KR20130051399A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20130051399A
KR20130051399A KR1020120104612A KR20120104612A KR20130051399A KR 20130051399 A KR20130051399 A KR 20130051399A KR 1020120104612 A KR1020120104612 A KR 1020120104612A KR 20120104612 A KR20120104612 A KR 20120104612A KR 20130051399 A KR20130051399 A KR 20130051399A
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circuit module
terminal
protection circuit
lead plate
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김윤구
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 캔, 및 전극 조립체에 전기적으로 연결된 단자를 포함하는 베어 셀, 베어 셀에 전기적으로 연결된 보호회로모듈 및 보호회로모듈 및 단자 사이에 연결된 제1 리드 플레이트를 포함하고, 보호회로모듈은 상기 베어 셀의 제1 단에서 베어 셀의 일 측을 향하는 제1 방향으로 상기 단자로부터 오프셋되어 있는 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 안전성을 고려하여 과열, 과전류 등의 오동작을 감지하고 전류 차단 등의 보호동작을 수행하기 위한 모듈을 구비할 수 있다.
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 캔, 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 단자를 포함하는 베어 셀; 상기 베어 셀에 전기적으로 연결된 보호회로모듈; 및 상기 보호회로모듈 및 상기 단자 사이에 연결된 제1 리드 플레이트;를 포함하고, 상기 보호회로모듈은 상기 베어 셀의 제1 단에서 상기 베어 셀의 일 측을 향하는 제1 방향으로 상기 단자로부터 오프셋되어 있는, 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 보호회로모듈은 회로기판, 및 상기 베어 셀과 마주보는 상기 회로기판의 일 면에 마운트된 보호소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베어 셀과 상기 보호소자 사이에 위치하며 상기 베어 셀과 상기 보호소자를 분리시키는 베이스를 구비하는 절연 케이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 케이스는, 상기 베이스로부터 연장된 측벽을 포함하고, 상기 측벽은 상기 보호소자 및 상기 회로기판의 일 면에 마운트된 다른 소자 사이에 개재되며, 상기 보호소자 및 상기 다른 소자를 분리시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 케이스는 상기 베이스로부터 연장되는 제1,2 측벽을 포함하고, 제1,2 측벽은 상기 보호소자를 수용하는 홈을 정의할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베어 셀의 상기 제1 단의 길이 방향을 따르는 상기 회로기판의 길이는, 상기 길이 방향을 따르는 상기 베어 셀의 상기 제1 단의 길이의 1/2 보다 작을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보호회로모듈은 회로기판 및 상기 회로기판 상의 제1 접속 패드를 포함하고, 상기 제1 리드 플레이트는 상기 제1 방향과 반대편인 제2 방향을 향해 상기 보호회로모듈의 일 측으로부터 연장되고, 제1 접속 패드의 일 부분에 접촉할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 리드 플레이트는 부분적으로 상기 제1 접속 패드와 오버랩될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베어 셀은 상기 캔의 개구를 폐쇄하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 단자는 상기 캔의 외부를 향해 상기 캡 플레이트를 관통하도록 돌출되며, 상기 배터리 팩은 상기 보호회로모듈을 상기 캡 플레이트에 접속시키는 제2 리드 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2 리드 플레이트는 절곡 방향을 따라 절곡되어 있으며, 상기 절곡 방향으로의 길이를 가지며, 상기 절곡 방향은 상기 캡 플레이트로부터 돌출된 상기 단자의 높이와 대응되는 방향일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 리드 플레이트는 상기 보호회로모듈의 일 측으로부터 상기 제1 방향과 반대편인 제2 방향을 향해 실질적으로 곧게 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베어 셀 및 상기 보호회로모듈 사이에 개재되는 절연 케이스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 케이스는 상기 베어 셀의 일 측을 향하는 상기 제1 방향으로 상기 단자로부터 오프셋되어 있을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 케이스는 상기 제1 리드 플레이트와 상기 단자의 접속을 위해 상기 단자를 노출시키는 제1 개구를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 케이스는 상기 보호회로모듈의 반대편인 상기 단자의 일 측면과 대응되는 위치에 형성된 측벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 절연 케이스는 상기 보호회로모듈 및 상기 제1 리드 플레이트의 총 길이의 합보다 긴 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베어 셀은 상기 제1 단에서 상기 보호회로모듈의 반대편 일 측에 전해질 주입구를 포함하며, 상기 절연 케이스는 상기 전해질 주입구와 대응되는 위치에 형성된 제2 개구를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베어 셀의 제1 단의 길이 방향을 따르는 상기 제1 개구의 길이는, 상기 길이 방향을 따르는 상기 단자의 길이 보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보호회로모듈은 상기 베어 셀로부터 이격되어 있을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 보호회로모듈과 대응되는 위치에서 상기 베어 셀 및 상기 절연 케이스 사이의 절연 시트를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 베어 셀의 크기나 형상에 관계 없이 범용으로 사용될 수 있는 길이가 조절가능한 보호회로모듈을 포함하는 배터리 팩을 제공할 수 있다.
또한, 보호회로모듈의 크기를 작게 형성함으로써 배터리 팩의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 팩의 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈을 발췌하여 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩으로서, 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈의 배치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호회로모듈을 하부에서 바라본 사시도이다.
도 5a 내지 도 5b는 보호회로모듈의 음극 탭의 길이 조절을 나타낸 저면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 배터리 팩의 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈을 발췌하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈을 발췌하여 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 이하에서는 이해를 돕기 위해 동일한 부재에 대해서는 동일한 부재 번호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 팩의 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈을 발췌하여 확대한 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 베어 셀(110), 보호회로모듈(120), 절연 케이스(130), 상부 커버(140), 하부 커버(150) 및 라벨(160)을 포함할 수 있다. 배터리 팩(100)은 베어 셀(110)과 보호회로모듈(120) 간의 전기적 연결을 위해 제1,2 리드 플레이트(126, 127)를 구비하며, 일 실시예에서 보호회로모듈(120)의 전체 길이(즉, 제1,2 리드 플레이트(126, 127)을 포함하는 보호회로모듈(120)의 길이)는 베어 셀(110)의 사이즈에 따라 길이 조절이 가능하다. 제1,2 리드 플레이트(126, 127)는 보호회로모듈(120)과 베어 셀(110)을 전기적으로 연결하는 부재로 반드시 보호회로모듈(120)에 포함되는 구성요소는 아니나, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 제1,2 리드 플레이트(126, 127)가 보호회로모듈(120)에 포함되는 경우로 설명한다.
베어 셀(110)은 전기 에너지를 공급한다. 베어 셀(110)은 전극 조립체(미도시), 전극 조립체 및 전해질(미도시)을 수용하는 캔(111), 캔(111)의 개구단을 폐쇄하는 캡 플레이트(112)를 포함할 수 있다. 전극 조립체는 음극 활물질이 도포된 음극판(미도시), 양극 활물질이 도포된 양극판(미도시), 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(미도시)를 포함한다. 양극판, 음극판, 및 세퍼레이터를 젤러롤 형태로 권취하여 전극 조립체를 형성할 수 있다.
전극 조립체는 전해질에 함침된 상태로 캔(111) 내부에 수용될 수 있다. 캔(111)의 개구단는 캡 플레이트(112)에 의해 폐쇄될 수 있다. 캡 플레이트(112)와 캔(111)은 레이저 용접과 같은 방법에 의해 기밀을 유지하면서 결합할 수 있다. 캡 플레이트(112)의 상에는 전해질을 주입하기 위한 전해질 주입구가 형성되어 있으며 전해질 주입구는 마개(115)에 의해 밀폐되어 있다.
캡 플레이트(112)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(112) 상에는 캡 플레이트(112)로부터 돌출된 형태로 형성된 전극 단자(113)가 구비되어 있다. 예컨대, 전극 단자(113)는 캡 플레이트(112)의 중심 영역에 배치될 수 있다. 전극 단자(113)와 캡 플레이트(112) 사이에 개재되어 전극 단자(113)를 캡 플레이트(112)로부터 절연시키는 가스켓(114)을 포함할 수 있다.
캔(111)과 캡 플레이트(112)는 그 자체로 단자 역할을 할 수 있으며, 예컨대 베어 셀(110)의 양극 단자로의 역할을 수행할 수 있다. 캡 플레이트(112)로부터 돌출된 전극 단자(113)는 베어 셀(110)의 음극 단자로서의 역할을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 보호회로모듈(120)은 베어 셀(110)의 일단, 예컨대 상부에 배치되며 베어 셀(110)과 전기적으로 연결된다. 보호회로모듈(120)의 회로 기판(121)의 상면에는 외부 전자 기기(미도시)와 전기적 연결을 위한 외부 단자(125)가 형성될 수 있다. 보호회로모듈(120)은 베어 셀(110)을 과충전 및 과방전 또는/및 고온으로부터 보호하기 위하여 회로 기판(121), 및 회로 기판(121)에 장착된 보호 소자(122)를 포함할 수 있다. 보호회로모듈(120)은 보호소자(122) 이외에도 안전 소자(123)와 같은 다른 소자를 포함할 수 있다.
회로 기판(121)은 베어 셀(110)의 상면의 길이의 절반 보다 작게 형성되며, 보다 구체적으로 전극 단자(113)의 일단으로부터 베어 셀(110)의 일단까지의 길이와 같거나 작게 형성될 수 있다. 보호 소자(122)와 안전 소자(123)는 공간 활용의 효율을 증대시키기 위해 회로 기판(121)의 하면에 장착될 수 있다.
보호 소자(122)는 회로 기판(121)에 형성된 배선 패턴과 전기적으로 연결되어 충 방전 전류 패스를 형성하는 스위치부 및 제어부를 포함할 수 있다. 보호 소자(122)는 하나의 칩으로 제작되어 회로 기판(121) 상에 장착될 수 있다.
안전 소자(123)는 2차 소자로서 과열, 과전류와 같은 오작동 시에 충, 방전 전류를 규제하거나 충, 방전 전류를 차단하는 기능을 한다. 안전 소자(123)는 PTC(Positive Temperature Coefficient), 퓨즈, 전류차단 소자, 바이메탈(bi-metal) 등을 포함할 수 있다. 이 때, 전극 단자(113)는 회로 기판(121)에 형성된 배선 패턴을 통해 안전 소자(123)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 베어 셀(110)의 고온 상승이나 과도한 충 방전이 발생할 때에 안전 소자(123)에 의해 전류의 흐름을 차단함으로써 베어 셀(110)의 안전을 확보할 수 있다.
회로 기판(121)의 길이는 베어 셀(110)의 상면의 길이의 반 보다 작게 형성되므로 보호회로모듈(120)은 전극 단자(113)를 중심으로 베어 셀(110) 상면의 일측에 배치될 수 있다. 이 때, 보호회로모듈(120)은 제1,2 리드 플레이트를 통해 베어 셀(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 리드 플레이트(126)는 보호회호모듈의 일측에 구비되고 음극 단자로서 기능하는 전극 단자(113)와 접촉함으로써 전기적으로 연결되며, 제2 리드 플레이트(127)는 보호회로모듈(120)의 타측에 구비되고 양극 단자로서 기능하는 캡 플레이트(112)와 접촉함으로써 전기적으로 연결될 수 있다.
제1,2 리드 플레이트(126, 127)는 각각 전극 단자(113) 및 캡 플레이트(112)와 접합될 수 있다. 제1, 2 리드 플레이트와 회로 기판(121)의 접합시에 제1,2 리드 플레이트(126, 127)의 위치를 조절함으로써 보호회로모듈(120)의 전체 길이를 변화시킬 수 있다. 이에 관한 구체적 설명은 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 해당 부분에서 후술하기로 한다.
절연 케이스(130)는 베어 셀(110)과 보호회로모듈(120) 사이에 배치될 수 있다. 절연 케이스(130)는 회로 기판(121)의 하면에 장착된 보호 소자(122) 및 안전 소자(123)를 캡 플레이트(112)와 절연시키는 기능을 하며, 절연성 소재의 사출물로 제작될 수 있다.
절연 케이스(130)는 절연 케이스(130)의 길이 방향을 따라 연장된 제1,2 측벽(131, 132)과, 제1,2 측벽(131, 132)에 대하여 실질적으로 수직으로 형성된 격벽(134)과, 하부면(133)을 포함할 수 있다. 보호회로모듈(120)이 케이스에 끼워질 수 있도록 제1,2 측벽(131, 132)은 회로 기판(121)의 폭과 실질적으로 동일하게 이격되고, 절연 케이스(130)의 하부면(133)에는 보호회로모듈(120)의 하부면(133)과 대응되는 홈이 형성될 수 있다.
절연 케이스(130)의 하부면(133)은 실질적으로 회로 기판(121)과 동일한 면적을 갖도록 형성되며, 보호 소자(122) 및 안전 소자(123)와 베어 셀(110)을 전기적으로뿐만 아니라 공간적으로도 완전히 분리시킬 수 있다. 절연 케이스(130)에 형성된 격벽(134)은 보호 소자(122)와 안전 소자(123)를 공간적으로 분리할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상부 커버(140)는 베어 셀(110)의 상부에 결합하며, 내부에 보호회로모듈(120)을 수용한다. 상부 커버(140)는 커버 플레이트(141)와 커버 플레이트(141)로부터 하방을 향해 연장된 측벽(142)을 포함하여 이루어질 수 있다.
커버 플레이트(141)는 베어 셀(110)의 상면과 실질적으로 동일한 크기로 형성되며, 외부 단자(125)와 대응하는 위치에는 관통 홀(141h)이 형성되어 외부 단자(125)를 배터리 팩 외부로 노출시킬 수 있다.
하부 커버(150)는 베어 셀(110)의 하부와 결합하며, 하부 커버(150)는 바텀 플레이트(151)와 바텀 플레이트(151)로부터 상방을 향해 연장된 측벽(152)을 포함할 수 있다. 바텀 플레이트(151)는 베어 셀(110)의 하면과 실질적으로 동일한 크기로 형성되며, 접착시트(155)를 통해 베어 셀(110)의 하면과 부착될 수 있다.
라벨(160)은 베어 셀(110)의 측면을 감싸도록 부착될 수 있다. 또한, 상부 커버(140)의 측벽(142)과 하부 커버(150)의 측벽(152)을 덮을 수 있다.
상술한 바와 같은 배터리 팩(100)은 보호회로모듈(120)이 베어 셀(110) 상에서 전극 단자(113)를 기준으로 일측에 배치됨으로써 보호회로모듈(120)이 배터리 팩에서 차지하는 공간을 최소화할 수 있다. 따라서, 배터리 팩(100)의 크기를 최소화할 수 있으면서 기타 다른 부재들이 실장될 수 있는 여유 공간을 확보할 수 있으므로 공간 활용도가 크게 증가된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩으로서, 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈의 배치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 배터리 팩(100)은 보호회로모듈(120)이 베어 셀(110) 상에서 우측에 배치된 경우를 도시하였으나, 본 실시예에 따른 배터리 팩(100')은 보호회로모듈(120')이 베어 셀(110')상에서 좌측에 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 보호회로모듈(120')은 회로 기판(121')과 회로 기판(121')의 하면에 장착된 보호 소자(122') 및 안전 소자(123')를 포함할 수 있으며, 상면에 형성된 외부 단자(미도시)를 통해 외부 전자 기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
보호회로모듈(120')의 일측에 구비된 제1 리드 플레이트(126')가 전극 단자(113')와 접촉하고, 보호회로모듈(120')의 타측에 구비된 제2 리드 플레이트(127')가 베어 셀(110')의 상면인 캡 플레이트와 접촉함으로써 베어 셀(110')과 보호회로모듈(120')은 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서도, 베어 셀(110')과 보호회로모듈(120') 사이에 절연 케이스(130')가 구비되어 보호회로모듈(120')의 하면에 장착된 보호 소자(122') 및 안전 소자(123')가 베어 셀(110')로부터 전기적으로 절연될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 보호회로모듈(120, 120')은 폭이 얇고 길이가 짧은 슬림화 형상으로 제작됨으로써 베어 셀(110, 110') 상에서 좌우 대칭적인 영역에 선택적으로 배치될 수 있다. 또한, 보호회로모듈(120, 120')이 베어 셀(110, 110') 상에서 차지하는 공간이 최소화됨으로써 배터리 팩의 공간 활용도가 증가된다. 또는, 보호회로모듈(120, 120')에 의해 생긴 여유 공간을 베어 셀(110, 110')의 용량을 향상시키는데 사용할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예에 따른 보호회로모듈(120, 120')은 길이 조절이 가능한 구조로서 베어 셀(110, 110')의 크기나 형상에 관계 없이 범용으로 사용될 수 있다. 이하에서는 도 4 및 도 5a 내지 5c를 참조하여 보호회로모듈(120, 120')의 길이 조절에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 보호회로모듈을 하부에서 바라본 사시도이고, 도 5a 내지 도 5c는 보호회로모듈의 음극 탭의 길이 조절을 나타낸 저면도이다. 도 5a 내지 도 5b에서는 설명의 편의를 위하여 회로 소자와 안전 소자를 생략한채 도시하였다.
도 4를 참조하면, 보호회로모듈(120)은 회로 기판(121), 회로 기판(121)에 장착된 보호 소자(122) 및 안전 소자(123)를 포함하며, 회로 기판(121)의 상면에는 외부 전기 단자와의 접속을 위한 외부 단자(미도시)가 구비될 수 있다.
보호 소자(122) 및 안전 소자(123)는 회로 기판(121)의 하면에 장착됨으로써 베어 셀(110)과 회로 기판(121) 사이의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다. 보호 소자(122) 및 안전 소자(123)에 대한 구체적 구성은 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 내용으로 갈음한다.
제1 리드 플레이트(126)는 보호회로모듈(120)의 일측으로부터 측면 방향을 따라 소정의 길이 연장된다. 제1 리드 플레이트(126)의 일단은 회로 기판(121)의 일단과 결합되어 있으며, 제1 리드 플레이트(126)의 타단은 회로 기판(121)으로부터 소정의 간격 이격된다. 제1 리드 플레이트(126)의 타단은 베어 셀(110)의 캡 플레이트(112)로부터 돌출된 전극 단자(113)의 상면과 결합된다.
제1 리드 플레이트(126)의 일단는 회로 기판(121)의 후면에 형성된 제1 접속 패드(P1)에 접합됨으로써 회로 기판(121)과 결합될 수 있다. 제1 리드 플레이트(126)는 제1 접속 패드(P1)에 납땜되거나 용접될 수 있다. 제1 접속 패드(P1)는 도전성의 소재를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 접속 패드(P1)는 구리 박막과 니켈 박막의 적층체로 형성될 수 있다. 제1 접속 패드(P1) 상에는 부식을 방지하기 위하여 코팅층(미도시)이 형성될 수 있으며, 코팅층은 금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일예로, 제1 접속 패드(P1)에 크림 솔더(cream solder)를 도포하고, 크림 솔더가 도포된 제1 접속 패드(P1) 상에 제1 리드 플레이트(126)의 일단을 배치하고 리플로우(reflow)를 통과시켜 납땜 접합될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 또 다른 실시예로서 정밀한 납땜 기기를 이용하여 직접 납땜을 할 수도 있다.
또 다른 실시예로, 제1 접속 패드(P1) 상에 제1 리드 플레이트(126)의 일단을 배치한 후, 용접봉(미도시)을 이용하여 제1 리드 플레이트(126)와 제1 접속 패드(P1)를 접합할 수 있다.
제2 리드 플레이트(127)는 보호회로모듈(120)의 타측으로부터 측면 방향(즉, 제1 리드 플레이트(126)의 반대 측)을 따라 소정의 길이 연장된다. 제2 리드 플레이트(127)의 일단은 마주보고 있는 회로 기판(121)의 일단과 결합되고, 제2 리드 플레이트(127)의 타단은 회로 기판(121)으로부터 돌출되며, 제2 리드 플레이트(127)은 절곡될 수 있다.
베어 셀(110)의 상면으로부터 돌출된 전극 단자(113)와 접합되므로 제1 리드 플레이트(126)는 실질적으로 평평한 형상일 수 있으며, 회로 기판(121)의 일측으로부터 실질적으로 곧게 연장될 수 있다. 제2 리드 플레이트(127)는 베어 셀(110)의 상면, 즉 캡 플레이트(112)와 접합되므로 전극 단자(113)의 높이만큼을 보상하기 위하여 절곡된 형상을 구비한다. 예컨대, 제2 리드 플레이트(127)는 제2 접속 패드(P2)와 접촉되는 제1 리드부(127a), 캡 플레이트(112)와 접촉하는 제2 리드부(127b), 및 제1 리드부(127a)와 제2 리드부(127b)를 수직방향으로 연결하는 제3 리드부(127c)를 포함하도록 실질적으로 Z자 형상으로 절곡될 수 있다.
제2 리드 플레이트(127)의 일단은 회로 기판(121)의 후면에 형성된 제2 접속 패드(P2)에 접합됨으로써 회로 기판(121)과 결합될 수 있다. 제2 리드 플레이트(127)는 제2 접속 패드(P2)에 납땜되거나 용접될 수 있다. 제2 접속 패드(P2)도 동박과 같은 도전성의 소재를 포함할 수 있으며, 납땜 또는 용접의 방법은 앞서 설명한 바와 같다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 제1 리드 플레이트(126) 및 제2 리드 플레이트(127) 중 적어도 어느 하나와 회로 기판(121)과 접합되는 위치를 조절함으로써 베어 셀(110)의 종류에 관계 없이 범용으로 사용될 수 있다.
예컨대, 회로 기판(121)의 제1 접속 패드와 제1 리드 플레이트(126)의 일단의 상대적 위치를 조절할 수 있다. 만약, 베어 셀(110)의 상면의 길이가 작은 경우 즉 베어 셀(110)의 좌우 방향의 길이가 짧은 베어 셀(110)인 경우에는 베어 셀(110)의 상면에 도 5a에 도시된 바와 같은 보호회로모듈(120)이 구비될 공간이 부족하다. 따라서 도 5b 또는 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 리드 플레이트(126)와 회로 기판(121)이 오버랩(overlap)되는 영역을 증가시키도록 제1 리드 플레이트(126)를 배치할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제1 리드 플레이트(126)와 제1 접속 패드(P1)의 접촉 면적을 증가시키도록 제1 리드 플레이트(126)를 배치함으로써 보호회로모듈(120)의 전체 길이를 조절할 수 있다.
이상에서는 제1 리드 플레이트(126)와 회로 기판(121)의 접합 위치를 조절함으로써 보호회로모듈(120)의 길이를 변화하는 경우로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 제2 리드 플레이트(127)와 회로 기판(121)의 접합 위치를 조절함으로써 보호회로모듈(120)의 길이를 변화시킬 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 배터리 팩의 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈을 발췌하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(600)은 베어 셀(610), 보호회로모듈(620), 절연 케이스(630), 상부 커버(640), 하부 커버(650), 접착 시트 및 라벨(660)을 포함할 수 있다. 보호회로모듈(620)은 베어 셀(610)과의 전기적 연결을 위해 양단에 제1,2 리드 플레이트(626, 627)를 구비하며, 이 때 보호회로모듈(620)의 전체적 길이는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이 길이 조절이 가능하다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 배터리 팩(600)을 구성하는 동일한 부재에 대해서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 내용으로 갈음하며, 차이점을 위주로 설명한다.
베어 셀(610)의 상부와 보호회로모듈(620) 사이에 배치되는 절연 케이스(630)는 보호회로모듈(620)의 전체 길이 보다 길게 형성될 수 있다. 절연 케이스(630)는 절연 케이스(630)의 길이 방향을 따라 연장된 제1,2 측벽(631, 632)과, 제1,2 측벽(631, 632)에 대하여 실질적으로 수직으로 형성된 격벽(634)과, 보호회로모듈(620)의 보호 소자(622) 또는 안전 소자(623)와 대응되는 영역에 형성되며 마주보는 하부면(633)을 포함할 수 있다.
보호회로모듈(620)이 절연 케이스(630)에 끼워질 수 있도록 제1,2 측벽(631, 632)은 회로 기판(621)의 폭과 실질적으로 동일하게 이격되고, 절연 케이스(630)의 하부면(633)에는 보호회로모듈(620)의 하면의 형상과 대응되는 홈이 형성될 수 있다.
격벽(634)은 절연 케이스(630)의 위치를 가이드하기 위해 전극 단자(613)의 일측과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 예컨대, 절연 케이스(630)가 베어 셀(610)의 상면에 배치될 때에 격벽(634)이 전극 단자(613)의 일측(즉, 보호회로모듈이 구비된 반대편의 전극 단자(613)의 일 측)과 접촉되도록 함으로써 절연 케이스(630)의 위치를 가이드할 수 있다.
절연 케이스(630)의 하부면은 보호 소자(622) 및 안전 소자(623) 중 적어도 어느 하나의 하면과 베어 셀(610)의 상면이 직접 접촉하는 것을 막아줄 수 있다. 다만, 절연 케이스(630) 상에 수용되는 보호회로모듈(620)의 제1 리드 플레이트(626)가 전극 단자(613)와 접촉되도록 절연 케이스(630)의 하부면 중 전극 단자(613)와 대응되는 영역은 제1 개구(OP1)를 포함할 수 있다.
보호회로모듈(620)의 전체 길이를 조절하기 위하여 보호 기판(621)의 하면에 구비된 제1 접속 패드와 제1 리드 플레이트(626)의 접합 위치를 변화시킴은 앞서 도 1 내지 도 4, 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한 바와 같다. 이 때, 제1 리드 플레이트(626)의 일단과 제1 접속 패드 간의 위치에 따라 제1 리드 플레이트(626)가 전극 단자(613)와 접합되는 상대적 위치에도 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 보호회로모듈(620)의 길이 조절을 위하여 제1 리드 플레이트(626)의 접합 위치가 변하더라도 제1 리드 플레이트(626)의 타단이 전극 단자(613)와 접합될 수 있도록 제1 개구(OP1)는 여유 마진을 두고 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 개구는 전극 단자(613)의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
제1 개구(OP1)가 여유 마진을 두고 형성되므로, 보호회로모듈(620)의 전체 길이의 변화 및 조절에 따라 절연 케이스(630)를 따로 제작할 필요가 없다.
마진을 두고 형성된 제1 개구(OP1)를 통해 보호 소자(622) 또는 안전 소자(623)가 베어 셀(610)의 상면과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 절연 시트(670)가 더 포함될 수 있다.
캔(611)과 캡 플레이트(612)가 결합한 후 캡 플레이트(612)의 상에 형성된 전해질 주입구를 통해 전해질의 주입이 가능하도록 절연 케이스(630)의 하부면 중 전해질 주입구와 대응되는 영역에도 제2 개구(OP2)가 형성될 수 있다. 전해질 주입구는 마개(615)에 의해 밀폐됨은 물론이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 베어 셀, 절연 케이스 및 보호회로모듈을 발췌하여 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(600')의 보호회로모듈(620')도 베어 셀(610')과의 전기적 연결을 위해 서로 반대편에 구비된 양단에 제1,2 리드 플레이트(626', 627')를 구비한다. 보호회로모듈(620')은 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이 전체 길이가 조절 가능함은 물론이다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 배터리 팩(600')을 구성하는 동일한 부재에 대해서는 도 1 내지 도 6, 및 도 7을 참조하여 설명한 내용으로 갈음하며, 차이점을 위주로 설명한다.
베어 셀(610')의 상부와 보호회로모듈(620') 사이에 구비되는 절연 케이스(630')는 실질적으로 보호회로모듈(620')의 길이 및 전극 단자(613')의 길이의 합과 동일하게 형성될 수 있다. 절연 케이스(630')는 절연 케이스(630')의 길이 방향을 따라 연장된 제1,2 측벽(631', 632')과, 제1,2 측벽(631', 632')의 끝단에서 제1,2 측벽(631', 632')과 실질적으로 수직으로 형성된 격벽(634')과, 보호 소자(622) 또는 안전 소자(623)와 대응되는 영역에 형성된 하부면(633')을 포함할 수 있다.
보호회로모듈(620)이 절연 케이스(630')에 끼워질 수 있도록 제1,2 측벽(631', 632')은 회로 기판(621')의 폭과 실질적으로 동일하게 이격되고, 절연 케이스(630')의 하부면(633')에는 보호회로모듈(620')의 하면의 형상과 대응되는 홈이 형성될 수 있다.
격벽(634')은 절연 케이스(630')의 위치를 가이드할 수 있다. 예컨대, 절연 케이스(630')가 베어 셀(610)의 상면에 배치될 때에 격벽(634')이 전극 단자(613)의 일측과 접촉되도록 함으로써 절연 케이스(630')의 위치를 가이드할 수 있다.
절연 케이스(630')의 하부면(633')은 보호 소자(622) 및 안전 소자(623) 중 적어도 어느 하나의 하면과 베어 셀(610)의 상면이 직접 접촉하는 것을 막아줄 수 있으며, 보호회로모듈(620)의 제1 리드 플레이트(626)가 전극 단자(613)와 직접 접촉하도록 개구(OP)가 구비될 수 있다.
보호회로모듈(620')의 길이 조절을 위하여 제1 리드 플레이트(626')의 접합 위치를 변화시키더라도 제1 리드 플레이트(626')의 타단이 전극 단자(613')와 접합될 수 있도록 개구(OP)는 여유 마진을 두고 형성될 수 있다. 개구(OP)가 여유 마진을 두고 형성되므로, 보호회로모듈(620')의 길이를 조절할 때마다 절연 케이스(630')를 따로 제작할 필요가 없음은 앞서 설명한 바와 같다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100, 600: 배터리 팩 110, 610: 베어 셀
111, 611: 캔 112, 612: 캡 플레이트
113, 613: 전극 단자 120, 620: 보호회로모듈
121, 621: 회로 기판 122, 622: 보호 소자
123, 623: 안전 소자 125, 625: 외부 단자
126, 626: 제1 리드 플레이트 127, 627: 제2 리드 플레이트
130, 630: 절연 케이스 140, 640: 상부 커버
150, 650: 하부 커버 160, 660: 라벨

Claims (20)

  1. 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 캔, 및 상기 전극 조립체에 전기적으로 연결된 단자를 포함하는 베어 셀;
    상기 베어 셀에 전기적으로 연결된 보호회로모듈; 및
    상기 보호회로모듈 및 상기 단자 사이에 연결된 제1 리드 플레이트;를 포함하고,
    상기 보호회로모듈은 상기 베어 셀의 제1 단에서 상기 베어 셀의 일 측을 향하는 제1 방향으로 상기 단자로부터 오프셋되어 있는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은 회로기판, 및 상기 베어 셀과 마주보는 상기 회로기판의 일 면에 마운트된 보호소자를 포함하는, 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베어 셀과 상기 보호소자 사이에 위치하며 상기 베어 셀과 상기 보호소자를 분리시키는 베이스를 구비하는 절연 케이스를 더 포함하는, 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연 케이스는,
    상기 베이스로부터 연장된 측벽을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 보호소자 및 상기 회로기판의 일 면에 마운트된 다른 소자 사이에 개재되며, 상기 보호소자 및 상기 다른 소자를 분리시키는, 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 절연 케이스는 상기 베이스로부터 연장되는 제1,2 측벽을 포함하고, 제1,2 측벽은 상기 보호소자를 수용하는 홈을 정의하는, 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 베어 셀의 상기 제1 단의 길이 방향을 따르는 상기 회로기판의 길이는, 상기 길이 방향을 따르는 상기 베어 셀의 상기 제1 단의 길이의 1/2 보다 작은, 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은 회로기판 및 상기 회로기판 상의 제1 접속 패드를 포함하고,
    상기 제1 리드 플레이트는 상기 제1 방향과 반대편인 제2 방향을 향해 상기 보호회로모듈의 일 측으로부터 연장되고, 제1 접속 패드의 일 부분에 접촉하는, 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 리드 플레이트는 부분적으로 상기 제1 접속 패드와 오버랩되는, 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베어 셀은 상기 캔의 개구를 폐쇄하는 캡 플레이트를 포함하고,
    상기 단자는 상기 캔의 외부를 향해 상기 캡 플레이트를 관통하도록 돌출되며,
    상기 배터리 팩은 상기 보호회로모듈을 상기 캡 플레이트에 접속시키는 제2 리드 플레이트를 포함하는, 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 리드 플레이트는 절곡 방향을 따라 절곡되어 있으며, 상기 절곡 방향으로의 길이를 가지며,
    상기 절곡 방향은 상기 캡 플레이트로부터 돌출된 상기 단자의 높이와 대응되는 방향인, 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드 플레이트는 상기 보호회로모듈의 일 측으로부터 상기 제1 방향과 반대편인 제2 방향을 향해 실질적으로 곧게 연장된, 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베어 셀 및 상기 보호회로모듈 사이에 개재되는 절연 케이스를 더 포함하는, 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 절연 케이스는 상기 베어 셀의 일 측을 향하는 상기 제1 방향으로 상기 단자로부터 오프셋되어 있는, 배터리 팩.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 절연 케이스는 상기 제1 리드 플레이트와 상기 단자의 접속을 위해 상기 단자를 노출시키는 제1 개구를 포함하는, 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연 케이스는 상기 보호회로모듈의 반대편인 상기 단자의 일 측면과 대응되는 위치에 형성된 측벽을 포함하는, 배터리 팩.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 절연 케이스는 상기 보호회로모듈 및 상기 제1 리드 플레이트의 총 길이의 합보다 긴 길이를 갖는, 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베어 셀은 상기 제1 단에서 상기 보호회로모듈의 반대편 일 측에 전해질 주입구를 포함하며,
    상기 절연 케이스는 상기 전해질 주입구와 대응되는 위치에 형성된 제2 개구를 포함하는, 배터리 팩.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 베어 셀의 제1 단의 길이 방향을 따르는 상기 제1 개구의 길이는, 상기 길이 방향을 따르는 상기 단자의 길이 보다 큰, 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은 상기 베어 셀로부터 이격되어 있는, 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 보호회로모듈과 대응되는 위치에서 상기 베어 셀 및 상기 절연 케이스 사이의 절연 시트를 더 포함하는, 배터리 팩.
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