과방전, 과전류 등을 제어하고 외측에는 해당 기기(도시되어 있지 않음)와 접속 가능하도록 외부 입출력 단자가 형성되어 있는 보호회로 모듈(PCM: 600), 조립된 전지팩의 케이스 외면에 도포되는 외장부재(700) 등으로 구성되어 있다. Referring to FIG. 5, the
하부 케이스(300)는 양측 단부에 측벽(310)이 형성되어 있고, 측벽(310)에는 상부 케이스(400)의 상면에 절곡 결합되는 연장 체결부(314)가 다수 개 돌출되어 있으며, 개방된 상면과 하면에는 측벽(310)과 케이스 저면으로부터 절곡된 체결 돌기(320, 322)가 형성되어 있다. The
상단 및 하단 커버(500, 510)에는 그것의 외주면을 따라 체결 돌기(320, 322)에 대응하는 체결홈(512)이 형성되어 있으며, 전지팩(100)의 조립시 하부 케이스(300)의 체결 돌기(320, 322)에 하단 커버(510)의 체결홈(512)이 끼움 체결 방식으로 고정되는 구조로 이루어질 수 있다.Fastening
도 6 및 도 7에는 하부 케이스와 상부 케이스가 결합되는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.6 and 7 schematically show a process of combining the lower case and the upper case.
이들 도면을 참조하면, 하부 케이스 측벽(310)에는 작은 돌기형 연장 체결부(314)가 상향 돌출되어 있고, 상부 케이스(400)의 외주면에는 하부 케이스 측벽(310)의 연장 체결부(314)에 대응하는 위치에 그에 대응하는 만입부(410)가 형성되어 있다. Referring to these drawings, a small protruding
하부 케이스 측벽(310)으로부터 상향 돌출된 연장 체결부(314)를 만입부(410)에 위치시킨 후, 상부 케이스(400)로부터 돌출되는 연장 체결부(314)의 잉 여 부위를 절곡하여 용접하면, 상부 케이스(400)와 하부 케이스의 견고한 결합이 달성된다.When the
도 8에는 도 5의 A 부분에 대한 부분 확대도가 도시되어 있다. FIG. 8 is a partially enlarged view of portion A of FIG. 5.
도 8을 참조하면, 알루미늄 라미네이트 시트의 전지케이스로 이루어진 전지셀(200)은 그것의 상단 실링부(210)가 수직으로 상향 절곡되어 전지셀(200)의 본체 상에 밀착되어 있고, 그 위에 PCM(600)이 탑재되어 있다. 상단 실링부(210)로부터 돌출되어 있는 전극리드(220)는 재차 수직 절곡되어 PCM(600)의 접속단자에 연결되어 있다. 따라서, 상단 실링부(210)로 인한 사공간(dead space)를 줄일 수 있고, PCM(600)이 안정적으로 장착될 수 있다. Referring to FIG. 8, the
도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하부 케이스의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.9 schematically illustrates a structure of a lower case according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 수납부(340)에 장착될 전지셀(200)을 기준으로 그것의 양측면과 하단면에는 각각 측벽(310, 330)이 형성되어 있다. 즉, 양측면 뿐만 아니라 하단면 부위에도 금속 판재를 절곡하여 측벽(330)을 형성함으로써, 3면에 각각 측벽(310, 330)이 형성되어 있는 구조가 만들어진다. Referring to FIG. 9,
이러한 구조에서 하단 측벽(330)의 내면에는 절연성 및 충격 흡수성을 가지는 부재(800)가 추가로 부가된다. 충격 흡수성의 부재(800)는 하단 측벽(330)과 전지셀(도시하지 않음) 사이에 위치하게 되어 외력의 부가에 대한 안전성 및 절연성을 향상시킬 수 있다. In this structure, an inner surface of the
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속 한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 소재의 전지팩 케이스는 하부 케이스 측벽에 돌출된 연장 체결부에 의해 상부 케이스와 결합되는 구조로 이루어져 있어서, 별도의 연결부재 없이 간단한 구조로 상부 케이스와 하부 케이스를 결합시킬 수 있어 전지팩의 제조 공정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the battery pack case of the metal material according to the present invention has a structure that is coupled to the upper case by an extended fastening portion protruding from the lower case side wall, the upper case and the lower portion in a simple structure without a separate connection member Since the case can be combined there is an effect that can greatly improve the manufacturing processability of the battery pack.
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