KR20130048977A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20130048977A
KR20130048977A KR1020110113935A KR20110113935A KR20130048977A KR 20130048977 A KR20130048977 A KR 20130048977A KR 1020110113935 A KR1020110113935 A KR 1020110113935A KR 20110113935 A KR20110113935 A KR 20110113935A KR 20130048977 A KR20130048977 A KR 20130048977A
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Abstract

본 발명은 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 리드 탭의 쇼트를 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일례로, 다수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 보호 회로 모듈; 상기 배터리 셀과 상기 보호 회로 모듈이 안착되는 하부 케이스와 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스로 이루어진 케이스; 상기 배터리 셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 셀 탭; 상기 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 보호 회로 탭; 및 상기 케이스의 외부에 형성되어, 상기 셀 탭과 상기 보호 회로 탭을 전기적으로 연결하는 연결 탭을 포함하는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 노트북, PDA 또는 캠코더 등과 같은 휴대용 전자기기에 사용되는 배터리 팩은 배터리 셀이 갖는 용량의 한계 때문에 여러 개의 배터리 셀을 하나로 묶어서 제조하고 있다.
이러한 배터리 팩은 하부 케이스와, 상기 하부 케이스에 수납된 다수의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되어 그것들의 충방전 상태를 제어하는 보호 회로 모듈과, 상기 하부 케이스에 결합되어 상기 배터리 셀 및 보호 회로 모듈을 외부 환경으로부터 보호하는 상부 케이스 등으로 이루어져 있다. 상기 배터리 셀은 과충전 또는 과방전 때문에 파괴될 위험이 있으며, 또한 충전 및 방전이 개별 셀에 따라 차이가 난다. 따라서, 상기 보호 회로 모듈은 각각의 모든 셀에 대하여 충전 및 방전을 제어하여 배터리 셀의 충전 상태를 균일하게 하는 역할을 한다. 이러한 보호 회로 모듈은 니켈로 만들어진 탭 또는 도전성 와이어에 의해 배터리 셀과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 탭 또는 도전성 와이어는 케이스의 내부에 형성되며 배터리 셀의 양극 및 음극에 연결되어 있으므로, 극성이 다른 탭끼리 서로 쇼트될 위험이 있다.
본 발명은 배터리 셀의 양극 단자에 연결된 탭과 음극 단자에 연결된 탭 사이의 쇼트를 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 다수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 보호 회로 모듈; 상기 배터리 셀과 상기 보호 회로 모듈이 안착되는 하부 케이스와 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스로 이루어진 케이스; 상기 배터리 셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 셀 탭; 상기 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 보호 회로 탭; 및 상기 케이스의 외부에 형성되어, 상기 셀 탭과 상기 보호 회로 탭을 전기적으로 연결하는 연결 탭을 포함한다.
상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함할 수 있다.
상기 셀 탭은 상기 배터리 셀의 양극 단자에 전기적으로 연결된 양극 셀 탭과 상기 배터리 셀의 음극 단자에 전기적으로 연결된 음극 셀 탭을 포함하고, 상기 양극 셀 탭은 상기 상부 케이스의 외부로 노출되고 상기 음극 셀 탭은 상기 하부 케이스의 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 보호 회로 탭은 상기 보호 회로 모듈에 결합된 결합부; 상기 결합부로부터 연장되며, 상기 배터리 셀과 상기 케이스 사이에 형성된 연장부; 및 상기 연장부로부터 연장되며, 상기 케이스를 관통하여 외부로 노출된 돌출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연장부는 상기 배터리 셀을 감싸며 위로 볼록하게 형성되고, 상기 돌출부는 상기 상부 케이스의 외부로 노출될 수 있다. 또한, 상기 연장부는 상기 배터리 셀을 감싸며 아래로 볼록하게 형성되고, 상기 돌출부는 상기 하부 케이스의 외부로 노출될 수 있다.
상기 보호 회로 모듈은 일측에 형성된 관통홀을 포함하고, 상기 결합부는 상기 관통홀에 결합될 수 있다.
상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 내부에 인서트 사출될 수 있다. 상기 연결 탭은 상기 케이스의 외부에 인서트 사출될 수 있다.
또한, 상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함하고, 상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌출부를 포함하며, 상기 연결 탭은 상기 돌기와 상기 돌출부를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
더불어, 상기 연결 탭을 덮도록 상기 케이스에 부착된 마감 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 마감 부재는 상기 상부 케이스에 부착된 상부 마감 부재와 상기 하부 케이스에 부착된 하부 마감 부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 케이스 내부에 수용된 다수의 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 리드 탭에 있어서, 상기 배터리 셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 셀 탭; 일측이 상기 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결되며, 타측이 상기 케이스의 내부에서 외부로 연장된 보호 회로 탭; 및 상기 케이스의 외부에 형성되어, 상기 셀 탭과 상기 보호 회로 탭을 전기적으로 연결하는 연결 탭을 포함한다.
상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함할 수 있다.
상기 셀 탭은 상기 배터리 셀의 양극 단자에 전기적으로 연결된 양극 셀 탭과 상기 배터리 셀의 음극 단자에 전기적으로 연결된 음극 셀 탭을 포함하고, 상기 양극 셀 탭은 상기 케이스의 상부로 노출되고 상기 음극 셀 탭은 상기 케이스의 하부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 보호 회로 탭은 상기 보호 회로 모듈에 결합된 결합부; 상기 결합부로부터 연장되며, 상기 배터리 셀과 상기 케이스 사이에 형성된 연장부; 및 상기 연장부로부터 연장되며, 상기 케이스를 관통하여 외부로 노출된 돌출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보호 회로 모듈은 일측에 형성된 관통홀을 포함하고, 상기 결합부는 상기 관통홀에 결합될 수 있다.
또한, 상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 내부에 인서트 사출될 수 있다. 상기 연결 탭은 상기 케이스의 외부에 인서트 사출될 수 있다.
또한, 상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함하고, 상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌출부를 포함하며, 상기 연결 탭은 상기 돌기와 상기 돌출부를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀의 양극 단자와 연결된 제 1 연결 탭이 케이스의 상부에 위치하고 배터리 셀의 음극 단자와 연결된 제 3 연결 탭이 케이스의 하부에 위치하므로, 배터리 셀의 내부 단락을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀에 전기적으로 연결된 셀 탭과 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결된 보호 회로 탭을 연결하는 연결 탭이 케이스의 외부에 형성되므로, 배터리 셀의 내부 단락을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결된 보호 회로 탭이 케이스 내부에 인서트 사출되므로, 제조 공정 및 그에 따른 비용을 줄일 수 있다. 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 셀 탭과 보호 회로 탭을 전기적으로 연결하는 연결 탭이 케이스의 외부에 인서트 사출되므로, 제조 공정 및 그에 따른 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A'를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 B-B'를 도시한 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 C부분의 확대도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 저면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 배터리 셀과 보호 회로 모듈이 하부 케이스에 안착된 것을 도시한 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 배터리 팩의 회로도이다.
도 9는 도 3 및 도 4에 도시된 마감 부재의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 A-A'를 도시한 단면도이다. 도 4는 도 1의 B-B'를 도시한 단면도이다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 평면도이다. 도 5b는 도 5a에 도시된 C부분의 확대도이다. 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 저면도이다. 도 7은 도 2에 도시된 배터리 셀과 보호 회로 모듈이 하부 케이스에 안착된 것을 도시한 사시도이다. 도 8은 도 1에 도시된 배터리 팩의 회로도이다. 도 9는 도 3 및 도 4에 도시된 마감 부재의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 다수의 배터리 셀(110), 셀 탭(120), 보호 회로 모듈(130), 보호 회호 탭(140), 상부 케이스(151) 및 하부 케이스(152)로 이루어진 케이스(150), 연결 탭(160) 및 마감 부재(170)를 포함한다. 여기서, 상기 셀 탭(120), 상기 보호 회로 탭(140) 및 상기 연결 탭(160)은 리드 탭으로 정의할 수 있으며, 상기 리드 탭은 상기 배터리 셀(110)과 상기 보호 회로 모듈(130)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
상기 다수의 배터리 셀(110)은 상면과 하면이 서로 다른 극성을 갖도록 설계되는데, 도면에서 볼록한 단자 모양의 상면이 양극을 나타내고, 평평한 하면이 음극을 나타내는 것으로 한다. 또한, 여기서는 상기 다수의 배터리 셀(110)의 상면이 셀 내 전극 조립체(미도시)의 양극과 전기적으로 연결되고, 바닥면이 셀 내 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결된다고 가정한다. 이러한 배터리 셀(110)로는 충전 및 방전이 가능한 원통형 이차 전지가 사용될 수 있다. 상기 다수의 배터리 셀(110)은 도면에서 6개로 나타냈지만, 그 개수를 한정하는 것은 아니다. 도 8에 도시된 회로도를 참조하면, 본 발명에서는 상기 다수의 배터리 셀(110)이 병렬로 2개 연결된 하나의 세트가 3개 있으며, 각각의 세트는 직렬로 연결되어 하나의 배터리 팩(100)을 이루는 것으로 설명하기로 한다. 따라서, 상기 다수의 배터리 셀(110)은 제 1 배터리 셀 세트(111), 제 2 배터리 셀 세트(112) 및 제 3 배터리 셀 세트(113)로 이루어진다. 이러한 구조를 3직렬-2병렬(3 series-2 parallel)구조로 지칭할 수 있다. 상기 다수의 배터리 셀(110)은 케이스(150) 내부에 안착되며, 각각의 배터리 셀 세트(111,112,113)의 전극 단자 즉, 양극 단자 및 음극 단자에는 셀 탭(120)이 전기적으로 연결된다.
도면에서 B+, B-는 대전류단을 표시하고, 직/병렬 연결된 배터리 셀(110)들에서 양 끝단의 전원부를 나타낸다. B+는 양극 전원부로서 최고 전위단을 나타내고, B-는 음극 전원부로서 최저 전위단을 나타낸다. 따라서, 상기 제 1 배터리 셀 세트(111)의 양극 단자 측은 최고 전원단(B+)이 될 수 있고, 제 3 배터리 셀 세트(113)의 음극 단자 측은 최저 전원단(B-)이 될 수 있다. 또한, B1과 B2는 센싱단을 표시하고, 서로 다른 극성의 배터리 셀(110)들이 직렬 연결된 부분을 나타낸다. 이러한 센싱단(B1,B2)은 최고 전위단(B+)과 최저 전위단(B-) 사이의 중간 전위단을 나타낸다. 즉, 상기 제 3 배터리 셀 세트(113)의 양극 단자와 제 2 배터리 셀 세트(112)의 음극 단자가 접촉되는 부분이 B1이 될 수 있고, 상기 제 2 배터리 셀 세트(112)의 양극 단자와 제 1 배터리 셀 세트(111)의 음극 단자가 접촉되는 부분이 B2가 될 수 있다.
상기 셀 탭(120)은 각각의 배터리 셀 세트(111,112,113)를 병렬로 연결하는 역할을 한다. 또한, 상기 셀 탭(120)은 한 세트를 구성하는 2개의 배터리 셀의 전극 단자들이 서로 병렬로 연결될 수 있는 사이즈와 형태를 갖는다. 또한, 상기 셀 탭(120)은 구리, 니켈, 알루미늄 등의 전기전도성이 양호한 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 셀 탭(120)은 제 1 셀 탭(121), 제 2 셀 탭(122), 제 3 셀 탭(123) 및 제 4 셀 탭(124)을 포함한다. 또한, 각각의 셀 탭(121,122,123,124)에는 돌기(121a,122a,123a,124a)가 형성되며, 상기 돌기(121a,122a,123a,124a)는 케이스(150)의 외부로 노출된다.
상기 제 1 셀 탭(121)은 상기 제 1 배터리 셀 세트(111)의 양극 단자에 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 1 셀 탭(121)은 상부로 돌출된 제 1 돌기(121a)를 포함하며, 상기 제 1 돌기(121a)는 케이스(150)의 외부로 노출된다. 더불어, 상기 제 1 셀 탭(121)은 상기 배터리 셀(110)의 최고 전원단(B+)과 전기적으로 연결되므로 양극 셀 탭이라고 정의할 수 있다.
상기 제 2 셀 탭(122)은 상기 제 1 배터리 셀 세트(111)의 음극 단자와 제 2 배터리 셀 세트(112)의 양극 단자 사이에 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 2 셀 탭(122)은 하부로 돌출된 제 2 돌기(122a)를 포함하며, 상기 제 2 돌기(122a)는 케이스(150)의 외부로 노출된다.
상기 제 3 셀 탭(123)은 상기 제 2 배터리 셀 세트(112)의 음극 단자와 상기 제 3 배터리 셀 세트(113)의 양극 단자 사이에 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 3 셀 탭(123)은 하부로 돌출된 제 3 돌기(123a)를 포함하며, 상기 제 3 돌기(123a)는 케이스(150)의 외부로 노출된다.
상기 제 4 셀 탭(124)은 상기 제 3 배터리 셀 세트(113)의 음극 단자에 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 4 셀 탭(124)은 하부로 돌출된 제 4 돌기(124a)를 포함하며, 상기 제 4 돌기(124a)는 케이스(150)의 외부로 노출된다. 더불어, 상기 제 4 셀 탭(124)은 상기 배터리 셀(110)의 최저 전원단(B-)과 전기적으로 연결되므로 음극 셀 탭이라고 정의할 수 있다.
즉, 상기 제 1 셀 탭(121)은 상부 케이스(151)의 외부로 노출되고, 제 2 셀 탭(122)과 제 3 셀 탭(123) 및 제 4 셀 탭(124)은 하부 케이스(152)의 외부로 노출된다. 이러한 셀 탭(120)은 케이스(150)에 인서트 사출되거나 또는 배터리 셀(110)에 미리 용접된 후 케이스(150)에 끼워질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)의 최고 전위단(B+)에 전기적으로 연결된 제 1 셀 탭(121)이 케이스(150)의 상부로 노출되고 배터리 셀(110)의 최저 전위단(B-)에 전기적으로 연결된 제 4 셀 탭(124)이 케이스(150)의 하부로 노출되므로, 배터리 셀(110)의 양극단과 음극단을 케이스(150)의 상부 및 하부로 분리시켜 둘 사이의 쇼트를 미연에 방지할 수 있다.
상기 보호 회로 모듈(PCM:Protect Circuit Module, 130)은 하부 케이스(152)의 내부에 안착되며, 대략 직사각 형상을 가지는 인쇄회로기판(PCB)으로 이루어질 수 있다. 상기 보호 회로 모듈(130)은 상기 배터리 셀(110)의 일측에 위치하며, 상기 배터리 셀(110)의 직렬 연결 방향과 수직인 방향에 위치한다. 이러한 보호 회로 모듈(130)은 상기 배터리 셀(1110)과 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 셀(110)의 충방전 상태, 전류, 전압, 온도 등의 정보를 점검하여 배터리 팩(100)을 보호하는 역할을 한다. 또한, 상기 보호 회로 모듈(130)의 일측에는 관통홀(131,132,133,134)이 형성된다. 여기서, 상기 관통홀(131,132,133,134)은 상기 보호 회로 모듈(130)에서 상기 배터리 셀(110)과 인접하는 측에 형성된다. 상기 관통홀(131,132,133,134)은 제 1 관통홀(131), 제 2 관통홀(132), 제 3 관통홀(133) 및 제 4 관통홀(134)을 포함한다. 상기 관통홀(131,132,133,134)에는 보호 회로 탭(140)이 각각 관통되어 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 관통홀(131)은 상기 보호 회로 모듈(130)의 일단에 형성되고, 상기 제 2 관통홀(132)과 제 3 관통홀(133) 및 제 4 관통홀(134)은 상기 보호 회로 모듈(130)의 타단에 형성된다. 또한, 상기 보호 회로 모듈(130)은 타측에 대략 사각 육면체 형태로 형성된 커넥터(135)를 포함한다. 상기 커넥터(135)는 외부 전자기기(미도시)와 상기 보호 회로 모듈(130)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 상기 커넥터(135)는 외부 전자기기와의 연결을 원활하게 하기 위해 상기 관통홀(131,132,133,134)이 형성된 측과 반대측에 형성된다. 즉, 상기 커넥터(135)는 상기 보호 회로 모듈(130)의 일측에 형성된 배터리 셀(110)과 반대 방향에 위치하여, 외부 전자기기와의 연결을 용이하게 할 수 있다.
상기 보호 회로 탭(140)은 일측이 상기 보호 회로 모듈(130)에 전기적으로 연결되고, 타측이 케이스(150)의 내부에서 외부로 돌출된다. 즉, 상기 보호 회로 탭(140)은 상기 보호 회로 모듈(130)에 결합된 결합부(141a,142a,143a,144a), 상기 결합부(141a,142a,143a,144a)로부터 연장되어 상기 배터리 셀(110)의 표면을 감싸는 연장부(141b,142b,143b,144b) 및 상기 케이스(150)의 외부로 노출되는 돌출부(141c,142c,143c,144c)를 포함한다. 더불어, 상기 보호 회로 탭(140)은 구리, 니켈, 알루미늄 등의 전기전도성이 양호한 금속으로 이루어질 수 있다. 이러한 보호 회로 탭(140)은 케이스(150)에 인서트 사출되거나 또는 보호 회로 모듈(130)에 미리 결합된 후 케이스(150)에 끼워질 수 있다. 상기 보호 회로 탭(140)은 제 1 보호 회로 탭(141), 제 2 보호 회로 탭(142), 제 3 보호 회로 탭(143) 및 제 4 보호 회로 탭(144)을 포함한다.
상기 제 1 보호 회로 탭(141)은 제 1 결합부(141a), 제 1 연장부(141b) 및 제 1 돌출부(141c)를 포함한다. 상기 제 1 결합부(141a)는 상기 보호 회로 모듈(130)에 형성된 제 1 관통홀(131)에 결합된다. 이때, 상기 제 1 결합부(141a)는 상기 제 1 관통홀(131)에 납땜으로 고정되어, 상기 보호 회로 모듈(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 1 연장부(141b)는 상기 제 1 결합부(141a)에서 연장되어, 배터리 셀(110)의 상부를 감싸는 형태로 형성된다. 즉, 상기 제 1 연장부(141b)는 상기 배터리 셀(110)과 상부 케이스(151) 사이에 형성되며, 제 1 배터리 셀 세트(111) 중 하나의 배터리 셀(110)을 감싸도록 위로 볼록하게 형성될 수 있다. 상기 제 1 돌출부(141c)는 상기 상부 케이스(151)를 관통하여 외부로 노출된다. 상기 제 1 보호 회로 탭(141)은 후술되는 연결 탭(160)을 통해 제 1 셀 탭(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 보호 회로 탭(141)은 배터리 셀(110)의 최고 전위단(B+)인 양극단에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 보호 회로 탭(142)은 제 2 결합부(142a), 제 2 연장부(142b) 및 제 2 돌출부(142c)를 포함한다. 상기 제 2 결합부(142a)는 상기 보호 회로 모듈(130)에 형성된 제 2 관통홀(132)에 결합된다. 이때, 상기 제 2 결합부(142a)는 상기 제 2 관통홀(132)에 남땜으로 고정되어, 상기 보호 회로 모듈(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 2 연장부(142b)는 상기 제 2 결합부(142a)에서 연장되어, 배터리 셀(110)의 하부를 감싸는 형태로 형성된다. 즉, 상기 제 2 연장부(142b)는 상기 배터리 셀(110)과 하부 케이스(152) 사이에 형성되며, 제 2 배터리 셀 세트(112) 중 하나의 배터리 셀(110)을 감싸도록 아래로 볼록하게 형성될 수 있다. 상기 제 2 돌출부(142c)는 상기 하부 케이스(152)를 관통하여 외부로 노출된다. 상기 제 2 보호 회로 탭(142)은 상기 연결 탭(160)을 통해 제 2 셀 탭(122)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 보호 회로 탭(142)은 배터리 셀(110)의 센싱단(B2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 3 보호 회로 탭(143)과 제 4 보호 회로 탭(144)은 상기 제 2 보호 회로 탭(142)과 형태가 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 제 3 보호 회로 탭(143)은 연결 탭(160)을 통해 제 4 셀 탭(124)과 전기적으로 연결되어, 배터리 셀(110)의 최저 전위단(B-)인 음극단에 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제 4 보호 회로 탭(144)은 연결 탭(160)을 통해 제 3 셀 탭(123)과 전기적으로 연결되어, 배터리 셀(110)의 센싱단(B1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 케이스(150)는 상기 다수의 배터리 셀(110) 및 상기 보호 회로 모듈(130)을 수용한다. 상기 케이스(150)는 상기 다수의 배터리 셀(110) 및 상기 보호 회로 모듈(130)이 안착되는 하부 케이스(152)와, 상기 하부 케이스(152)를 덮는 상부 케이스(151)를 포함하여 이루어진다. 이러한 케이스(150)는 절연성 재질, 예를 들어 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
상기 하부 케이스(152)는 상기 배터리 셀(110)이 수용될 수 있도록 상단면이 개구된 박스 형태로 형성되며, 일측에는 보호 회로 모듈(130)이 수용될 수 있도록 돌출부(152a)가 더 형성된다. 상기 돌출부(152a)는 상기 보호 회로 모듈(130)과 대응되는 크기로 형성되며, 상기 보호 회로 모듈(130)의 커넥터(135)와 대응되는 위치에는 홀이 형성되어 상기 커넥터(135)를 외부로 노출시킬 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(152)에는 셀 탭(120) 및 보호 회로 탭(140)이 관통하는 홀이 형성된다. 따라서, 상기 하부 케이스(152)에 형성된 홀을 통해 제 2 셀 탭(122), 제 3 셀 탭(123), 제 4 셀 탭(124)과 제 2 보호 회로 탭(142), 제 3 보호 회로 탭(143), 제 4 보호 회로 탭(144)이 상기 하부 케이스(152)의 외부로 노출될 수 있다.
상기 상부 케이스(151)는 상기 하부 케이스(152)의 상단부에 대응되는 크기로 형성되며, 상기 하부 케이스(152)의 상단부에 결합되어 배터리 팩(100)의 외관을 형성하는 케이스(150)를 이룬다. 이때, 상부 케이스(151)는 하부 케이스(152)에 접착제에 의해 접착되거나 끼움방식에 의해 결합될 수 있다. 더불어, 상기 상부 케이스(151)는 상기 보호 회로 모듈(130)과 대응되는 크기로 형성된 돌출부(151a)를 포함한다. 또한, 상기 상부 케이스(151)에는 셀 탭(120) 및 보호 회로 탭(140)이 관통하는 홀이 형성된다. 따라서, 상기 상부 케이스(151)에 형성된 홀을 통해 상기 제 1 셀 탭(121)과 상기 제 1 보호 회로 탭(141)이 상기 상부 케이스(151)의 외부로 노출될 수 있다.
상기 연결 탭(160)은 상기 케이스(150)의 외부에서 상기 셀 탭(120)과 상기 보호 회로 탭(140)을 전기적으로 연결시키는 역할을 한다. 또한, 상기 연결 탭(160)은 구리, 니켈, 알루미늄 등의 전기전도성이 양호한 금속으로 이루어질 수 있다. 이러한 연결 탭(140)은 케이스(150)에 인서트 사출되거나 또는 셀 탭(120)과 보호 회로 탭(140)이 케이스(150)에 결합되고 난 후에 부착될 수 있다. 상기 연결 탭(160)은 제 1 연결 탭(161), 제 2 연결 탭(162), 제 3 연결 탭(163) 및 제 4 연결 탭(164)을 포함한다.
상기 제 1 연결 탭(161)은 상기 상부 케이스(151)의 표면에서 제 1 셀 탭(121)과 제 1 보호 회로 탭(141)을 전기적으로 연결시킨다. 상기 제 1 연결 탭(161)은 대략 'ㅡ'자 형태로 형성된다. 또한, 상기 제 1 연결 탭(161)에는 상기 상부 케이스(151)에 형성된 홀과 동일한 위치에 홀이 형성된다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 제 1 연결 탭(161)에는 상기 제 1 셀 탭(121)이 관통하는 셀 홀(161a)과, 상기 제 1 보호 회로 탭(141)이 관통하는 보호 회로 홀(161b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 셀 홀(161a)과 보호 회로 홀(161b)은 대략 직사각형 형태로 형성된다. 더불어, 상기 보호 회로 홀(161b)은 상기 배터리 셀(110)의 직렬 연결 방향과 평행한 방향으로 형성되고, 상기 셀 홀(161a)은 상기 보호 회로 홀(161b)과 수직한 방향으로 형성된다. 즉, 상기 제 1 셀 탭(121)의 제 1 돌기(121a)와 상기 제 1 보호 회로 탭(141)의 제 1 돌출부(141c)는 제 1 연결 탭(161)의 외부로 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 돌기(121a) 및 제 1 돌출부(141c)는 상기 제 1 연결 탭(161)에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어, 상기 제 1 셀 탭(121)과 제 1 보호 회로 탭(141) 및 제 1 연결 탭(161)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 연결 탭(161)은 상기 제 1 셀 탭(121)과 동일하게 배터리 셀(110)의 최고 전위단(B+)인 양극단에 전기적으로 연결된다.
상기 제 2 연결 탭(162)은 상기 하부 케이스(152)의 표면에서 제 2 셀 탭(122)과 제 2 보호 회로 탭(142)을 전기적으로 연결시킨다. 상기 제 2 연결 탭(162)은 대략 'ㅡ'자 형태로 형성된다. 또한, 상기 제 2 연결 탭(162)에는 상기 하부 케이스(152)에 형성된 홀과 동일한 위치에 홀이 형성된다. 도 6을 참조하면, 상기 제 2 연결 탭(162)에는 상기 제 2 셀 탭(122)이 관통하는 셀 홀(162a)과, 상기 제 2 보호 회로 탭(142)이 관통하는 보호 회로 홀(162b)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 셀 홀(162a)과 보호 회로 홀(162b)은 대략 직사각형 형태로 형성된다. 더불어, 상기 보호 회로 홀(162b)은 상기 배터리 셀(110)의 직렬 연결 방향과 평행한 방향으로 형성되고, 상기 셀 홀(162a)은 상기 보호 회로 홀(162b)과 수직한 방향으로 형성된다. 즉, 상기 제 2 셀 탭(122)의 제 2 돌기(122a)와 상기 제 2 보호 회로 탭(142)의 제 2 돌출부(142c)는 제 2 연결 탭(162)의 외부로 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 돌기(122a) 및 제 2 돌출부(142c)는 상기 제 2 연결 탭(162)에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어, 상기 제 2 셀 탭(122)과 제 2 보호 회로 탭(142) 및 제 2 연결 탭(162)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 연결 탭(162)은 상기 제 2 셀 탭(122)과 동일하게 배터리 셀(110)의 센싱단(B2)에 전기적으로 연결된다.
상기 제 3 연결 탭(163)은 상기 하부 케이스(152)의 표면에서 제 4 셀 탭(124)과 제 3 보호 회로 탭(143)을 전기적으로 연결시킨다. 상기 제 3 연결 탭(163)은 대략 'ㄴ'자 형태로 형성된다. 또한, 상기 제 3 연결 탭(163)에는 상기 하부 케이스(152)에 형성된 홀과 동일한 위치에 홀이 형성된다. 상기 제 2 연결 탭(163)에는 상기 제 4 셀 탭(124)이 관통하는 셀 홀(163a)과, 상기 제 3 보호 회로 탭(143)이 관통하는 보호 회로 홀(163b)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 4 셀 탭(124)의 제 4 돌기(124a)와 제 3 보호 회로 탭(143)의 제 3 돌출부(143c)는 제 3 연결 탭(163)의 외부로 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 제 4 돌기(124a) 및 제 3 돌출부(143c)는 상기 제 3 연결 탭(163)에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어, 상기 제 4 셀 탭(124)과 제 3 보호 회로 탭(143) 및 제 3 연결 탭(163)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 3 연결 탭(163)은 상기 제 4 셀 탭(124)과 동일하게 배터리 셀(110)의 최저 전위단(B-)인 음극단에 전기적으로 연결된다.
제 4 연결 탭(164)은 상기 하부 케이스(152)의 표면에서 제 3 셀 탭(123)과 제 4 보호 회로 탭(144)을 전기적으로 연결시킨다. 상기 제 4 연결 탭(144)은 대략 'ㅡ'자 형태로 형성된다. 또한, 상기 제 4 연결 탭(144)에는 상기 하부 케이스(152)에 형성된 홀과 동일한 위치에 홀이 형성된다. 상기 제 4 연결 탭(164)에는 상기 제 3 셀 탭(123)이 관통하는 셀 홀(164a)과, 상기 제 4 보호 회로 탭(144)이 관통하는 보호 회로 홀(164b)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 3 셀 탭(123)의 제 3 돌기(123a)와 제 4 보호 회로 탭(144)의 제 4 돌출부(144c)는 제 4 연결 탭(164)의 외부로 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 제 3 돌기(123a) 및 제 4 돌출부(144c)는 상기 제 4 연결 탭(164)에 납땜 또는 용접에 의해 고정되어, 상기 제 3 셀 탭(123)과 제 4 보호 회로 탭(144) 및 제 4 연결 탭(164)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 제 4 연결 탭(164)은 상기 제 3 셀 탭(123)과 동일하게 배터리 셀(110)의 센싱단(B1)에 전기적으로 연결된다.
상기 마감 부재(170)는 상기 상부 케이스(151)에 부착된 상부 마감 부재(171) 및 상기 하부 케이스(152)에 부착된 하부 마감 부재(172)를 포함한다. 상기 마감 부재(170)는 상기 연결 탭(160)을 덮도록 상기 케이스(150)에 부착된다. 또한, 상기 마감 부재(170)는 절연성 테이프로 형성되어, 상기 연결 탭(160)과 외부 기기와의 쇼트를 방지하는 역할을 한다.
상기 상부 마감 부재(171)는 상기 제 1 연결 탭(161)을 덮도록 상기 상부 케이스(151)에 부착된다. 또한, 상기 하부 마감 부재(172)는 상기 제 2 연결 탭(162), 제 3 연결 탭(163) 및 제 4 연결 탭(164)을 덮도록 상기 하부 케이스(152)에 부착된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 마감 부재(170)는 상기 케이스(150)에 평평하게 부착될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 마감 부재(270)는 상기 케이스(150)의 굴곡에 따라 상부 케이스(151) 및 하부 케이스(152)에 밀착되게 부착될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀의 양극 단자와 연결된 제 1 연결 탭이 케이스의 상부에 위치하고 배터리 셀의 음극 단자와 연결된 제 3 연결 탭이 케이스의 하부에 위치하므로, 배터리 셀의 내부 단락을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀에 전기적으로 연결된 셀 탭과 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결된 보호 회로 탭을 연결하는 연결 탭이 케이스의 외부에 형성되므로, 배터리 셀의 내부 단락을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결된 보호 회로 탭이 케이스 내부에 인서트 사출되므로, 제조 공정 및 그에 따른 비용을 줄일 수 있다. 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 셀 탭과 보호 회로 탭을 전기적으로 연결하는 연결 탭이 케이스의 외부에 인서트 사출되므로, 제조 공정 및 그에 따른 비용을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 배터리 팩 110: 배터리 셀
111: 제 1 배터리 셀 세트 112: 제 2 배터리 셀 세트
113: 제 3 배터리 셀 세트 120: 셀 탭
121: 제 1 셀 탭 122: 제 2 셀 탭
123: 제 3 셀 탭 124: 제 4 셀 탭
121a,122a,123a,124a: 돌기 130: 보호 회로 모듈
131: 제 1 관통홀 132: 제 2 관통홀
133: 제 3 관통홀 134: 제 4 관통홀
135: 커넥터 140: 보호 회로 탭
141: 제 1 보호 회로 탭 142: 제 2 보호 회로 탭
143: 제 3 보호 회로 탭 144: 제 4 보호 회로 탭
141a,142a,143a,144a: 결합부 141b,142b,143b,144b: 연장부
141c,142c,143c,144c: 돌출부 150: 케이스
151: 상부 케이스 152: 하부 케이스
160: 연결 탭 161: 제 1 연결 탭
162: 제 2 연결 탭 163: 제 3 연결 탭
164: 제 4 연결 탭 170: 마감 부재

Claims (20)

  1. 다수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 보호 회로 모듈;
    상기 배터리 셀과 상기 보호 회로 모듈이 안착되는 하부 케이스와 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스로 이루어진 케이스;
    상기 배터리 셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 셀 탭;
    상기 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 보호 회로 탭; 및
    상기 케이스의 외부에 형성되어, 상기 셀 탭과 상기 보호 회로 탭을 전기적으로 연결하는 연결 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 탭은 상기 배터리 셀의 양극 단자에 전기적으로 연결된 양극 셀 탭과 상기 배터리 셀의 음극 단자에 전기적으로 연결된 음극 셀 탭을 포함하고,
    상기 양극 셀 탭은 상기 상부 케이스의 외부로 노출되고 상기 음극 셀 탭은 상기 하부 케이스의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 회로 탭은
    상기 보호 회로 모듈에 결합된 결합부;
    상기 결합부로부터 연장되며, 상기 배터리 셀과 상기 케이스 사이에 형성된 연장부; 및
    상기 연장부로부터 연장되며, 상기 케이스를 관통하여 외부로 노출된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 배터리 셀을 감싸며 위로 볼록하게 형성되고,
    상기 돌출부는 상기 상부 케이스의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 배터리 셀을 감싸며 아래로 볼록하게 형성되고,
    상기 돌출부는 상기 하부 케이스의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 보호 회로 모듈은 일측에 형성된 관통홀을 포함하고,
    상기 결합부는 상기 관통홀에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 내부에 인서트 사출된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 탭은 상기 케이스의 외부에 인서트 사출된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함하고,
    상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌출부를 포함하며,
    상기 연결 탭은 상기 돌기와 상기 돌출부를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 탭을 덮도록 상기 케이스에 부착된 마감 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마감 부재는
    상기 상부 케이스에 부착된 상부 마감 부재와
    상기 하부 케이스에 부착된 하부 마감 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 케이스 내부에 수용된 다수의 배터리 셀과 보호 회로 모듈을 전기적으로 연결하는 리드 탭에 있어서,
    상기 배터리 셀의 전극 단자에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 셀 탭;
    상기 보호 회로 모듈에 전기적으로 연결되며, 상기 케이스의 외부로 연장된 보호 회로 탭; 및
    상기 케이스의 외부에 형성되어, 상기 셀 탭과 상기 보호 회로 탭을 전기적으로 연결하는 연결 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 셀 탭은 상기 배터리 셀의 양극 단자에 전기적으로 연결된 양극 셀 탭과 상기 배터리 셀의 음극 단자에 전기적으로 연결된 음극 셀 탭을 포함하고,
    상기 양극 셀 탭은 상기 케이스의 상부로 노출되고 상기 음극 셀 탭은 상기 케이스의 하부로 노출되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 보호 회로 탭은
    상기 보호 회로 모듈에 결합된 결합부;
    상기 결합부로부터 연장되며, 상기 배터리 셀과 상기 케이스 사이에 형성된 연장부; 및
    상기 연장부로부터 연장되며, 상기 케이스를 관통하여 외부로 노출된 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 보호 회로 모듈은 일측에 형성된 관통홀을 포함하고,
    상기 결합부는 상기 관통홀에 결합되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 내부에 인서트 사출된 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 연결 탭은 상기 케이스의 외부에 인서트 사출된 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 셀 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌기를 포함하고,
    상기 보호 회로 탭은 상기 케이스의 외부로 노출되는 돌출부를 포함하며,
    상기 연결 탭은 상기 돌기와 상기 돌출부를 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
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