KR20230134957A - 배터리-팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그 구성을 용이하게 함과 아울러 유지보수를 용이하게 할 수 있도록 발명한 배터리-팩에 관한 것이다.
본 발명은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; P) 상에 적어도 두 개 이상의 배터리 홀더(10)가 등간격을 유지하며 나란하게 배치하고, 상기 각각의 배터리 홀더(10)에 배터리-셀(C)을 결합하여 구성한 것이다.
본 발명은 배터리-셀의 탈착을 쉽게 실시할 수 있도록 하여 불량 배터리-셀의 교체작업을 용이하게 진행할 수 있으며, 인쇄회로기판에 설치되는 연결포트를 활용하여 배터리-팩의 확장 운용이 가능하게 하거나 외부 단말기를 이용하여 배터리-팩의 밸런싱을 검측할 수 있도록 함으로써 배터리-팩의 운용효율을 향상시켜 줄 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

배터리-팩{battery pack}
본 발명은 배터리-팩에 관한 발명으로, 좀더 상세하게는 그 구성을 용이하게 함과 아울러 유지보수를 용이하게 할 수 있도록 발명한 배터리-팩을 제공하기 위한 것이다.
배터리-팩은 특정 전자장비나 기계 등에 소망하는 규격의 전기를 공급해주기 위한 것으로, 통상의 배터리-팩은 복수로 구성되는 셀단위의 배터리를 조합하여 구성하고 있다.
통상의 배터리-팩은 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 배터리-셀(C)을 나란하게 배치하여, 배터리-셀(C) 상,하단의 양극부(+) 및 음극부(-)에 니켈 플레이트(Nickel Plate) 위치시킨 다음 스폿용접(spot-welding) 등의 방법으로 고정하여 구성하고 있으며, 상기와 같이 구성한 병렬형 배터리-팩의 출력전기(+,-)는 배터리 관리시스템(BMS; Battery Management System) 또는 배터리 안전회로(PCM; Protection Circuit Module)로 출력하게 구성된다.
상기한 종래의 배터리-팩은 배터리-셀을 배치·구성하기가 쉽다는 잇점이 있었으며, 기본적인 부품을 이용함으로써 낮은 생산비용으로 제작이 가능하기 때문에 많은 보급이 이루어지고 있다.
종래의 배터리-팩은 복수의 배터리-셀을 병렬로 배치한 다음 니켈 플레이트를 이용해 고정한 것으로, 배터리-팩을 구성하는 각 배터리-셀 중 하나의 셀이 불량일 경우 배터리팩의 전체 성능(출력)에 문제가 발생할 수 있으며, 불량 배터리셀로 인해 설정된 전압값을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 충전 과정에서 연결된 다른 배터리셀에 대한 과충전이 이루어지고, 방전시 연결된 다수 배터리-셀 방전이 빠르게 진행되어 배터리-팩의 설정 특성을 유지하기 어렵다는 등의 문제점이 발생하였다.
또한, 배터리팩의 각 배터리셀 중 어느 배터리셀이 불량인지 확인이 어려울 뿐만 아니라 용접으로 고정된 상태이기 때문에 불량 배터리셀을 교환작업이 어렵다는 등의 문제점이 지적되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 배터리-팩의 문제점을 해결하기 의해 창출한 것으로서, 인쇄회로기판에 복수의 홀더를 배치하여 패턴 인쇄된 전기도체에 의해 각 홀더에 결합되는 배터리-셀의 통전 연결이 이루어지도록 함으로써 배터리-팩의 구현이 용이하게 함과 아울러 각 배터리-셀의 탈착을 쉽게 실시할 수 있도록 하여 불량 배터리-셀의 교체작업을 용이하게 진행할 수 있도록 하고, 인쇄회로기판에 설치되는 연결포트를 활용하여 배터리-팩의 확장 운용이 가능하게 하거나 외부 단말기를 이용하여 배터리-팩의 밸런싱을 검측할 수 있도록 함으로써 배터리-팩의 출력 및 운용효율을 향상시켜 줄 수 있도록 함에 기술적 과제의 주안점을 두고 발명한 배터리-팩을 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)의 일면 또는 양면에 적어도 두 개 이상의 배터리 홀더가 등간격을 유지하며 나란하게 배치되게끔 하여 배터리-팩을 구성함에 있어서, 상기 배터리 홀더는 인쇄회로기판 상에 고정시켜 주기 위한 지지판의 단부에 음극 단자 및 양극 단자를 각각 마련하고, 상기 각 지지판 상면에 배터리-셀의 외경을 수용할 수 있는 내경을 가지는 한 조의 반원형 클램핑판을 상호 대응하게 설치하여, 각 클램핑판 사이의 상방 영역에 배터리-셀을 인입시킬 수 있는 인입개구가 형성되게 한 전,후측 클램프로 구성하고, 상기 각 배터리 홀더는, 이웃하는 배터리 홀더의 전측 클램프에 마련된 음극 단자와 후측 클램프에 마련된 양극 단자를 인쇄회로기판 상에 패턴으로 인쇄되는 전기도체로 연결하고, 각 배터리 홀더의 클램프에 배터리-셀을 결합함으로써 각각의 배터리-셀이 전기도체에 의해 통전(通電)상태를 유지하도록 구성하며, 상기 인쇄회로기판의 일측에 배터리 홀더의 음극 단자와 양극 단자를 연결하는 전기도체와 연계되는 출력포트를 설치하여, 각 배터리-셀의 전력이 출력포트를 통해 출력되도록 구성한 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 제시하는 배터리-팩은 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)에 배치된 복수의 홀더에 배터리-셀을 결합하여 구현할 수 있도록 한 것으로, 배터리-셀의 결합상태를 견고하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 쇼트(short) 현상을 방지하고 과열에 따른 배터리-셀의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은 인쇄회로기판 상에 설치되는 복수의 홀더에 배터리-셀을 끼워 결합하는 간단한 과정으로 직렬 또는 병렬 타입 배터리-팩을 용이하게 구현할 수 있는 것으로, 배터리-셀의 탈착을 쉽게 실시할 수 있도록 하여 불량 배터리-셀의 교체작업을 용이하게 진행할 수 있으며, 인쇄회로기판에 설치되는 연결포트를 활용하여 배터리-팩의 확장 운용이 가능하게 하거나 외부 단말기를 이용하여 배터리-팩의 밸런싱을 검측할 수 있도록 함으로써 배터리-팩의 운용효율을 향상시켜 줄 수 있는 등 본 발명은 그 기대되는 효과가 실로 유익한 발명이다.
도 1은 종래 배터리-팩의 구성을 설명하기 위한 참고도.
도 2는 본 발명에서 제시하는 배터리-팩의 바람직한 실시예를 도시한 참고 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판을 발췌한 참고 사시도.
도 4 [A],[B]는 본 발명에서 제시하는 배터리-팩의 인쇄회로 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 다른 실시예를 도시한 참고 사시도.
도 6 [A],[B]는 본 발명에 따른 클램프의 구성 및 작용관계를 설명하기 위한 참고 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 클램프의 다른 실시예를 도시한 참고 단면도.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면의 기재에 있어서 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명에서 향유하고자 하는 기술적 사상의 요지를 모호하지 않게 하기 위해 관련된 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하였다.
도 2에 본 발명에서 제시하는 배터리-팩(B/P)의 바람직한 실시예를 도시한 참고 사시도가 도시되는데, 도시된 바를 통해 본 발명은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; P) 상에 적어도 두 개 이상의 배터리 홀더(10)가 등간격을 유지하며 나란하게 배치되게끔 하여 배터리-팩(B/P)을 구성한 것임을 확인할 수 있다.
도 3에 본 발명에 따른 인쇄회로기판(P)을 발췌한 참고 사시도가 도시되는데, 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(P) 상에 배치되는 배터리 홀더(10)는 배터리-셀(C)을 고정할 수 있는 전,후측 클램프(11a,11b)로 구성된다.
상기 전,후측 클램프(11a,11b)는 인쇄회로기판(P) 상에 고정시켜 주기 위한 지지판(12a,12b)를 마련하여, 지지판(12a,12b)의 단부에 음극 단자(14a) 및 양극 단자(14b)를 각각 형성하고, 상기 각 지지판(12a,12b) 상면에 배터리-셀(C)의 외경을 수용할 수 있는 내경을 가지는 한 조의 반원형 클램핑판(13a,13b)을 상호 대응하게 설치하여, 각 클램핑판(13a,13b) 사이의 상방 영역에 배터리-셀(C)을 인입시킬 수 있는 인입개구(15a,15b)가 형성되게 구성한다.
상기 각 배터리 홀더(10)는, 이웃하는 배터리 홀더(10)의 전측 클램프(11a)에 마련된 음극 단자(14a)와 후측 클램프(11b)에 마련된 양극 단자(14b)를 인쇄회로기판(P) 상에 패턴으로 인쇄되는 전기도체(20)로 연결하고, 각 배터리 홀더(10)의 클램프(11a,11b)에 배터리-셀(C)을 결합함으로써 각각의 배터리-셀(C)이 전기도체(20)에 의해 통전(通電)상태를 유지하도록 구성한다.
도 4 [A],[B]에 본 발명에서 제시하는 배터리-팩(B/P)의 인쇄회로 구성도가 도시되는데, 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(P)에 전기도체(20)를 인쇄함에 있어 전기도체(20)가 이웃하는 배터리 홀더(10)의 음극 단자(14a)와 양극 단자(14b)를 연결토록 하여 각 배터리 홀더(10)에 결합되는 배터리-셀(C)이 직렬(直列)의 통전(通電)상태를 유지하도록 구성할 수 있으며,(도 4 [A] 참조) 필요에 따라서는 인쇄회로기판(P)에 전기도체(20)를 인쇄함에 있어 전기도체(20)가 이웃하는 배터리 홀더(10)의 음극 단자(14a)와 음극 단자(14a), 양극 단자(14b)와 양극 단자(14b)를 연결토록 하여, 각 배터리 홀더(10)에 결합되는 배터리-셀(C)이 병렬(竝列)의 통전(通電)상태를 유지하도록 구성할 수도 있다.(도 4 [B] 참조)
도 5에 본 발명에 따른 인쇄회로기판(P)의 다른 실시예를 도시한 참고 사시도가 도시되는데, 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(P)의 일측면에 전술한 바와 같은 구성의 배터리 홀더(10)를 설치하고, 상기 인쇄회로기판(P)의 타측면에 상기 배터리 홀더(10)와 동일한 구성의 배터리 홀더(10)를 설치하여 구성할 수 있다.
상기와 같이 인쇄회로기판(P)을 구성하면, 제한된 조건을 가지는 인쇄회로기판(P)을 이용하여 고용량의 배터리-팩(B/P)을 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 클램프(11a,11b)는 탄성 금속재질로 형성되는 것으로, 클램프(11a,11b) 간의 인입개구(15a,15b)를 통해 배터리셀(C)을 삽입하면 인입개구(15a,15b)가 탄성적으로 벌어지고 배터리셀(C)을 클램프(11a,11b) 내측에 위치시키면 클램프(11a,11b)의 탄성력(원복력)에 의해 클램프(11a,11b) 내벽에 배터리셀(C)이 결합·고정된다.(도 6 참조)
상기 인쇄회로기판(P)의 일측에 배터리-셀(C)과 연계되는 출력포트(40)를 설치하여, 전기도체(20)로 연계된 배터리-셀의 출력전기를 출력포트(40)를 통해 외부로 출력할 수 있도록 구성한다.
상기 인쇄회로기판(P)의 일측에 배터리-셀(C) 및 출력포트(40)에 연계되는 연결포트(30)를 설치하여, 연결케이블 또는 PCB를 통해 배터리-셀(C)의 밸런싱을 검측할 수 있는 외부 단말기를 연결할 수 있도록 하거나 다른 배터리-팩(B/P)과의 병합연결이 가능하도록 구성한다.
도 7에 본 발명에 따른 클램프(11a,11b)의 다른 실시예를 도시한 참고 단면도가 도시되는데, 도시된 바와 같이 클램프(11a,11b)의 클램핑판(13a,13b)에는 절연성(絶緣性) 수지(resin) 소재로 된 절연피복(16a,16b)을 씌워 구성할 수 있다.
상기와 같이 클램프(11a,11b)를 구성하게 되면, 클램프(11a,11b) 사이에 개재되는 배터리-셀(C)의 이탈을 방지할 수 있으며, 절연피복(16a,16b)에 의해 배터리-셀(C)의 쇼트(short)를 방지하고 클램프(11a,11b) 가열에 따른 배터리-셀(C)의 표면손상을 방지할 수 있다.
이상의 구성으로 된 본 발명은 인쇄회로기판(P)에 배치된 복수의 홀더(10)에 결합되는 각 배터리-셀(battery-cell)의 출력전기가 인쇄회로기판(P)에 패턴 인쇄된 전기도체(20)를 거쳐 출력포트(40)를 통해 외부로 출력되거나 배터리 관리시스템(BMS; Battery Management System) 또는 배터리 안전회로(PCM; Protection Circuit Module)로 출력되는 것이다.
본 발명은 홀더(10)에 배터리-셀(C)을 결합하는 간단한 과정으로 배터리-팩(B/P)을 구현할 수 있는 것으로, 배터리-팩(B/P)의 구축이 용이할 뿐만 아니라 배터리-셀(C)의 탈착을 쉽게 실시할 수 있도록 하여 불량 배터리-셀의 교체작업을 용이하게 진행할 수 있고, 인쇄회로기판(P)에 설치되는 연결포트(30)를 활용하여 타 배터리-팩(B/P)과의 병합운용이 가능하게 하거나 외부 단말기를 이용하여 배터리-팩(B/P)의 밸런싱을 검측할 수 있도록 함으로써 배터리-팩의 운용효율을 향상시켜 줄 수 있다.
본 발명에서 제시하는 배터리-팩은 전술하고 있는 실시예 및 첨부된 도면 등에 의해 한정되는 것은 아니라 할 것이며, 본 발명에서 향유하고자 하는 기술적 사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 형태로 치환, 변형 및 변경을 가할 수 있는 것인바, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
B/P : 배터리-팩 C : 배터리-셀
P : 인쇄회로기판 10 : 배터리 홀더
11a,11b : 클램프 12a,12b : 지지대
13a,13b : 클램핑판 14a : 음극 단자
14b : 양극 단자 15a,15b : 인입개구
16a,16b : 절연피복 20 : 전기도체
30 : 연결포트 40 : 출력포트

Claims (4)

  1. 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; P)의 일면 또는 양면에 적어도 두 개 이상의 배터리 홀더(10)가 등간격을 유지하며 나란하게 배치되게끔 하여 배터리-팩(B/P)을 구성함에 있어서,
    상기 배터리 홀더(10)는 인쇄회로기판(P) 상에 고정시켜 주기 위한 지지판(12a,12b)의 단부에 음극 단자(14a) 및 양극 단자(14b)를 각각 마련하고, 상기 각 지지판(12a,12b) 상면에 배터리-셀(C)의 외경을 수용할 수 있는 내경을 가지는 한 조의 반원형 클램핑판(13a,13b)을 상호 대응하게 설치하여, 각 클램핑판(13a,13b) 사이의 상방 영역에 배터리-셀(C)을 인입시킬 수 있는 인입개구(15a,15b)가 형성되게 한 전,후측 클램프(11a,11b)로 구성하고,
    상기 각 배터리 홀더(10)는, 이웃하는 배터리 홀더(10)의 전측 클램프(11a)에 마련된 음극 단자(14a)와 후측 클램프(11b)에 마련된 양극 단자(14b)를 인쇄회로기판(P) 상에 패턴으로 인쇄되는 전기도체(20)로 연결하고, 각 배터리 홀더(10)의 클램프(11a,11b)에 배터리-셀(C)을 결합함으로써 각각의 배터리-셀(C)이 전기도체(20)에 의해 통전(通電)상태를 유지하도록 구성하며,
    상기 인쇄회로기판(P)의 일측에 배터리 홀더(10)의 음극 단자(14a)와 양극 단자(14b)를 연결하는 전기도체(20)와 연계되는 출력포트(40)를 설치하여, 각 배터리-셀(C)의 전력이 출력포트(40)를 통해 출력되도록 구성한 것을 특징으로 하는 배터리-팩.
  2. 제1항에 있어서;
    상기 인쇄회로기판(P)에 인쇄되는 전기도체(20)는 이웃하는 배터리 홀더(10)의 음극 단자(14a)와 양극 단자(14b)를 연결토록 하여 각 배터리 홀더(10)에 결합되는 배터리-셀(C)이 직렬(直列)의 통전(通電)상태를 유지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 배터리-팩.
  3. 제1항에 있어서;
    상기 인쇄회로기판(P)에 인쇄되는 전기도체(20)는 이웃하는 배터리 홀더(10)의 음극 단자(14a)와 음극 단자(14a), 양극 단자(14b)와 양극 단자(14b)를 연결토록 하여, 각 배터리 홀더(10)에 결합되는 배터리-셀(C)이 병렬(竝列)의 통전(通電)상태를 유지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 배터리-팩.
  4. 제1항에 있어서;
    상기 클램프(11a,11b)의 클램핑판(13a,13b)에는 절연성(絶緣性) 수지(resin) 소재로 된 절연피복(16a,16b)을 씌워 배터리-셀(C)의 이탈을 방지하도록 함과 아울러 배터리셀(C)의 쇼트(short)를 방지할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 배터리-팩.
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