KR20150015342A - 배터리 팩 - Google Patents

배터리 팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20150015342A
KR20150015342A KR1020130142414A KR20130142414A KR20150015342A KR 20150015342 A KR20150015342 A KR 20150015342A KR 1020130142414 A KR1020130142414 A KR 1020130142414A KR 20130142414 A KR20130142414 A KR 20130142414A KR 20150015342 A KR20150015342 A KR 20150015342A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
battery cell
contact
connection
battery
Prior art date
Application number
KR1020130142414A
Other languages
English (en)
Inventor
허선혜
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Publication of KR20150015342A publication Critical patent/KR20150015342A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/519—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리 셀의 단자보다 큰 면적을 갖는 도전성 탭을 구비하여 고출력 전류가 흐를 수 있는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 적어도 하나의 배터리 셀; 및 적어도 하나의 배터리 셀에 연결된 도전성 탭을 포함하고, 적어도 하나의 배터리 셀은 단자 영역(terminal region)을 포함하며, 도전성 탭은 적어도 하나의 배터리 셀의 단자 영역에 연결된 접촉부(contact area)를 가지며, 접촉부가 단자 영역의 면적보다 큰 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
본 발명의 일 또는 다른 실시예는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 팩은 다수의 배터리 셀, 배터리 모니터링 시스템 보드 및 이들을 수용하는 하우징으로 이루어진다. 여기서, 다수의 배터리 셀은 상호간 도전성 탭에 의해 전기적으로 연결되며, 도전성 탭은 배선(와이어)을 통해 배터리 모니터링 시스템 보드에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 일 실시예는 캡 형태의 도전성 탭이 배터리 셀에 끼워지는 구조에 의해, 도전성 탭이 배터리 셀에 전기적으로 연결됨으로써, 대전류 및/또는 과전류하에서도 도전성 탭이 용융되어 끊어지지 않는 대용량 고출력에 적합한 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 캡 형태의 도전성 탭이 자기 정렬 방식으로 배터리 셀에 안착됨으로써, 도전성 탭의 안착 및 용접을 위한 별도의 지그가 필요없고, 이에 따라 도전성 탭의 안착 및 용접이 간단하고 편리한 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 단자 영역과, 상기 단자 영역으로부터 대략 수직 방향으로 연장된 단자 지지 영역을 갖는 배터리 셀; 및 상기 단자 영역에 전기적으로 연결되는 연결 영역과, 상기 연결 영역으로부터 대략 수직 방향으로 연장되며 상기 단자 지지 영역에 밀착되는 밀착 영역과, 상기 연결 영역으로부터 외측 방향으로 연장되는 제1연장 영역과, 상기 제1연장 영역으로부터 연장되는 제2연장 영역으로 이루어진 도전성 탭을 포함하는 배터리 팩을 제공한다.
상기 배터리 셀의 단자 영역은 대략 원판 형태이고, 상기 단자 지지 영역은 대략 원통 형태일 수 있다.
상기 배터리 셀의 단자 영역은 양극 단자 또는 음극 단자일 수 있다.
상기 배터리 셀의 단자 지지 영역과 상기 도전성 탭의 밀착 영역 사이에 절연 부재가 더 개재될 수 있다.
상기 도전성 탭의 연결 영역은 대략 원판 형태이고, 상기 밀착 영역은 대략 원통 형태이며, 상기 제1,2연장 영역은 대략 평판 형태일 수 있다.
상기 도전성 탭의 연결 영역에는 상기 배터리 셀의 단자 영역에 전기 용접된 다수의 용접 영역이 형성될 수 있다.
상기 도전성 탭의 연결 영역에는 상기 다수의 용접 영역 사이에 전기 용접 시 용접 전류의 분산을 위한 적어도 하나의 관통홀이 구비될 수 있다.
상기 도전성 탭의 연결 영역은 1/4 r2 내지 3/4 r2의 면적을 가질 수 있다. (여기서, r은 연결 영역의 반지름)
상기 도전성 탭의 제1연장 영역 또는 제2연장 영역에는 배선의 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 배선의 타단은 배터리 모니터링 시스템 보드에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2연장 영역은 상기 제1연장 영역으로부터 대략 수직 방향으로 연장되고, 상기 밀착 영역으로부터 연장될 수 있다.
상기 제2연장 영역은 상기 제1연장 영역으로부터 대략 수평 방향으로 연장되고, 상기 밀착 영역으로부터 분리될 수 있다.
상기 수평 방향으로 연장된 제2연장 영역은 배터리 모니터링 시스템 보드에 직접 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 수평 방향으로 연장된 제2연장 영역은 배터리 모니터링 시스템 보드를 관통하여 납땜될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 적어도 하나의 배터리 셀; 및 상기 적어도 하나의 배터리 셀에 연결된 도전성 탭을 포함하고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀은 단자 영역(terminal region)을 포함하며, 상기 도전성 탭은 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 단자 영역에 연결된 접촉부(contact area)를 가지며, 상기 접촉부가 상기 단자 영역의 면적보다 큰 배터리 팩을 제공한다.
상기 접촉부(contact area)는 상기 단자 영역을 포함하는 제1면과 인접한 연결 영역(connection region), 및 상기 제1면과 다른 제2면에 인접하는 동시에 상기 연결 영역에 연결된 접촉 영역(contacting region)을 포함한다. 상기 제2면은 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 측면일 수 있다.
상기 접촉부는 제1배터리의 단자 영역에 인접한 제1연결 영역, 상기 제1연결 영역에 연결된 제1접촉 영역, 제2배터리 셀의 단자 영역에 인접한 제2연결 영역, 및 상기 제2연결 영역에 연결된 제2접촉 영역을 포함하고, 상기 제1연결 영역을 상기 제2연결 영역에 전기적으로 연결하거나, 또는 상기 제1접촉 영역을 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 연장부(extension)를 포함한다. 상기 적어도 하나의 연장부는 상기 제1연결 영역을 상기 제2연결 영역에 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 제1연결 영역, 상기 적어도 하나의 연장부, 및 상기 제2연결 영역은 하나의 조각으로 일체로 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 연장부는 상기 제1접촉 영역을 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 적어도 하나의 연장부는 상기 제1연결 영역을 상기 제2연결 영역에 전기적으로 연결하는 제1연장부, 및 상기 제1접촉 영역을 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결하는 제2연장부를 포함하고, 상기 제1연장부는 상기 제2연장부에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 도전성 탭에 연결된 와이어를 더 포함하고, 상기 와이어의 제1단부는 상기 도전성 탭의 표면에 연결되고, 상기 와이어의 제2단부는 배터리 모니터링 시스템의 회로 기판 상의 연결 점에 대응하는 위치까지 연장될 수 있다.
상기 도전성 탭은 연장부를 포함하고, 상기 연장부의 제1단부는 상기 접촉부에 전기적으로 연결되고, 상기 연장부의 제2단부는 배터리 모니터링 시스템의 회로 기판 상의 연결 점에 대응하는 위치에 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 다수의 배터리 셀들; 제1,2배터리 셀들에 연결된 제1도전성 탭; 및 제1도전성 탭과 제3배터리 셀에 연결된 제2도전성 탭을 포함하고, 상기 배터리 셀들 각각은 단자 영역을 포함하되, 제1도전성 탭은 상기 제1,2배터리 셀들의 단자 영역에 연결된 제1접촉부를 갖고, 제2도전성 탭은 제3배터리 셀의 단자 영역에 연결된 제2접촉부를 가지며, 상기 제1접촉부가 제1,2배터리 셀들의 단자 영역들의 면적보다 크고, 상기 제2접촉부가 제3배터리 셀의 단자 영역의 면적보다 큰 배터리 팩을 제공한다.
상기 제1접촉부는 상기 제1배터리 셀에 대한 제1연결 영역, 상기 제2배터리 셀에 대한 제2연결 영역, 및 상기 제1,2연결 영역들을 전기적으로 연결하는 제1연장부를 포함한다.
상기 제1연결 영역 또는 제2연결 영역의 적어도 하나는 원(circle)의 미리 결정된 부분에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 상기 미리 결정된 부분은 1/4, 1/2, 또는 3/4중에서 하나일 수 있다.
상기 제1접촉부는 상기 제1연결 영역에 연결된 제1접촉 영역, 상기 제2연결 영역에 연결된 제2접촉 영역, 및 상기 제1연장부, 상기 제1접촉 영역 및 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결된 제2연장부를 포함한다. 상기 제1접촉 영역 및 제2접촉 영역은 각각 제1,2배터리 셀들의 절반 길이보다 작은 길이를 가질 수 있다. 상기 제1,2연결 영역은 제1방향으로 연장하고, 상기 제1,2접촉 영역은 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 연장할 수 있다.
상기 제1,2도전성 탭은 제1배터리 셀, 제2배터리 셀, 또는 제3배터리 셀 중 하나의 다른 단부에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 다수의 배터리 셀들; 상기 배터리 셀들에 연결된 다수의 도전성 탭들; 및 상기 도전성 탭들에 연결된 배터리 모니터링 시스템의 회로기판을 포함하고, 상기 도전성 탭들은 상기 도전성 탭들을 상기 회로기판에 전기적으로 연결하는 연결체들을 포함하고, 상기 연결체들은 상기 회로 기판 상의 연결점의 패턴에 대응하는 패턴으로 정렬되며, 상기 각 배터리 셀들은 단자 영역을 포함하고, 상기 각 도전성 탭들은 상기 배터리 셀들 각각의 단자 영역에 연결된 접촉부를 갖고, 상기 접촉부는 상기 단자 영역의 면적보다 큰 배터리 팩을 제공한다.
상기 연결체들은 와이어들이거나, 또는 상기 연결체들은 상기 도전성 탭들의 각각에 연결된 도전성 연장부들일 수 있다.
최근의 배터리 팩은 대용량 고출력화 됨에 따라 충전 전류 및 방전 전류도 커지고 있고, 이에 따라 도전성 탭도 더욱 많은 전류를 흘릴 수 있도록 요구되고 있다. 그러나, 일반적으로 도전성 탭의 면적 및/또는 두께는 배터리 셀의 두께 및/또는 직경에 비해 작게 설계되므로, 최근의 대용량 고출력화된 배터리 팩에서는 충전 및/또는 방전 중 흐르는 대전류 또는 과전류에 의해 도전성 탭이 용융되어 쉽게 끊어진다.
또한, 기존에는 도전성 탭이 배터리 셀에 연결되기 위해, 특별히 설계된 탭 안착용 지그에 의해 도전성 탭이 배터리 셀에 임시로 안착되고, 이어서 특별히 설계된 탭 연결용 지그에 의해 도전성 탭이 배터리 셀에 연결되었다. 따라서, 기존에는 도전성 탭이 배터리 셀에 연결됨에 있어서, 다수의 특별히 설계된 지그가 요구되었고, 이에 따라 도전성 탭의 연결 공정이 복잡하고 연결 시간도 오래 걸리는 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예는 캡 형태의 도전성 탭이 배터리 셀에 끼워지는 구조에 의해, 도전성 탭이 배터리 셀에 전기적으로 연결됨으로써, 대전류 및/또는 과전류하에서도 도전성 탭이 용융되어 끊어지지 않는 대용량 고출력에 적합한 배터리 팩을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 캡 형태의 도전성 탭이 자기 정렬 방식으로 배터리 셀에 안착됨으로써, 도전성 탭의 안착 및 용접을 위한 상술한 바와 같은 별도의 지그가 필요없고, 이에 따라 도전성 탭의 안착 및 용접이 간단하고 편리한 배터리 팩을 제공한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 회로도, 사시도 및 부분 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 배면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 배면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 조립 방법을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
더욱이, 제1층(layer)이 제2층의 아래에 또는 하부에에 있다고 언급될 때, 제1층은 직접적으로 아래 또는 하부에 위치되고, 또는 다수의 다른 층이 그 사이에 개재될 수 있다. 또한, 하나의 층이 두개의 층 사이에 있다고 언급될 때, 하나의 층만이 두개의 층 사이에 있거나, 또는 다수의 다른 층이 그 사이에 위치될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "도전성 탭"이란 두개의 배터리 셀에 전기적으로 연결되거나, 또는 하나의 배터리 셀에 전기적으로 연결되며, 배터리 셀과 배터리 모니터링 시스템 보드를 상호간 전기적으로 연결하는 도전체를 의미한다. 나아가, 본 명세서에서 사용되는 "도전성 탭"은 별도의 배선을 통하여 배터리 모니터링 시스템 보드에 전기적으로 연결되거나, 또는 "도전성 탭" 자체가 배터리 모니터링 시스템 보드에 직접 전기적으로 연결될 수 있는 도전체를 의미한다. 더불어, 본 명세서에서 사용되는 "도전성 탭"은 원통형 배터리 셀의 원주 전체에 결합되거나 또는 배터리 셀의 원주 일부(원호)에 결합되는 도전체를 의미한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 회로도, 사시도 및 부분 분해 사시도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110)과, 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된 도전성 탭(120)과, 도전성 탭(120)에 전기적으로 연결된 연결체(130)와, 연결체(130)에 전기적으로 연결된 배터리 모니터링 시스템 보드(140)를 포함한다. 본 발명에서, 연결체는 배선(와이어)(130)일 수 있다. 그러나, 아래에서 더욱 상세하게 설명하겠지만, 연결체는, 예를 들면, 배선(와이어)의 사용없이 배터리 모니터링 시스템의 회로 기판에 연결되도록 하는 도전성 탭의 연장부일 수 있다. 여기서, 비록 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명은 배터리 셀(110), 도전성 탭(120), 배선(130) 및 배터리 모니터링 시스템 보드(140)를 수용하는 하우징(또는 케이스)을 더 포함할 수 있다.
배터리 셀(110)은 단자 영역(111)과, 단자 영역(111)으로부터 대략 수직 방향으로 연장된 단자 지지 영역(112)을 포함한다.
여기서, 단자 영역(111)은 대략 원판 형태이고, 단자 지지 영역(112)은 단자 영역(111)으로부터 대략 수직 방향으로 연장된 원통 형태일 수 있다. 즉, 배터리 셀(110)은 전체적으로 원통 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이러한 원통형 배터리 셀로 한정되는 것은 아니며, 각형 배터리 셀 또는 파우치형 배터리 셀일 수도 있다.
더불어, 단자 지지 영역(112)의 전체에는 절연성 열수축 튜브(도시되지 않음)가 결합되고, 그 표면의 일부 영역에 속이 빈 원통 형태의 절연 부재(113)가 추가적으로 결합될 수 있다. 따라서, 실질적으로 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)은 절연성 열수축 튜브 및 절연 부재(113)를 통해 노출되며, 도전성 탭(120)이 단자 영역(111) 및 단자 지지 영역(112)에 결합되었을 때, 도전성 탭(120)은 단자 영역(111)에만 전기적으로 직접 연결될 수 있다.
또한, 단자 영역(111)은 실질적으로 양극 단자 또는 음극 단자일 수 있다. 일례로, 일측의 단자 영역(111)이 양극 단자이면, 그와 반대 방향에 형성된 다른 단자 영역은 음극 단자이다. 물론, 그 반대도 가능하다.
도면에서는 3개의 배터리 셀(110)이 직렬로 연결된 예가 도시되어 있으나, 경우에 따라 3개의 배터리 셀(110)이 병렬로 연결될 수도 있다. 물론, 본 발명에서 직렬 또는/및 병렬로 연결된 배터리 셀(110)의 개수가 한정되지 않는다.
더불어, 배터리 셀(110)은 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 리튬인산철 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 망간 수소 전지 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 이러한 배터리 셀의 종류가 한정되지 않는다. 또한, 서로 다른 종류의 배터리 셀들이 상호간 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수도 있다.
도전성 탭(120)은 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된다. 실질적으로, 도전성 탭(120)은 두개의 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된 제1도전성 탭(121a,121b)과, 한개의 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된 제2도전성 탭(122a,122b)을 포함한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 3개의 배터리 셀(110)이 직렬로 연결될 경우, 2개의 제1도전성 탭(121a,121b), 2개의 제2도전성 탭(122a,122b)이 구비될 수 있다.
여기서, 설명의 편의상 배터리 셀(110)은 제1배터리 셀(110a), 제2배터리 셀(110b) 및 제3배터리 셀(110c)로 구분한다. 또한, 제1도전성 탭(121a,121b)은 첫번째 제1도전성 탭(121a), 두번째 제1도전성 탭(121b)으로 구분하고, 제2도전성 탭(122a,122b)은 첫번재 제2도전성 탭(122a), 두번째 제2도전성 탭(122b)으로 구분한다.
첫번째 제1도전성 탭(121a)은 제1배터리 셀(110a)의 단자 영역(111)(예를 들면, 음극 단자)을 제2배터리 셀(110b)의 단자 영역(111)(예를 들면, 양극 단자)에 전기적으로 연결한다. 또한, 두번째 제1도전성 탭(121b)은 제2배터리 셀(110b)의 단자 영역(111)(예를 들면, 음극 단자)을 제3배터리 셀(110c)의 단자 영역(111)(예를 들면, 양극 단자)에 전기적으로 연결한다.
배선(130)은 배터리 셀(110)을 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 전기적으로 연결하며, 이는 첫번째 제1배선(131a,131b) 및 두번째 제2배선(132a,132b)을 포함한다.
첫번째 제1배선(131a)은 첫번째 제1도전성 탭(121a)을 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 전기적으로 연결하고, 두번째 제1배선(131b)은 두번째 제1도전성 탭(121b)을 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 전기적으로 연결한다. 여기서, 첫번째 제1배선(131a)은 제2배터리 셀(110b)의 전압 감지를 위한 센싱 와이어이고, 두번째 제1배선(131b)은 제3배터리 셀(110c)의 전압 감지를 위한 센싱 와이어이다.
첫번째 제2배선(132a)은 첫번째 제2도전성 탭(122a) 즉, 제1배터리 셀(110a)의 단자 영역(111)(예를 들면, 양극 단자)을 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 전기적으로 연결하고, 두번째 제2배선(132b)은 두번째 제2도전성 탭(122b) 즉, 제3배터리 셀(110c)의 단자 영역(111)(예를 들면, 음극 단자)을 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 전기적으로 연결한다. 여기서, 첫번째 제2배선(132a) 및 두번째 제2배선(132b)은 배터리 팩(100)의 충전 전류 및 방전 전류가 흐르는 대전류 또는 과전류 경로가 되며, 또한 배터리 모니터링 시스템 보드(140)가 배터리 팩(100)의 전체 전압을 감지하도록 하는 역할을 한다. 물론, 첫번째 제2배선(132a)은 제1배터리 셀(110a)의 전압 감지를 위한 센싱 와이어 역할도 한다. 또한, 두번째 제2배선(132b)은 배터리 팩(100)의 그라운드 전압 감지를 위한 센싱 와이어 역할도 한다.
배터리 모니터링 시스템 보드(140)는 다수의 배터리 셀(110) 위에 절연부재(미도시)가 개재된 채 안착될 수 있으며, 이는 배터리 셀(110)의 전압, 전류 및/또는 온도 등을 모니터링한다. 물론, 이를 위해 배터리 모니터링 시스템 보드(140)는 인쇄회로기판(141)과, 인쇄회로기판(141)에 실장된 다수의 전기 전자 소자(142)를 포함한다. 더불어, 인쇄회로기판(141)에는 다수의 도전성 비아(143)가 형성되며, 이러한 도전성 비아(143)에 상술한 배선(130)이 삽입되어 납땜된다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 새로운 도면 부호를 이용하나, 이는 실질적으로 도 1a 내지 도 1c에 도시된 도전성 탭과 같은 것으로 이해하여야 한다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 탭(220)은 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)에 전기적으로 연결되는 연결 영역(221)과, 연결 영역(221)으로부터 대략 수직 방향으로 연장되며 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)에 밀착되는 밀착 영역(경우에 따라 접촉 영역으로 지칭될 수 있음)(222)과, 연결 영역(221)으로부터 외측 방향으로 연장되는 제1연장 영역(223)과, 제1연장 영역(223) 및 밀착 영역(222)으로부터 연장되는 제2연장 영역(224)을 포함하는 접촉부(225)를 포함한다. 여기서, 연결 영역(221) 및 밀착 영역(222)은 일체로 형성되거나, 또는, 일례로, 상호간 용접될 수 있다.
또한, 도전성 탭(220)은 두개의 배터리 셀(110)을 병렬 또는 직렬로 연결하며, 따라서 제1,2연장 영역(223,224)을 중심으로 대향되는 양측에 연결 영역(221) 및 밀착 영역(222)이 대칭되는 형태로 형성된다. 즉, 도전성 탭(220)은 제1,2연장 영역(223,224)을 중심으로 양측에 각각 연결 영역(221) 및 밀착 영역(222)이 형성된다.
이러한 도전성 탭(220)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금, 철, 철 합금 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이러한 도전성 탭의 재질이 한정되는 것은 아니다.
도전성 탭(220)의 연결 영역(221)은 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)과 같이 대략 원판 형태이다. 그러나, 연결 영역(221)의 직경은 단자 영역(111)의 직경보다 약간 크게 설계된다. 또한, 연결 영역(221)에는 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)에 전기 용접된 다수의 용접 영역(221a)이 형성될 수 있다. 더불어, 연결 영역(221)에는 다수의 용접 영역(221a) 사이에 전기 용접 시 용접 전류가 집중되지 않고 분산되도록 하는 적어도 하나의 관통홀(221b)이 형성될 수 있다.
도전성 탭(220)의 밀착 영역(222)은 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)과 같이 대략 원통 형태이다. 그러나, 밀착 영역(222)의 직경은 단자 지지 영역(112)의 직경보다 약간 크게 설계된다. 또한, 밀착 영역(222)은 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)을 감싸는 절연 부재(113)에 밀착되므로, 실질적으로 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)에 전기적으로 접속되지 않는다. 따라서, 도전성 탭(220)의 밀착 영역(222)에 의해 동일한 배터리 셀(110)의 양극 단자 및 음극 단자가 동시에 쇼트되지 않는다.
이러한 밀착 영역(222)은 연결 영역(221)으로부터 연장되어 형성되어 있음으로써, 도전성 탭(220)의 전체 면적을 증가시켜주는 역할을 하고, 이에 따라 상대적으로 높은 대전류 및/또는 과전류를 흘려 줄 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 도전성 탭(220)은 대용량 고출력 배터리 팩에 적합하다. 또한, 밀착 영역(222)은, 도전성 탭(220)의 용접 공정 중, 연결 영역(221)과 함께 도전성 탭(220)이 배터리 셀(110)의 단자 영역(111) 및 단자 지지 영역(112)에 안정적으로 안착되도록 함으로써, 용접 공정을 위한 별도의 탭 안착용 지그 및/또는 탭 연결용 지그가 필요하지 않다.
한편, 밀착 영역(222)의 길이는 배터리 셀(110)의 전체 길이(즉, 단자 지지 영역(112)의 전체 길이) 중 절반을 넘지 않도록 함이 바람직하다. 이와 같이 하여, 배터리 셀(110)의 일측 단자 영역(111)에 결합된 일측 도전성 탭(220)과, 배터리 셀(110)의 타측 단자 영역(111)에 결합된 타측 도전성 탭(220)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않는다. 다른 예로서, 밀착 영역은 서로 다른 길이를 가질 수도 있다.
제1연장 영역(223)은 연결 영역(221)으로부터 대략 수평한 동시에 외측 방향으로 연장된 평판 형태를 한다. 이러한 제1연장 영역(223)의 폭은 연결 영역(221)의 직경과 같거나 작을 수 있다. 도면에서는 제1연장 영역(223)이 폭이 연결 영역(221)의 직경보다 작게 도시되어 있지만, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.
제2연장 영역(224)은 제1연장 영역(223)으로부터 대략 수직한 동시에 외측 방향으로 연장된 평판 형태를 한다. 실질적으로, 제2연장 영역(224)은 밀착 영역(222) 및 제1연장 영역(223)으로부터 동시에 외측 방향으로 연장된 평판 형태를 한다. 이러한 제2연장 영역(224)의 폭은 밀착 영역(222)의 폭과 같거나 작을 수 있다. 또한, 제2연장 영역(224)은 제1연장 영역(223)을 중심으로 양측(예를 들면, 상부와 하부)에 각각 형성될 수 있다. 더불어, 이러한 제2연장 영역(224)은 두개의 배터리 셀(110) 사이에 개재된다.
이와 같이 하여 어느 한 배터리 셀(110)로부터 다른 배터리 셀(110)로 전류가 흐르는 제1,2연장 영역(223,224)의 전체 폭은 연결 영역(221)과 밀착 영역(222)의 전체 폭과 같거나 작을 수 있다. 이에 따라 제1,2연장 영역(223,224)을 통해서 상대적으로 큰 대전류 및/또는 과전류가 흐름에도 불구하고, 제1,2연장 영역(223,224)이 용융되거나 끊어지지 않게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 탭(220)은 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)보다 큰 면적을 갖게 됨으로써, 대전류 및/또는 과전류가 흐르는 대용량 고출력 배터리 팩에 적합하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 탭(220)은 자기 정렬 형태로 배터리 셀(110)에 안착될 수 있음으로써, 도전성 탭(220)의 안착 및 용접을 위한 별도의 지그가 필요없고, 이에 따라 도전성 탭(220)의 안착 및 용접 공정이 간단하고 편리하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 배면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 도전성 탭(220a)의 연결 영역(221)이 대략 1/4 r2, 도 3b에 도시된 바와 같이, 도전성 탭(220b)의 연결 영역(221)이 대략 1/2 r2, 도 3c에 도시된 바와 같이, 도전성 탭(220c)의 연결 영역(221)이 대략 3/4 r2의 면적을 가질 수 있다. 여기서, r은 연결 영역의 반지름이다. 물론, 이밖에도 도전성 탭(220)의 연결 영역(221)은 다양한 면적을 가질 수 있다. 물론, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 모든 도전성 탭(220)은 연결 영역(221)으로부터 대략 수직 방향으로 연장된 밀착 영역(222)을 갖는다.
따라서, 도전성 탭(220a,220b,220c)은 연결 영역(221)이 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)에 연결되고, 밀착 영역(222)이 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)에 밀착됨으로써, 전류가 흐르는 면적이 증가하고, 또한 조립 공정 중 도전성 탭(220)의 안착 및 용접을 위한 별도의 지그가 필요없다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 탭(320) 역시 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)에 전기적으로 연결되는 연결 영역(321)과, 연결 영역(321)으로부터 대략 수직 방향으로 연장되며 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)에 밀착되는 밀착 영역(경우에 따라 접촉 영역으로 지칭될 수 있음)(322)과, 연결 영역(321)으로부터 외측 방향으로 연장되는 제1연장 영역(323)과, 제1연장 영역(323) 및 밀착 영역(322)으로부터 연장되는 제2연장 영역(324)을 포함하는 접촉부(325)를 포함한다. 여기서, 연결 영역(321) 및 밀착 영역(322)은 일체로 형성되거나, 또는, 일례로, 상호간 용접되어 형성될 수 있다.
또한, 도전성 탭(320)은 하나의 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된다. 즉, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 도전성 탭(220)은 제1,2연장 영역(223,224)을 중심으로 양측에 연결 영역(321) 및 밀착 영역(322)이 대칭 형태로 형성되나, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 도전성 탭(320)은 제1,2연장 영역(223,224)의 일측에 오직 하나의 연결 영역(321) 및 밀착 영역(322)을 갖는다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 도전성 탭(320)은 오직 하나의 연결 영역(321) 및 밀착 영역(322)을 갖는다는 점에서만 차이가 있을 뿐, 나머지 부분은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 도전성 탭(220)과 구조 및 재질에 있어서 동일하므로, 추가적인 설명은 생략한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 배면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 도전성 탭(320a)의 연결 영역(321)이 대략 1/4 r2, 도 5b에 도시된 바와 같이, 도전성 탭(320b)의 연결 영역(321)이 대략 1/2 r2, 도 5c에 도시된 바와 같이, 도전성 탭(320c)의 연결 영역(321)이 대략 3/4 r2의 면적을 가질 수 있다. 마찬가지로, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 도전성 탭(320a,320b,320c)은 오직 하나의 연결 영역(321) 및 밀착 영역(322)을 갖는다는 점에서만 차이가 있을 뿐, 나머지 부분은 도 4a 내지 도 4c에 도시된 도전성 탭(220a,220b,220c)의 구조 및 재질과 동일하므로, 추가적인 설명은 생략한다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 조립 방법을 도시한 사시도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 대략 원판 형태인 단자 영역(111)과, 단자 영역(111)으로부터 대략 수직 방향으로 연장되어 대략 원통 형태인 단자 지지 영역(112)을 포함하는 다수의 배터리 셀(110)이 미리 정해진 패턴 형태로, 예를 들면, 일렬로 배열된다. 다른 예로, 다수의 배터리 셀(110)은 매트릭스, 2차원 또는 3차원 패턴 형태로 배열될 수 있다. 하나의 팩에 대량의 배터리 셀들이 포함될 경우, 2차원 또는 3차원 패턴 형태의 배열이 적절할 수 있다. 여기서, 단자 영역(111)은 양극 단자 또는 음극 단자일 수 있다.
도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)에 절연 부재(113)가 결합됨으로써, 단자 영역(111) 만이 외측으로 노출된 상태에서, 배터리 셀(110)에 연결 영역(221), 밀착 영역(222), 제1,2연장 영역(223,224)을 포함하는 도전성 탭(220)이 결합된다. 즉, 배터리 셀(110)의 단자 영역(111)에 도전성 탭(220)의 연결 영역(221)이 접촉하도록 하고, 배터리 셀(110)의 단자 지지 영역(112)에 도전성 탭(220)의 밀착 영역(222)이 밀착되도록 한다. 더불어, 직렬 또는 병렬로 연결되는 두개의 배터리 셀(110)에는 대칭 구조의 도전성 탭(220)이 결합되고, 하나의 배터리 셀(110)에는 비대칭 구조의 도전성 탭(320)이 결합된다. 여기서, 절연 부재(113)는, 예를 들면, 원통 형태의 슬리브(sleeve) 및/또는 배터리 셀의 형태에 대응하는 형태로 형성될 수 있다.
도 6d에 도시된 바와 같이, 용접 툴(410)에 의해 도전성 탭(220,320)이 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결된다. 즉, 용접툴이 도전성 탭(220,320)의 연결 영역(221,321)에 구비된 관통홀(221b)을 중심으로 대향되게 배치되고, 이어서 용접 툴(410)에 전류가 인가됨으로써, 도전성 탭(220,320)에 구비된 관통홀(221b)을 중심으로 대향되는 위치에 다수의 용접 영역(221a)이 형성된다. 이때, 관통홀(221b)이 용접 전류를 분산시키는 역할을 함으로써, 도전성 탭(220,320)이나 배터리 셀(110)에 손상 현상이 발생하지 않게 된다.
도 6e에 도시된 바와 같이, 각 도전성 탭(220,320)에 구비된 제2연장 영역(224,324)에 배선(130)의 일단이 용접(즉, 연결 또는 결합)된다. 물론, 각 도전성 탭(220,320)에 구비된 연결 영역(221,321), 밀착 영역(222,322) 또는 제1연장 영역(223,323)에 배선(130)의 일단이 용접될 수도 있다.
마지막으로, 도시되어 있지는 않지만, 각 배선(130)은 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 전기적으로 접속된다. 일례로, 각 배선(130)은 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 구비된 도전성 비아(경우에 따라 연결점으로 지칭되기도 함)(143)에 결합된 후 납땜된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 도전성 탭이 자기 정렬 형태로 배터리 셀에 안착될 수 있고, 이에 따라 도전성 탭의 안착 및 용접을 위한 별도의 지그가 필요없으며, 따라서 도전성 탭의 안착 및 용접 공정이 간단하고 편리한 배터리 팩을 제공하게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 부분 분해 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 팩(500)은 별도의 배선없이 도전성 탭(520)이 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 직접 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들면, 도전성 탭(520)의 구성 요소 중 적어도 하나의 제2연장 영역(524)이 밀착 영역(222)으로부터 절개(분리)되고, 제1연장 영역(223)에 대하여 대략 평행하게 외측으로 연장될 수 있다. 즉, 제2연장 영역은 제1연장 영역(223)을 중심으로 상부, 측부 및/또는 하부에 각각 존재하는데, 예를 들면, 상부의 제2연장 영역(524)이 밀착 영역(222)으로부터 절개(분리)되어 상부 방향으로 연장될 수 있다. 여기서, 비록 제2연장 영역(524)이 제1연장 영역(223)에 대하여 대략 평행하다고 설명하였으나, 반드시 그럴 필요는 없고, 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 형성된 도전성 비아(143)의 위치에 따라 제2연장 영역(524)은 제1연장 영역(223)으로부터 다양한 각도를 가지며 연장될 수 있다. 또한, 경우에 따라 제2연장 영역(524)은 일정 위치에서 다양한 각도로 절곡될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제2연장 영역(524)과 대응하는 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에는 도전성 비아(143)가 형성되고, 상술한 제2연장 영역(524)은 도전성 비아(143)에 결합된 후 납땜된다.
따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩(500)은 별도의 배선없이 도전성 탭(520)이 직접 배터리 모니터링 시스템 보드(140)에 전기적으로 접속됨으로써, 배터리 셀(110)과 배터리 모니터링 시스템 보드(140) 사이의 전기적 연결 공정이 간편하고 편리하다. 더욱이, 도전성 탭(520)과 배터리 모니터링 시스템 보드(140)의 사이에 추가적인 배선이 없음으로써, 전기 저항이 작고, 이에 따라 배터리 셀과 배터리 모니터링 시스템 보드 사이에 대전류 및/또는 과전류가 흐를 때 발열 영역이 최소화된다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다.
도 8a 내지 도 8c에 도시된 도전성 탭(520)은 두개의 배터리 셀(110)을 전기적으로 연결하는데 이용될 수 있으며, 상술한 바와 같이 제1연장 영역(223)을 기준으로 상부, 측부 및/또는 하부에 각각 형성된 제2연장 영역 중, 상부의 제2연장 영역(524)이 양측의 밀착 영역(222)으로부터 절개(분리)되어 외측으로 연장될 수 있다. 즉, 제2연장 영역(524)은 상부 방향으로 연장되며, 제1연장 영역(223)과 대략 평행하다. 여기서, 제2연장 영역(524)은 제1연장 영역(223)과 일체로 형성될 수 있고, 제1,2연장 영역의 표면은 연속적인 표면을 갖도록 동일 평면으로 형성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩 중 도전성 탭을 도시한 사시도, 정면도 및 배면도이다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 도전성 탭(620)은 하나의 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결되며, 상술한 바와 같이 제1연장 영역(223)을 기준으로 상부의 제2연장 영역(624)이 일측의 밀착 영역(222)으로부터 절개(분리)되어 상부 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 제2연장 영역(624)은 제1연장 영역(223)과 대략 평행하며, 제1연장 영역(223)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 예로, 제1,2연장 영역은 상호간 연결될 수 있으나, 상호간 일체로 형성되지 않을 수도 있다.
더불어, 도면에 도시하지는 않았으나, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 도전성 탭(520), 도 9a 내지 도 9c에 도시된 도전성 탭(620)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 도전성 탭 및/또는 도 5a 내지도 5c에 도시된 도전성 탭에서와 같이 연결 영역의 면적이 1/4 r2 내지 3/4 r2의 면적을 가질 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예는 캡 형태의 도전성 탭이 배터리 셀에 끼워지는 구조에 의해, 도전성 탭이 배터리 셀에 전기적으로 연결됨으로써, 대전류 및/또는 과전류하에서도 도전성 탭이 용융되어 끊어지지 않는 대용량 고출력에 적합한 배터리 팩을 제공하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 캡 형태의 도전성 탭이 자기 정렬 방식으로 배터리 셀에 안착됨으로써, 도전성 탭의 안착 및 용접을 위한 별도의 지그가 필요없고, 이에 따라 도전성 탭의 안착 및 용접이 간단하고 편리한 배터리 팩을 제공하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 팩를 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; 단자 영역 112; 단자 지지 영역
113; 절연 부재 110a, 110b, 110c; 제1,2,3,배터리 셀
120; 도전성 탭 121a, 121b; 제1도전성 탭
122a, 122b; 제2도전성 탭 130; 배선
131a, 131b; 제1배선 132a, 132b; 제2배선
140; 배터리 모니터링 시스템 보드 141; 인쇄회로기판
142; 소자 143; 도전성 비아
220; 도전성 탭 221; 연결 영역
222; 밀착 영역 223; 제1연장 영역
224; 제2연장 영역

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀; 및
    상기 적어도 하나의 배터리 셀에 연결된 도전성 탭을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 배터리 셀은 단자 영역(terminal region)을 포함하며,
    상기 도전성 탭은 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 단자 영역에 연결된 접촉부(contact area)를 가지며, 상기 접촉부가 상기 단자 영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접촉부(contact area)는
    상기 단자 영역을 포함하는 제1면과 인접한 연결 영역(connection region), 및
    상기 제1면과 다른 제2면에 인접하는 동시에 상기 연결 영역에 연결된 접촉 영역(contacting region)을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2면은 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 측면인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접촉부는
    제1배터리의 단자 영역에 인접한 제1연결 영역,
    상기 제1연결 영역에 연결된 제1접촉 영역,
    제2배터리 셀의 단자 영역에 인접한 제2연결 영역, 및
    상기 제2연결 영역에 연결된 제2접촉 영역을 포함하고,
    상기 제1연결 영역을 상기 제2연결 영역에 전기적으로 연결하거나, 또는 상기 제1접촉 영역을 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 연장부(extension)를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연장부는 상기 제1연결 영역을 상기 제2연결 영역에 전기적으로 연결함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1연결 영역, 상기 적어도 하나의 연장부, 및 상기 제2연결 영역은 하나의 조각으로 일체로 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연장부는 상기 제1접촉 영역을 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 연장부는
    상기 제1연결 영역을 상기 제2연결 영역에 전기적으로 연결하는 제1연장부, 및
    상기 제1접촉 영역을 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결하는 제2연장부를 포함하고,
    상기 제1연장부는 상기 제2연장부에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 탭에 연결된 와이어를 더 포함하고,
    상기 와이어의 제1단부는 상기 도전성 탭의 표면에 연결되고, 상기 와이어의 제2단부는 배터리 모니터링 시스템의 회로 기판 상의 연결 점에 대응하는 위치까지 연장된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 탭은
    연장부를 포함하고,
    상기 연장부의 제1단부는 상기 접촉부에 전기적으로 연결되고, 상기 연장부의 제2단부는 배터리 모니터링 시스템의 회로 기판 상의 연결 점에 대응하는 위치에 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 다수의 배터리 셀들;
    제1,2배터리 셀들에 연결된 제1도전성 탭; 및
    제1도전성 탭과 제3배터리 셀에 연결된 제2도전성 탭을 포함하고, 상기 배터리 셀들 각각은 단자 영역을 포함하되,
    제1도전성 탭은 상기 제1,2배터리 셀들의 단자 영역에 연결된 제1접촉부를 갖고,
    제2도전성 탭은 제3배터리 셀의 단자 영역에 연결된 제2접촉부를 가지며,
    상기 제1접촉부가 제1,2배터리 셀들의 단자 영역들의 면적보다 크고,
    상기 제2접촉부가 제3배터리 셀의 단자 영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1접촉부는
    상기 제1배터리 셀에 대한 제1연결 영역,
    상기 제2배터리 셀에 대한 제2연결 영역, 및
    상기 제1,2연결 영역들을 전기적으로 연결하는 제1연장부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1연결 영역 또는 제2연결 영역의 적어도 하나는 원(circle)의 미리 결정된 부분에 대응하는 형상을 가짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 미리 결정된 부분은 1/4, 1/2, 또는 3/4중에서 하나인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1접촉부는
    상기 제1연결 영역에 연결된 제1접촉 영역,
    상기 제2연결 영역에 연결된 제2접촉 영역, 및
    상기 제1연장부, 상기 제1접촉 영역 및 상기 제2접촉 영역에 전기적으로 연결된 제2연장부를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1접촉 영역 및 제2접촉 영역은 각각 제1,2배터리 셀들의 절반 길이보다 작은 길이를 가짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1,2연결 영역은 제1방향으로 연장하고,
    상기 제1,2접촉 영역은 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 연장함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제1,2도전성 탭은 제1배터리 셀, 제2배터리 셀, 또는 제3배터리 셀 중 하나의 다른 단부에 연결됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 다수의 배터리 셀들;
    상기 배터리 셀들에 연결된 다수의 도전성 탭들; 및
    상기 도전성 탭들에 연결된 배터리 모니터링 시스템의 회로기판을 포함하고,
    상기 도전성 탭들은 상기 도전성 탭들을 상기 회로기판에 전기적으로 연결하는 연결체들을 포함하고, 상기 연결체들은 상기 회로 기판 상의 연결점의 패턴에 대응하는 패턴으로 정렬되며,
    상기 각 배터리 셀들은 단자 영역을 포함하고,
    상기 각 도전성 탭들은 상기 배터리 셀들 각각의 단자 영역에 연결된 접촉부를 갖고, 상기 접촉부는 상기 단자 영역의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 연결체들은 와이어들이거나, 또는
    상기 연결체들은 상기 도전성 탭들의 각각에 연결된 도전성 연장부들인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
KR1020130142414A 2013-07-31 2013-11-21 배터리 팩 KR20150015342A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361860543P 2013-07-31 2013-07-31
US61/860,543 2013-07-31
US14/085,015 US20150037657A1 (en) 2013-07-31 2013-11-20 Battery pack
US14/085,015 2013-11-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150015342A true KR20150015342A (ko) 2015-02-10

Family

ID=49683633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130142414A KR20150015342A (ko) 2013-07-31 2013-11-21 배터리 팩

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150037657A1 (ko)
EP (1) EP2833432A3 (ko)
KR (1) KR20150015342A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170016743A (ko) * 2015-08-04 2017-02-14 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20190023581A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 그 제조 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3013900B1 (fr) * 2013-11-22 2015-12-11 Blue Solutions Module de stockage d'energie, comprenant une pluralite d'ensembles de stockage d'energie
DE102016225184A1 (de) * 2016-12-15 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul mit Batteriezellsystem und Umhüllung
CN112117399B (zh) * 2019-06-21 2022-01-07 比亚迪股份有限公司 单体电池、动力电池包和车辆

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI285452B (en) * 2005-11-16 2007-08-11 Simplo Technology Co Ltd Protective battery holding structure
KR100869803B1 (ko) * 2007-01-31 2008-11-21 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
WO2011111721A1 (ja) * 2010-03-10 2011-09-15 株式会社キャプテックス 電池接続用具およびそれを用いた組電池モジュール
US20120045665A1 (en) * 2010-08-17 2012-02-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
FR2979472B1 (fr) * 2011-08-29 2013-08-23 Batscap Sa Connecteur dispose entre deux ensembles de stockage d'energie

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170016743A (ko) * 2015-08-04 2017-02-14 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20190023581A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2833432A3 (en) 2015-02-11
EP2833432A2 (en) 2015-02-04
US20150037657A1 (en) 2015-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11664522B2 (en) Bus bars for battery packs
JP4649548B2 (ja) 三次元的相互接続構成を有する電源電池装置
KR100971367B1 (ko) 조립방식의 전기적 접속부재 및 이를 포함하고 있는이차전지 팩
CN101044645B (zh) 包含金属板的电极连接器以及具有其的使用的电池模块
US8541130B2 (en) Interconnectors for a battery assembly
KR102117848B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 제작하는 방법
US20120308849A1 (en) Battery assembly
US20100099024A1 (en) Method for connection of conductive member to device
KR20150015342A (ko) 배터리 팩
US20110027622A1 (en) Battery pack and method of manufacturing battery pack
KR20110139083A (ko) 배터리 팩의 커넥터 및 이의 결합 방법
KR101254903B1 (ko) 퓨즈부를 구비하는 배터리 팩
US8551645B2 (en) Can for cylindrical lithium rechargeable battery and cylindrical lithium rechargeable battery using the same
JP2007087944A (ja) バッテリーパック
KR20160131265A (ko) 배터리 팩
JP7211660B2 (ja) Ｆｐｃ接続構造体及びそれを用いた印刷回路基板の接続方法
JP2021536110A (ja) 電池パックおよびその出力構造
US9667006B2 (en) Electrically symmetrical battery cell connector
EP3264495B1 (en) Current collecting board assembly and power battery pack using same
JP6044454B2 (ja) 蓄電装置モジュール
KR102459621B1 (ko) 배터리 팩
KR101101151B1 (ko) 이차전지용 음극 접속부재
KR20100000885A (ko) 전지셀 접속부재
KR20090008079A (ko) 조립방식의 전기적 접속부재 및 이를 포함하고 있는이차전지 팩

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid