KR20140102927A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 베어셀; 상기 베어셀의 일면에 설치된 절연부재; 및 상기 베어셀의 일면을 커버하며, 상기 베어셀과의 결합을 위한 적어도 하나 의 결합부를 구비하는 상부 케이스를 포함하되, 상기 결합부의 일 부분에는 상기 절연부재와의 접촉을 회피하기 위한 회피부가 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 베어셀에 대하여 상부 케이스의 결합 시 절연부재로 인한 간섭을 회피함으로써 배터리 팩의 조립 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩의 조립성을 향상시키기 위한 배터리 팩에 관한 것이다.
최근, 휴대용 전자 기기의 전원으로 배터리 팩이 다양하게 사용되고 있다. 또한, 휴대용 전자 기기가 다양한 분야에서 사용되면서, 이에 따라 배터리 팩에 대한 수요가 급증하고 있다. 상기 배터리 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차 전지를 채용하고 있다.
이러한 이차 전지는 전극조립체와 전해액이 수용된 캔을 밀봉한 상태의 베어셀과 보호회로 기판이 전기적으로 연결되어 형성된다. 상기 보호회로 기판은 베어셀의 충방전을 제어하면서 과충전 및 과방전을 방지하여 베어셀을 보호하게 된다.
또한, 이차전지는 보조적인 베어셀의 보호소자로서, 보호소자를 더 구비한다. 상기 보호소자는 베어셀의 온도 및 전압의 급격한 변화를 감지하여 전류의 흐름을 차단하는 기능을 수행한다. 이러한 보호소자는 베어셀의 온도 또는 전압의 변화를 감지하기 용이하도록 베어셀의 상면에 설치된다. 이때, 상기 보호소자는 베어셀과의 전기적인 절연을 위하여 절연부재를 구비하게 된다. 또한, 상기 보호회로 기판은 상부 케이스에 장착되고, 상부 케이스는 배터리 셀에 결합된다.
상기한 구조의 배터리 팩은 베어셀에 대하여 상부 케이스의 결합 시 절연부재로 인해 결합 불량등과 같은 조립 오차가 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 베어셀과 상부 케이스의 결합 시 절연부재로 인해 야기될 수 있는 배터리 팩의 조립 불량을 줄이는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 베어셀; 상기 베어셀의 상면에 설치된 절연부재; 및 상기 베어셀의 상면을 커버하며, 상기 베어셀과의 결합을 위한 적어도 하나 의 결합부를 구비하는 상부 케이스를 포함하되, 상기 결합부의 일 부분에는 상기 절연부재와의 접촉을 회피하기 위한 회피부가 형성되는 배터리팩이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 회피부는 상기 베어셀의 상면과 접촉하는 상기 결합부의 상면 중 상기 절연부재와 인접한 영역에 형성될 수 있다.
또한, 상기 회피부는 상기 인접한 영역이 상기 베어셀의 상면과 이격되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 회피부는 상기 인접한 영역이 단차되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 회피부의 높이는 상기 절연부재의 두께보다 크거나 동일할 수 있다.
또한, 상기 회피부의 높이는 0.4mm 내지 0.6mm일 수 있다.
또한, 상기 결합부는 나사홀을 포함하며, 상기 베어셀의 상면에는 상기 나사홀과 대응되는 적어도 하나의 결함홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 회피부의 길이는 상기 결합부의 일면의 길이에 대하여 20% 미만의 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 나사홀의 개방부에는 상기 나사홀의 직경보다 큰 안착부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연부재 상에는 상기 베어셀의 보호소자 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호소자는 PTC 소자, 써멀 퓨즈 또는 이들과 등가의 성질을 발휘하는 부품 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 보호소자와 상기 상부 케이스 사이에 배치되며, 상기 베어셀 및 상기 보호소자와 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스의 측면에는 상기 절연부재와의 접촉을 회피하기 위한 절개부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 베어셀에 대하여 상부 케이스의 결합 시 절연부재로 인한 간섭을 회피함으로써 배터리 팩의 조립 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도.
도 1b는 도 1a의 배터리 팩이 결합한 상태의 사시도.
도 1c는 도 1b에 도시된 배터리 팩의 I-I선을 절개한 상태의 부분 단면도.
도 2는 도 1c에 도시된 A 영역을 확대하여 본 단면도.
도 3는 도 1c에 도시된 A 영역에서 회피부가 없는 경우의 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 케이스의 일부절개 사시도.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
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 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이다. 도 1b는 도 1a의 배터리 팩이 결합한 상태의 사시도이다. 도 1c는 도 1b에 도시된 배터리 팩의 I-I선을 절개한 상태의 부분 단면도이다.
상기의 배터리 팩(100)은 베어셀(110), 보호회로 기판(120), 보호 소자(130), 절연부재(140) 및 상부 케이스(150)을 포함하여 형성된다.
베어셀(110)은 양극판(미도시), 음극판(미도시) 및 세퍼레이터(미도시)를 권취하여 형성된 전극조립체(미도시)를 알루미늄과 같은 금속재질의 밀봉 조립체(111)로 밀봉한 캔형 전지이다. 이러한 밀봉 조립체(111)는 일 단부가 개구된 금속형 캔(111b)과 캔의 개구부를 마감하는 캡 플레이트(111a)를 포함하여 형성될 수 있다. 캡 플레이트(111a)의 상면 좌, 우 양단부에는 제1, 2 결합홈(112a, 113a)이 형성된다. 금속형 캔(111b)과 캡 플레이트(111a) 가운데 어느 하나에는 전극단자(114)가 절연체(114a)에 의해 절연되어 설치될 수 있다. 도 1a와 도 1c에서는 캡 플레이트(111a)에 전극단자(114)가 절연체(114a)에 의해 절연되어 삽입되어 있는 형상이 도시되어 있다. 이때, 베어셀(110)의 양극은 캡 플레이트(111a)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 베어셀(110)의 음극은 전극단자(114)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 전극단자(114)와 캡 플레이트(111a)에 연결되는 양극 또는 음극의 극성은 바뀌어도 무방하다.
베어셀(110)의 상면 양 측부에는 제1 결합홈(112a) 및 제2 결합홈(113a)이 형성된다. 또한, 상기 제1 결합홈(112a)에는 제1 나사(161)가 결합되고, 제2 결합홈(113a)에는 제2 나사(162)가 결합된다. 또한, 제1 결합홈(112a)과 제2 결합홈(113a)의 내주면에는 제1 나사(161)와 제2 나사(162)에 의해 나사산이 형성될 수 있다.
보호회로 기판(120)은 베어셀(110)과 전기적으로 연결된다. 보호회로 기판(120)의 음극은 베어셀(10)의 음극인 전극단자(114)와 제1 리드탭(116)에 의해 연결된다. 또한, 보호회로 기판(120)의 양극은 베어셀(110)의 양극인 캡 플레이트(111a)와 리드 플레이트(118)에 의해 연결된다.
보호회로 기판(120)은 절연기판(121)과 인쇄회로 패턴(미도시), 도전패드(123), 보호 회로부(124) 및 충방전 단자(125)를 포함하여 형성될 수 있으며, 절연기판(121)에 형성된 인쇄회로 패턴에 도전패드(123), 보호 회로부(124) 및 충방전 단자(125)가 솔더링 될 수 있다.
여기서, 보호회로부(124)는 저항과 콘덴서 등의 수동소자와 전계효과 트랜지스터와 같은 능동소자. PTC 소자와 같은 안전소자 및 집적회로들이 선택적으로 형성될 수 있다. 도전패드(123)는 제2 리드탭(117)과 연결된다. 제2 리드탭(117)은 전극단자(114)와 연결되는 제1 리드탭(116)에 연결된다.
또한, 보호회로부(124)는 베어셀(110)의 충방전시에 베어셀(110)을 충전 또는 방전시키고 베어셀(110)의 과열이나 과전류등의 상황에서 베어셀(110)의 충방전 경로를 차단하여 베어셀(110)의 수명 열화, 과열 및 폭발 등을 예방할 수 있다. 충방전 단자(125)는 배터리의 충방전에 의해 배터리의 내 외부로 전류가 흐르는 통로가 된다.
보호소자(130)는 보호회로 기판(120)의 음극과 전극단자(114) 사이에 전기적으로 연결된다. 보호소자(130)는 베어셀(110)의 과도한 온도 상승이나 전류의 발생시 베어셀(110)과 보호회로 기판(120)의 전기적인 연결을 차단하게 된다. 보호소자(130)의 종류는 PTC 소자, 써멀 퓨즈 또는 이들과 등가의 기능을 발화하는 부품 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
절연부재(140)는 베어셀(110)의 상면에 부착된다. 그리고, 절연부재(140)의 상면에 보호소자(130)가 위치한다. 따라서, 절연부재(140)에 의해 베어셀(110)과 보호소자(130)의 절연이 이루어진다. 절연부재(140)는 절연 재질의 테이프인 것이 바람직하나, 이에 한정될 필요는 없다.
상부 케이스(150)는 보호회로 기판(120)이 내부에 수용되는 상태로 베어셀(110)의 상부에 결합된다. 상부 케이스(150)에 의해 보호회로 기판(120)은 외부의 접촉 및 충격으로부터 보호된다. 상부 케이스(150)의 좌우 양끝에는 베어셀(110)과 결합하기 위한 제1, 제2 결합부(152, 153)가 형성된다.
제1, 제2 결합부는(152, 153)의 각각에는 결합부(152,153)의 중앙을 통과하는 제1 나사홀(152a)과 제2 나사홀(153a)이 형성된다. 제1 나사홀(152a)과 제2 나사홀(153a)의 개방부에는 제1, 제2 나사홀(152a, 153a) 의 직경보다 큰 안착부(152b, 153b)가 형성된다. 따라서, 제1 나사(161) 및 제2 나사(162)의 머리부분은 안착부(152b, 153b)에 안착되며, 제1 나사(161) 및 제2 나사(162)의 몸통부는 제1 나사홀(152a) 및 제2 나사홀(153a)에 삽입되어 베어셀(110)의 제1 결합홈(112a) 및 제2 결합홈(113a)과 결합한다. 즉, 제1 나사(161) 및 제2 나사(162)는 상부 케이스(150)를 베어셀(110)과 보호회로 기판(120)에 강하게 고정하는 역할을 하게 된다.
또한, 보호회로기판(120)과 베어셀(110) 사이를 지지함과 동시에 보호회로기판(120)과 캡 플레이트(111a)를 전기적으로 연결시키기 위한 리드 플레이트(118)가 제1 결합부(152)와 제1 결함홈(112a) 사이에 배치되어 제1 나사(161)의 관통에 의해 함께 결합될 수 있다.
베어셀(110)의 상면과 접촉하는 제2 결합부(153)의 일 영역에는 절연부재(140)와의 접촉을 회피하기 위한 회피부(153c)가 형성된다. 이에 대해서는 후에 보다 상세하게 설명하도록 한다.
상부 케이스(150)는 폴리 카보네이트와 같은 수지 재질을 사출하여 형성된 플라스틱 케이스일 수 있으며, 보호회로 기판(120)을 외부 충격으로부터 보호하고, 보호회로 기판(120)의 쇼트를 방지한다.
또한, 상부 케이스(150)는 충방전 단자홀(157)이 형성된다. 이 경우, 충방전 단자(125)는 상부 케이스(150)에 형성된 충방전 단자홀(157)에 의해 외부로 노출될 수 있다.
또한, 상부 케이스(150)의 내측에는 리브(151)가 복수 개로 형성되고, 복수 개의 리브(151)가 보호회로 기판(120)의 상면을 지지하여 보호회로 기판(120)을 베어셀(110)에 밀착시킬 수 있다.
라벨(170)은 베어셀(110)과 상부 케이스(150)를 감싼다. 이 경우, 라벨(160)은 접착제에 의해 베어셀(110)과 상부 케이스(150)에 접착될 수 있다. 또한, 라벨(160)은 외부면에 배터리 팩(100)의 용량 및 제품번호와 같은 정보가 인쇄될 수 있다.
보조 케이스(180)는 베어셀(110)의 모서리부를 감싸 베어셀(110)의 모서리부가 외부에서 충격을 받을시에 찌그러지는 것을 방지한다. 이 경우 보조 케이스(180)와 베어셀(110) 사이에는 양면 접착 테이프(181)가 형성되어 보조 케이스(180)를 베어셀(110)과 결합시킬 수 있다. 또한, 보조 케이스(180)는 외곽면이 라벨(160)에 감싸져 베어셀(110)과의 결합력이 향상될 수 있다.
도 2는 도 1c에 도시된 A 영역을 확대하여 본 단면도이다. 도 3는 도 1c에 도시된 A 영역에서 회피부가 없는 경우의 확대 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제2 결합부(153)의 일 부분에는 절연부재(140)와 접촉을 회피하기 위한 회피부(153c)가 형성된다.
배터리 팩의 조립과정에서 절연부재(140)가 베어셀(110)의 상면에 부착될 시 작업자의 실수로 절연부재(140)가 제2 결합부(153)와 베어셀(110)의 상면이 접촉하는 영역에 부착될 수 있다. 일례로, 도 3에 도시된 바와 같이 절연부재(140)가 제2 결합부(153)와 베어셀(110)의 상면이 접촉될 영역에 부착되는 경우 회피부가 형성되지 않은 제2 결합부(153)는 절연부재(140)로 인해 베어셀(110)의 상면에 면 밀착하지 못하게 된다. 이 경우, 제2 나사(162)가 제2 결합홈(113a)과의 결합 시 공회전 하거나, 제2 나사(162)가 파손될 수 있다. 또한, 제2 결합홈(113a)과 베어셀(110)의 상면 사이에 공간이 생김으로써 상부 케이스(150)와 베어셀(110)간의 결합 불량이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 베어셀(110)의 상면과 접촉하는 제2 결합부(153)의 일면 중 절연부재(140)와 인접한 영역에 회피부(153c)가 형성된다. 회피부(153c)는 상기 인접한 영역이 베어셀(110)의 상면과 이격 되도록 형성될 수 있다.
회피부(153c)는 단차지게 형성될 수 있으며, 이는 제2 결합부(153)의 일면 중 상기 절연부재(140)와 인접한 영역을 일부 절개함으로써 형성될 수 있다.
이 경우 회피부(153c)의 높이(h)는 제2 결합부(153)와 절연부재(140) 간의 간섭을 회피하기 위해 절연부재(140)의 두께보다 크거나 동일하게 형성될 수 있다. 바람직하게 회피부(153c)의 높이는 0.4mm~0.6mm일 수 있다.
또한, 회피부(153c)의 길이(W1)는 제2 결합부(153)의 일면의 길이(W2)에 대하여 바람직하게는 20% 미만의 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 회피부(153c)의 길이(W1)를 20% 이상으로 넓게 하는 경우, 제2 결합부(153)와 베어셀(110)의 상면이 접촉하는 영역이 좁아져 상부 케이스(150)와 베어셀(110)간의 결합력이 약하게 될 수 있기 때문이다.
따라서, 상기와 같이 제2 결합부(153)에 회피부(153c)가 형성되는 경우 작업자의 실수로 절연부재(140)가 원래 부착되어야 할 영역을 벗어나 제2 결합부(153)와 베어셀(110)의 상면이 접촉하는 부분에 절연부재(140)가 부착된다 하더라도, 제2 결합부(153)와 절연부재(140)간에 발생할 수 있는 간섭을 회피할 수 있다. 즉, 제2 결합부(153)와 절연부재(140)간의 간섭이 회피됨으로써 배터리 팩의 조립과정에서 발생하는 조립 불량을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 케이스의 일부절개 사시도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 베어셀(110), 보호회로 기판(120), 보호 소자(130), 절연부재(140) 및 상부 케이스(250)을 포함하여 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에는 상부 케이스(250)의 구성 이외에는 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성이다. 따라서, 동일 구성에 대하여는 동일 부호를 그대로 사용하며, 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이 배터리 팩의 조립과정에서 절연부재(140)가 베어셀(110)의 상면에 부착될 시 작업자의 실수로 절연부재(140)가 상부 케이스(250)의 측면과 베어셀(110)의 상면이 접촉하는 영역에 부착될 수 있다. 이 경우 상부 케이스(250)와 베어셀(110)의 결합 시 절연부재(140)로 인해 상부 케이스(250)의 측면이 베어셀(110)의 상면에 면접촉하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 케이스(250)의 양 측면에는 절연부재(140)와의 접촉을 회피하기 위한 절개부(254, 255)가 형성된다. 이때, 절개부(254, 255)는 절연부재(240)가 부착되는 위치와 대응되어 형성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 베어셀 111a: 캡 플레이트
112a: 제1 결합홉 113a: 제2 결합홈
116: 제1 리드탭 117: 제2 리드탭
120: 보호회로 기판
130: 보호소자 140: 절연부재
150, 250: 상부 케이스 152: 제1 결합부
152a:제1 나사홀 152b: 제1 안착부
153: 제2 결합부 153a: 제2 나사홀
153b: 제2 안착부 155, 555: 회피부
170: 라벨 254, 255: 절개부

Claims (13)

  1. 베어셀;
    상기 베어셀의 일면에 설치된 절연부재; 및
    상기 베어셀의 일면을 커버하며, 상기 베어셀과의 결합을 위한 적어도 하나의 결합부를 구비하는 상부 케이스를 포함하되,
    상기 결합부의 일 부분에는 상기 절연부재와의 접촉을 회피하기 위한 회피부가 형성되는 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회피부는 상기 베어셀의 상면과 접촉하는 상기 결합부의 일면 중 상기 절연부재와 인접한 영역에 형성되는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회피부는 상기 인접한 영역이 상기 베어셀의 상면과 이격되도록 형성되는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회피부는 상기 인접한 영역이 단차되어 형성된 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 회피부의 높이는 상기 절연부재의 두께보다 크거나 동일한 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 회피부의 높이는 0.4mm 내지 0.6mm인 배터리 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 회피부의 길이는 상기 결합부의 일면의 길이에 대하여 20% 미만으로 형성된 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는 나사홀을 포함하며, 상기 베어셀의 상면에는 상기 나사홀과 대응되는 적어도 하나의 결함홈이 형성된 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 나사홀의 개방부에는 상기 나사홀의 직경보다 큰 안착부가 형성되는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 절연부재 상에는 상기 베어셀의 보호소자 설치되는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보호소자는 PTC 소자, 써멀 퓨즈 또는 이들과 등가의 성질을 발휘하는 부품 중에서 선택되는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보호소자와 상기 상부 케이스 사이에 배치되며, 상기 베어셀 및 상기 보호소자와 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈을 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스의 측면에는 상기 절연부재와의 접촉을 회피하기 위한 절개부가 형성되는 배터리 팩.
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