JP5364681B2 - バッテリーアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーアセンブリに関し、より具体的には、保護回路モジュールの位置を揺れずに安定的に固定させながら組み立て工程を単純化することができるホルダーケースを備えたバッテリーアセンブリに関する。

二次電池バッテリーパックは、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、過度な充放電の際、回路を遮断する保護回路モジュール（ＰＣＭ：Protect Circuit Module）と、ベアセルと保護回路モジュールとの間に位置されるホルダーケースと、ベアセルと保護回路モジュールをパッキングして外部機器に装着可能な形態で成形されるトップケースを含んでなる。

ホルダーケースは、ベアセルの陽/陰極と保護回路モジュールが電気的に連結された領域を除くベアセルと保護回路モジュールが触れ合う領域を絶縁させる役割を果たし、ホルダーケースの上部には保護回路モジュールが装着される。そして、外部器機に装着可能な形態を持つトップケースを利用して一体のベアセルと保護回路モジュールをパッキングする。

このようなバッテリーパックにあっては保護回路モジュールの一側に外部入出力端子部が形成され、外部入出力端子部と触れ合うトップケースには端子露出部が形成されて外部入出力端子部を露出させる。バッテリーパックの組み立ての際、パックの外部入出力端子部と保護回路モジュールを一体型で組立てることになれば、パッドタイプ（Pad Type）の場合には端子の搖れ現象が相対的に少ない方であるが、パックの端子が突出されたタイプの場合には、前記端子部が搖れたり、保護回路モジュールが堅固に固定されていないために、後にトップケースが組み立てられてベアセルと保護回路モジュールをパッキングしても、保護回路モジュールがしなるか、または搖れるという問題がある。

したがって、本発明は上記問題を鑑みてなされたものであって、その目的はバッテリーパックの組み立ての際、保護回路モジュールをホルダーケースにスライディング方式、または挟み方式などで堅固に結合させることができるような新しい構造のホルダーケースを含むバッテリーアセンブリを提供することである。

また、本発明の他の目的は保護回路モジュールをホルダーケースに堅固に固定して保護回路モジュールの押されを防止し、かつバッテリーパックの組み立ての際、ホルダーケース保護回路モジュールを付着する工程を省くことができるバッテリーアセンブリを提供することである。

上記目的を達成するために本発明の一実施例によるバッテリーアセンブリは、ベアセルと、前記ベアセルと電気的に連結されて、第１端子部を含む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備えられる第２端子部と、前記第２端子部に連結される端子連結部と絶縁支持台を備えたホルダーケースとを含み、前記保護回路モジュールは前記第１端子部が前記端子連結部と電気的に連結されるように前記ホルダーケースに連結されるバッテリーアセンブリを提供する。

また、前記第２端子部は絶縁支持台上に位置して前記端子連結部は、前記絶縁支持台と離隔されて位置される。

また、前記保護回路モジュールのパッド部が前記端子連結部と絶縁支持台との間に位置して前記パッド部は第１端子部を含む。

また、前記絶縁支持台は、前記絶縁支持台上で保護回路モジュールの位置を固定するための支持部を含む。

また、前記保護回路モジュールは、前記保護回路モジュールをホルダーケースに固定するための突起部を備える。

また、前記ベアセル上の電極端子と、前記保護回路モジュールを前記電極端子に電気的に連結する第１連結タップと、前記保護回路モジュールを前記ベアセルに電気的に連結する第２連結タップと、をさらに含む。

また、前記ホルダーケースと保護回路モジュールは、前記第２連結タップを前記ベアセルに溶接されるようにするための溝を備える。

また、前記第１端子部と端子連結部とは相互溶接で連結可能である。

また、前記ホルダーケースは絶縁テープによって前記ベアセルに連結可能である。

また、前記保護回路モジュールは軟性回路基板を含む。

また、前記ホルダーケースは、前記ベアセルと接触されるホルダーケース表面の長手方向両側端に沿って延長されたリブを備える。

また、前記リブは各長手方向の両側端の領域上のみで延長される。

また、前記保護回路モジュールは各リブの間と前記ホルダーケースとベアセルとの間に位置した第２連結タップをさらに含む。

また、前記保護回路モジュールを覆って前記第２端子部を露出するようにしたトップケースをさらに含む。

また、前記ベアセルとトップケースを覆うラベルをさらに含む。

また、前記電極端子と保護回路モジュールとの間に正の温度係数（Positive temperature coefficient：ＰＴＣ）を有する部材をさらに含む。

以上説明したように、本発明によれば、バッテリーアセンブリの組み立ての際、保護回路モジュールがホルダーケースに挟み結合されて固定されることにより、保護回路モジュールの押されを防止することで、外部入出力端子部の揺れ現象を改善するだけでなく、ホルダーケースに保護回路モジュールを付着する工程を省くことで、工数を低減して生産性を向上することができる。また、保護回路モジュールの機材としてフレキシブル印刷回路基板（Flexible printed circuit board：ＦＰＣＢ）を利用し、バッテリーアセンブリを適切にコンパクトに形成することができるという効果を奏する。

本発明によるバッテリーアセンブリを示す分解斜視図である。 図１による保護回路モジュールとホルダーケースをより詳細に示す一実施例の斜視図である。 図２Ａの保護回路モジュールとホルダーケースのまた他の実施例に関する斜視図である。 本発明による保護回路モジュールとホルダーケースが結合された状態を示す一実施例の底面斜視図である。 図３Ａの保護回路モジュールとホルダーケースが結合された状態を示すまた他の実施例の底面斜視図である。 本発明による保護回路モジュールとホルダーケースが結合された状態を示す斜視図である。 本発明による保護回路モジュールとホルダーケースが結合された状態を示すまた他の形態の斜視図である。 図４Ａ及びＢのＡ−Ａ‘による断面図である。 本発明によるバッテリーアセンブリを示す斜視図である。

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる好ましい実施例について添付された図面を参照して詳しく説明する。

図面を説明する前に、ベアセルと保護回路モジュールの結合された形態を通常的にコアパックと言うので、以下の説明ではベアセル、保護回路モジュール及びその間に位置されるホルダーケースが結合された形態に対してコアパックと言う用語を使用する。

図１は、本発明によるバッテリーアセンブリを示す分解斜視図である。図１を参照すれば、本発明によるバッテリーアセンブリはベアセル１０、ホルダーケース２０、保護回路モジュール３０、トップケース４０及びラベルシート５０を含む。

ここで、保護回路モジュール３０は、ベアセル１０と電気的に連結され、一側には内部端子部３４aが形成されたパッド部３４が形成されて、他側には回路実装部３３が形成される。そして、ホルダーケース２０はベアセル１０と保護回路モジュール３０の間に設置されて、支持台２６と、前記支持台２６の一側面に形成された外部入出力端子部２１と、前記外部入出力端子部２１と連結された端子連結部２２を具備して前記保護回路モジュールの内部端子部３４aが前記端子連結部２２に接触されるように前記保護回路モジュールが前記ホルダーケース２０に収容されて固定される。

ベアセル１０について簡単に説明すれば、ベアセル１０はカン型とすることも、パウチ型にすることも可能であるが、本発明の実施例ではカン型を例としてあげて説明する。

ベアセル１０は、電極組立体と、電極組立体を収容するカンを備える。電極組立体は両面に陽極活物質（Active Material）がコーティングされた陽極板、セパレーター、両面に陰極活物質がコーティングされた陰極板を含んでなる。陽極板と陰極板それぞれから延長される領域には電極タップが接合され、電極タップのうちいずれか一つはカンまたはキャッププレートに連結され、他の一つは電極端子１１に連結されながらカン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。この際、ベアセル１０と保護回路モジュール３０との電気的連結のために保護回路モジュール３０の一端には、第１連結タップが形成され、保護回路モジュール３０の下部一領域には第２連結タップ３２が形成されうる。

ホルダーケース２０は、ベアセル１０に絶縁テープ６０によって付着され、胴体部として絶縁体で形成されて前記保護回路モジュール３０を支持する支持台２６と外部入出力端子部２１及び外部入出力端子部２１と電気的、物理的に連結された端子連結部２２が形成される。

外部入出力端子部２１は、支持台２６の一側面に一体型で形成され、ベアセル１０と外部器機（図示せず）との間に電気的信号を交換するための電気的媒介体の役目をする。ここで、前記外部入出力端子部２１は、前記支持台２６の一側面に外接して形成され、前記端子連結部２２は前記支持台２６の上面と一定の間隔に離隔されて空間を形成する。このように形成された空間に前記保護回路モジュール３０の内部端子部３４aが形成されたパッド部３４がスライディングされて挿入されるかまたは挟み結合されることが可能である。

また、後述する図２Ｂに示されたように、前記外部入出力端子部２１と対向する位置に支持部２３がさらに備えられる。これによって前記保護回路モジュール３０の内部端子部３４aを備えたパッド部３４が前記外部入出力端子部２１と前記支持部２３との間で前記端子連結部２２の下部に挿入され、前記端子連結部２２の下面と接触されうる。これについては後ほどより詳しく説明する。

そして、本発明の前記外部入出力端子部２１は、前記支持台２６の一側面で外接して形成され、本実施例では支持台２６の一側面を垂直方向に延長して形成し、外接する外部入出力端子部２１がベアセルの上部一側に突出されるようにした。ここで、支持台２６の一側面から上部へ延長されて形成され、外部入出力端子部２１の金属部２１aが外接されていない部分に対しては縦延長部２１bと称して他とは区分して説明する。

すなわち、外部入出力端子部２１は、縦延長部２１bと前記縦延長部２１bの一部に外接して形成された金属部２１aを含んでなる。ここで、金属部２１aは伝導性材質、例えば金、銅などでメッキされて構成され、ベアセル１０と外部器機との間に電気信号が流れるようにする役割を果たす。そして、縦延長部２１bは絶縁性材質であるプラスチック材質で構成されて縦延長部２１bに一定の間隔で介在された金属部２１aを相互絶縁する役割を果たす。

また、ホルダーケース２０に装着されて固定される保護回路モジュール３０の印刷回路基板（図面符号なし）には、回路実装部３３が具備される。回路実装部３３にはバッテリーに対する充電及び放電を制御することで、充電状態を均一にさせる回路、また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、サーミスター（Thermistor）または温度ヒ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って電池の電圧、電流が規定以上に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。

そして、保護回路モジュール３０の内部端子部３４a側は、ホルダーケース２０の支持台２６上部で端子連結部２２下部に挿入されて固定されることができるため、外部入出力端子部２１の両端部と触れ合う保護回路モジュール３０には突起部３５が追加でさらに形成される。突起部３５は、端子連結部２２とホルダーケース２０との間に挿入された保護回路モジュール３０がホルダーケース２０に搖れることなく固定されるようにする。保護回路モジュール３０がホルダーケース２０に固定される詳細な構造については図３ないし図５を参照して後述する。

このように形成されたコアパックには、ベアセル１０に連結された保護回路モジュール３０をカバーし、バッテリーアセンブリの外観一部を形成するトップケース４０が結合されて、ベアセル１０及びトップケース４０の外側一部を取り囲むラベルシート５０がさらに形成される。これによってベアセル１０とトップケース４０との結合力を補強することができ、トップケース４０とラベルシート５０には外部入出力端子部２１が外部に露出されるように端子露出部４１及び溝部５１がそれぞれ備えられる。

図２Ａは、図１による保護回路モジュールとホルダーケースをより詳細に示す斜視図である。図２Ａを参照すれば、保護回路モジュール３０の内部端子部３４aは、ホルダーケース２０の端子連結部２２下部と接触されるようにホルダーケース２０と端子連結部２２との間にB方向にスライディングされて挿入される。この挿入方向は一つの例を図示したのであり、ホルダーケース２０の外部入出力端子部２１の反対側で強制締結方式や多様な締結方法によって挿入されて結合されうるのは勿論である。

保護回路モジュール３０の一端には、ベアセル（１０、図１参照）の電極端子（１１、図１参照）と連結されるための第１連結タップ３１が形成され、保護回路モジュール３０の下部一領域にはベアセル１０の外面と連結されるための第２連結タップ３２が形成される。このような第１連結タップ３１及び第２連結タップ３２によってベアセル１０と保護回路モジュール３０が電気的に連結されうる。この際、第２連結タップ３２は、ベアセル１０の外面に溶接によって付着されるが、そのためには第２連結タップ３２が位置されるホルダーケース２０、及び保護回路モジュール３０にはそれぞれ第１溝２４及び第２溝３６が形成される。これによって、ベアセル１０に第２連結タップ３２を溶接する時、第２連結タップ３２が外部へ露出されて容易に溶接することができる。

図２Ｂは、図２Ａの変形された実施例である。図面から分かるように、ホルダーケース２０の前記外部入出力端子部２１と対向する位置に別途の支持部２３が備えられている。この支持部２３は、前記保護回路モジュール３０の内部端子部３４aを備えたパッド部３４が前記外部入出力端子部２１と前記支持部２３との間で前記端子連結部２２の下部に挿入されうるように案内する役目をする。それだけでなく支持部２３は、前記保護回路モジュール３０がホルダーケース２０により堅固に取り付けられて搖れることなく支持されるようにする。

図３Ａは、本発明による保護回路モジュールとホルダーケースが結合された状態を示す底面斜視図である。図３Ａを参照すれば、ホルダーケース２０はベアセル１０に接着テープ（図示せず）、または溶接などの多様な方式によって付着可能である。この際、前記ホルダーケース２０の下面、すなわち、支持台２６の下面両側端に沿って一対のリブ２５aを追加で形成する。この一対のリブ２５aの間に前記保護回路モジュール３０の下部一領域に形成された第２連結タップ３２が装着されうる。この一対のリブ２５aは、前記第２連結タップ３２のような副次的なプレートなどの装着空間で有用に使用されうる。

また、このリブ２５aの形成によってベアセル１０の正確な位置にホルダーケース２０を装着させる効果を得ることもできる。すなわち、前記ホルダーケース２０下面のリブ２５aが前記ベアセル１０の上部外面を取り囲むように形成してホルダーケース２０とベアセル１０との間の結合の際、位置整列が容易であるだけでなく、形合性を向上させられるという效果を得ることができる。

そして、本発明の保護回路モジュール３０の機材は、フレキシブル印刷回路基板ＦＰＣＢで形成されうる。これによって保護回路モジュール３０の高さを低めることができ、よりコンパクトなバッテリーアセンブリを具現することができる。

図３Ｂは、図３Ａのまた他の変形例であり、図３Ｂにおいて一対のリブ２５bは支持台２６の下面両側端に沿って形成するが、部分的に離隔されて形成することも可能である。このように部分的に離隔されて形成しても前記第２連結タップ３２のような別途のプレートを装着して前記ベアセル１０上部で搖れることなく安定に前記保護回路モジュール３０を支持することができるほどの空間のみ確保することも可能であることは勿論である。

図４Ａ、４Ｂは、本発明による保護回路モジュールとホルダーケースが結合された状態を示す二つの斜視図で、図５は図４のＡ−Ａ‘による断面図である。図４Ａ、４Ｂ及び図５を参照すれば、ホルダーケース２０の一側面に外接して形成された外部入出力端子部２１と、対向するホルダーケース２０の他側面に形成された支持部２３によって端子連結部２２が支持される。これによって、端子連結部２２はホルダーケース２０の支持台２６から一定の間隔離隔されるように形成される。

このように、離隔されたホルダーケース２０と端子連結部２２との間に保護回路モジュール３０の一端に形成されたパッド部３４が挿入され、内部端子部３４aが端子連結部２２下部と接触されて電気的に連結される。これによってベアセル１０からの電気信号を内部端子部３４aが端子連結部２２に伝達することができる。そして、端子連結部２２がバッテリーアセンブリの外部へ露出される外部入出力端子部２１に連結されているので、ベアセル１０からの電気信号は外部入出力端子部２１へ伝達されて外部器機に伝達されうる。

すなわち、保護回路モジュール３０の内部端子部３４aは、ベアセル１０からの電気的信号を端子連結部２２を介してホルダーケース２０の外部入出力端子部２１に伝達することができる。

また、保護回路モジュールの第１連結タップ３１がベアセル１０の電極端子１１に連結され、前記保護回路モジュールの第２連結タップ３２はベアセル１０の上面でベアセル１０の外面に連結されうる。

図４Ｂでは、前記第１連結タップ３１にまた別の２次保護素子タップ５２が連結されうる。この２次保護素子は普通、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）と称する正の温度係数を有する部材であり、この２次保護素子に連結された金属タップがベアセル１０の下面に備えられた電極端子１１に連結可能である。

そして、保護回路モジュール３０がホルダーケース２０と端子連結部２２との間に挿入された状態で固定させるために外部入出力端子部２１及び支持部２３の両端部と触れ合う保護回路モジュール３０には突起部３５がさらに形成されうる。

突起部３５は、ラウンド型で形成されているので、ホルダーケース２０に保護回路モジュール３０を挿入する時加えられる圧力によって一時的に干渉が発生され、突起部３５がホルダーケース２０に固定される。これによって、保護回路モジュール３０がホルダーケース２０に挟み結合されて固定されることにより保護回路モジュール３０の押されを防止し、外部入出力端子部２１が搖れるような現象を改善することができる。また、ホルダーケース２０に保護回路モジュール３０を付着する工程を略することで、工数が低減されて生産性を向上させることができる。

図６は、本発明によるバッテリーアセンブリを示す斜視図である。図６を参照すれば、コアパックの外部に保護回路モジュール３０をカバーするように外部入出力端子部２１を露出させる端子露出部４１が形成されたトップケース４０をさらに形成する。そして、コアパック及びトップケース４０の外側一部を取り囲むラベルシート５０をさらに形成する。ラベルシート５０の端子露出部４１と触れ合う領域には溝部５１が形成されて外部入出力端子部２１を外部に露出させることができる。

ラベルシート５０は、コアパックとトップケース４０の結合状態を補強するために使用されるが、トップケース４０とコアパックとの間の締結部のみを局所的に取り囲む形態でもよく、トップケース４０とコアパックの外面全体を取り囲む単一のシート形状でもよい。ここで、ラベルシート５０の形状に対しては限定しない。

このようなラベルシート５０は、二次電池の放電容量や製造日付などが印刷されるだけでなく、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シートでも可能である。包装用ラベルシートの素材では通常的に包装材として使用される合成樹脂または紙などを使用することができるが、好ましくは収縮チューブまたは収縮可能で、折れることができる性質の材料を使用した方が良い。

以上のように、本発明の最も好ましい実施形態について説明したが、本願発明は、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、当業者が様々な変形や変更が可能であることはもちろんであり、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
１１ 電極端子
２０ ホルダーケース
２１ 外部入出力端子部
２２ 端子連結部
２３ 支持部
２４ 第１溝
３０ 保護回路モジュール
３１ 第１連結タップ
３２ 第２連結タップ
３４ パッド部
３４ａ 内部端子部
３５ 突起部
３６ 第２溝
４０ トップケース
４１ 端子露出部

Claims (15)

1. ベアセルと、
   前記ベアセルと電気的に連結されて、内部端子部を含む保護回路モジュールと、
   絶縁支持台、前記絶縁支持台の一側面に形成された外部入出力端子部、前記絶縁支持台の上面と一定の間隔で空間を形成して離隔されて形成されてかつ前記外部入出力端子部に連結される端子連結部を備えるホルダーケースとを含み、
   前記保護回路モジュールは、前記内部端子部が前記端子連結部と電気的に連結されるように前記ホルダーケースの前記空間に、スライディング方式又は挟み連結され、
   前記外部入出力端子部は、前記保護回路モジュールの上に位置する前記端子連結部を介して前記内部端子部と電気的に連結されることを特徴とするバッテリーアセンブリ。
2. 前記保護回路モジュールのパッド部が前記端子連結部と前記絶縁支持台との間に位置して前記パッド部は前記内部端子部を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーアセンブリ。
3. 前記絶縁支持台は、前記絶縁支持台上で前記保護回路モジュールの位置を固定するための支持部を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーアセンブリ。
4. 前記保護回路モジュールは、前記保護回路モジュールを前記ホルダーケースに固定するための突起部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリーアセンブリ。
5. 前記ベアセル上の電極端子と、
   前記保護回路モジュールを前記電極端子に電気的に連結する第１連結タップと、前記保護回路モジュールを前記ベアセルに電気的に連結する第２連結タップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッテリーアセンブリ。
6. 前記ホルダーケースと前記保護回路モジュールは、前記第２連結タップを前記ベアセルに溶接されるようにするための溝を備えることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーアセンブリ。
7. 前記内部端子部と前記端子連結部とは溶接により相互に連結されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバッテリーアセンブリ。
8. 前記ホルダーケースは絶縁テープによって前記ベアセルに連結されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバッテリーアセンブリ。
9. 前記保護回路モジュールはフレキシブル印刷回路基板を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のバッテリーアセンブリ。
10. 前記ホルダーケースは、前記ベアセルと接触される前記ホルダーケースの表面の長手方向両側端に沿って延長されたリブを備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーアセンブリ。
11. 前記リブは各長手方向の両側端の領域上のみで延長されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーアセンブリ。
12. 前記保護回路モジュールは、各リブの間であって、かつ前記ホルダーケースと前記ベアセルとの間に位置した第２連結タップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーアセンブリ。
13. 前記保護回路モジュールを覆って前記外部入出力端子部が露出されるようにしたトップケースをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のバッテリーアセンブリ。
14. 前記ベアセルと前記トップケースを覆うラベルをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のバッテリーアセンブリ。
15. 前記ベアセル上の電極端子と前記保護回路モジュールとの間に正の温度係数を有する部材をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のバッテリーアセンブリ。

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