KR20160065793A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20160065793A KR1020160062909A KR20160062909A KR20160065793A KR 20160065793 A KR20160065793 A KR 20160065793A KR 1020160062909 A KR1020160062909 A KR 1020160062909A KR 20160062909 A KR20160062909 A KR 20160062909A KR 20160065793 A KR20160065793 A KR 20160065793A
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김명철
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 복수의 베어셀이 안착되는 홀더와 상기 홀더에 설치된 베어셀과 전기적으로 연결되는 리드 플레이트에 암수결합 수단을 구비하여 조립이 간편해지고, 조립오차를 방지하며, 조립후 외력에 의해 분리되지않도록 한 배터리 팩을 제공한다.

Description

배터리 팩 {Battery Pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차전지로 이루어지는 배터리 팩을 수납하는 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 각종 휴대용 전자기기의 개발과 제품화에 의해 충전가능한 이차전지의 수요가 늘어나고 있고, 고용량 이차전지의 개발이 요구되고 있다. 이에 복수개의 단위 전지를 일시에 수납할 수 있는 배터리 케이스가 제공되면서 소비자의 요구에 대응하고 있다.
이러한 배터리 케이스는 상부케이스 및 하부케이스로 구성된다. 그리고 복수개의 단위 전지들은 수개의 리드 플레이트에 의해 직렬 또는 병렬로 연결된다. 따라서 복수개의 단위전지들을 배터리 케이스에 수납하는 홀더에 안착되어 코어팩(core pack)을 형성한다. 상기 코어 팩은 보호회로모듈(PCM)이 전기적으로 연결된 상,하부 케이스에 수납된다.
통상적으로 단위 전지들과 리드 플레이트는 홀더와 조립된 상태에서 보호회로모듈과 용접된다. 그러나 종래에는 상기 리드 플레이트가 홀더에 설치되는 조립성이 떨어지는 문제가 있다. 즉, 상기 홀더에 리드 플레이트를 정확하고 용이하게 조립하여 고정할 수 있는 구조가 마련되지 않아 전체 제조공정의 생산성을 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 베어셀에 전기적으로 연결된 리드 플레이트를 베어셀을 수납하는 홀더와 조립성이 향상되도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 리드 플레이트와 홀더의 조립이 간편하게 이루어지도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 리드 플레이트와 홀더의 조립오차를 방지하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 리드 플레이트와 홀더의 조립후 결합력을 증대시키려는데 있다.
본 발명은 복수의 베어셀과; 상기 복수의 베어셀을 직렬 또는 병렬로 연결하는 적어도 하나 이상의 리드 플레이트와; 상기 베어셀이 안착되는 홀더와; 상기 베어셀과 리드 플레이트가 결합된 홀더가 수납되는 케이스;를 포함하고, 상기 홀더는 걸림부가 구비되고 상기 리드플레이트는 상기 걸림부가 삽입되는 홀이 형성된 배터리 팩을 제공한다.
상기 베어셀은 서로 병렬로 연결된 베어셀 셋트와, 상기 베어셀의 셋트들이 서로 직렬로 연결된 것이 바람직하다.
상기 리드 플레이트는 재질이 구리, 니켈, 알루미늄 등의 전기전도성이 양호한 금속인 것이 바람직하다.
상기 리드 플레이트는 전기적으로 연결되는 보호회로모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 보호회로모듈은 기판과, 상기 기판 상에 설치되는 보호회로소자와, 상기 기판의 전류를 외부로 전달하는 커넥터 및 상기 리드 플레이트와 전기적으로 연결되는 패드를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 홀더는 상기 걸림부가 형성된 고정편이 측벽에서 수직으로 형성된 것이 바람직하다.
상기 걸림부는 수직부와 수직부의 단부에서 직각으로 절곡된 수평부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 리드 플레이트는 상기 홀이 형성된 연결편이 구비된 것이 바람직하다.
상기 연결편의 홀은 상기 걸림부가 삽입가능한 형상으로 형성된 것이 바람직하며, 보다 바람직하기는 상기 홀은 사각형상으로 형성된다.
상기 케이스는 내부에 상기 홀더가 설치되는 제 1 케이스와, 상기 제 1 케이스의 상부에 결합되는 제 2 케이스를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 베어셀에 전기적으로 연결된 리드 플레이트를 베어셀을 수납하는 홀더와 조립성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 다른 목적은 리드 플레이트와 홀더의 조립이 간편하게 이루어지는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 리드 플레이트와 홀더의 조립오차를 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 리드 플레이트와 홀더의 조립후 결합력을 증대시키려는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 배터리 팩의 외관사시도.
도 2는 도 1에서 제 2 케이스가 분리된 상태의 사시도.
도 3은 도 1에서 제 1,2 케이스를 분리한 상태로서, 베어셀 셋트가 홀더와 결합된 상태의 사시도.
도 4는 도 3의 A부 확대도.
도 5는 도 3의 B부 확대도.
도 6은 도 3에서 리드 플레이트를 회전시켜 연결편이 홀더의 고정편과 결합된 상태의 사시도.
도 7은 도 6의 C부 확대도.
본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 복수의 베어셀(110,120,130), 제 1 내지 제 4 리드플레이트(210, 220, 230, 240), 보호회로모듈(300) 및 홀더(400)와, 이들이 수납되는 케이스(500)를 포함한다. 상기 케이스(500)는 제 1 케이스(510) 및 제 2 케이스(520)를 포함한다.
상기 복수의 베어셀은 각각 전극조립체(미도시), 전극조립체를 수용하는 캔 및 전극조립체가 수용되어 캔의 개구부에 결합되는 캡조립체(미도시)를 포함한다.
상기 복수의 베어셀은 12개의 베어셀을 포함한다. 이는 본 발명의 일 실시예에 설명되는 단위 전지의 개수이므로 그 숫자가 작거나, 더 많아질 수 있음은 물론이다. 상기 12개의 베어셀은 4개의 베어셀이 한 셋트를 구성한다. 상기 4개의 베어셀은 2행 2열로 배열 및 적층된다. 따라서 상기 복수의 베어셀은 모두 3개의 셋트(110,120,130)로 이루어진다. 상기 각 셋트의 베어셀들은 서로 병렬로 연결된다. 그리고 상기 3개 셋트(110,120,130)는 서로 직렬로 연결된다. 이러한 구조를 3직렬-4병렬(3 series-4 parallel) 구조로 지칭할 수 있다. 여기서 한 셋트의 베어셀들은 상호 결합되어 고정된 상태라기 보다는 이들중 어느 하나의 베어셀을 언제든지 교체하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 3직렬-4병렬 구조를 도시하였지만, 베어셀의 수가 적어도 2개인 복수의 다수 베어셀의 구조에서 본 발명의 기술사상은 한정되지 않는다.
도 2에서 B+, B-는 대전류단을 표시하고, 직·병렬 연결된 베어셀들에서 양 끝단의 전원부를 나타낸다. B+는 양극 전원부로서 최고 전위단, B-는 음극 전원부로서 최저 전위단을 나타낸다. 따라서, 제 1 베어셀 셋트(110)의 음극단자 측은 최저 전위단(B-)이 될 수 있고, 제 3 베어셀 셋트(130)의 양극 단자 측은 최고 전위단(B+)이 될 수 있다.
*상기 제 1 내지 제 4 리드플레이트 중에서 제 1 리드플레이트(210) 및 제 4 리드플레이트(240)는 각각 제 1 베어셀 셋트(110)의 음극단자(B-) 및 제 3 베어셀 셋트(130)의 양극단자(B+)에서 각 베어셀 셋트를 병렬로 연결할 수 있다. 이 때 제 1 리드플레이트(210) 및 제 4 리드플레이트(240)는 한 셋트를 구성하는 4개의 베어셀의 단자들이 서로 병렬로 연결될 수 있는 사이즈와 형태를 갖는다.
이러한 병렬 연결 구조를 보다 구체적으로 설명한다. 상기 제 1 리드플레이트(210)는 제 1 베어셀 셋트(110)의 음극단자와 용접되어 전기적으로 연결되며, 제 4 리드플레이트(240)는 제 3 베어셀 셋트(130)의 양극단자와 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 리드플레이트(210) 및 제 4 리드플레이트(240)는 구리, 니켈, 알루미늄 등의 전기전도성이 양호한 금속으로 형성된다. 제 1 리드플레이트(210) 및 제 4 리드플레이트(240)는 보호회로모듈(300)의 패드(미도시)에 직접 연결되거나, 별도의 탭을 통해 보호회로모듈(300)의 패드에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 2 리드플레이트(220) 및 제 3 리드플레이트(230)는 각각 제 1 베어셀 셋트(110)와 제 2 베어셀 셋트(120)의 사이(B1) 및 제 2 베어셀 셋트(120)와 제 3 베어셀 셋트(130)의 사이(B2)에 각각 위치한다. 따라서 제 2 리드플레이트(220)는 제 1 베어셀 셋트(110)의 양극단자 및 제 2 베어셀 셋트(120)의 음극단자와 용접되어 전기적으로 연결된다. 제 3 리드플레이트(230)는 제 2 베어셀 셋트(120)의 양극단자 및 제 3 베어셀 셋트(130)의 음극단자와 용접되어 전기적으로 연결된다. 제 2 리드플레이트(220) 및 제 3 리드플레이트(230)는 구리, 니켈, 알루미늄 등의 전기전도성이 양호한 금속으로 형성되는 것이 바람직하다. 제 2 리드플레이트(220) 및 제 3 리드플레이트(230)는 보호회로모듈(300)의 패드에 직접 전기적으로 연결되거나 별도의 탭을 통해 연결될 수 있다.
상기 보호회로모듈(300)은 기판(310), 보호회로소자(미도시), 커넥터(320) 및 패드(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 기판(310)은 대략 직사각 형상을 가지는 인쇄회로기판(310)으로 이루어질 수 있다. 기판(310)은 도전성 금속패턴(미도시)이 형성되며, 보호회로소자, 커넥터(320) 및 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 보호회로소자는 기판(310)에서 배터리팩(10)의 외부를 향하는 일면에 위치하며, 베어셀의 충방전 상태, 및 전지의 전류, 전압, 온도 등의 정보를 점검하여 배터리팩(100)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 커넥터(320)는 기판(310)에서 배터리팩(100)의 외부를 향하는 일면에 위치한다. 따라서 커넥터(330)는 외부 전자기기와 전기적 통로 역할을 하게 된다. 상기 패드는 기판(310)에서 베어셀과 마주하는 일면에 위치하며, 상기 제 1 리드플레이트(210) 내지 제 4 리드플레이트(240)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 홀더(400)는 제 1,2,3 베어셀 셋트(110)(120)(130)가 결합된다. 그리고 제1,2,3,4 리드 플레이트(210,220,230,240)는 상기 제1,2,3 베어셀 셋트에 전기적으로 연결된다. 따라서 상기 홀더(400)는 내측에 제 1,2,3 베어셀 셋트(110)(120)(130)가 수납가능한 공간을 갖고 형성된다. 또한, 홀더(400)에 내측에 수납된 상기 제 1,2,3 베어셀 셋트(110)(120)(130)는 상기 제1 내지 제 4 리드 플레이트(210,220,230,240)가 연결되어 상기 제 1 내지 제 4 리드 플레이트(210,220,230,240)의 일단부는 홀더(400)의 외부로 인출된다.
상기 홀더(400)는 상기 리드 플레이트(210,220,230,240)를 고정하기 위한 제 1 내지 제 4 고정편(410,420,430,440)이 구비된다. 상기 제 1 내지 제 4 고정편(410,420,430,440)은 홀더(400)의 측면에 형성된다. 상기 고정편은 대략 측면에 대하여 수직방향으로 형성된다.
상기 제 1 내지 제 4 고정편(410,420,430,440)에는 상기 제 1 내지 제 4 리드플레이트(210,220,230,240)가 각각 고정된다.
상기 고정편의 형상은 제 1 내지 제 4의 고정편이 모두 동일한 길이와 형태이므로 하나의 고정편을 일예로 설명한다. 상기 고정편(410)은 대략 직사각형의 플레이트로 형성되고, 일면에 걸림부(412)가 형성된다. 상기 걸림부(412)는 수직부(414)와 수직부(414)의 단부에서 직각으로 절곡된 수평부(416)를 포함한다. 상기 걸림부(412)는 고정편(410)에 일체로 형성된다.
상기 제 1 내지 제 4 리드플레이트(210,220,230,240)는 홀더(400)의 외측에 수직방향으로 인출된다. 상기 제 1 내지 제 4 리드 플레이트는 상기 베어셀 셋트(110)(120)(130)와 전기적으로 연결된 단부의 반대측 단부에 제 1 내지 제 4 연결편(212,222,232,242)이 구비된다.
상기 제 1 내지 제 4 연결편(212,222,232,242)들은 모두 동일형상이므로 제 1 연결편을 일예로 설명한다.
상기 연결편(212)은 대략 중앙부에 상기 고정편의 걸림부(412)가 삽입되는 홀(214)이 각각 형성된다. 상기 홀(214)은 상기 걸림부(412)가 삽입가능하도록 대략 사각형으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정할 필요는 없다. 또한, 연결편(212)의 단부에는 돌출부(216)가 형성된다. 상기 돌출부(216)는 보호회로모듈(300)의 기판(310)에 결합된다.
상기 케이스(500)는 내부에 상기 복수의 배터리가 결합된 홀더(400가 설치되는 공간을 갖는 제 1 케이스(510)와, 상기 제 1 케이스(510)의 상부에 결합되는 제 2 케이스(520)를 포함한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 조립 공정을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서는 제 1~3 베어셀 셋트(110~130)로 구성되는 12개의 셀이 구비된다. 하나의 베어셀 셋트는 4개의 단위 베어셀이 병렬로 연결된다. 아울러 상기 제 1~3 베어셀 셋트(110~130)는 양극단자와 음극단자가 접촉되어 제 1 베어셀 셋트(110)와 제 2 베어셀 셋트(120), 제 2 베어셀 셋트(120)와 제 3 베어셀 셋트(130)가 직렬로 연결된다. 이와 같이 병렬 또는 직렬로 연결된 상기 제 1~3 베어셀 셋트(110~130)는 제 1~4 리드 플레이트(210~240)와 연결되어 외부와 전기적으로 연결된다.
도 3을 참조하면, 이처럼 조립된 다수의 베어셀은 홀더(400)에 결합된다. 베어셀에는 제 1~4 리드 플레이트(210~240)가 연결되어 있어 상기 홀더(400)의 외부로 제 1~4 리드 플레이트(210~240)가 인출된다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 홀더(400)에서 인출된 제 1~4 리드 플레이트(210~240)는 단부에 각각 연결편(212,222,232,242)이 일체로 형성되어 있다. 이러한 제 1~4 리드 플레이트(210~240)를 홀더(400)의 측면에 형성된 제 1~4 고정편(410~440)이 위치한 방향으로 절곡시킨다. 제 1~4 리드 플레이트(210~240)를 각각 대략 90도 만큼 절곡하면, 리드 플레이트의 연결편(212,222,232,242)들이 홀더(400)의 측벽에 형성된 고정편(410,420,430,440)들과 각각 결합된다. 이때, 연결편의 홀(214)을 통해서 고정편의 걸림부(412)가 삽입된다. 상기 홀(214)은 걸림부(412)의 수평부(416) 보다 사이즈가 크게 형성되어 걸림부(412)는 용이하게 홀(214)을 통과한다. 도 7을 참조하면, 홀(214)에 삽입된 걸림부(412)는 수직부(414)의 길이만큼 돌출된다. 따라서 연결편의 홀(214)에 삽입된 고정편의 걸림부(412)는 연결편에서 분리되지 않고 고정된 상태가 된다.
이처럼 4개의 리드 플레이트는 각각 대략 90도 만큼 홀더의 측벽으로 회전시켜 고정된다. 따라서 조립작업이 간편해진다. 그리고 리드 플레이트는 항상 리드 플레이트의 연결편과 홀더의 고정편이 대응되는 위치에서 조립이 이루어진다. 따라서 조립오차가 발생되지 않는다. 아울러 리드 플레이트는 홀더와 조립된 상태에서 쉽게 분리되지 않는다. 그러므로 조립후에 외부 충격에 의해서 쉽게 홀더와 리드 플레이트가 분리되지 않는다.
이와 같이 홀더(400)와 리드 플레이트(210~240)의 조립이 완료된 후에 리드 플레이트(210~240)는 보호회로모듈(300)과 용접된다. 그리고 제 1 케이스(510)의 상부에 제 2 케이스(520)를 결합하면 조립이 완료된다.
100 ; 배터리 팩 110,120,130 ; 제 1,2,3 베어셀 셋트
210,220,230,240 ; 제 1,2,3,4 리드 플레이트
212 ; 연결편 214 ; 홀
300 ; 보호회로모듈 310 ; 기판
320 ; 커넥터 410,420,430,440 ; 제 1,2,3,4 고정편
412 ; 걸림부 414 ; 수직부
416 ; 수평부 500 ; 케이스
510,520 ; 제 1,2 케이스

Claims (1)

  1. 복수의 베어셀과;
    상기 복수의 베어셀을 직렬 또는 병렬로 연결하는 적어도 하나 이상의 리드 플레이트와;
    상기 베어셀이 안착되는 홀더와;
    상기 베어셀과 리드 플레이트가 결합된 홀더가 수납되는 케이스;를 포함하고,
    상기 홀더와 상기 리드 플레이트 중에서 적어도 어느 일측에 숫컷결합부를 형성하고 타측에 상기 숫컷결합부와 조립되는 암컷결합부를 형성한 배터리 팩.
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