KR20170077531A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연결탭의 텐션을 이용하여 셀 전압 측정 단자에 탭을 밀착시킴에 의해 별도의 납땜 구조가 필요 없는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 팩은 양단에 전극부를 구비하며, 길이 방향으로 평행하게 배치된 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 홀더케이스; 상기 홀더케이스 외측에 장착되며, 상기 홀더케이스와 대면하는 일 영역에 적어도 하나의 셀 전압 측정단자를 구비하는 보호회로모듈; 및 상기 복수의 배터리 셀의 전극부에 전기적으로 연결된 몸체부와, 상기 몸체부로부터 연장되어, 상기 보호회로모듈의 셀 전압 측정단자와 대응하도록 위치된 연장부를 구비하는 연결탭;을 포함하되, 상기 연장부와 상기 셀 전압 측정단자는 상기 연장부의 텐션에 의해 접촉되어 전기적으로 연결된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리 팩의 제조 시 불량률을 낮출 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 배터리 셀의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하다. 그러나, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 팩을 구성한다.
이때, 복수의 배터리 셀은 이웃한 배터리 셀과 연결탭에 의하여 전기적으로 연결된다. 그리고, 이러한 배터리 팩은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명은 연결탭의 텐션(tension)을 이용하여 셀 전압 측정 단자에 탭을 밀착시킴에 의해 별도의 납땜 구조가 필요 없는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 모니터링 와이어를 사용하지 않음으로써, 불량률을 현저히 낮출 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 양단에 전극부를 구비하며, 길이 방향으로 평행하게 배치된 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 홀더케이스; 상기 홀더케이스 외측에 장착되며, 상기 홀더케이스와 대면하는 일 영역에 적어도 하나의 셀 전압 측정단자를 구비하는 보호회로모듈; 및 상기 복수의 배터리 셀의 전극부에 전기적으로 연결된 몸체부와, 상기 몸체부로부터 연장되어, 상기 보호회로모듈의 셀 전압 측정단자와 대응하도록 위치된 연장부를 구비하는 연결탭;을 포함하되, 상기 연장부와 상기 셀 전압 측정단자는 상기 연장부의 텐션에 의해 접촉되어 전기적으로 연결된다.
여기서, 상기 연장부는, 상기 몸체부로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 전극부와 평행한 면으로부터 상기 홀더케이스 외면을 향하여 절곡되는 제1 절곡부와, 상기 제1 절곡부로부터 연장되어 상기 홀더케이스 외면에 안착되는 안착부와, 상기 안착부로부터 상기 제1 절곡부와 반대되는 방향으로 절곡되는 제2 절곡부 및 상기 제2 절곡부로부터 연장되어 상기 안착부 상부에 위치되는 텐션부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 텐션부는 상기 안착부로부터 일정 간격 이격될 수 있다.
또한, 상기 홀더케이스에는 상기 제1 절곡부가 위치된 영역을 제외하고, 상기 안착부 둘레를 따라 상부를 향하여 돌출된 가이드부를 포함할 수 있다.
게다가, 상기 연결탭의 안착부 일 영역에는 삽입홀을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 삽입홀과 대응하는 위치의 상기 홀더케이스 외면에는 리브를 포함하여, 상기 삽입홀에 상기 리브가 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 홀더케이스는 적어도 일 영역에 제1 체결홀이 형성되고, 상기 제1 체결홀과 대응하는 상기 보호회로모듈에는 제2 체결홀이 형성되어, 상기 제1 체결홀 및 제2 체결홀을 관통하는 체결부재에 의하여 상기 보호회로모듈이 상기 홀더케이스에 고정될 수 있다.
또한, 상기 홀더케이스는 상기 복수의 배터리 셀의 전극부를 노출하며, 상기 복수의 배터리 셀의 상측면 및 하측면을 각각 감싸도록 형성되는 제1 홀더케이스 및 제2 홀더케이스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결탭의 연장부는 배터리 팩의 대전류 탭과 일정 간격 이격될 수 있다.
본 발명에 의하면 연결탭의 텐션을 이용하여 셀 전압 측정 단자에 연결탭을 밀착시킴에 의해 별도의 납땜 구조가 필요 없음으로써, 배터리 팩의 구조가 간단하여 가격 경쟁력이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 모니터링 와이어를 사용하지 않음으로써, 불량률을 현저히 낮출 수 있을 뿐만 아니라, A/S가 보다 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 결합사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도.
도 3은 도 2의 저면도.
도 4는 도 2의 A 부분에 대한 확대도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결탭을 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀더케이스에 연결탭이 안착된 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 도 6의 B-B'에 따른 단면도.
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 구성의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제 구성의 두께나 크기와 다를 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 결합사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해사시도이며, 도 3은 도 2의 저면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀(10)과, 복수의 배터리 셀(10)을 수용하는 홀더케이스(20)와, 보호회로모듈(30) 및 복수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 연결탭(40)을 포함한다.
복수의 배터리 셀(10)은 양단에 전극부(11)를 구비하며, 길이 방향으로 평행하게 배치될 수 있다. 그리고, 홀더케이스(20)는 복수의 배터리 셀(11)을 수용하며, 보호회로모듈(30)은 홀더케이스(20) 외측에 장착되며, 홀더케이스(20)와 대면하는 일 영역에 적어도 하나의 셀 전압 측정단자(31)를 구비할 수 있다. 그리고, 보호회로모듈(30)은 전자부품 등을 실장하고, 보호회로 등을 구성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 보호회로모듈(30)은 홀더케이스(20)와 체결부재(50)에 나사 결합되었으나, 다른 체결수단에 의해 고정될 수도 있다.
또한, 연결탭(40)은, 복수의 배터리 셀(10)의 전극부(11)에 전기적으로 연결된 몸체부(46, 도 4 참조)와, 몸체부(41)로부터 연장되어, 보호회로모듈(30)의 셀 전압 측정단자(31)와 대응하도록 위치된 연장부(45, 도 4 참조)를 구비할 수 있다.
이때, 연결탭(40)의 연장부(45)는 텐션을 갖도록 일 영역이 절곡된 구조로 형성될 수 있다. 이에 의해 연장부(45)와 셀 전압 측정단자(31)는 연장부(45)의 텐션에 의해 접촉되며 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 셀 전압 측정단자(31)와 연결탭(40)의 연장부(45)는 비용접 접촉 구조로 이루어짐에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 셀 전압 측정단자(31)와 연장부(45)의 전기적인 연결 구조와 관련하여 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.
일반적인 배터리 팩은 모니터링 와이어를 연결하거나 탭을 연결하여 각 배터리 셀 간의 전압을 측정하였다. 이를 위하여, 모니터링 와이어를 보호회로모듈에 연결해야 하며, 모니터링 와이어와 보호회로모듈은 와이어 혹은 탭에 납땜을 수행하여 연결해야 한다. 이러한 구조는 복잡하여 배터리 팩의 불량률을 높이는 문제가 있다. 하지만, 본 발명에서는 모니터링 와이어를 사용하지 않음으로써, 납땜 및 와이어 사용에 따른 불량률을 현저하게 저감시킬 수 있다.
이때, 연결탭(40)의 연장부(45)는 배터리 팩의 대전류 탭(61, 62)과 일정 간격 이격되도록 위치될 수 있다. 배터리 팩에서 대전류 탭(61, 62)이 위치된 영역은 열이 많이 발생되기 때문에, 배터리 셀의 전압을 측정하는 연결탭(40)의 연장부(45)가 이들과 일정 간격 이격되도록 위치시킴에 따라, 고온에 의한 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 도면부호 61 및 62는 각각 (+)대전류 탭 및 (-) 대전류 탭을 가리키며, 직병렬 연결된 복수의 배터리 셀(10)에서 양 끝단의 전원부를 나타낸다. 즉, (+)대전류 탭(61)은 양극 전원부로서 최고 전위단, (-)대전류 탭(62)은 음극 전원부로서 최저 전위단을 나타낼 수 있다. 그리고, 보호회로모듈(30)에는 (+)대전류 탭(61) 및 (-)대전류 탭(62)이 관통되어 납땜 연결될 수 있도록 제1 관통홀(32a) 및 제2 관통홀(32b)이 형성될 수 있다.
본 발명에서 홀더케이스(20)는 복수의 배터리 셀(10)의 전극부(11)를 노출시키도록 형성될 수 있다. 그리고, 홀더케이스(20)는 복수의 배터리 셀(10)의 상측면 및 하측면을 각각 감싸도록 형성되는 제1 홀더케이스(20a) 및 제2 홀더케이스(20b)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 홀더케이스(20a) 및 제2 홀더케이스(20b)는 외부로부터의 충격과 낙하 및 진동에 의한 배터리 팩의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 홀더케이스(20a) 및 제2 홀더케이스(20b)는 각각 적어도 일 영역에 제1 체결홀(21)이 형성될 수 있으며, 제1 체결홀(21)과 대응하는 보호회로모듈(30)에는 적어도 하나의 제2 체결홀(33)이 형성될 수 있다. 이에 의해, 제1 체결홀(21) 및 제2 체결홀(33)을 관통하는 체결부재(50)를 이용하여 보호회로모듈(30)이 제1 홀더케이스(20a) 및 제2 홀더케이스(20b) 각각에 고정될 수 있다.
복수의 배터리 셀(10)은 각각 원형의 배터리 셀일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 인접한 배터리 셀(10) 간의 직병렬 연결을 위하여 연결탭(40)이 적용될 수 있는 다양한 종류의 배터리 셀로 형성될 수 있다. 배터리 셀(10)은 그 내부에 양극 집전체와 음극 집전체 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터로 구성되는 전극조립체를 포함할 수 있으며, 전극조립체에 연결되어 외부로 노출되는 양극 전극단자와 음극 전극단자를 양단에 각각 구비할 수 있다. 이러한 양극 전극단자와 음극 전극단자는 본 발명에서 전극부(11)에 해당될 수 있다.
복수의 배터리 셀(10)은 서로 인접하게 배치되어, 연결탭(40)에 의해 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 연결탭(40)의 몸체부(46)와 배터리 셀(10)의 전극부(11)는 용접에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 인접한 배터리 셀들 간의 직렬 연결을 위해서는 서로 다른 극성의 전극단자들이 연결탭(40)에 의해 연결되고, 병렬 연결을 위해서는 서로 같은 극성의 전극단자들이 연결탭(40)에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 연결탭(40)은 구리와 같은 전도성 소자 등으로 형성되어 5개의 배터리 셀(10)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도 4는 도 2의 A 부분에 대한 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결탭을 나타내는 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 복수의 배터리 셀(10)을 전기적으로 연결하는 연결탭(40)은 복수의 배터리 셀(10)의 전극부(11)에 연결된 몸체부(46)와, 몸체부(46)로부터 연장된 연장부(45)를 포함할 수 있다. 몸체부(46)는 인접한 복수의 배터리 셀(10) 간을 전기적으로 연결할 수 있으며, 이로부터 연장된 연장부(45)는 보호회로모듈(30)의 셀 전압 측정단자(31, 도 3 참조)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
여기서, 연장부(45)는 제1 절곡부(41)와, 안착부(42), 제2 절곡부(43) 및 텐션부(44)를 포함할 수 있다. 제1 절곡부(41)는 배터리 셀(10)의 전극부(11)와 평행한 면으로부터 제1 홀더케이스(20a) 외면을 향하여 절곡되며, 안착부(42)는 제1 절곡부(41)로부터 연장되어 제1 홀더케이스(20a) 외면에 안착될 수 있다. 그리고,제2 절곡부(43)는 안착부(42)로부터 제1 절곡부(41)와 반대되는 방향으로 절곡될 수 있으며, 텐션부(44)는 제2 절곡부(43)로부터 연장되어 안착부(42) 상부에 위치될 수 있다.
이때, 텐션부(44)는 안착부(42)로부터 일정 간격 이격될 수 있으며, 이에 따라 연결탭(40)이 텐션을 가질 수 있다. 홀더케이스(20a, 20b) 상부에 보호회로모듈(30)이 위치되고, 체결부재(50, 도 2 참조)에 의해 보호회로모듈(30)이 홀더케이스(20a, 20b)에 밀착될 수 있다. 이에 의해, 별도의 납땜 구조 없이도, 연결탭(40)의 텐션부(44)가 보호회로모듈(30)의 셀 전압 측정단자(31)에 밀착될 수 있다. 즉, 연결탭(40)과 셀 전압 측정단자(31)는 연결탭(40)의 텐션에 의해 접촉됨으로써, 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 홀더케이스(20a)에는 제1 절곡부(41)가 위치된 영역을 제외하고, 안착부(42) 둘레를 따라 상부를 향하여 돌출된 가이드부(22)를 포함할 수 있다. 이에 의해 연결탭(40)의 연장부(45)의 위치를 가이드하여, 연장부(45)가 보호회로모듈(30)의 셀 전압 측정단자(31)와 대응하는 위치에 용이하게 안착되도록 할 수 있다. 이때, 가이드부(22)는 연장부(40)의 텐션부(44)보다 높지 않도록 형성되어야 하며, 이에 의해 텐션부(44)와 셀 전압 측정단자(31)의 접촉 시 간섭받지 않도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀더케이스에 연결탭이 안착된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 연결탭(40)의 연장부(45)는 제1 홀더케이스(20a)의 가이드부(22)에 의해 정렬된 상태로 안착되어 있으며, 이때, 연결탭(40)의 안착부(42) 일 영역에는 삽입홀(47)이 형성될 수 있다.
그리고, 연결탭(40)의 삽입홀(47)과 대응하는 위치의 제1 홀더케이스(20a) 외면에는 상부를 향하여 돌출되는 리브(23)를 포함할 수 있다. 이러한 리브(23)는 삽입홀(47)에 삽입되어, 연장부(45)의 위치를 보다 견고하게 고정시킬 수 있다. 이때, 리브(23)의 높이는 가이드부(22)의 높이와 동일하게 형성되거나 더 높게 형성되어, 텐션부(44)가 텐션에 의해 가이드부(22)보다 더 낮은 위치로 이동되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상부에서 보호회로모듈(30)이 텐션부(44)를 가압하여 텐션부(44)가 하부로 이동하더라도, 보호회로모듈(30)의 셀 전압 측정단자(31)와 연결탭(40)의 텐션부(44)가 접촉되지 않는 것을 방지할 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
20a : 제1 홀더케이스 20b : 제2 홀더케이스
21 : 제1 체결홀 22 : 가이드부
23 : 리브 30 : 보호회로모듈
31 : 셀 전압 측정단자 32a : 제1 관통홀
32b : 제2 관통홀 33 : 제2 체결홀
40 : 연결탭 41 : 제1 절곡부
42 : 안착부 43 : 제2 절곡부
44 : 텐션부 45 : 연장부
46 : 연장부 47 : 삽입홀
50 : 체결부재 61 : (+) 대전류탭
62 : (-) 대전류탭

Claims (9)

  1. 양단에 전극부를 구비하며, 길이 방향으로 평행하게 배치된 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀을 수용하는 홀더케이스;
    상기 홀더케이스 외측에 장착되며, 상기 홀더케이스와 대면하는 일 영역에 적어도 하나의 셀 전압 측정단자를 구비하는 보호회로모듈; 및
    상기 복수의 배터리 셀의 전극부에 전기적으로 연결된 몸체부와, 상기 몸체부로부터 연장되어, 상기 보호회로모듈의 셀 전압 측정단자와 대응하도록 위치된 연장부를 구비하는 연결탭;을 포함하되,
    상기 연장부와 상기 셀 전압 측정단자는 상기 연장부의 텐션에 의해 접촉되어 전기적으로 연결되는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연장부는, 상기 몸체부로부터 연장되어 상기 배터리 셀의 전극부와 평행한 면으로부터 상기 홀더케이스 외면을 향하여 절곡되는 제1 절곡부와, 상기 제1 절곡부로부터 연장되어 상기 홀더케이스 외면에 안착되는 안착부와, 상기 안착부로부터 상기 제1 절곡부와 반대되는 방향으로 절곡되는 제2 절곡부 및 상기 제2 절곡부로부터 연장되어 상기 안착부 상부에 위치되는 텐션부를 포함하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 텐션부는 상기 안착부로부터 일정 간격 이격되는 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홀더케이스에는 상기 제1 절곡부가 위치된 영역을 제외하고, 상기 안착부 둘레를 따라 상부를 향하여 돌출된 가이드부를 포함하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 연결탭의 안착부 일 영역에는 삽입홀을 포함하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 삽입홀과 대응하는 위치의 상기 홀더케이스 외면에는 리브를 포함하여, 상기 삽입홀에 상기 리브가 삽입되는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 홀더케이스는 적어도 일 영역에 제1 체결홀이 형성되고, 상기 제1 체결홀과 대응하는 상기 보호회로모듈에는 제2 체결홀이 형성되어, 상기 제1 체결홀 및 제2 체결홀을 관통하는 체결부재에 의하여 상기 보호회로모듈이 상기 홀더케이스에 고정되는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 홀더케이스는 상기 복수의 배터리 셀의 전극부를 노출하며, 상기 복수의 배터리 셀의 상측면 및 하측면을 각각 감싸도록 형성되는 제1 홀더케이스 및 제2 홀더케이스를 포함하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연결탭의 연장부는 배터리 팩의 대전류 탭과 일정 간격 이격되는 배터리 팩.
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