JP5452554B2 - バッテリーパック - Google Patents

Description

本発明はバッテリーパックに関し、より具体的には、製品の信頼性を向上させられるバッテリーパックに関する。

ノートブックコンピューターなどに採択される電源装置は、所望の電圧及び容量を得るために複数のバッテリーセルが直列及び/または並列に連結された形態を取ってバッテリーパックを構成する。この際、複数のバッテリーセルの直列及び/または並列連結は連結タップを利用してバッテリーセルそれぞれの間を溶接することによってなる。このような複数のバッテリーセルには、充放電制御回路及び/または保護回路のような保護回路モジュール（ＰＣＭ：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌｅ）装着されうる。ここで、保護回路モジュールと複数のバッテリーセルは端子タップを利用して電気的に連結することができる。

したがって、本発明の目的は、端子タップ外面に付着された絶縁部材が保護回路モジュールの挿入ホール内に一定の部分挿入されるようにして、挿入ホールと対応される位置の端子タップが切れることを防止することができるバッテリーパックを提供するのにある。

本発明の一実施例によれば、バッテリーセルと、挿入ホールを含む保護回路モジュールと、一領域が前記保護回路モジュールの挿入ホール内に挿入されて、前記バッテリーセルと保護回路モジュールとを連結する端子タップと、前記端子タップの表面上に形成された絶縁部材と、を含むが、前記絶縁部材の一領域が前記挿入ホール内に挿入されるバッテリーパックを提供することを特徴とする。

また、前記端子タップの一領域が前記挿入ホールを介して挿入されるとき、前記絶縁部材は前記挿入ホールの外側へ露出しないように形成される。

また、前記挿入ホール内に挿入された前記絶縁部材の一領域は、前記挿入ホールの深みの５０％ないし８０％範囲で形成されるか、前記挿入ホール内に挿入された前記絶縁部材の一領域は前記挿入ホールの深みの６０％ないし８０％範囲の長さを有することができる。

また、前記端子タップは伝導性物質を含む薄板で形成される。

また、前記端子タップは銅を含む。

また、前記端子タップは、一端の第１領域と前記第１領域に対向して位置する端部での第２領域を含むが、前記第１領域は前記保護回路モジュールに半田付けされるように形成され、前記第１領域と第２領域を除いた残りの絶縁部材によって覆われられるバッテリーパックを提供することを特徴とする。

また、前記絶縁部材は、ポリイミドを含む。

また、前記端子タップは、前記挿入ホール内に挿入されるように形成された領域に隣接してストッパ部が形成される。

また、前記ストッパ部と前記挿入ホール内に挿入されるように形成された領域の境界はラウンド形態で形成される。

また、前記挿入ホール内に挿入されるように形成された端子タップの一領域は、直線型エッジを含むかまたはラウンド型エッジを含むことができる。

また、本発明は、複数のバッテリーセルと、保護回路モジュール上に形成された複数の挿入ホールと、保護回路モジュールと前記バッテリーセルとを連結し、前記挿入ホール内に挿入されるように形成された複数の端子タップと、前記端子タップそれぞれの表面上に形成された絶縁部材を含むが、前記絶縁部材の一領域は前記挿入ホール内に挿入されるように形成されるバッテリーパックを提供することを特徴とする。

また、前記端子タップの各表面上に形成された絶縁部材は、単一絶縁部材で形成される。

また、前記単一絶縁部材は、前記複数のバッテリーセルの外表面上に位置されるように形成することができる。

以上のように、本発明によれば端子タップ外面に付着された絶縁部材が保護回路モジュールの挿入ホール内に位置されるように挿入し、挿入ホールと対応される位置の端子タップが切れることを防止することで、バッテリーパックの不良率を減少させることができ、製品の信頼性を向上することができる。

一般的なバッテリーパックの端子タップが切れた状態を示す斜視図である。 一般的なバッテリーパックの端子タップが保護回路モジュールに挿入された状態を示す断面図である。 図２の切れ発生部にシリコンを塗布した状態を示す断面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパックを示す分解斜視図である。 図４のＣの拡大図で、本発明による端子タップの一側端部を示す断面図である。 図５と異なる形態の端子タップの一側端部を示す断面図である。 本発明によるバッテリーパックを示す結合斜視図である。 本発明による端子タップが保護回路モジュールに挿入された状態を示す断面図である。 図７のＤ−Ｄ'に沿って切断した断面図である。

以下、添付した図面を参考して本発明の実施例を説明する。

図１は、一般的なバッテリーパックの端子タップが切れた状態を示す斜視図である。だ。図１を参照すれば、バッテリーセル３０は端子タップ４０を介して保護回路モジュール２０と電気的に連結されうる。保護回路モジュール２０に形成された挿入ホール２１には端子タップ４０が挿入されて、端子タップ４０が引き出された側で半田付けして端子タップ４０と保護回路モジュール２０を固定する。

この際、端子タップ４０の外表面には絶縁部材１０が含まれることができる。このような絶縁部材１０は、バッテリーセル３０に隣接した端子タップ４０の一部領域には形成されているが、挿入ホール２１に対応する領域及び挿入ホール２１を介して外部に引き出された領域にはこのような絶縁部材１０が形成されられていない。挿入ホール２１を介して外部に引き出された端子タップ４０は半田付けによって保護回路モジュール２０と電気的に連結される。

これによって、挿入ホール２１に挿入される端子タップ４０の端部は、絶縁部材１０が付着された端子タップ４０の領域より厚さが薄く形成される。そのため、保護回路モジュール２０に端子タップ４０を半田付けした後、ホールトテスト（Ｈａｌｌ Ｔｅｓｔ）のような信頼性テストをすれば、絶縁部材１０が付着されていない端子タップ４０の端部に切れが生じる。また、保護回路モジュール２０と半田付け部４１の半田付けの際、固定が容易でなく、さらに半田付けの作業性が低下されるという問題がある。

図２は、一般的なバッテリーパックの端子タップが保護回路モジュールに挿入された状態を示す断面図である。図２を参照すれば、保護回路モジュール２０の挿入ホール２１に端子タップ４０が挿入されて半田付け固定された状態で、端子タップ４０の外面に付着された絶縁部材１０は、保護回路モジュール２０と接しないように付着する。すなわち、挿入ホール２１を通過する直前の端子タップ４０から半田付けが形成された端子タップ４０の端部までは絶縁部材１０が付着されない。

端子タップ４０の端部に絶縁部材１０が付着されていないのは、半田付け部４１を形成するためであるが、これにより端子タップ４０の端部は、絶縁部材１０が付着された端子タップ４０領域より厚さが薄く形成される。したがって、端子タップ４０が挿入される方向の挿入ホール２１側に位置された端子タップ４０は、震動または落下のような衝撃に脆弱になるしかない。すなわち、保護回路モジュール２０とぶつかることにより、端子タップ４０の切れるような現象が発生する。この際、端子タップ４０はケースの構造及び厚さ、そして材料費の影響によって銅を多く使用している。しかしながら、ニッケルNiより軟性である銅において前記のような切れ現象がよろ頻繁に生じる。

図３は、図２の切れ発生部にシリコンを塗布した状態を示す断面図である。図３を参照すれば、図２の切れ発生部Aが形成されることを防止するために、挿入ホール２１を通過する直前の絶縁部材１０が付着されていない端子タップ４０の領域上にはシリコン５０が塗布されうる。このようなシリコン５０は、絶縁部材１０と一定の部分重なることもでき、シリコン５０によって端子タップ４０の厚さが補強されることで、図２の切れ発生部Aが形成されることを最小化することができる。

しかし、シリコン５０を塗布することは、作業性及びコストが増加するという問題があり、なおかつシリコン５０が塗布されていない挿入ホール２１内の端子タップ４０での切れ現象はずっと発生しえる。そこで、本発明では切れ発生部Aを補強することができるバッテリーパックを提示する。

図４は、本発明によるバッテリーパックを示す分解斜視図である。図４を参照すれば、本発明によるバッテリーパックは、複数のバッテリーセル（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ:以下ではそれぞれのバッテリーセルに対する説明が必要な場合を除き、これを通称して'３０'に記載する）と、複数のバッテリーセル３０の一側に形成される保護回路モジュール２０とを含む。そして、複数のバッテリーセル３０と保護回路モジュール２０との間で両方（３０、２０）を電気的に連結する端子タップ４０を含む。また、端子タップ４０の外面には絶縁部材１０を付着することができる。

ここで、保護回路モジュール２０は、保護回路基板とこれに実装される電子部品などで構成される。保護回路モジュール２０は、電池の過充電や過放電などを検出して電流を制御するような機能を含む。そして、保護回路基板上には端子タップ４０の端部が挿入される少なくとも一つの挿入ホール２１が形成されうる。

そして、複数のバッテリーセル３０は、４個のバッテリーセル３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが直列に連結されたような構造で形成される。この際、複数のバッテリーセル３０それぞれの間には連結タップ３２、３３、３４が位置されて、催外郭に位置されたバッテリーセル３０ａ、３０ｄの端部には、催外郭連結タップ３１、３５が位置されうる。このように複数のバッテリーセル３０は、その間に位置された連結タップ３２、３３、３４によって電気的に連結することができる。そして、催外郭連結タップ３１、３５は、バッテリーパックの具現の際、帯電流端子として使用されうる。

保護回路モジュール２０と複数のバッテリーセル３０を電気的に連結する端子タップ４０は、細くて長い板状で形成され、銅のような伝導性素子などで形成することができる。そして、端子タップ４０の一側端部である半田付け部４１及び端子タップ４０の他側端部である端子タップ露出部４２を除いた端子タップ４０の外面は、絶縁部材１０が覆っている。このような絶縁部材１０によって複数の端子タップ４０が一体化されることが可能であり、絶縁部材１０は複数の電池セル３０の外面に安着されやすい多様な形態で形成することができる。ここで、絶縁部材１０はポリイミドで形成することができる。

図４では、端子タップ４０全体が外部に露出したように表現されたが、これは、端子タップ４０の構造を明確に示すためである。前述したように、半田付け部４１及び端子タップ露出部４２を除いた端子タップ４０の外面は、絶縁部材１０によって覆われるような形態を有する。この際、端子タップ４０の一側端部には段差部（６０、図５参照）が形成されうるし、これについては図５で詳細に説明する。

図５は、図４のＣの拡大図で、本発明による端子タップの一側端部を示す断面図である。図５を参照すれば、保護回路モジュール２０側に連結される端子タップ４０の端部には、段差部６０が形成されうる。これによって、端子タップ４０を覆う絶縁部材１０をも段差部６０の形態にしたがって付着される。このような段差部６０はストッパ部６０aと挿入部６０Ｂで形成されうる。挿入部６０Ｂは端子タップ４０の端部に形成され、ストッパ部６０aより幅の狭い領域であり、かつストッパ部６０aは挿入部６０aから延びた領域である。前記挿入部６０aの端部は直線型エッジ形態を持っている。

ここで、ストッパ部６０aの幅Ｗ１は、端子タップ４０が保護回路モジュール（２０、図４参照）の挿入ホール（２１、図４参照）の幅より大きく形成される。これによって端子タップ４０が挿入ホール２１に挿入された後、ストッパ部６０aで挿入がとまるようにして端子タップ４０と保護回路モジュール２０が正確な位置で結合されるようにすることができる。そして、挿入部６０Ｂの幅Ｗ２は、挿入ホール２１の幅より狭く形成されて、挿入ホール２１に挿入部６０Ｂのみ挿入されるようにすることができる。

ここで、絶縁部材１０は、ストッパ部６０a側から挿入部６０Ｂの一定の部分まで形成されうるし、これによってストッパ部６０aと挿入部６０Ｂとの境界の厚さを補強することができる。すなわち、絶縁部材１０は挿入ホール２１内に一定の部分が挿入されるように端子タップ４０が挿入される方向から延びて形成される。また、ストッパ部６０aと挿入部６０Ｂとの境界は、ラウンド形態を有することができる。これによって、端子タップ４０に震動または落下のような衝撃が発生しても端子タップ４０が保護回路モジュール２０にぶつかって破れることを防止することができる。そして、挿入ホール２１内での端子タップ４０の整列を容易にすることができる。

図６は、図５と異なる形態の端子タップの一側端部を示す断面図である。図６の絶縁部材１０、端子タップ４０及び段差部６０は、図５の実施例と同一または類似するので、重複される説明は略する。前記図５での挿入部６０Ｂの端部は、直線型エッジ形態を有する反面、図６では段差部６０の挿入部６０Ｂ端部は、ラウンドエッジ形態を帯びることができる。これによって、端子タップ４０が挿入ホール（２１、図４参照）に挿入する時、挿入ホール２１に損傷を与えないだけでなく、作業者が挿入部６０Ｂによってけがをすることを未然に防止することができる。

図７は、本発明によるバッテリーパックを示す結合斜視図である。図７を参照すれば、複数のバッテリーセル３０は、連結タップ３２、３３、３４によって連結された状態であり、これを端子タップ４０を媒介にして保護回路モジュール２０と電気的に連結する。この際、半田付け部４１と端子タップ露出部（４２、図４参照）を除いた端子タップ４０の外面には絶縁部材１０が付着されている。これによって、端子タップ４０一側の半田付け部４１は、保護回路モジュール２０の挿入ホール２１に挿入され、保護回路モジュール２０に半田付け固定される。そして、端子タップ４０の他側の端子タップ露出部（４２、図８参照）は、連結タップ３２、３３、３４及び催外郭連結タップ３１、３５に半田付け固定される。

この際、端子タップ４０の一側外面に付着された絶縁部材１０は、挿入ホール２１内に一定の部分が挿入されるように端子タップ４０が挿入される方向から延びて形成されうる。すなわち、絶縁部材１０は、端子タップ４０が引き出される保護回路モジュール２０の挿入ホール２１の外側に露出しないように形成される。これによって端子タップ４０と保護回路モジュール２０を半田付け固定することができる半田付け部４１を確保しつつ、挿入ホール２１に挿入される端子タップ４０の一定の部分までの厚さを絶縁部材１０によって補強することができる。したがって、震動または落下のような衝撃によって端子タップ４０が切れることを防止することができる。

図８は、本発明による端子タップが保護回路モジュールに挿入された状態を示す断面図である。図８を参照すれば、保護回路モジュール３０の挿入ホール２１には、端子タップ４０が挿入され、端子タップ４０が引き出された側で保護回路モジュール３０に半田付け固定される。この際、端子タップ４０外面に付着された絶縁部材１０は、挿入ホール２１内に一定の部分が挿入されるように端子タップ４０が挿入される方向から延びて形成される。ここで、絶縁部材１０が付着されていない端子タップ４０の端部は半田付け部４１である。

挿入ホール２１内に挿入される絶縁部材１０の長さｈ２は、挿入ホール２１の深みｈ２の５０％ないし８０％の範囲で形成することができる。より好ましくは、挿入ホール２１内に挿入される絶縁部材１０の長さｈ２は、挿入ホール２１の深みｈ１の６０％ないし８０％範囲で形成することができる。

絶縁部材１０の長さｈ２が、挿入ホール２１の深みｈ１の５０％未満に形成されれば、作業者が端子タップ４０を挿入ホール２１に不十分に挿入する場合、絶縁部材１０が挿入ホール２１の入口側に位置されないこともある。これによって、端子タップ４０に切れが発生されるような問題がある。また、絶縁部材１０の長さｈ２が挿入ホール２１の深みｈ１の８０％を超過して形成されれば、半田付け部４１の面積が減って半田付け不良が発生されるような問題がある。

図９は、図７のＤ−Ｄ'を示す断面図である。図９を参照すれば、バッテリーセル３０ａの左側面には催外郭連結タップ３１が、バッテリーセル３０ａとバッテリーセル３０ｂとの間には、連結タップ３２が溶接固定されている。そして、バッテリーセル３０ｂとバッテリーセル３０ｃとの間には連結タップ３３が、バッテリーセル３０ｃとバッテリーセル３０ｄとの間には連結タップ３４が溶接固定されている。

また、バッテリーセル３０ｄの右側面には催外郭連結タップ３５が溶接固定されている。ここで、バッテリーセル３０それぞれの両側面は、互いに異なる極性を示しているが、バッテリーセル３０のふくらんでいる端子の模様（図示せず）を帯びた右側面が陽極を示し、平坦な反対側面である左側面が陰極を示すことにする。ここで、バッテリーセル３０ａの左側面及び右側面は、本発明を限定するためのものではなく、単に図面上で見える左側、右側を意味する。

図９で、Ｂ＋、Ｂ−は、帯電流端子を表示したもので、直列に連結された複数のバッテリーセル３０の両端部の電源部を示す。Ｂ＋は、陽極電源部として最高電位団を示し、Ｂ−は、陰極電源部として最低電位団を示す。このような帯電流端子Ｂ＋、Ｂ−には電源引き出しのための電源配線である端子タップ４０が連結されうる。この端子タップ４０は、電源引き出し用として後述するセンシング端子タップ４０'と区別することにする。

そして、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、センシング端子を示したもので、互いに異なる極性のバッテリーセル３０らが直列に連結された部分を示す。このようなセンシング端Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には電圧検出のためのセンシング配線であるセンシング端子タップ４０'が連結されうる。

このような電気的な連結構造によって、Ｂ−帯電流端子の催外郭連結タップ３１に半田付け固定された電源配線である端子タップ４０が直列連結された複数のバッテリーセル３０の表面に沿って保護回路モジュール２０で連結される。そして、Ｂ＋帯電流端子の催外郭連結タップ３５に半田付け固定された電源配線である端子タップ４０が保護回路モジュール２０で連結される。これによって複数のバッテリーセル３０と保護回路モジュール２０を電気的に連結させることができる。一方、このような複数のバッテリーセルを含む構造で前記端子タップの各表面上に形成された絶縁部材は、単一絶縁部材で形成可能である。また、前記単一絶縁部材は前記複数のバッテリーセルの外表面上に位置されるように形成されている。

一方、電源引き出し用として端子タップ４０及びセンシング端子タップ４０`それぞれと保護回路モジュール２０が半田付け固定された状態で、挿入ホール２１に挿入された端子タップ４０及びセンシング端子タップ４０`の外面には、一定の部分絶縁部材１０が付着される。これによって、挿入ホール２１と対応される位置の端子タップ４０及びセンシング端子タップ４０`が切れることを防止することができる。端子タップ４０及びセンシング端子タップ４０`は、実際断面では図９のように見えないが、端子タップ４０及びセンシング端子タップ４０`が保護回路モジュール２０と複数のバッテリーセル３０を連結することを示すためにこのように図示した。

前記実施例では４直列４S構造のバッテリーパックを例として説明したが、それ以外の多様な直列及び/または並列構造のバッテリーパックに適用することができることは勿論である。

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 絶縁部材、
２０ 保護回路モジュール、
２１ 挿入ホール、
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ バッテリーセル、
３１、３２、３３、３４、３５ 連結タップ、
４０ 端子タップ、
４１ 半田付け部、
４２ 端子タップ露出部、
５０ シリコン塗布部、
６０ 段差部

Claims (13)

1. バッテリーセルと、
   挿入ホールを含む保護回路モジュールと、
   一領域が前記保護回路モジュールの挿入ホール内に挿入されて、前記バッテリーセルと保護回路モジュールとを連結する端子タップと、
   前記端子タップの表面上に形成された絶縁部材を含むが、
   前記絶縁部材の一領域が前記挿入ホール内に挿入され、
   前記端子タップの一領域が前記挿入ホールを介して挿入されるとき、前記絶縁部材は前記挿入ホールの外側へ露出しないように形成され、
   前記挿入ホール内に挿入された前記絶縁部材の一領域は、前記挿入ホールの深みの５０
   ％ないし８０％範囲で形成されることを特徴とするバッテリーパック。
2. 前記挿入ホール内に挿入された前記絶縁部材の一領域は前記挿入ホールの深みの６０％ないし８０％範囲の長さを有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記端子タップは、伝導性物質を含む薄板で形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
4. 前記端子タップは銅を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
5. 前記端子タップは、一端の第１領域を含むが、前記第１領域は前記保護回路モジュールに半田付けされるように形成され、前記第１領域を除いた残りが絶縁部材によって覆われることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
6. 前記絶縁部材は、ポリイミドを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
7. 前記端子タップは、前記挿入ホール内に挿入されるように形成された領域に隣接してストッパ部が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
8. 前記ストッパ部と前記挿入ホール内に挿入されるように形成された領域の境界はラウンド形態で形成されることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
9. 前記挿入ホール内に挿入されるように形成された端子タップの一領域は、直線型エッジを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
10. 前記挿入ホール内に挿入されるように形成された端子タップの一領域は、ラウンド型エッジを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
11. 複数のバッテリーセルと、
    保護回路モジュールに形成された複数の挿入ホールと、
    保護回路モジュールと前記バッテリーセルとを連結し、前記挿入ホール内に挿入されるように形成された複数の端子タップと、
    前記端子タップそれぞれの表面上に形成された絶縁部材を含むが、
    前記絶縁部材の一領域は前記挿入ホール内に挿入されるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
12. 前記端子タップの各表面上に形成された絶縁部材は、単一絶縁部材で形成されることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーパック。
13. 前記単一絶縁部材は、前記複数のバッテリーセルの外表面上に位置されるように形成されることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリーパック。

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