KR20190023537A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20190023537A KR1020170109440A KR20170109440A KR20190023537A KR 20190023537 A KR20190023537 A KR 20190023537A KR 1020170109440 A KR1020170109440 A KR 1020170109440A KR 20170109440 A KR20170109440 A KR 20170109440A KR 20190023537 A KR20190023537 A KR 20190023537A
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박종필
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Abstract

본 발명은 전자기기와 연결되는 배터리 팩으로서, 상하방향으로 적층되는 제1 전지셀 및 제2 전지셀을 구비하며, 상기 제1 전지셀이 상기 제2 전지셀의 상부에 위치하는 전지모듈; 및 상기 제1 전지셀의 상부에 배치되고, 과충전에 따른 상기 전지모듈의 팽창시 상기 전자기기에서 상기 제1 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치를 포함하며, 상기 과충전 방지장치는, 상기 제1 전지셀의 상면에 배치되는 프레임, 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 제1 전지셀과 상기 전자기기를 전기적으로 연결하는 연결부재, 및 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 전지모듈 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 상기 연결부재를 절단하여 상기 전자기기에서 상기 제1 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 절단부재를 포함한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 특히 과충전시 전류를 차단하여 안전성을 확보할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다.
이러한 이차전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되는 저용량 배터리 팩과, 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전류에 사용되는 대용량 배터리 팩이 있다.
상기한 배터리 팩은 복수개의 전지셀이 직렬로 연결되는 전지모듈과, 상기 전지모듈이 내장되는 전지케이스를 포함한다.
그러나 상기한 배터리 팩은 과충전 또는 충격에 의한 단락시 비정상적으로 전지모듈이 팽창(swelling)하면서 폭발 또는 발화가 발생하는 문제가 있었다.
특허등록번호 제10-1072955호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 과충전 또는 충격에 의한 단락시 비정상적으로 전지모듈이 팽창할 경우 전류를 차단하여 상기 전지모듈의 폭발 또는 발화를 방지하고, 그 결과 안정성을 확보할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기와 연결되는 배터리 팩은, 상하방향으로 적층되는 제1 전지셀 및 제2 전지셀을 구비하며, 상기 제1 전지셀이 상기 제2 전지셀의 상부에 위치하는 전지모듈; 및 상기 제1 전지셀의 상부에 배치되고, 과충전에 따른 상기 전지모듈의 팽창시 상기 전자기기에서 상기 제1 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치를 포함하며, 상기 과충전 방지장치는, 상기 제1 전지셀의 상면에 배치되는 프레임, 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 제1 전지셀과 상기 전자기기를 전기적으로 연결하는 연결부재, 및 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 전지모듈 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 상기 연결부재를 절단하여 상기 전자기기에서 상기 제1 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 절단부재를 포함할 수 있다.
상기 연결부재는, 일측 끝단이 상기 프레임의 좌측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 전자기기와 연결되고, 타측 끝단이 상기 프레임의 우측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 제1 전지셀과 연결되며, 상기 절단부재는, 상기 연결부재를 기준으로 상기 프레임의 내부 저면과 상면에 지그재그로 교차되게 구비되는 복수개의 상부 및 하부 절단부를 포함하되, 상기 복수개의 상부 및 하부 절단부는 상기 전지모듈의 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 서로 맞물리면서 그 사이에 위치한 연결부재를 절단할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기기와 연결되는 배터리 팩은, 상하방향으로 적층되는 제1 및 제2 전지셀을 구비하고, 상기 제1 전지셀이 상기 제2 전지셀의 상부에 위치하는 전지모듈; 및 상기 제1 및 제2 전지셀 사이에 배치되고, 과충전에 따른 상기 전지모듈의 팽창시 상기 제1 전지셀에서 상기 제2 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치를 포함하며, 상기 과충전 방지장치는, 상기 제1 및 제2 전지셀 사이에 배치되는 프레임, 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 제1 및 제2 전지셀을 전기적으로 연결하는 연결부재, 및 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 전지모듈 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 상기 연결부재를 절단하여 상기 제1 전지셀에서 상기 제2 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 절단부재를 포함할 수 있다.
상기 연결부재는, 일측 끝단이 상기 프레임의 좌측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 제1 전지셀과 연결되며, 타측 일단이 상기 프레임의 우측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 제2 전지셀과 연결되고, 상기 절단부재는, 상기 연결부재를 기준으로 상기 프레임의 내부 저면과 상면에 지그재그로 교차되게 구비되는 복수개의 상부 및 하부 절단부를 포함하되, 상기 복수개의 상부 및 하부 절단부는 상기 전지모듈의 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 서로 맞물리면서 그 사이에 위치한 연결부재를 절단할 수 있다.
상기 프레임은 상호 이격되는 상부 및 하부 지지판과, 상기 상부 및 하부 지지판 사이의 좌측 및 우측 끝단에 각각 구비되고 상기 연결부재의 일측 및 타측 끝단이 각각 고정되는 고정부을 포함할 수 있다.
상기 고정부는 상기 하부 지지판에 구비되고 상면에 상기 연결부재의 끝단이 배치되는 복수개의 하부 돌기와, 상기 상부 지지판에 구비되고 상기 복수개의 하부 돌기 사이 공간에 결합되면서 상기 연결부재의 끝단을 고정하는 하나 이상의 상부 돌기를 포함할 수 있다.
상기 상부 및 하부 돌기는 동일한 크기의 사각 형태를 가질 수 있다.
상기 상부 및 하부 지지판은 유연성을 가진 소재로 형성될 수 있다.
상기 연결부재는 금속 소재로 형성될 수 있다.
상기 연결부재는 Cu 소재로 형성될 수 있다.
상기 상부 및 하부 절단부 사이에 위치한 상기 연결부재의 표면에는 하나 이상의 절단홈이 형성될 수 있다.
상기 상부 및 하부 절단부는 맞물릴 경우 빈 공간이 형성되지 않도록 사각 형태를 가질 수 있다.
상기 연결부재를 향하는 상기 상부 및 하부 절단부의 선단면은 상기 연결부재의 표면에 밀착되면서 상기 연결부재의 유동을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제2 전지셀의 하부에는 제3 전지셀이 배열되고, 상기 제2 전지셀과 상기 제3 전지셀을 전류가 통하게 연결될 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 본 발명의 배터리 팩은 과충전시 전자기기에서 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전지셀의 폭발 또는 발화를 방지할 수 있고, 그 결과 안전성을 크게 확보할 수 있다.
둘째: 본 발명의 과충전 방지장치는 프레임과, 연결부재 및 절단부재를 포함하는 것에 특징으로 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 과충전에 의해 전지셀 팽창시 상기 프레임이 압착되면서 상기 절단부재가 상기 연결부재를 안정적으로 절단할 수 있다.
셋째: 본 발명의 과충전 방지장치에 포함된 프레임은 상하부 지지판과, 상기 상하부 지지판 사이에 구비되고 연결부재의 양측 단부를 고정하는 고정부를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전지셀 팽창시 상기 상하부 지지판이 대응하는 방향으로 압착되면서 절단부재가 연결부재를 안정적으로 절단할 수 있으며, 특히 상기 연결부재의 양측 단부를 안정적으로 고정할 수 있다.
넷째: 본 발명의 프레임에 포함된 고정부는 복수의 하부돌기와 상기 복수의 하부돌기에 삽입되면서 그 사이에 배치된 연결부재의 단부를 고정하는 상부 돌기를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 연결부재의 단부를 안정적으로 고정할 수 있다.
다섯째: 본 발명의 고정부에서 복수의 하부돌기와 상부 돌기는 사각 블록 형태로 형성되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 하부돌기와 상기 상부 돌기의 결합시 틈새가 형성되지 않으며, 이에 따라 하부돌기와 상부돌기의 밀착면을 통해 상기 연결부재의 단부를 안정적으로 압착하여 고정할 수 있다.
여섯째: 본 발명의 프레임에서 상하부 지지판은 유연성을 가진 소재로 형성되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전지셀 팽창시 보다 안정적으로 상하부 지지판이 압착시킬 수 있다.
일곱째: 본 발명의 연결부재는 절단홈이 형성되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 절단부재가 상기 절단홈을 따라 연결부재를 보다 원활하게 절단할 수 있다.
여덟째: 본 발명의 절단부재는 상하부 절단부를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상하부 절단부 사이에 위치한 연결부재를 보다 효과적으로 절단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과충전 방지장치를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 과충전 후 상태를 도시한 도면임.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[제1 실시예에 따른 배터리 팩]
본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩은 과충전에 의한 과전류 발생시 전자기기로부터 공급되는 전류를 차단하는 구조를 가지며, 이에 따라 폭발 또는 발화를 미연에 방지할 수 있고, 그 결과 안전성을 크게 확보할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전자기기(10)와 연결되는 전지모듈(100)과, 과충전시 상기 전자기기(10)에서 상기 전지모듈(100)로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치(200)를 포함한다.
상기 전지모듈(100)은 상하방향으로 적층되는 제1 전지셀(110) 및 제2 전지셀(120)을 구비하되, 상기 제1 전지셀(110)이 상기 제2 전지셀(120)의 상부에 위치한다.
여기서 상기 제1 전지셀(110)과 상기 제2 전지셀(120)은 동일한 구성을 가진다, 즉, 상기 제1 전지셀(110)과 상기 제2 전지셀(120)은 전극조립체와, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다. 그리고 상기 복수의 전극은 약극과 음극일 수 있고, 상기 양극에는 양극탭이, 음극에는 음극탭이 형성된다. 그리고 상기 양극탭에는 양극리드가 결합되고, 상기 음극탭에는 음극리드가 결합되며, 상기 양극리드와 상기 음극리드의 선단은 상기 케이스의 밖으로 인출된다.
이와 같은 구성을 가진 상기 제1 전지셀(110)과 상기 제2 전지셀(120)은 양극리드와 음극리드의 연결 방식에 따라 병렬로 연결될 수도 있고 직렬로 연결될 수도 있다.
일례로 직렬 연결구조를 설명하면, 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 제1 전지셀(110)은 양극리드(111)를 전자기기(10)의 음극단자(11)와 전류가 통하게 연결하고 음극리드(112)를 상기 제2 전지셀(120)의 양극리드(121)에 연결한다. 그리고 제2 전지셀의 음극리드(122)는 전자기기(10)의 양극단자(12)와 전류가 통하게 연결한다. 그러면 제1 전지셀(110)과 제2 전지셀(120)를 직렬로 연결할 수 있다.
한편, 상기 전지모듈(100)은 과충전 또는 침상 관통으로 인한 단락 발생시 과전류와 열량이 크게 증가하면서 제1 전지셀(110)과 제2 전지셀(120)이 비정상적으로 팽창하게 되고, 그 결과 상기 전지모듈(100)이 폭발하거나 또는 발화하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩은 제1 전지셀(110)과 제2 전지셀(120)의 비정상적인 팽창시 전자기기(10)에서 전지모듈(100)로 공급되는 전류를 신속하게 차단하는 과충전 방지장치(200)를 포함하며, 상기 과충전 방지장치(200)에 의해 전지모듈(100)의 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.
즉, 상기 과충전 방지장치(200)는 상기 제1 전지셀(110)의 상부에 배치되고, 과충전에 따른 상기 전지모듈(100)의 팽창시 상기 전자기기(10)에서 상기 제1 전지셀(110)로 공급되는 전류를 차단한다.
예를 들면, 상기 과충전 방지장치(200)는 상기 제1 전지셀(110)의 상면에 배치되는 프레임(210), 상기 프레임(210)의 내부에 구비되고 상기 제1 전지셀(110)과 상기 전자기기(10)를 전기적으로 연결하는 연결부재(220), 및 상기 프레임(210)의 내부에 구비되고 상기 전지모듈(100) 팽창에 의해 상기 프레임(210)이 납작하게 압착될 경우 상기 연결부재(220)를 절단하여 상기 전자기기(10)와 상기 제1 전지셀(110)의 연결을 차단하는 절단부재(230)를 포함한다.
상기 프레임(210)는 사각틀 형태를 가지는 것으로, 상호 이격되는 상부 및 하부 지지판(211)(212)과, 상기 상부 및 하부 지지판(211)(212) 사이의 좌측 및 우측 끝단에 각각 구비되고 상기 연결부재(220)의 일측 및 타측 끝단이 각각 고정되는 고정부(213)을 포함한다. 즉 상기 프레임(210)은 상기 하부 지지판(212)이 상기 제1 전지셀(110)의 상면에 지지되고, 상기 하부 지지판(212)의 상부에 이격되는 상부 지지판(212)이 구비되며, 상기 상부 및 하부 지지판(211)(212) 사이의 좌측 및 우측 끝단에 각각 구비되는 고정부(213)에 상기 상부 및 하부 지지판(211)(212) 사이에 구비될 상기 연결부재(220)의 일측 및 타측 끝단이 각각 고정한다.
여기서 상기 상부 및 하부 지지판(211)(212)는 상하방향으로 굽힘과 복원이 가능한 유연한 소재로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 전지셀(110) 팽창시 제1 전기셀(110)에 의해 하부 지지판(212)이 상부 지지판(211) 방향으로 용이하게 굽혀질 수 있다. 또한 외부의 침상이 상부 지지판(211)을 가압하거나 또는 관통할 시 외부 침상에 의해 상부 지지판(211)이 하부 지지판(212) 방향으로 용이하게 굽혀질 수 있다.
상기 고정부(213)는 상기 연결부재(220)의 단부를 물어서 고정하는 구조를 가진다.
예를 들면, 상기 고정부(213)는 상기 상부 지지판(211)을 바라보는 상기 하부 지지판(212)의 끝단에 구비되고 상면에 상기 연결부재(220)의 끝단이 배치되는 복수개의 하부 돌기(213b)와, 상기 상부 지지판(211)에 구비되고 상기 복수개의 하부 돌기(213ba) 사이 공간에 결합되면서 상기 연결부재(220)의 끝단을 물어서 고정하는 하나 이상의 상부 돌기(213a)를 포함한다.
여기서 상기 상부 돌기(213a)는 상기 하부 돌기(213b)들 사이 공간에 결합하기 위해 상기 하부 돌기(213b)의 수 보다 적어도 하나 이상 적게 형성한다.
또한 도 2를 참조하면, 상기 상부 돌기(213a)의 높이가 제1 높이(B)이고, 상기 하부 돌기(213b)의 높이가 제2 높이(A)라면, 상기 제1 높이(B)와 상기 제2 높이(A)는 같은 높이를 가진다. 이에 따라 상기 상부 돌기(213a)와 상기 하부 돌기(213b)의 결합시 빈 공간을 형성하지 않기 때문에 연결부재(220) 끝단을 보다 안정적으로 고정할 수 있다.
또한, 상부 돌기(213a)와 하부 돌기(213b)의 빈틈없는 결합은 셀의 모듈로 구성을 할 때 가해지는 압력을 지지하는 역할을 하여서 평상시에 (모듈 경합 및 차량운전시의 진동충격) 절단부재에 힘이 가해지는 것을 방지한다.
또한, 상부 돌기(213a)와 하부 돌기(213b)는 결합면의 밀착면적을 크게 형성하기 위해 동일한 크기의 사각형태를 가질 수 있으며, 이에 따라 상부 돌기(213a)의 측면과 하부 돌기(213b)의 측면이 면밀착되면서 결합력을 높일 수 있고, 그 결과 연결부재(220) 끝단의 고정력을 높일 수 있다.
상기 연결부재(220)는 전자기기(10)와 제1 전지셀(110)을 전류가 통하게 연결하기 위한 것으로, 상기 상부 및 하부 지지판(211)(212) 사이에 구비되고 양측 끝단이 상기 상부 및 하부 지지판(211)(212)의 양쪽 끝단에 구비된 고정부(213)에 각각 고정된다.
예를 들면, 상기 연결부재(220)는, 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 일측 끝단(221)이 상기 프레임(210)의 우측 끝단에 구비된 고정부(213)에 고정된 상태로 상기 전자기기와 결합되고, 타측 끝단이 상기 프레임(210)의 좌측 끝단에 구비된 고정부(213)에 고정된 상태로 상기 제1 전지셀(110)의 양극리드(111)와 결합되며, 이에 따라 제1 전지셀(110)의 양극리드(111)와 전자기기(10)의 음극단자(11)를 전류가 통하게 연결한다.
여기서 상기 연결부재(220)는 전자기기(10)와 제1 전지셀(110)을 전류가 효과적으로 흐를 수 있도록 금속소재로 형성될 수 있으며, 특히 구리(Cu)로 형성될 수 있다. 특히 구리는 전기 전도도가 높고 공기에서는 거의 산화되지 않는 성질을 가진다. 그리고 절단응력 발생시 쉽게 절단되는 성질도 가진다.
이에 따라 연결부재(220)는 전자기기(10)와 제1 전지셀(110)을 전류가 통하게 연결할 수 있다.
상기 절단부재(230)는 과충전에 의한 과전류 및 고열량 발생시 상기 연결부재를 절단하는 구조를 가진다.
예를 들면, 상기 절단부재(230)는 상기 프레임(210)의 내부에 구비된 상기 연결부재(220)를 기준으로 상기 프레임(210)의 하부 지지판(212)과 상부 지지판(211)에 지그재그로 교차되게 구비되는 복수개의 상부 및 하부 절단부(231)(232)를 포함하되, 상기 복수개의 상부 및 하부 절단부(231)(232)는 상기 전지모듈(100)의 팽창에 의해 상기 프레임(210)이 납작하게 압착, 즉, 상부 및 하부 지지판(211)(212)이 밀착될 정도로 압착될 경우 서로 맞물리면서 발생하는 압입력으로 그 사이에 위치한 연결부재(220)를 절단한다.
즉, 상기 절단부재(230)는 복수개의 상부 및 하부 절단부(231)(232)가 맞물리도록 결합되면서 그 사이에 위치한 연결부재(220)를 절단한다.
특히 상기 연결부재(220)는 구리 소재로 형성되기 때문에 복수개의 상부 및 하부 절단부(231)(232)가 맞물리는 것만으로도 쉽게 절단할 수 있다.
이와 같이 절단부재(230)는 상기 프레임(210)이 납작하게 압착될 경우 복수개의 상부 및 하부 절단부(231)(232)가 맞물리도록 결합되면서 연결부재(220)를 절단하며, 이에 따라 상기 전자기기(10)에서 상기 제1 전지셀(110)로 공급되는 전류를 안정적으로 차단할 수 있다.
한편, 상기 상부 및 하부 절단부(231)(232) 사이에 위치한 상기 연결부재(220)에는 하나 이상의 절단홈(221)이 형성될 수 있다. 즉 상기 상부 및 하부 절단부(231)(232)가 맞물릴 경우 강도가 약한 상기 절단홈(221)을 통해 쉽게 연결부재(220)를 절단할 수 있다.
한편, 상기 상부 및 하부 절단부(231)(232)는 맞물릴 경우 빈 공간이 형성되지 않도록 사각 형태를 가지며, 이에 따라 상기 상부 및 하부 절단부(231)(232) 사이에 위치한 연결부재(220)가 절단되지 못하는 문제를 미연에 방지할 수 있다.
한편, 연결부재(220)를 향하는 상기 상부 및 하부 절단부(231)(232)의 선단면은 상기 연결부재(220)의 표면에 밀착되도록 수평면으로 형성할 수 있으며, 이에 따라 상기 상부 및 하부 절단부(231)(232)의 선단면이 상기 연결부재(220)의 표면에 안정적으로 밀착되면서 상기 연결부재(220)의 유동을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩은 과충전 또는 침상 관통에 의해 전지모듈(100)의 제1 전지셀(110)과 제2 전지셀(120)이 팽창할 경우 상기 과충전 방지장치(200)의 프레임(210)이 납작하게 압착되며, 상기 프레임(210)이 압착되면서 상기 절단부재(230)의 상부 및 하부 절단부(231)(232)가 맞물리게 결합되고, 상기 상부 및 하부 절단부(231)(232)가 맞물리면서 그 사이에 위치한 연결부재(220)를 절단하며, 상기 연결부재(220)가 절단되면서 연결부재에 의해 연결된 전자기기(10)와 제1 전지셀(110)의 전류가 차단할 수 있고, 그 결과 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩은 상기 제2 전지셀(120)의 하부에 제3 전지셀(130)이 배열되고, 상기 제2 전지셀(120)과 상기 제3 전지셀(130)을 전류가 통하게 연결될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 전지셀(110), 제2 전지셀(120) 및 제3 전지셀(130)이 상에서 하로 순차적으로 적층되되, 상기 제3 전지셀(130)의 양극리드(131)는 제2 전지셀(120)의 음극리드(122)와 결합되고, 음극리드(132)는 전자기기(10)의 양극단자(12)와 결합된다. 이에 따라 배터리 팩의 효율성을 크게 높일 수 있다.
한편, 상기 프레임(210)과 절단부재(230)는 전류가 통하지 않는 비금속 또는 합성수지 소재로 형성된다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 작동상태를 보다 상세히 설명한다.
먼저, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제1, 제2 및 제3 전지셀(110)(120)(130)을 상에서 하 방향으로 적층하고, 제1, 제2 및 제3 전지셀(110)(120)(130)을 전류가 통하게 연결한다. 다음으로 상기 제1 전지셀(110)의 상면에 과충전 방지장치(200)를 배차한 다음, 상기 과충전 방지장치(200)에서 연결부재(220)의 일측 끝단과 제1 전지셀(110)의 미연결 전극리드와 연결하고, 타측 끝단과 전자기기(10)의 미연결 전극단자와 연결한다. 다음으로 제3 전지셀(130)의 미연결 전극리드와 상기 전자기기(10)의 나머지 전극단자에 연결한다. 그러면 전자기기와 배터리 팩의 연결이 완료된다.
한편, 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 배터리 팩의 과충전 또는 침상 관통으로 인해 쇼트가 발생할 경우 과전류와 열량이 크게 발생하면서 제1 전지셀(110), 제2 전지셀(120) 및 제3 전지셀이 팽창하게 되는데, 이때 제1 전지셀(110)의 팽창력에 의해 상기 과충전 방지장치(200)의 프레임(210)이 납작하게 압착되며, 즉 상기 프레임(210)의 상부 및 하부 지지판(211)(212)이 대응하는 방향으로 압착되고, 이에 따라 절단부재(230)의 상부 및 하부 절단부(231)(232)가 맞물리도록 결합되면서 그 사이에 위치한 연결부재(220)를 절단하며, 상기 연결부재(220)가 절단되면서 상기 전자기기(10)에서 상기 제1 전지셀(110)로 공급되는 전류가 차단되고, 그 결과 배터리 팩의 폭발 또는 발화를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 제1 실시예와 동일한 구조와 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 내용은 생략한다.
[제2 실시예에 따른 배터리 팩]
본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩은 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 상하방향으로 적층되는 제1 및 제2 전지셀(110)(120)을 구비하는 전지모듈(100), 및 상기 제1 및 제2 전지셀(110)(120) 사이에 배치되고, 과충전에 따른 상기 전지모듈(100)의 팽창시 상기 제1 전지셀(110)에서 상기 제2 전지셀(120)로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치(200)를 포함한다.
여기서 상기 과충전 방지장치(200)는, 상기 제1 및 제2 전지셀(110)(120) 사이에 배치되는 프레임(210), 상기 프레임(210)의 내부에 구비되고 상기 제1 및 제2 전지셀을 전기적으로 연결하는 연결부재(220), 및 상기 프레임(210)의 내부에 구비되고 상기 전지모듈(100) 팽창에 의해 상기 프레임(210)이 납작하게 압착될 경우 상기 연결부재(220)를 절단하여 상기 제1 및 제2 전지셀(110)(120)의 연결을 차단하는 절단부재(230)를 포함한다.
상기 프레임(210)은 상호 이격되는 상부 및 하부 지지판(211)(212)과, 상기 상부 및 하부 지지판(211)(212) 사이의 좌측 및 우측 끝단에 각각 구비되고 상기 연결부재(220)의 일측 및 타측 끝단이 각각 고정되는 고정부(213)을 포함한다.
상기 연결부재(220)는, 일측 끝단이 상기 프레임(210)의 좌측 끝단에 구비된 고정부(213)에 고정된 상태로 상기 제1 전지셀(110)과 연결되며, 타측 일단이 상기 프레임(210)의 우측 끝단에 구비된 고정부(213)에 고정된 상태로 상기 제2 전지셀(120)과 연결된다.
상기 절단부재(230)는, 상기 연결부재(220)를 기준으로 상기 프레임(210)의 내부 저면과 상면에 지그재그로 교차되게 구비되는 복수개의 상부 및 하부 절단부(231)(232)를 포함하되, 상기 복수개의 상부 및 하부 절단부(231)(232)는 상기 전지모듈(100)의 팽창에 의해 상기 프레임(210)이 납작하게 압착될 경우 서로 맞물리면서 그 사이에 위치한 연결부재(220)를 절단한다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩은 제1 및 제2 전지셀(110)(120) 사이에 과충전 방지장치(200)를 배치함으로써 제1 및 제2 전지셀(110)(120)의 팽창시 상기 과충전 방지장치(200)의 프레임(210)을 보다 효과적으로 납작하게 압착시킬 수 있으며, 이에 따라 절단부재(230)를 통해 연결부재(220)을 보다 신속하게 절단할 수 있고, 그 결과 폭발 또는 발화를 방지하여 안정성을 크게 확보할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 전지모듈 110: 제1 전지셀
120: 제2 전지셀 130: 제3 전지셀
200: 과충전 방지장치 210: 프레임
220: 연결부재 230: 절단부재

Claims (14)

  1. 전자기기와 연결되는 배터리 팩으로서,
    상하방향으로 적층되는 제1 전지셀 및 제2 전지셀을 구비하며, 상기 제1 전지셀이 상기 제2 전지셀의 상부에 위치하는 전지모듈; 및
    상기 제1 전지셀의 상부에 배치되고, 과충전에 따른 상기 전지모듈의 팽창시 상기 전자기기에서 상기 제1 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치를 포함하며,
    상기 과충전 방지장치는, 상기 제1 전지셀의 상면에 배치되는 프레임, 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 제1 전지셀과 상기 전자기기를 전기적으로 연결하는 연결부재, 및 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 전지모듈 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 상기 연결부재를 절단하여 상기 전자기기에서 상기 제1 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 절단부재를 포함하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부재는, 일측 끝단이 상기 프레임의 좌측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 전자기기와 연결되고, 타측 끝단이 상기 프레임의 우측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 제1 전지셀과 연결되며,
    상기 절단부재는, 상기 연결부재를 기준으로 상기 프레임의 내부 저면과 상면에 지그재그로 교차되게 구비되는 복수개의 상부 및 하부 절단부를 포함하되, 상기 복수개의 상부 및 하부 절단부는 상기 전지모듈의 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 서로 맞물리면서 그 사이에 위치한 연결부재를 절단하는 배터리 팩.
  3. 전자기기와 연결되는 배터리 팩에 있어서,
    상하방향으로 적층되는 제1 및 제2 전지셀을 구비하고, 상기 제1 전지셀이 상기 제2 전지셀의 상부에 위치하는 전지모듈; 및
    상기 제1 및 제2 전지셀 사이에 배치되고, 과충전에 따른 상기 전지모듈의 팽창시 상기 제1 전지셀에서 상기 제2 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 과충전 방지장치를 포함하며,
    상기 과충전 방지장치는, 상기 제1 및 제2 전지셀 사이에 배치되는 프레임, 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 제1 및 제2 전지셀을 전기적으로 연결하는 연결부재, 및 상기 프레임의 내부에 구비되고 상기 전지모듈 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 상기 연결부재를 절단하여 상기 제1 전지셀에서 상기 제2 전지셀로 공급되는 전류를 차단하는 절단부재를 포함하는 배터리 팩.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연결부재는, 일측 끝단이 상기 프레임의 우측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 제1 전지셀과 연결되며, 타측 일단이 상기 프레임의 좌측 끝단에 구비된 고정부에 고정된 상태로 상기 제2 전지셀과 연결되고,
    상기 절단부재는, 상기 연결부재를 기준으로 상기 프레임의 내부 저면과 상면에 지그재그로 교차되게 구비되는 복수개의 상부 및 하부 절단부를 포함하되, 상기 복수개의 상부 및 하부 절단부는 상기 전지모듈의 팽창에 의해 상기 프레임이 납작하게 압착될 경우 서로 맞물리면서 그 사이에 위치한 연결부재를 절단하는 배터리 팩.
  5. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 프레임은 상호 이격되는 상부 및 하부 지지판과, 상기 상부 및 하부 지지판 사이의 좌측 및 우측 끝단에 각각 구비되고 상기 연결부재의 일측 및 타측 끝단이 각각 고정되는 고정부을 포함하는 배터리 팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고정부는 상기 하부 지지판에 구비되고 상면에 상기 연결부재의 끝단이 배치되는 복수개의 하부 돌기와, 상기 상부 지지판에 구비되고 상기 복수개의 하부 돌기 사이 공간에 결합되면서 상기 연결부재의 끝단을 고정하는 하나 이상의 상부 돌기를 포함하는 배터리 팩.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 상부 및 하부 돌기는 동일한 크기의 사각 형태를 가지는 배터리 팩.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 상부 및 하부 지지판은 유연성을 가진 소재로 형성되는 배터리 팩.
  9. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 연결부재는 금속 소재로 형성되는 배터리 팩.
  10. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 연결부재는 Cu 소재로 형성되는 배터리 팩.
  11. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 및 하부 절단부 사이에 위치한 상기 연결부재의 표면에는 하나 이상의 절단홈이 형성되는 배터리 팩.
  12. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 및 하부 절단부는 맞물릴 경우 빈 공간이 형성되지 않도록 사각 형태를 가지는 배터리 팩.
  13. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 연결부재를 향하는 상기 상부 및 하부 절단부의 선단면은 상기 연결부재의 표면에 밀착되면서 상기 연결부재의 유동을 방지하는 배터리 팩.
  14. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 전지셀의 하부에는 제3 전지셀이 배열되고,
    상기 제2 전지셀과 상기 제3 전지셀을 전류가 통하게 연결되는 배터리 팩.
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