JP5258813B2 - バッテリパック - Google Patents

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Description

本発明はバッテリパックに関し、より具体的には、バッテリパック内部の部品同士の結合時に型合わせを向上させて工程を単純化できるバッテリパックに関する。
最近、モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
このような二次電池は、ケースに装着された形態に応じて一般に外付バッテリパックと内蔵バッテリパックとに分類される。このうち、内蔵バッテリパックは、外部機器の内部に装着した状態で外部機器の一部を形成する蓋を覆って用いるので、装着が相対的に煩雑であるという短所はあるものの、設計が容易であるほか、安価であり、互換性がよいという長所がある。
一般に、内蔵バッテリパックは、充放電可能なベアセルと、ベアセルに電気的に結合されて充放電を制御し、過充放電時に回路を遮断する保護回路モジュールと、ベアセルと保護回路モジュールとの間の隙間に充填される樹脂と、ベアセルと保護回路モジュール及び樹脂をパックキングして外部機器に装着可能な形態に成形される外部フレームとを含んでなる。
このようなバッテリパックを製造するために、まずベアセルの正極にリードを接続し、負極にPTCサーミスタを接続した状態で、保護回路モジュールをリード及びPTCサーミスタに電気的に接続する。次いで、保護回路モジュールがベアセルから分離されないように保護回路モジュールとベアセルとの間の隙間に樹脂を充填して機械的に固定する。また、外部機器に装着可能な形態を有する外部フレームを用いて一体のベアセルと保護回路モジュールをパックキングする。ここで、外部フレームは、ベアセルと保護回路モジュール及び樹脂と共に他の樹脂でモールドされて一体に形成される。
このようなバッテリパックは、顧客の外観仕様に応じて多様な形態に製作され得るが、近年は部品同士の組み立てが容易、且つ、堅固な形態のバッテリパックが要求されている状況である。
大韓民国特許公開第2007−0075707号 大韓民国特許公開第2009−0031158号 大韓民国特許公開第2007−0108800号 大韓民国特許公開第2005−0037366号
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、バッテリパックのベアセルと保護回路モジュールとの間に「コ」状の内部フレームを備え、内部フレームがコアパックを取り囲む「ロ」字状の外部フレームとの組み立てが容易になるように内部フレーム又は外部フレームのそれぞれに突起又は溝を形成して、内部フレームと外部フレームの結合時に型合わせを向上させることができるバッテリパックを提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明に係るバッテリパックは、向かい合う一対の第1側面部と前記第1側面部の端部と連結され、向かい合う一対の第2側面部及び向かい合う一対の平面部を備えるベアセルと、前記ベアセルと電気的に連結される保護回路モジュールと、前記ベアセルと前記保護回路モジュールとの間に設置され、前記一対の第1側面部のうち、一側面部を露出し、前記ベアセルを収容する内部フレームと、前記一対の平面部を露出し、前記ベアセル、保護回路モジュール及び内部フレームを収容する外部フレームとを備える。
ここで、前記一対の第2側面部のうち、一側面部には電極端子が形成され得る。
そして、前記外部フレームは一体型に形成され得る。
また、前記内部フレームの外側の一領域及び前記内部フレームの外側の一領域に対応する前記外部フレーム内側の他の領域には互いに結合され得る少なくとも1つの結合手段を更に含むことができる。
即ち、前記ベアセルの第2側面部と当接する前記内部フレームの外側に形成される突起部と、前記突起部に対応する前記外部フレームの内側に形成される溝部とを更に含むことができる。
また、前記ベアセルの第2側面部と当接する前記内部フレームの外側に形成される溝部と、前記溝部に対応する前記外部フレームの内側に形成される突起部とを更に含むことができる。
更に、前記内部フレームの両側端部に形成される突起部と、前記突起部に対応する前記外部フレームの内側に形成される溝部とを更に含むことができる。
また、前記内部フレームの両側端部に形成される溝部と、前記溝部に対応する前記外部フレームの内側に形成される突起部とを更に含むことができる。
ここで、前記突起部はラウンド状に形成され、前記突起部と溝部は強制嵌合により結合され得る。
そして、前記内部フレームは、前記ベアセルの一対の平面部を更に露出し、前記内部フレームには前記ベアセルの平面部側に向かい合って延びる少なくとも一対のリブが形成され得る。
また、前記ベアセルの第1側面部と当接する前記内部フレームには前記ベアセルの平面部と垂直な少なくとも1つの突出部が形成され、前記突出部に対応する位置の前記外部フレームにホールが形成され得る。
更に、前記保護回路モジュールは、前記内部フレームの外側に安着され得る。
このとき、前記内部フレームと前記保護回路モジュールは溶接により付着されるか、絶縁テープにより付着され得る。
前記内部フレーム及び外部フレームは、PC(Polycarbonate)、PETG(Polyethylene Terephthalate Glycol)、PE(PolyEthylene)、PP(PolyPropylene)、及びABS(Acronitrile−Butadiene−Styren)で構成される群より選択されるいずれか1つで形成されることができる。
そして、前記ベアセル及び前記外部フレームの外側を覆うテーピング部材を更に含むことができる。
以上で説明した通り、本発明によれば、バッテリパックのベアセルと保護回路モジュールとの間に「コ」状の内部フレームを備え、この内部フレームがコアパックを取り囲む「ロ」字状の外部フレームとの組み立てが容易になるように内部フレーム又は外部フレームのそれぞれに突起部又は溝部を形成して、内部フレームと外部フレームの結合時に型合わせを向上させることで、工程を単純化してバッテリパックの生産性を向上させるだけでなく、堅固にバッテリパックを固定させることができるため、競争力を確保できるという効果を奏する。
本発明の第1実施形態に係るバッテリパックを示す分解斜視図である。 本発明の第1実施形態に係るベアセルと内部フレームが結合された状態を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係るコアパックと外部フレームが結合される直前の状態を示す斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る内部フレームの突起部と外部フレームの溝部を示す斜視図である。 本発明に係るバッテリパックを示す斜視図である。 本発明の第2実施形態に係るコアパックと外部フレームが結合される直前の状態を示す斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る内部フレームの突起部と外部フレームの溝部を示す斜視図である。
以下では、本発明の実施形態を示す図面を参照して本発明に係るバッテリパックを具体的に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るバッテリパックを示す分解斜視図である。
図1を参照すれば、本発明の第1実施形態に係るバッテリパックは、電極組立体とその外周面を覆う缶又はパウチで構成されたベアセル10と、ベアセル10と電気的に連結された保護回路モジュール30、「コ」状の内部フレーム20及び「ロ」字状の外部フレーム40を含む。
ベアセル10は、向かい合う一対の第1側面部10a、10bと、第1側面部10a、10bの端部と連結され、向かい合う一対の第2側面部10c、10dと、向かい合う一対の平面部10e、10fを備え、第2側面部10c、10dのうち、一側面部10cに露出した電極端子11を備える。そして、内部フレーム20は、ベアセル10の一対の第1側面部10a、10bのうち、一側面部10b及び一対の平面部10e、10fを露出させるように「コ」状に形成され、このような内部フレーム20の外側には保護回路モジュール30が安着される。このとき、内部フレーム20と保護回路モジュール30は、溶接又は絶縁テープにより付着され得る。
また、外部フレーム40は、ベアセル10、保護回路モジュール20及び内部フレーム10を収容しながら、ベアセル10の一対の平面部10e、10fを露出させるように「ロ」字状に形成される。内部フレーム20と外部フレーム40は、突起部21と溝部41で構成された少なくとも1つの結合手段により互いに組み立てられる。ベアセル10の一対の第2側面部10c、10dと当接する内部フレーム20の外側には突起部21が形成されており、突起部21に対応する外部フレーム40の内側には溝部41が形成されているため、突起部21と溝部41の強制嵌合により組み立てられる。そして、外部フレーム40には後述する外部入出力端子部31を外部に露出させることができる端子露出部42が備えられる。
本発明の第1実施形態では内側フレーム20に突起部21、外側フレーム40に溝部41が形成された構造について示したが、内部フレーム20の外側に形成された溝部と、溝部に対応する外部フレーム40の内側に形成された突起部の結合により内側フレーム20と外側フレーム40が組み立てられるのはもちろんである。また、内部フレーム20の向かい合う少なくとも一対の辺にはベアセル10の平面部10e、10f側に延びるリブ22が追加で形成され得る。これにより、別途の接着手段がなくてもベアセル10と内部フレーム20が固定され得る。
また、ベアセル10の第2側面部10c、10dのうち、一側面部10cには電極端子11が備えられる。電極端子11は、保護回路モジュール30と電気的に連結され、内部フレーム20がベアセル10と保護回路モジュール30との間に位置して電極端子11外の領域を絶縁させる。保護回路モジュール30は、ベアセル10の電極端子11との電気的な接続のために設置された電気接続端子(図示せず)を含み、その上部に外部入出力端子部31を更に含む。
前記のように、「コ」状の内部フレーム20を間に挟んで保護回路モジュール30と電気的に連結されるベアセル10にはバッテリパックの外観の一部を形成するように「ロ」字状の外部フレーム40が結合され、ベアセル10及び外部フレーム40の外側をテーピング部材50で覆ってベアセル10と外部フレーム40との結合力を補強できる。
説明を省略した符号である突出部23及びホール43については図3及び図4を参照して更に詳細に説明する。
以下の図2〜図5では、本発明の第1実施形態に係るバッテリパックの組立状態について更に詳細に説明する。
図2は、本発明の第1実施形態に係るベアセルと内部フレームが結合された状態を示す斜視図である。
図2を参照すれば、ベアセル10の一対の第1側面部のうち、一側面部10b及び一対の平面部10e、10fを露出させるように内部フレーム20が形成されている。即ち、ベアセル10の一対の第2側面部10c、10d、一対の第2側面部のうち、一側面部10aを覆うように内部フレーム20がベアセル10の外側に形成される。このとき、内部フレーム20の向かい合う少なくとも一対の辺にはベアセル10の平面部10e、10f方向に延びるリブ22が形成されることにより、内部フレーム20が別途の接着手段なしにもベアセル10に固定されるようにすることができる。本発明の第1実施形態ではベアセル10の一対の第2側面部10c、10dと内部フレーム20が接する辺から延びるように4つのリブ22が形成されたが、向かい合う一対又は三対の内部フレーム20辺にリブ22が形成され得るのはもちろんである。(図1参照)
また、ベアセル10の第2側面部10c、10dと当接する内部フレーム20の外側の一領域にはラウンド状の突起部21が形成されており、後述される外部フレーム40の内側に形成された溝部41と結合されて、内部フレーム20と外部フレーム40を容易に組み立てさせる。これにより、内部フレーム20と外部フレーム40の組立時に型合わせが向上し得る。
ベアセル10について簡略に説明すれば、ベアセル10は缶状であってもよく、パウチ状であってもよいが、本発明の第1実施形態では缶状を例に挙げて説明する。
ベアセル10は電極組立体と、電極組立体を収容する缶を備え、電極組立体は両面に正極活物質がコーティングされた正極板、セパレータ、両面に負極活物質がコーティングされた負極板を含んでなる。正極板と負極板のそれぞれから延びる領域には電極タブが接合され、電極タブのうちの1つは缶又はキャッププレートと連結され、もう1つは電極端子11(図1参照)に連結され、缶の外部に引き出されて保護回路モジュール30と電気的に連結される。
保護回路モジュール30は、ベアセル10の一対の第1側面部10a、10bのうち、一側面部10b及び一対の平面部10e、10fを露出させるように形成された内部フレーム20の外側に安着される。このとき、内部フレーム20と保護回路モジュール30は、溶接又は絶縁テープにより付着され得る。このように、ベアセル10と保護回路モジュール30が結合された形態を通常コアパックと呼ぶので、以下の説明ではベアセル10、内部フレーム20、保護回路モジュール30を合わせてコアパックという用語を用いることにする。
保護回路モジュール30は、ベアセル10の電極端子と物理的に結合されると同時に、ベアセル10の電極端子と電気的に接続され、印刷回路基板(図示せず)を含んでなる。印刷回路基板にはバッテリに対する充電及び放電を制御することで、充電状態を均一にする回路、又は過放電及び過充電を防止する回路のような保護回路が形成されている。また、保護回路モジュール30は、サーミスタ又は温度フューズのような保護素子を含むことができる。これらは電池の高温上昇や過度な充放電により電池の電圧、電流が規定以上となる場合に電流を遮断することで、電池の破裂、発火などの危険を防止する。更に、保護回路モジュールは、印刷回路基板にベアセル10の電極タブとの電気的な接続のために設置された電気接続端子(図示せず)を含んでなる。
そして、保護回路モジュール30は、ベアセル10と外部機器(図示せず)との間に電気的信号をやり取りするためのものであって、このために、上部に保護回路モジュール30と外部機器との電気的な媒介体としての役割を果す外部入出力端子部31を更に含んでなる。外部入出力端子部31は、金属部31aと、金属部31aを覆うハウジング部31bを含んでなる。金属部31aは伝導性材質である金(Au)でメッキされてベアセル10と外部機器との間に電気信号が流れるようにする役割を果たし、ハウジング部31bは絶縁性材質であるプラスチック材質からなって、ハウジング部31bに一定間隔で介在された金属部31aを互いに絶縁する役割を果たす。
図3は、本発明の第1実施形態に係るコアパックと外部フレームが結合される直前の状態を示す斜視図であり、図4は、本発明の第1実施形態に係る内部フレームの突起部と外部フレームの溝部を示す斜視図である。
図3及び図4を参照すれば、内部フレーム20は、ベアセル10の一対の平面部10e、10f及び一対の第1側面部10a、10bのうち、一側面部10bを露出させるように「コ」状に形成され、外部フレーム40はベアセル10、保護回路モジュール30及び内部フレーム20を収容し、ベアセル10の一対の平面部10e、10fを露出させるように「ロ」字状に形成される。
そして、ベアセル10の第2側面部10c、10dと当接する内部フレーム20の外側に形成された突起部21が外部フレーム40の内側に形成された溝部41に強制嵌合されて結合されるように互いに対応する位置に形成される。このとき、突起部21の形状がラウンド状に形成されているので、内部フレーム20に外部フレーム40を組み立てる時に加えられる圧力により一時的に干渉が発生し、突起部21が溝部41に嵌め込まれる。即ち、コアパックを外部フレーム40に挿入する時、内部フレーム20の突起部21が外部フレーム40の溝部41と結合され、正確な位置に組み立てられてバッテリパックを完成できる。ここで、「ロ」字状の外部フレーム40は「コ」状の内部フレーム20と結合されて製品の寸法を満足する形状を有することが好ましい。
また、ベアセル10の第1側面部10aと当接する内部フレーム20の1つの辺にはベアセル10の平面部10e、10fと垂直な突出部23が形成され、突出部23に対応する外部フレーム40にはホール43が更に形成されて内部フレーム20と外部フレーム40をより堅固に結合させることができる。
内部フレーム20は、ベアセル10と保護回路モジュール30を絶縁させる役割を果し、外部フレーム40は、バッテリパックの外郭形態及び強度のために設置される。内部フレーム20と外部フレーム40は、PC(Polycarbonate)、PETG(Polyethylene Terephthalate Glycol)、PE(PolyEthylene)、PP(PolyPropylene)、及びABS(Acronitrile−Butadiene−Styren)で構成される群より選択されるいずれか1つで形成されることができる。これにより、内部フレーム20と外部フレーム40の組立時に素材から発生する若干の弾性力により容易に組立できる。
図5は、本発明に係るバッテリパックを示す斜視図である。
図5を参照すれば、コアパックが「ロ」字状の外部フレーム40に挿入された後、テーピング部材50がその外側を覆うことができる。テーピング部材50は、コアパックと外部フレーム40の結合状態を補強するために用いられるが、外部フレーム40とコアパック間の締結部のみを局部的に覆う形態であってもよく、外部フレーム40とコアパックの外面全体を覆う単一のシート状であってもよい。ここで、テーピング部材50の形状については限定しない。
このようなテーピング部材50は、二次電池の放電容量や製造日付などが印刷され得るだけでなく、二次電池に対する保護や絶縁機能などを含む包装用ラベルであり得る。包装用ラベルの素材としては、通常包装材として用いられる合成樹脂又は紙などを用いることができるが、好ましくは、収縮チューブを用いることがよい。
図6は、本発明の第2実施形態に係るコアパックと外部フレームが結合される直前の状態を示す斜視図であり、図7は、本発明の第2実施形態に係る内部フレームの突起部と外部フレームの溝部を示す斜視図である。
図6及び図7を参照すれば、本発明の第2実施形態に係るバッテリパックは、第1実施形態に係るバッテリパックと同一の構成を有するが、突起部24及び溝部44の形成位置が異なる。
即ち、第2実施形態の内部フレーム20は、ベアセル10の一対の平面部10e、10f及び一対の第1側面部10a、10bのうち、一側面部10bを露出させるように「コ」状に形成され、外部フレーム40は、前記のように形成されたコアパックを収容し、ベアセル10の一対の平面部10e、10fを露出させるように「ロ」字状に形成される。このとき、「ロ」字状の外部フレーム40の内側と保護素子モジュール30が安着された「コ」状の内部フレーム20の外側は結合時に一致する形状に形成される。そして、コアパックに結合されている外部フレーム40は、製品の寸法を満足する形状を有することが好ましい。
このようなベアセル10の第2側面部10c、10dと当接する内部フレーム20の端部には突起部24が形成され、突起部24が外部フレーム40の内側に形成された溝部44に嵌め込まれるように突起部24と溝部44は互いに対応する位置に形成される。このとき、突起部44の形状がラウンド状に形成されているので、内部フレーム20と外部フレーム40を組み立てる時に加えられる圧力により一時的に干渉が発生し、突起部24が溝部44に嵌め込まれる。即ち、コアパックを外部フレーム40に挿入する時、内部フレーム20の突起部24が外部フレーム40の溝部44と結合され、正確な位置に組み立てられてバッテリパックを完成できる。
本発明の第2実施形態ではベアセル10の第2側面部10c、10dと当接する内部フレーム20の端部に形成された突起部24及び突起部24に対応する外部フレーム40の内側に形成された溝部44を説明したが、逆に、ベアセル10の一対の第2側面部10c、10dと当接する内部フレーム20の端部に溝部が形成され、溝部に対応する外部フレーム40の内側に突起部が形成されて互いに結合され得るのはもちろんである。
このように、内部フレーム20と外部フレーム40に突起部24又は溝部44が形成されることにより、内部フレーム20と外部フレーム40の結合時に型合わせを向上させることで、工程を単純化してバッテリパックの生産性を向上させるだけでなく、堅固にバッテリパックを固定させることができるため、競争力を向上させることができる。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施例について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
10 ベアセル、
30 保護回路モジュール、
20 内部フレーム、
40 外部フレーム
10a、10b 第1側面部、
10c、10d 第2側面部、
10e、10f 平面部、
11 電極端子、
21 突起部
31 外部入出力端子部、
31a 金属部、
31b ハウジング部
41 溝部
42 端子露出部

Claims (10)

  1. 向かい合う一対の第1側面部と前記第1側面部の端部と連結され、向かい合う一対の第2側面部及び向かい合う一対の平面部を備えるベアセルと、
    前記ベアセルと電気的に連結される保護回路モジュールと、
    前記ベアセルと前記保護回路モジュールとの間に設置され、前記一対の第1側面部のうち、一側面部を露出し、前記ベアセルを収容する内部フレームと、
    前記一対の平面部を露出し、前記ベアセル、保護回路モジュール及び内部フレームを収容し、一体型に形成される外部フレームと、
    前記ベアセルの第2側面部と当接する前記内部フレームの外側もしくは前記内部フレームの両側端部に形成される突起部及び前記突起部に対応する前記外部フレームの内側に形成される溝部、または、前記ベアセルの第2側面部と当接する前記内部フレームの外側もしくは前記内部フレームの両側端部に形成される溝部及び前記溝部に対応する前記外部フレームの内側に形成される突起部と、を備え、
    前記突起部は、ラウンド状に形成されることを特徴とするバッテリパック。
  2. 向かい合う一対の第1側面部と前記第1側面部の端部と連結され、向かい合う一対の第2側面部及び向かい合う一対の平面部を備えるベアセルと、
    前記ベアセルと電気的に連結される保護回路モジュールと、
    前記ベアセルと前記保護回路モジュールとの間に設置され、前記一対の第1側面部のうち、一側面部を露出し、前記ベアセルを収容する内部フレームと、
    前記一対の平面部を露出し、前記ベアセル、保護回路モジュール及び内部フレームを収容する外部フレームと、
    前記ベアセルの第2側面部と当接する前記内部フレームの外側もしくは前記内部フレームの両側端部に形成される突起部及び前記突起部に対応する前記外部フレームの内側に形成される溝部、または、前記ベアセルの第2側面部と当接する前記内部フレームの外側もしくは前記内部フレームの両側端部に形成される溝部及び前記溝部に対応する前記外部フレームの内側に形成される突起部と、を備え、
    前記突起部は、ラウンド状に形成され、
    前記ベアセルの第1側面部と当接する前記内部フレームには前記ベアセルの平面部と垂直な少なくとも1つの突出部が形成され、前記突出部に対応する位置の前記外部フレームにホールが形成されることを特徴とするバッテリパック。
  3. 前記一対の第2側面部のうち、一側面部には電極端子が形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  4. 前記突起部と溝部は強制嵌合により結合されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  5. 前記内部フレームは、前記ベアセルの一対の平面部を更に露出し、前記内部フレームには前記ベアセルの平面部側に向かい合って延びる少なくとも一対のリブが形成されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  6. 前記保護回路モジュールは、前記内部フレームの外側に安着されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  7. 前記内部フレームと前記保護回路モジュールは溶接により付着されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  8. 前記内部フレームと前記保護回路モジュールは絶縁テープにより付着されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  9. 前記内部フレーム及び外部フレームは、PC(Polycarbonate)、PETG(Polyethylene Terephthalate Glycol)、PE(PolyEthylene)、PP(PolyPropylene)、及びABS(Acronitrile−Butadiene−Styren)で構成される群より選択されるいずれか1つで形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
  10. 前記ベアセル及び前記外部フレームの外側を覆うテーピング部材を更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリパック。
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