KR20140010633A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 셀들을 감싸는 홀더케이스 외부에 보호회로모듈(PCM : Printed circuit module)을 고정 시, 후크 형상의 체결 구조에 의해 고정할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 팩은 전극부를 구비하며, 일 방향으로 평행하게 배치된 복수개의 배터리 셀; 상기 복수개의 배터리 셀을 수용하는 홀더케이스; 및 상기 홀더케이스의 외면에 장착되는 보호회로모듈;을 포함하되, 상기 보호회로모듈의 에지부에 대응하는 상기 홀더케이스의 일 영역에는 상기 보호회로모듈을 고정하는 적어도 하나의 체결부를 구비할 수 있다. 이때, 상기 체결부는 후크 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 스크류(screw) 부품 삭제에 의한 부품원가가 절감될 뿐만 아니라 작업이 단순화되어 제조경쟁력이 강화되고, 작업 미숙으로 인한 품질불량이 근본적으로 차단되어 품질이 향상될 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제조경쟁력을 강화할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 노트북, 전기자동차 등의 디바이스에는 복수개의 배터리 셀들이 병렬 및/또는 직렬로 연결된 배터리 팩이 사용되고 있다. 이러한 복수개의 배터리셀들은 이웃한 배터리 셀들이 연결탭에 의하여 연결된다. 그리고, 복수개의 배터리셀들은 홀더케이스에 장착된다.
본 발명은 배터리 셀들을 감싸는 홀더케이스 외부에 보호회로모듈(PCM : Printed circuit module)을 고정 시, 후크 형상의 체결 구조에 의해 고정할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 전극부를 구비하며, 일 방향으로 평행하게 배치된 복수개의 배터리 셀; 상기 복수개의 배터리 셀을 수용하는 홀더케이스; 및 상기 홀더케이스의 외면에 장착되는 보호회로모듈;을 포함하되, 상기 보호회로모듈의 에지부에 대응하는 상기 홀더케이스의 일 영역에는 상기 보호회로모듈을 고정하는 적어도 하나의 체결부를 구비할 수 있다.
이때, 상기 체결부는 후크 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 체결부와 대응하는 상기 보호회로모듈에는 상기 체결부를 수용하는 홈 형상의 수용부가 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결부는 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 체결부는 폴리이미드(Polyimide), 폴리프로필렌(Polypropylene),폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리스티렌(Polystyrene) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결부는 상기 홀더케이스와 일체형으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 홀더케이스는 상기 복수개의 배터리 셀의 전극부를 노출하며, 상기 복수개의 배터리 셀의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 셀의 전극부에는 연결탭이 형성되고, 상기 연결탭 상에는 절연부재가 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면 배터리 셀들을 감싸는 홀더케이스 외부에 보호회로모듈을 고정 시, 후크 형상의 체결 구조에 의해 고정함으로써, 스크류(screw) 부품 삭제에 의한 부품원가가 절감될 뿐만 아니라 작업이 단순화되어 제조경쟁력이 강화되고, 작업 미숙으로 인한 품질불량이 근본적으로 차단되어 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복수개의 배터리 셀에 홀더케이스가 장착된 상태를 나타내는 전면 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 복수개의 배터리 셀에 홀더케이스가 장착된 상태를 나타내는 후면 사시도.
도 3은 도 1의 A부분을 나타내는 확대도.
도 4a는 본 발명에 따른 보호회로모듈을 상부에서 바라본 평면도.
도 4b는 본 발명에 따른 보호회로모듈을 하부에서 바라본 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 절연부재가 부착된 상태를 나타내는 사시도.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복수개의 배터리 셀에 홀더케이스가 장착된 상태를 나타내는 전면 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 복수개의 배터리 셀에 홀더케이스가 장착된 상태를 나타내는 후면 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은 전극부를 구비하며, 일 방향으로 평행하게 배치된 복수개의 배터리 셀(10)과, 복수개의 배터리 셀(10)을 수용하는 홀더케이스(20) 및 홀더케이스(20)의 외면에 장착되는 보호회로모듈(30)을 포함한다. 그리고, 보호회로모듈(30)의 에지부에 대응하는 홀더케이스(20)의 일 영역에는 보호회로모듈(30)을 고정하는 적어도 하나의 체결부(21)를 구비할 수 있다.
여기서, 체결부(21)는 후크 형상으로 형성되어, 보호회로모듈(30)의 에지부 일 영역을 고정할 수 있다. 그리고, 체결부(21)와 대응하는 보호회로모듈(30) 상에는 체결부(21)를 수용하는 홈 형상의 수용부(34)가 더 형성될 수 있다. 이에 의해 보다 견고하게 체결부(21)가 수용부(34)에 수용되며 체결될 수 있다. 이때, 보호회로모듈(30)은 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)을 포함한다.
그리고, 체결부(21)는 탄성을 갖는 절연 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 폴리이미드(Polyimide), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리스티렌(Polystyrene) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 홀더케이스(20) 외면에 보호회로모듈(30)을 안착 시 후크 형상의 체결부(21)를 보호회로모듈(30)의 외측으로 당겼다가, 보호회로모듈(30)이 안착되면 체결부(21)가 원 위치로 돌아오도록 체결부(21)를 놓는다. 이에 의해 체결부(21)가 수용부(34)에 수용되며 홀더케이스(20) 외면에 보호회로모듈(30)이 용이하게 고정될 수 있다. 이때, 체결부(21)는 홀더케이스(20)와 일체형으로 형성될 수 있다.
먼저, 복수개의 배터리 셀(10)의 각각은 충방전 가능한 원통형의 리튬이온 배터리를 사용한다. 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 배터리 셀(10)은 5직렬 2 병렬 구조(5S2P)로 배열된다. 즉, 2개의 배터리 셀(10)이 병렬로 연결된 배터리 셀(10) 그룹이 연결탭(40)에 의해 직렬로 5그룹이 형성된다. 연결탭(40)은 구리와 같은 전도성 소자 등으로 형성되어 복수의 배터리 셀(10) 그룹을 전기적으로 연결한다.
이하 도 1을 참조하여 복수의 배터리 셀(10) 그룹의 연결관계를 보다 상세하게 설명한다. 기본적으로 배터리 셀(10) 그룹은 2개의 배터리 셀(10)들이 병렬 연결되어 있다. 병렬 연결된 배터리 셀(10)들은 제1 단부인 일단이 제1 극성을 갖고 제2 단부인 타단이 제2 극성을 갖는다.
도 1에서 배터리 셀들의 제1 극성은 연결탭(42)을 통해 보호회로모듈(30)에 전기적으로 연결된다. 도 2에서 배터리 셀들의 제2 극성은 연결탭(40d)를 통해 이웃하는 배터리 셀들의 제1 극성과 전기적으로 직렬 연결된다. 제2 극성을 갖는 타단의 배터리 셀들은 연결탭(40b)을 통해 그 다음 이웃하는 배터리 셀들의 제1 극성과 전기적으로 직렬 연결된다. 이렇게 하여 총 5그룹의 배터리 셀들이 직렬 연결되며 마지막 배터리 셀들의 제2 극성은 연결탭(42)을 통해 보호회로모듈(30)과 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 실시예는 5직렬 2병렬 구조(5S2P)를 예시하여 설명하였으나 상기 구조에 제한되는 것은 아니고 필요에 따라 다양한 연결구조에 채용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 본 발명의 홀더케이스(20)는 복수개의 배터리 셀(10)의 전극부를 노출하며, 복수개의 배터리 셀(10)의 외측면을 적어도 일부 감싸도록 형성될 수 있다. 홀더케이스(20) 내면은 원통형 배터리 셀(10)의 원주면과 매칭이 될 수 있는 형태로 구비될 수 있으며, 이를 통해 배터리 셀들이 외부 충격에 의해 유동하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 보호회로모듈(30)에는 복수개의 배터리 셀(10)과 보호회로모듈(30)을 전기적으로 연결하기 위한 리드선(50)이 연결될 수 있다. 리드선(50)은 비닐 튜브(vinyl tube) 등으로 피복되어 있으며, 보호회로모듈(30)과 복수개의 배터리 셀(10)을 연결한다. 여기서, 리드선(50)은 셀 발란싱(cell balancing)을 측정할 수 있는 모니터링 리드선일 수 있다. 이러한 리드선(50)은 일측이 연결탭(40) 각각에 연결되고, 타측이 보호회로모듈(30)에 연결될 수 있다. 이때, 리드선(50)의 일측은 연결탭(40)과 납땜에 의하여 연결될 수 있다. 이러한 리드선(50)에 의하여 복수개의 배터리 셀(10)에 전류가 잘 흐르는지 체크할 수 있다.
도 3은 도 1의 A부분을 나타내는 확대도이다.
도 3을 참조하면, 홀더케이스(20) 외면에 메인 보호회로모듈(30a)이 장착된 상태를 나타낸다. 홀더케이스(20) 외면에는 메인 보호회로모듈(30a)을 고정하기 위한 체결부(21)가 형성된다. 체결부(21)는 메인 보호회로모듈(30a)의 에지부에 대응하는 홀더케이스(20) 외면에 형성될 수 있다. 이러한 체결부(21)는 후크 형상으로 형성되어, 메인 보호회로모듈(30a)의 에지부 일 영역을 고정할 수 있다. 이때, 후크 형상의 체결부(21)와 대응하는 보호회로모듈(30)에는 체결부(21)를 수용하는 홈 형상의 수용부(34)가 더 형성될 수 있다.
여기서, 체결부(21)는 탄성을 갖는 재질로 형성되어, 메인 보호회로모듈(30a)을 홀더케이스(20) 외면에 안착시킨 후, 체결부(21)를 수용부(34)에 수용되도록 할 수 있다.
일반적으로 배터리 팩의 보호회로모듈은 스크류 체결 방식에 의해 홀더케이스에 장착된다. 이 경우 스크류 체결로 인한 별도의 부품비용이 추가되며, 작업자의 작업 미숙으로 인한 보호회로모듈 부품이 파손될 수도 있다. 또한, 보호회로모듈의 회로적 쇼트가 발생될 수 있으며, 보호회로모듈을 보호하기 위한 지그(jig) 를 사용함으로써 공정이 추가된다는 단점이 있다.
이에 따라, 본 발명에서와 같이 홀더케이스(20) 외면에 후크 형상의 체결부(21)를 형성하여, 이에 의해 보호회로모듈(30)을 고정함으로써, 공정이 단순화될 뿐만 아니라 배터리 팩의 품질이 향상될 수 있다.
도 4a는 본 발명에 따른 보호회로모듈을 상부에서 바라본 평면도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 보호회로모듈을 하부에서 바라본 평면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)은 연결부재(32)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)의 상부면, 즉 외부로 노출된 면에는 써미스터(33) 및 각종 회로부품(31) 등이 실장된다. 그리고, 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)의 하부면, 즉 홀더케이스(20, 도 1 참조)와 맞닿는 면에는 회로부품(31) 등의 고정을 위해 납땜된 영역이 존재한다.
이와 같이, 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)은 각종 회로부품(31) 등이 좁은 간격을 두고 위치되어 있다. 이 때문에 홀더케이스(20)에 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)을 스크류로 고정하기 위해서는 고도의 정밀한 작업이 요구된다.
따라서, 본 발명에서와 같이, 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)의 홈 형상의 수용부(34)에 홀더케이스(20)의 체결부(21)가 수용되도록 체결함에 의해 메인 보호회로모듈(30a)과 서브 보호회로모듈(30b)에 실장된 회로부품(31) 등이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 절연부재가 부착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 절연부재(60)는 복수개의 배터리 셀(10)의 제1 극성 및 제2 극성은 용접 등의 방법으로 고정된 연결탭(40, 도 1 참조)과 외장재인 외장홀더케이스(미도시)가 서로 접촉하는 것을 막기 위해 형성한다. 절연부재(60)는 연결탭(40)이나 리드선(50)으로 전류가 흐를 때 발생하는 열에 의한 손상을 방지하기 위하여 내열성이 우수한 재질로 형성됨이 바람직하다.
그리고, 보호회로모듈(30)은 홀더케이스(20) 상부면에 설치될 수 있다. 이러한 보호회로모듈(30)은 전자부품 등을 실장하고, 보호회로 등을 구성한다. 보호회로모듈(30)은 홀더케이스(20)의 후크 형상의 체결부(21)에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
10 : 배터리 셀 20 : 홀더케이스
21 : 체결부 30 : 보호회로모듈
30a : 메인 보호회로모듈 30b : 서브 보호회로모듈
31 : 회로부품 34 : 수용부
50 : 리드선 60 : 절연부재

Claims (8)

  1. 전극부를 구비하며, 일 방향으로 평행하게 배치된 복수개의 배터리 셀;
    상기 복수개의 배터리 셀을 수용하는 홀더케이스; 및
    상기 홀더케이스의 외면에 장착되는 보호회로모듈;을 포함하되,
    상기 보호회로모듈의 에지부에 대응하는 상기 홀더케이스의 일 영역에는 상기 보호회로모듈을 고정하는 적어도 하나의 체결부를 구비하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는 후크 형상으로 형성되는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 체결부와 대응하는 상기 보호회로모듈에는 상기 체결부를 수용하는 홈 형상의 수용부가 더 형성되는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는 탄성을 갖는 재질로 형성되는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 체결부는 폴리이미드(Polyimide), 폴리프로필렌(Polypropylene),폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리스티렌(Polystyrene) 중 어느 하나로 형성되는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 홀더케이스와 일체형으로 형성되는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 홀더케이스는 상기 복수개의 배터리 셀의 전극부를 노출하며, 상기 복수개의 배터리 셀의 측면을 감싸도록 형성되는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 전극부에는 연결탭이 형성되고, 상기 연결탭 상에는 절연부재가 구비되는 배터리 팩.
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