WO2023229359A1 - 배터리팩 - Google Patents

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WO2023229359A1
WO2023229359A1 PCT/KR2023/007047 KR2023007047W WO2023229359A1 WO 2023229359 A1 WO2023229359 A1 WO 2023229359A1 KR 2023007047 W KR2023007047 W KR 2023007047W WO 2023229359 A1 WO2023229359 A1 WO 2023229359A1
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battery pack
circuit module
seating
cell
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PCT/KR2023/007047
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정대호
오성진
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack, and more specifically to a battery pack that can elastically support a circuit module and reinforce the rigidity of the pack frame.
  • the demand for battery cells as a power supply device is rapidly increasing.
  • it may be used in the form of a single battery cell or in the form of multiple battery cells electrically connected.
  • the electrical connection between the components that make up the battery pack must be stably established.
  • the electrical connections and components of the battery pack must not be damaged by external factors such as electrostatic discharge (ESD) during operation.
  • ESD electrostatic discharge
  • 1 and 2 are diagrams for explaining the structure of a conventional battery pack.
  • a conventional laptop battery pack 10 includes a plurality of battery cells 20, a pack frame 30, and a circuit module 40.
  • the circuit module 40 consists of a substrate 41 and a plurality of elements 42 mounted on the substrate 41.
  • the elements 42 have different specifications depending on their functions, and as the elements 42 with different specifications are arranged, a height difference occurs between the elements 42 protruding from one surface of the substrate 41.
  • the pack frame 30 includes a module seating portion 32 on which the circuit module 40 is mounted, and the module seating portion 32 is connected to the substrate 41 to protect the elements 42 from external shock. It is manufactured taking into account the arrangement of the elements 42 mounted on and the height of the elements 42.
  • the module seating portion 32 includes a plurality of support ribs 32, 32a to provide a space in which the circuit module 40 is seated and accommodated, and the plurality of support ribs 32, 32a support the circuit module 40. It is provided to reinforce the rigidity of the seated portion and at the same time stably support each element 42. Additionally, a space 32b in which the element 42 is disposed is formed between the adjacent support ribs 32 and 32a.
  • the plurality of support ribs 32 and 32a are provided at various heights to correspond to the arrangement and height of the elements 42, which makes the internal structure of the pack frame 30 complex and the There was a problem with rising manufacturing costs.
  • the conventional battery pack 10 has a space 32b between the circuit module 40 and the pack frame 30, and the heat Q generated from the circuit module 40 is released into the space 32b. There was a problem that convection occurred and heat dissipation efficiency decreased accordingly.
  • the purpose of the present invention is to provide a battery pack having a module support portion that can replace the support rib injection molded on the pack frame to support a conventional circuit module.
  • the present invention aims to provide a battery pack that can elastically support a circuit module and reinforce the rigidity of the pack frame.
  • a battery pack includes at least one battery cell, a circuit module in which device components are mounted on a mounting surface, and electrically connected to the battery cell, and the battery cell. It includes a pack frame having a cell seating portion on which the circuit module is seated and a module seating portion on which the circuit module is seated, and a module support portion that is inserted into the module seating portion to support the circuit module and is elastically deformed when in contact with an element component.
  • the module support portion faces the mounting surface and may have a contact surface capable of elastic deformation when in contact with a device component.
  • the module support portion may have a block shape disposed between the module seating portion and the mounting surface.
  • the seating surface may be provided as a flat surface.
  • the module support portion may be arranged to contact a pair of side walls and a seating surface, respectively.
  • circuit module may be placed between a pair of side walls so that the mounting surface faces the seating surface.
  • module support portion may be provided without ribs protruding from the seating surface into the space.
  • the module seating portion may have at least one first opening that passes vertically through the seating surface.
  • cell mounting portion and the module mounting portion may be provided to be partitioned within the pack frame.
  • the module support portion may be formed of a thermoplastic polyester elastomer material.
  • the battery pack is mounted on the pack frame and may further include a protective cover surrounding the circuit module.
  • the battery pack related to an embodiment of the present invention has the following effects.
  • the support ribs injection molded on the pack frame can be replaced with a module support portion, and the module support portion can elastically support the circuit module and reinforce the rigidity of the pack frame.
  • the module support portion can elastically support the device components of the circuit module and absorb the shock applied to the circuit module in the event of an external impact. It can be reliably charged.
  • the module support fills the space between the circuit module and the pack frame, heat generated in the circuit module does not cause convection in the space, and heat generated in the circuit module can be transferred to the pack frame through the module support. Accordingly, the heat dissipation efficiency of the circuit module can be improved.
  • a circuit module is assembled into a pack frame in accordance with the arrangement and support ribs of the element components of the circuit module, whereas in the present invention, the module support part is placed on the module seating part of the pack frame, and then the circuit module is seated on the module support part.
  • the assembly process can be simplified.
  • 1 and 2 are diagrams for explaining a conventional battery pack structure.
  • Figure 3 is a diagram for explaining the structure of a battery pack according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams for explaining the structure of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the battery pack 100 according to the first embodiment of the present invention
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams showing the cross-sectional structure and circuit module of the battery pack according to the first embodiment of the present invention. This is a diagram to explain the transfer path of generated heat.
  • the battery pack 100 related to the first embodiment of the present invention includes a pack frame 110, a battery cell 120, a module support portion 130, and a circuit module 140.
  • the battery pack 100 includes at least one battery cell 120, an element component 142 mounted on a mounting surface 143, a circuit module 140 electrically connected to the battery cell 120, and the battery.
  • a pack frame 110 having a cell seating portion 111 on which the cell 120 is seated and a module seating portion 115 on which the circuit module 140 is seated, and the module seating portion to support the circuit module 140. It is inserted into (115) and includes a module support portion 130 that is elastically deformed when in contact with the device component 142.
  • the battery cell 120 is a rechargeable secondary battery.
  • the battery cell 120 may be composed of a lithium-ion battery.
  • the battery cell 120 may include an electrode assembly and a case that accommodates the electrode assembly, and the case may be a cylindrical can or pouch.
  • the electrode assembly can be manufactured by sequentially stacking the positive electrode plate, separator, and negative electrode plate multiple times.
  • the battery cell 120 is a lithium-ion battery has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the battery cell 120 may be implemented as a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery.
  • the battery pack 100 may include a single battery cell 120 or a plurality of battery cells 120.
  • circuit module 140 is electrically connected to the battery cell 120 and may have a protection circuit that controls overcharge, overdischarge, and overcurrent of the battery cell 120.
  • the pack frame 110 is provided with a cell seating portion 111 and a module seating portion 115.
  • the cell seating portion 111 refers to a portion where the battery cell 120 is seated.
  • the module seating portion 115 refers to a portion where the circuit module 140 is seated. Additionally, the cell seating portion 111 and the module seating portion 115 may be provided to be partitioned within the pack frame.
  • the cell seating portion 111 may have at least one second opening 111a penetrating the pack frame 110. Additionally, the second opening 111a may be provided to expose a partial area of the battery cell 120 to the outside when the battery cell 120 is seated on the cell mounting portion 111.
  • At least one second opening 111a may be provided to penetrate the pack frame 110 vertically in the insertion direction of the battery cell 120.
  • the second opening 111a may have an area smaller than the cross-sectional area of the battery cell 120.
  • the module seating portion 115 is provided to support the module support portion 130. Additionally, the module seating portion 115 may have a size on which the module support portion 130 and the circuit module 140 can be seated.
  • the module support portion 130 is inserted into the module seating portion 115 and is disposed between the seating surface 115b and the mounting surface 143 of the module seating portion 115, and the circuit module 140 support.
  • the module support portion 130 is disposed between the pack frame 110 and the circuit module 140, and the contact surface 131 is formed to match the arrangement of the device components 142 of the circuit module 140 and the height between the device components 142. )'s shape can be varied. In this way, by elastically supporting the element components 142 of the circuit module 140, shock applied to the circuit module 140 in the event of an external impact can be stably cushioned.
  • the protective cover 250 is coupled to the pack frame 210 to protect the circuit module 240.
  • the protective cover 250 has a groove structure with a cover surface 251.
  • the cover surface 251 is the inner bottom surface of the protective cover 250.
  • the support ribs injection molded on the pack frame can be replaced with a module support part in accordance with the conventional circuit module design, and the module support part elastically supports the circuit module and simultaneously supports the pack frame.
  • the rigidity can be strengthened.

Abstract

본 발명의 본 발명의 일 실시예와 관련된 배터리팩은, 적어도 하나의 배터리셀, 실장면에 소자 부품이 실장되고, 상기 배터리셀에 전기적으로 연결되는 회로 모듈, 상기 배터리셀이 안착되는 셀안착부 및 상기 회로 모듈이 안착되는 모듈안착부를 갖는 팩 프레임 및 상기 회로 모듈을 지지하도록 상기 모듈안착부에 삽입되며, 소자 부품과 접촉 시 탄성 변형 가능하게 마련된 모듈지지부를 포함한다.

Description

배터리팩
본 발명은 배터리팩에 관한 것이며, 상세하게 회로모듈을 탄성지지하고 팩 프레임의 강성을 보강할 수 있는 배터리팩에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 5월 24일자 한국 특허 출원 제10-2022-0063157호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 전력 공급 장치로서 배터리셀의 수요가 급격히 증가하고 있다. 휴대용 기기의 종류에 따라, 단일 배터리셀의 형태로 사용되기도 하고 다수의 배터리셀들이 전기적으로 연결된 형태로 사용되기도 한다.
다수의 배터리셀 또는 단일의 배터리셀을 포함하는 배터리 팩이 오랜 기간 동안 안정적으로 동작하기 위해서는, 배터리 팩을 이루는 구성요소들 간의 전기적 연결이 안정적으로 이루어져야 한다. 특히, 동작 중 정전기(ESD)와 같은 외부 요인에 의해 배터리 팩의 전기적 연결 및 구성 요소가 손상되지 않아야 한다.
도 1 및 도 2는 종래 배터리팩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 노트북용 배터리팩(10)은 복수 개의 배터리셀(20), 팩 프레임(30) 및 회로 모듈(40)을 포함한다.
상기 회로 모듈(40)은 기판(41) 및 기판(41)에 실장된 복수 개의 소자 (42)로 구성된다. 소자(42)는 기능에 따라 규격이 상이한 바, 규격이 상이한 소자(42)들이 배열됨에 따라, 기판(41)의 일면으로 돌출된 소자(42)들 간에 높이 차이가 생긴다.
또한, 팩 프레임(30)은 회로 모듈(40)이 안착되는 모듈 안착부(32)를 포함하며, 상기 모듈 안착부(32)는 외부 충격으로부터 소자(42)들을 보호하기 위해, 기판(41)에 실장된 소자(42)들의 배열과 소자(42)들의 높이를 고려하여 제작된다.
모듈 안착부(32)는 회로 모듈(40)이 안착 및 수용되는 공간을 제공하기 위한 복수 개의 지지리브(32, 32a)를 포함하며, 복수 개의 지지 리브(32, 32a)는 회로 모듈(40)이 안착되는 부분의 강성을 보강함과 동시에 각각의 소자(42)를 안정적으로 지지하도록 마련된다. 또한, 인접하는 지지 리브(32, 32a) 사이에는 소자(42)가 배치되는 공간(32b)이 형성된다.
한편, 복수 개의 지지 리브(32, 32a)는 소자(42)들의 배열 및 높낮이에 대응하도록 다양한 높이로 마련되며, 이로 인해, 팩 프레임(30)의 내부 구조가 복잡해지고, 팩 프레임(30)의 제조 단가가 상승하는 문제가 있었다.
또한, 종래에는 회로 모듈(40)의 설계에 따라, 회로 모듈(40)을 지지하는 모듈안착부(32)의 구조가 변경됨에 따라, 새로운 팩 프레임(30)이 제작되어야 하는 문제가 있었다.
또한, 종래의 배터리팩(10)은 회로 모듈(40)과 팩 프레임(30) 사이에 공간(32b)이 있어, 회로 모듈(40)에서 발생된 열(Q)에 의해 상기 공간(32b)에서 대류가 일어나고, 이에 따라 방열 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 종래 회로 모듈을 지지하기 위하여 팩 프레임에 사출성형된 지지 리브를 대체할 수 있는 모듈 지지부를 갖는 배터리팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 회로 모듈을 탄성 지지하고, 팩 프레임의 강성을 보강할 수 있는 배터리팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 모듈지지부가 회로 모듈과 팩 프레임 사이 공간에 충진됨에 따라, 회로 모듈에서 발생된 열이 모듈지지부를 통해 팩 프레임으로 전달될 수 있는 배터리팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩은, 적어도 하나의 배터리셀, 실장면에 소자 부품이 실장되고, 상기 배터리셀에 전기적으로 연결되는 회로 모듈, 상기 배터리셀이 안착되는 셀안착부 및 상기 회로 모듈이 안착되는 모듈안착부를 갖는 팩 프레임 및 상기 회로 모듈을 지지하도록 상기 모듈안착부에 삽입되며, 소자 부품과 접촉 시 탄성 변형 가능하게 마련된 모듈지지부를 포함한다.
또한, 상기 모듈지지부는 탄성 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부는 실장면과 마주하며, 소자 부품과 접촉 시, 탄성변형 가능하게 마련된 접촉면을 가질 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부는 상기 모듈안착부와 상기 실장면 사이에 배치되는 블록 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 모듈안착부는 한 쌍의 측벽 및 한 쌍의 측벽 사이에 마련된 안착면을 갖고, 상기 모듈지지부는 한 쌍의 측벽과 안착면으로 이루어진 공간에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 안착면은 평탄면으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부는 한 쌍의 측벽 및 안착면에 각각 접촉하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 회로모듈은 실장면이 안착면을 마주하도록 한 쌍의 측벽 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부는 상기 안착면으로부터 상기 공간으로 돌출된 리브를 갖지 않도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 모듈안착부는 상기 안착면을 상하로 관통하는 적어도 하나의 제1 개구를 가질 수 있다.
또한, 상기 셀 안착부 및 상기 모듈 안착부는 팩 프레임 내에서 구획되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 셀안착부는 상기 팩 프레임을 관통하는 적어도 하나의 제2 개구를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 개구는 상기 배터리셀이 상기 셀안착부에 안착되면, 상기 배터리셀의 일부 영역을 외부로 노출시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermoplastic polyester elastomer) 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부는 D25 내지 D40 범위 내의 쇼어 경도(shore hardness)를 가질 수 있다.
또한, 상기 배터리팩은 상기 팩 프레임에 장착되며, 상기 회로 모듈을 둘러싸는 보호 커버를 추가로 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 배터리 팩은 다음과 같은 효과를 갖는다.
종래 회로 모듈 설계에 부합하게 팩 프레임에 사출 성형된 지지 리브를 모듈 지지부로 대체할 수 있고, 모듈지지부가 회로 모듈을 탄성 지지함과 동시에 팩 프레임의 강성을 보강할 수 있다.
상기 모듈지지부가 회로 모듈의 소자 부품의 배열 및 소자 부품들의 높낮이에 맞추어 형상이 가변됨에 따라, 상기 모듈 지지부는 회로 모듈의 소자 부품을 탄성 지지할 수 있고, 외부 충격시 회로 모듈로 가해지는 충격을 안정적으로 완충시킬 수 있다.
또한, 모듈지지부가 회로 모듈과 팩 프레임 사이 공간을 채우게 됨으로써, 회로 모듈에서 발생된 열이 상기 공간에서 대류를 일으키기 않고, 회로 모듈에서 발생된 열이 모듈지지부를 통해 팩 프레임으로 전달될 수 있다. 이에 따라 회로 모듈의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
종래의 팩 프레임은 회로 모듈이 안착되는 부분이 회로 모듈의 소자 부품 배열 및 높이에 맞추어 지지리브가 마련됨에 따라 팩 프레임의 구조가 복잡한 반면, 본 발명은 블록(block) 형태의 모듈지지부를 통해 팩 프레임의 구조를 단순화할 수 있다.
또한, 회로 모듈의 설계 변경에 따라 팩 프레임의 구조를 변경할 필요가 없으므로, 팩 프레임의 제조 단가를 절감시키고, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
종래에는 회로 모듈의 소자 부품의 배열 및 지지 리브에 맞추어, 회로 모듈이 팩 프레임에 조립되는 반면에, 본 발명에서는 모듈지지부를 팩 프레임의 모듈안착부에 배치시킨 후, 회로 모듈을 모듈지지부에 안착시키는 방식으로, 조립 공정을 단순화시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 배터리팩 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 단면 구조 및 회로 모듈에서 발생된 열의 전달 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다. 에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 단면 구조 및 회로 모듈에서 발생된 열의 전달 경로를 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리팩의 조립 공정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예와 관련된 배터리팩(100)은, 팩 프레임(110), 배터리셀(120), 모듈지지부(130), 및 회로 모듈(140)을 포함한다.
상기 배터리팩(100)은 적어도 하나의 배터리셀(120), 실장면(143)에 소자 부품(142)이 실장되고, 상기 배터리셀(120)에 전기적으로 연결되는 회로 모듈(140), 상기 배터리셀(120)이 안착되는 셀안착부(111) 및 상기 회로 모듈(140)이 안착되는 모듈안착부(115)를 갖는 팩 프레임(110) 및 상기 회로 모듈(140)을 지지하도록 상기 모듈안착부(115)에 삽입되며, 소자 부품(142)과 접촉 시 탄성 변형 가능하게 마련된 모듈지지부(130)를 포함한다.
배터리셀(120)은 재충전이 가능한 이차전지이다. 배터리셀(120)은 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 일예로, 배터리셀(120)은 전극 조립체 및 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함할 수 이고, 상기 케이스는 원통형 캔 또는 파우치일 수 있다.
또한, 전극 조립체는 양극판과 세퍼레이터 및 음극판을 순서대로 복수 회 적층하여 제작될 수 있다. 본 실시예에서는 배터리셀(120)이 리튬-이온 전지인 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 배터리셀(120)은 니켈-카드뮴 전지, 또는 니켈-수소 전지로 구현될 수 있다.
배터리셀(120)의 일측으로 음극 탭과 양극 탭이 돌출될 수 있다. 음극 탭은 전극 조립체의 음극판과 전기적으로 연결되고 양극 탭은 전극 조립체의 양극판과 전기적으로 연결된다.
상기 배터리팩(100)은 단일의 배터리셀(120) 또는 복수 개의 배터리셀(120)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회로 모듈(140)은 배터리셀(120)과 전기적으로 연결되며, 배터리셀(120)의 과충전, 과방전, 및 과전류를 제어하는 보호회로를 가질 수 있다.
상기 회로 모듈(140)은 기판(141)과 기판(141) 상에 실장된 복수 개의 소자 부품(142)을 포함한다. 기판(141)에는 회로가 형성된다. 본 명세서에서는 회로가 마련되고, 소자 부품(142)이 실장된 기판(141)의 일면을 "실장면(143)"이라 지칭한다.
또한, 소자 부품(142)은 기판(141) 상의 회로 영역에 실장된다. 소자 부품(142)들은 저항 및 콘덴서와 같은 수동소자나 전계트랜지스터와 같은 능동소자로 이루어지는 안전 소자, 또는 집적 회로들을 선택적으로 포함할 수 있다.
팩 프레임(110)은 배터리셀(120)과 회로 모듈(140)을 지지 및 보호한다. 팩 프레임(110)에는 보호커버(미도시)가 결합될 수 있다. 보호커버(미도시)는 회로 모듈(140)을 덮도록 팩 프레임(110)에 설치되어, 회로 모듈(140)을 보호한다.
팩 프레임(110)은 셀안착부(111) 및 모듈안착부(115)가 마련된다. 여기서, 셀안착부(111)는 배터리셀(120)이 안착되는 부분을 지칭한다. 그리고, 모듈안착부(115)는 회로 모듈(140)이 안착되는 부분을 지칭한다. 또한, 상기 셀 안착부(111) 및 상기 모듈 안착부(115)는 팩 프레임 내에서 구획되도록 마련될 수 있다.
또한, 셀안착부(111)는 배터리셀(120)의 설치 개수에 따라 복수 개가 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 노트북에 적용되는 팩 프레임(110)을 예로 들어 설명하기로 한다.
셀안착부(111)는 배터리셀(120)의 삽입 방향으로 개방된 구조를 가진다. 셀안착부(111)는 배터리셀(120)이 탈착가능하게 끼움 결합되도록 마련된다. 셀안착부(111)는 배터리셀(120)의 측면이 포함된 가장자리 영역을 둘러싸게 마련되며, 배터리셀(120)을 측면 지지한다.
또한, 상기 셀안착부(111)는 상기 팩 프레임(110)을 관통하는 적어도 하나의 제2 개구(111a)를 가질 수 있다. 또한, 상기 제2 개구(111a)는 상기 배터리셀(120)이 상기 셀안착부(111)에 안착되면, 상기 배터리셀(120)의 일부 영역을 외부로 노출시키도록 마련될 수 있다.
일예로, 적어도 하나의 제2 개구(111a)는 배터리셀(120)의 삽입 방향으로, 팩 프레임(110)을 상하로 관통하도록 마련될 수 있다. 여기서, 제2 개구(111a)는 배터리셀(120)의 단면적보다 작은 면적을 가질 수 있다.
배터리셀(120)의 셀안착부(111)로의 삽입시, 제2 개구(111a)는 배터리셀(120)의 일부 영역을 외부로 노출시킨다. 이에 따라, 셀안착부(111)는 배터리셀(120)과의 접촉 면적을 최소화하여, 배터리셀(120)의 열은 제2 개구(111a)를 통해 외부로 쉽게 전달될 수 있다.
또한, 상기 모듈안착부(115)는 모듈지지부(130)를 지지하게 마련된다. 또한, 상기 모듈안착부(115)는 모듈지지부(130) 및 회로 모듈(140)이 안착 가능한 크기를 가질 수 있다.
일 예로, 상기 모듈안착부(115)는 한 쌍의 측벽(125) 및 한 쌍의 측벽(125) 사이에 마련된 안착면(115b)을 갖는다. 상기 모듈안착부(115)는 안착면(115b)이 마련된 홈 형태로 마련될 수 있다.
상기 모듈지지부(130)는 한 쌍의 측벽(125)과 안착면으로 이루어진 공간에 삽입될 수 있다. 또한, 또한, 상기 안착면(115b)은 평탄면으로 마련될 수 있다. 또한, 상기 모듈지지부(130)는 상기 안착면(115b)으로부터 상기 공간으로 돌출된 리브(도 1의 부호 32, 32a)를 갖지 않도록 마련될 수 있다.
또한, 모듈안착부(115)는 상기 안착면(115b)을 상하로 관통하는 적어도 하나의 제1 개구(115a)를 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 모듈지지부(130)는 모듈안착부(115)에 삽입되어, 모듈안착부(115)의 안착면(115b)과 실장면(143) 사이에 배치되고, 회로 모듈(140)을 지지한다.
또한, 상기 모듈지지부(130)는 실장면(143)과 마주하며, 소자 부품(142)과 접촉 시, 탄성변형 가능하게 마련된 접촉면(131)을 가질 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부(130)는 상기 모듈안착부(115)와 상기 실장면(143) 사이에 배치되는 블록 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 모듈지지부(130)는 한 쌍의 측벽(125) 및 안착면(115b)에 각각 접촉하도록 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 회로모듈(140)은 실장면(143)이 안착면(115b)을 마주하도록 한 쌍의 측벽(125) 사이에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 모듈지지부(130)는 모듈안착부(115)의 형태에 대응되는 블록 구조를 가질 수 있고, 모듈지지부(130)는 모듈안착부(115)로 삽입됨에 따라, 안착면(115b)과 실장면(143) 사이 공간을 채우게 된다. 이러한 구조에 따라, 모듈지지부(130)는 모듈안착부(115)의 강성을 보강할 수 있다.
모듈지지부(130)는 탄성을 가진 재질로, 회로 모듈과 맞닿는 접촉면(131)이 회로 모듈(140)에 실장된 소자 부품(142)과 접촉 시 변형될 수 있고, 상기 모듈지지부(130)는 회로 모듈(140)을 탄성 지지한다.
도 5를 참조하면, 모듈지지부(130)는 회로 모듈(140)과 맞닿는 접촉면(131)이 회로 모듈(140)에 구비된 소자 부품(142)에 의해 눌리면서, 소자 부품(142)의 형태에 맞추어 변형될 수 있다. 이러한 구조에서, 모듈지지부(130)는 회로 모듈(140)의 소자 부품(142)을 보호하고, 외부 충격시 회로 모듈(140)로 전달되는 충격을 완충한다.
또한, 모듈지지부(130)는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermoplastic polyester elastomer) 재질로 형성될 수 있다. 모듈지지부(130)는 D25 내지 D40 범위 내의 쇼어 경도를 가질 수 있다.
모듈지지부(130)는 열전도성 및 절연성을 가진 재질로, 회로 모듈(140)의 열(Q)을 모듈안착부(115)로 전달할 수 있다.
이와 같이, 모듈지지부(130)를 이용하여, 팩 프레임(110)의 강성을 보강할 수 있고, 팩 프레임(110)으로의 외부 충격시, 회로 모듈(140)로 가해지는 충격을 완충시켜, 회로 모듈(140)을 보호할 수 있다.
또한, 모듈지지부(130)가 팩 프레임(110)과 회로 모듈(140) 사이에 배치되어, 회로 모듈(140)의 소자 부품(142)의 배열 및 소자 부품(142) 간의 높낮이에 맞게 접촉면(131)의 형상이 가변될 수 있다. 이와 같이, 회로 모듈(140)의 소자 부품(142)을 탄성지지하여, 외부 충격시 회로 모듈(140)로 가해지는 충격을 안정적으로 완충시킬 수 있다.
본 발명은 상기 배터리팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다. 상기 디바이스는, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 웨어러블 전자기기 등일 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리팩(200)은, 팩 프레임에 장착되며, 회로 모듈을 둘러싸는 보호 커버(250)를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 배터리팩(200)은 팩 프레임(210), 배터리셀(미도시), 모듈지지부(230), 회로 모듈(240) 및 보호 커버(250)를 포함한다. 본 실시예에 따른 배터리팩(200)은 원통형 배터리셀을 포함할 수 있다.
팩 프레임(210)은 배터리셀 및 회로 모듈(240)을 보호하는 케이스이다. 팩 프레임(210)은 셀 안착부와 모듈안착부가 마련된다.
셀안착부(211)는 배터리셀의 삽입 방향으로 개방된 구조를 가진다. 셀안착부(211)는 배터리셀이 삽입가능한 원통형 구조를 가진다. 셀안착부(211)의 일측에는 모듈안착부(215)가 마련된다.
모듈안착부(215)에는 회로 모듈(240)이 안착된다. 회로 모듈(240)은 기판(241)의 실장면에 실장된 소자 부품(242)을 포함하고, 상기 회로 모듈(230)은 배터리셀과 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서, 회로 모듈(240)은 소자 부품(242)이 보호 커버(250)의 커버면(251)을 향하게, 모듈안착부에 결합될 수 있다.
또한, 보호 커버(250)는 팩 프레임(210)에 결합되어, 회로 모듈(240)을 보호한다. 보호 커버(250)는 커버면(251)이 마련된 홈 구조를 가진다. 여기서, 커버면(251)은 보호 커버(250)의 내측 바닥면이다.
상술한 제1 실시예와 달리, 본 실시예에 따른 모듈지지부(230)는 회로 모듈(240)과 보호 커버(250) 사이에 설치된다. 모듈지지부(230)는 회로 모듈(240)을 덮고, 보호 커버(250)에 삽입 가능한 블록 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 모듈지지부(230)는 기판(241)의 실장면과 커버면(251) 사이 공간을 채우도록 마련되고, 보호 커버(250)의 강성을 보강할 수 있다. 모듈지지부(230)는 D25 내지 D40 범위 내의 쇼어 경도를 가질 수 있다.
또한, 모듈지지부(230)는 탄성 재질로, 회로 모듈(240)과 맞닿는 면이 회로 모듈(240)에 실장된 소자 부품(242)에 대응되게 변형됨에 따라, 회로 모듈(240)을 탄성 지지한다. 일 예로, 모듈지지부(230)는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermoplastic polyester elastomer) 재질로 형성될 수 있다. 또한, 모듈지지부(230)는 열전도성 및 절연성을 가진 재질로, 회로 모듈(240)의 열을 보호 커버(250)로 전달할 수 있다.
구체적으로, 모듈지지부(230)는 일면이 커버면(251)과 맞닿고, 다른 일면이 회로 모듈(240)과 맞닿게 배치된다. 이러한 구조에서, 보호 커버(250)가 팩 프레임(210)에 결합되어 모듈지지부(230)를 가압하는 힘에 의해, 회로 모듈(240)과 맞닿는 모듈지지부(230)의 일면이 회로 모듈(240)에 실장된 소자 부품(242)에 의해 변형되어, 회로 모듈(240)을 탄성 지지한다.
본 실시예에서, 배터리셀의 구동 시 회로 모듈(240)에서 발생된 열이 모듈지지부(230)를 통해 보호 커버(250)로 전달되고, 종래 배터리팩과 비교하여 동일 조건에서 5℃이상 온도를 낮출 수 있다. 즉, 배터리팩의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 일 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 배터리 팩에 따르면, 종래 회로 모듈 설계에 부합하게 팩 프레임에 사출 성형된 지지 리브를 모듈 지지부로 대체할 수 있고, 모듈지지부가 회로 모듈을 탄성 지지함과 동시에 팩 프레임의 강성을 보강할 수 있다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 배터리셀;
    실장면에 소자 부품이 실장되고, 상기 배터리셀에 전기적으로 연결되는 회로 모듈;
    상기 배터리셀이 안착되는 셀안착부 및 상기 회로 모듈이 안착되는 모듈안착부를 갖는 팩 프레임; 및
    상기 회로 모듈을 지지하도록 상기 모듈안착부에 삽입되며, 소자 부품과 접촉 시 탄성 변형 가능하게 마련된 모듈지지부를 포함하는 배터리팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈지지부는 탄성 재질로 형성되며,
    상기 모듈지지부는 실장면과 마주하며, 소자 부품과 접촉 시, 탄성변형 가능하게 마련된 접촉면을 갖는 배터리팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈지지부는 상기 모듈안착부와 상기 실장면 사이에 배치되는 블록 형태를 갖는 배터리팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈안착부는 한 쌍의 측벽 및 한 쌍의 측벽 사이에 마련된 안착면을 갖고,
    상기 모듈지지부는 한 쌍의 측벽과 안착면으로 이루어진 공간에 삽입되는 배터리팩
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 안착면은 평탄면으로 마련된 배터리팩.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 모듈지지부는 한 쌍의 측벽 및 안착면에 각각 접촉하도록 배치된 배터리팩.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 회로모듈은 실장면이 안착면을 마주하도록 한 쌍의 측벽 사이에 배치되는 배터리팩.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 모듈지지부는 상기 안착면으로부터 상기 공간으로 돌출된 리브를 갖지 않는 배터리팩.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 모듈안착부는 상기 안착면을 상하로 관통하는 적어도 하나의 제1 개구를 갖는 배터리팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 안착부 및 상기 모듈 안착부는 팩 프레임 내에서 구획되도록 마련된 배터리팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 셀안착부는 상기 팩 프레임을 관통하는 적어도 하나의 제2 개구를 갖는 배터리팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 개구는 상기 배터리셀이 상기 셀안착부에 안착되면, 상기 배터리셀의 일부 영역을 외부로 노출시키도록 마련된 배터리팩.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈지지부는 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(Thermoplastic polyester elastomer) 재질로 형성된 배터리팩.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈지지부는 D25 내지 D40 범위 내의 쇼어 경도(shore hardness)를 갖는 배터리팩.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 팩 프레임에 장착되며, 상기 회로 모듈을 둘러싸는 보호 커버를 추가로 포함하는 배터리팩.
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