KR101117705B1

KR101117705B1 - 배터리 팩

Info

Publication number: KR101117705B1
Application number: KR1020100072972A
Authority: KR
Inventors: 이명준; 이성준
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-29
Also published as: KR20120011234A; US20120028082A1

Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은 캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀과, 캡 플레이트와 마주하게 배치되는 회로기판을 포함하고, 회로기판의 가장자리 영역에는 캡 플레이트와의 용접을 위한 개구부가 형성되어 있다.
본 발명에 의하면, 배터리와 회로구성 간의 결합구조가 개선되며, 외부기기와의 접속을 중계하는 단자구조가 개선된 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 배터리와 회로구성이 조합된 배터리 팩에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술 개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로서 전기자동차, 하이브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.

일반적으로, 이러한 이차전지는 충방전 동작을 제어하기 위한 회로구성과 함께 일체화된 배터리 팩의 형태로 사용된다. 가연성 물질을 내장하고 있는 이차전지의 안정성을 고려하여, 과충전, 과방전, 과전류 등의 이상적인 동작상태를 효과적으로 제어하기 위한 회로구성을 갖춘다.

본 발명의 일 실시형태는 배터리와 회로구성 간의 결합구조가 개선된 배터리 팩을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태는 외부기기와의 접속을 중계하는 외부접속단자의 개선된 구조를 제공한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 달성하기 위한 배터리 팩은,

캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀; 및

상기 캡 플레이트와 마주하게 배치되는 회로기판;을 포함하고,

상기 회로기판의 가장자리 영역에는 상기 캡 플레이트와의 용접을 위한 개구부가 형성되어 있다.

일 실시형태에서, 상기 개구부는 상기 회로기판의 측벽에 의해 둘러싸인 폐쇄형 홀 형상을 갖는다. 다른 실시형태에서, 상기 개구부는 상기 개구부 주변의 회로기판 일측이 외부로 개방되어 있는 개방형 홀 형상을 갖는다.

일 실시형태에서, 상기 회로기판의 개구부와 캡 플레이트 사이에는 결합부재가 개재된다. 이때, 상기 결합부재는 상기 회로기판에 고정되는 금속 플레이트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 회로기판의 개구부를 통하여 상기 결합부재와 캡 플레이트가 용접 결합될 수 있다.

일 실시형태에서, 상기 개구부는 상기 회로기판의 양쪽 가장자리 영역에 쌍을 이루어 형성될 수 있다.

일 실시형태에서, 상기 회로기판의 중앙영역에는 상기 캡 플레이트의 전극단자를 노출시키기 위한 단자 홀이 형성될 수 있다.

일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 상기 회로기판에 접속된 일단과, 상기 단자 홀을 통해 노출된 전극단자에 접속된 타단을 갖는 PTC 소자를 더 포함할 수 있다.

일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 상기 회로기판상에 실장된 외부접속단자를 더 포함하되, 상기 외부접속단자는 갭 공간을 사이에 두고 서로에 대해 이격된 적어도 둘 이상의 개별 단자들을 포함한다.

예를 들어, 상기 회로기판에 대한 외부접속단자의 제1 높이는, 상기 회로기판에 접속된 PTC 소자의 제2 높이 보다 높게 설정될 수 있다.

일 실시형태에서, 상기 회로기판은 상기 캡 플레이트와 마주하는 제1 면과, 상기 캡 플레이트와 반대되는 제2 면을 포함하고,

상기 회로기판의 제1 면이고, 상기 개구부와 대응되는 위치에는 캡 플레이트와의 결합을 매개하는 결합부재가 배치되며,

상기 회로기판의 제2 면에는 PTC 소자 및 외부접속단자가 배치된다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은,

캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀;

상기 캡 플레이트 상에 배치되는 회로기판; 및

상기 회로기판상에 실장된 외부접속단자;를 포함하고,

상기 외부접속단자는 갭 공간을 사이에 두고 서로에 대해 이격된 적어도 둘 이상의 개별 단자들을 포함한다.

일 실시형태에서, 상기 외부접속단자는,

상대적으로 광폭으로 형성된 제1, 제2 전원단자; 및

상기 제1, 제2 전원단자 사이에서 상대적으로 협폭으로 형성된 신호전달단자;를 포함한다.

일 실시형태에서, 상기 외부접속단자는, 상기 회로기판상에 실장된 금속블록들을 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 외부접속단자는, 상기 회로기판상에 패터닝된 단자 패턴들을 포함한다. 예를 들어, 상기 단자 패턴들은 원소재 페이스트의 집합체로 구성될 수 있다.

일 실시형태에서, 상기 회로기판의 가장자리 영역에는 상기 캡 플레이트와의 용접을 위한 개구부가 형성될 수 있다.

일 실시형태에서, 상기 회로기판의 개구부와 캡 플레이트 사이에는 결합부재가 개재될 수 있다.

일 실시형태에서, 상기 회로기판의 개구부를 통하여 상기 결합부재와 캡 플레이트가 용접 결합될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 베어 셀을 마감하는 캡 플레이트와, 캡 플레이트 상에 장착되는 회로기판 간의 결합구조를 개선함으로써 컴팩트화에 유리하며, 조립강도가 향상된 배터리 팩이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 외부기기와의 전력수급이나 외부기기와의 데이터 통신을 중계하는 외부접속단자의 구조를 개선함으로써 제조공정이 현저하게 간소화되는 배터리 팩이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 보호회로모듈의 조립상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 보호회로모듈의 상면 구조를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 외부접속단자의 서로 다른 실시형태를 보여주는 사시도들이다.
도 8은 비교예에 따른 외부접속단자의 구조를 보여주는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 11은 도 10의 보호회로모듈의 상면 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 주요부분을 확대하여 도시한 분해 사시도이며, 도 3및 도 4는 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도들이다. 도 5는 보호회로모듈의 상면을 도시한 도면이다.

도시된 배터리 팩은 발전요소를 포함하는 베어 셀(100)과, 상기 베어 셀(100) 상에 탑재되어 충방전 동작을 제어하는 보호회로모듈(145, PCM, Protective Circuit Module)을 포함한다.

상기 베어 셀(100)은 재충전이 가능한 이차전지로서, 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 베어 셀(100)은, 양극판(11), 음극판(13) 및 세페레이터(15)를 포함하는 전극조립체(10)를 전해질(미도시)과 함께 캔(20) 내부에 밀봉하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 베어 셀(100)은, 양극판(11), 음극판(13), 및 세퍼레이터(15)의 적층체가 젤리 롤 형태로 권취된 전극조립체(10)와, 전극조립체(10)와 전해질을 수용하도록 상단이 개구된 캔(20)과, 캔(20)의 상단을 밀봉하는 캡 플레이트(30)를 포함한다. 상기 캡 플레이트(30)와 캔(20)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다.

상기 양극판(11)과 음극판(13)의 적어도 일 개소에는 양극탭(17) 및 음극탭(19)이 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 양극탭(17)은 캡 플레이트(30) 자체에 접속될 수 있고, 상기 음극탭(19)은 캡 플레이트(30)의 상면으로 인출된 전극단자(31)에 접속될 수 있다. 상기 전극단자(31)는 캡 플레이트(30)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(30)의 상면으로 돌출된다.

상기 보호회로모듈(145)은 베어 셀(100)의 충방전 동작을 제어하며, 임계치 이상의 과대한 전류가 흐르는 경우, 베어 셀(100)이 설정치 이상의 고온으로 상승하는 경우, 또는 과충전, 과방전 시에, 통전을 차단하고 베어 셀(100)을 보호하기 위한 보호동작을 수행한다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(145)은 전류, 전압 등의 상태정보를 검출하기 위한 센싱 회로(미도시)나 충방전 보호회로(미도시) 등을 갖춘 회로기판(140)과, 상기 회로기판(140)에 장착되며 온도상승에 따라 충방전 전류를 제한하는 PTC 소자(120)와, 상기 회로기판(140)에 장착되며 외부기기(미도시)와의 전기접속을 중계하는 외부접속단자(150)를 포함할 수 있으며, 이를 위해, 상기보호회로모듈(145)은 미도시된 충방전 스위칭 소자(FET)와, 캐패시터, 저항 등의 수동소자를 포함할 수 있다.

상기 PTC 소자(120)는 캡 플레이트(30)의 전극단자(31)와 회로기판(140) 사이에서 전류 패스를 형성한다. 상기 PTC 소자(120)는 베어 셀(100)의 온도가 설정된 임계치를 넘으면 전기저항이 상승하게 됨으로써 충방전 전류를 강제적으로 감소시키는 기능을 한다. 예를 들어, 상기 PTC 소자(120)는 온도에 따라 전기 저항값이 변화되는 가변저항체(125)와, 상기 가변저항체(125)의 상하면 각각에 접속되어 서로 반대 방향으로 연장되는 제1, 제2 리드부재(121,122)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 리드부재(121)는 회로기판(140)을 관통하여 돌출되는 전극단자(31)와 접속되는 한편으로, 상기 제2 리드부재(122)는 회로기판(140)에 대해 접속된다.

상기 회로기판(140)에는 전극단자(31)를 노출시키기 위한 단자 홀(140`)이 형성되어 있는데, 예를 들어, 상기 단자 홀(140`)은 회로기판(140)의 중앙영역에 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 단자 홀(140`)을 통하여 노출된 전극단자(31)는 PTC 소자(120)에 접속되며, 보다 구체적으로, PTC 소자(120)의 제1 리드부재(121)에 접속될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 전극단자(31)와 PTC 소자(120)는 용접 결합될 수 있는데, 예컨대, 전극단자(31)를 커버하는 PTC 소자(120)의 제1 리드부재(121)에는 용접공(121`)이 형성되고, 상기 용접공(121`)을 통하여 서로에 대해 겹쳐진 제1 리드부재(121)와 전극단자(31)가 용접 결합될 수 있다.

상기 회로기판(140)의 가장자리 영역, 예를 들어, 회로기판(140)의 양편 가장자리 영역에는 캡 플레이트(30)와의 접속을 위한 개구부(130)가 형성되며, 회로기판(140) 양편의 대칭적인 위치에서 쌍을 이루어 형성될 수 있다. 일 실시형태로서, 상기 개구부(130)는 개구부(130)를 둘러싼 회로기판(140)의 측벽에 의해 폐쇄된 홀 형태로 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 개구부(130)는 개구부(130) 주변의 회로기판(140) 일측이 외부를 향해 개방된 홀 형태로 형성될 수 있다.

회로기판(140)과 캡 플레이트(30) 사이에는 결합부재(135)가 개재되어 있다. 예를 들어, 상기 결합부재(135)는 회로기판(140)의 개구부(130)에 대응되는 위치에 고정되며, 캡 플레이트(30)와 마주하도록 회로기판(140)의 밑면에 고정될 수 있다. 상기 결합부재(135)는 금속 플레이트로 형성될 수 있으며, 캡 플레이트(30)와의 용접 강도를 고려하여 캡 플레이트(30)와 동종금속 등으로 선택될 수 있다.

상기 결합부재(135)는 회로기판(140)의 개구부(130)를 통하여 캡 플레이트(30) 상에 용접 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회로기판(140)의 개구부(130)는 용접기구(R), 예를 들어, 용접용 봉상 전극의 패스를 제공할 수 있다. 상기 개구부(130)는 용접기구(R)가 진입하기 위한 통로를 제공하며, 상기 개구부(130)를 통하여 서로 겹쳐지게 배치된 결합부재(135)와 캡 플레이트(30)가 서로 용접 결합될 수 있다. 상기 결합부재(135)는 캡 플레이트(30)에 대해 직접 용접될 수 있다. 다른 실시형태로서, 상기 결합부재(135)는 캡 플레이트(30) 상에 덧대어진 별도의 덧댐 부재(미도시) 상에 용접될 수도 있다. 용접의 종류 내지 용접열원의 종류에 따라 캡 플레이트(30)에 대해 직접 용접을 행하거나 또는 캡 플레이트(30)의 보호를 위해 별도의 덧댐 부재를 이용하여 용접이 행해질 수 있다.

상기 외부접속단자(150)는 외부기기와의 전기접속을 매개하며, 보다 구체적으로, 외부부하(ex. 모바일 기기) 또는 외부전원공급장치와의 접점을 형성하며 전력 흐름 및 신호 송수신을 중계한다. 예를 들어, 상기 외부접속단자(150)는 상대적으로 광폭의 패턴을 갖는 제1 전원단자(151) 및 제2 전원단자(152)와, 상대적으로 협폭의 패턴을 갖는 신호전달단자(153)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 전원단자(151,152)는 양극 및 음극단자로 구성될 수 있으며, 충방전 전류의 입출력을 위해 외부기기와의 전기적인 접점(interface)를 형성한다.

일 실시형태에서, 제1, 제2 전원단자(151,152)는 충방전 통합단자를 구성할 수 있으나, 이와 달리, 충전용 단자와 방전용 단자가 서로 별개로 분리될 수도 있으며, 극성에 따라 충전용 단자와 방전용 단자가 통합되거나 별개로 형성될 수도 있는 등, 외부접속단자(150)의 개수 및 형태는 예시된 바에 국한되지 않는다.

상기 신호전달단자(153)는, 예를 들어, 상기 제1, 제2 전원단자(151,152) 사이에 개재될 수 있으며, 외부기기와의 데이터 통신을 위한 전기적인 접점(interface)을 형성한다. 상기 신호전달단자(153)는 외부기기로부터 충방전 동작에 관한 제어신호를 입력받거나, 또는 배터리 내부에서 측정된 전압, 전류, 온도 등의 상태 정보를 외부기기로 전송해줄 수 있다. 상기 신호전달단자(153)는 외부기기와의 데이터 전송로를 형성하며, 필요에 따라 하나 또는 둘 이상의 복수로 마련될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 전원단자(151,152)는 전력전송라인을 구성하며, 자체 저항에 따른 전력손실을 막기 위해 상대적으로 광폭(W1,W2)으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 신호전달단자(153)는 신호전달라인을 구성하며, 회로기판(140)의 실장공간을 절약한다는 차원에서 상대적으로 협폭(W3)으로 형성될 수 있다.

상기 외부접속단자(150)는 회로기판(140)의 표면으로 제1 높이(h1)로 돌출된다. 예를 들어, 보호회로모듈(145)의 상부에는 탑 커버(160)가 조립되며, 탑 커버(160)가 보호회로모듈(145)을 수용하며 베어 셀(100)에 대해 결합됨으로써 보호회로모듈(145)이 패킹될 수 있다. 이때, 회로기판(140)으로부터 제1 높이(h1)로 돌출된 외부접속단자(150)는 탑 커버(160)의 개구 패턴(160`)을 통하여 외부로 용이하게 노출될 수 있으며, 외부기기와의 안정적인 접속상태를 유지할 수 있다.

일 실시형태에서, 외부접속단자(150)의 제1 높이(h1)는 PTC 소자(120)의 제2 높이(h2) 보다 높게 설정된다. 따라서, 외부접속단자(150)는 탑 커버(160)로부터 외부로 용이하게 노출되고 외부기기와의 안정적인 접속이 가능한 한편으로, PTC 소자(120)는 탑 커버(160)에 의해 덮이며 탑 커버(160) 내에 포장되어 보호될 수 있다. 여기서, 상기 제2 높이(h2)는, 예를 들어, 전극단자(31) 상에 결합되는 PTC 소자(120)의 제1 리드부재(121)의 높이에 해당된다.

상기 외부접속단자(150)는 복수의 금속블록들을 회로기판(140)의 단자영역 상에 실장함으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 금속블록은 외부접속단자(150)를 구성하는 각각의 단자들(151,152,153)에 대응하여 복수 개로 개별화됨으로써 이웃한 단자들(151,152,153)이 서로에 대해 전기적으로 절연될 수 있다.

도 4를 참조하면, 회로기판(140)과 캡 플레이트(30) 사이에는 박판의 결합부재(135)만이 개재되며, 결합부재(135) 이외의 다른 구성요소를 수용하기 위한 공간의 할애가 요구되지 않는다. 이에 따라, 보호회로모듈(145)의 장착을 위한 장착공간이 절약될 수 있으며, 캡 플레이트(30) 상에서 보호회로모듈(145)에 의해 점유되는 상부공간을 절약함으로써 전체 배터리 팩의 컴팩트화가 가능하다. 환언하면, 캡 플레이트(30)와 마주하는 회로기판(140)의 제1 면(140a)에는 결합부재(135)가 배치되며, PTC 소자(120) 및 외부접속단자(150)는 상기 제1 면과 반대되는 제2 면(140b) 상에 배치됨으로써 배터리 팩의 슬림화 및 컴팩트화가 가능하다.

도면으로 도시되어 있지는 않지만, 회로기판과 캡 플레이트 간에 계단형으로 절곡된 형상의 리드부재를 배치하고, 리드부재의 일단과 타단을 각각 회로기판 밑면과 캡 플레이트 상면에 접속하는 비교예에서는, 리드부재의 공간점유로 인하여 배터리 팩의 부피가 증가하게 된다. 또한, 상기 비교예에서는, 리드부재에 의해 확보된 공간을 통하여 PTC 소자와 외부접속단자가 장착되므로, 리드부재의 높이와 다른 구성들 간의 정렬상태에 따라 조립강도가 떨어지게 되는데, 예컨대, 구성들이 서로 긴밀하게 조립되지 않고 여백이 개재되어 조립강도가 떨어지는 문제가 있다. 제안된 구조에서는 회로기판(140)과 캡 플레이트(30) 간의 결합구조를 개선함으로써 배터리 팩의 부피를 줄일 수 있고, 컴팩트한 패킹을 통하여 구성요소들이 서로 긴밀하게 조립되며 조립강도가 향상된다.

상기 베어 셀(100)의 외주 면을 따라서는 절연성의 라벨시트(미도시)가 감겨 부착될 수 있으며, 베어 셀(100)의 바닥에는 양면 테이프 등의 접착수단(171, 도 1)을 개재하여 하부 커버(170)가 결합될 수 있다. 한편, 도 5에 도시된 미설명된 도면번호 WR1은 결합부재(135)와 캡 플레이트(30) 간의 제1 용접영역을 나타내고, 도면번호 WR2는 PTC 소자(120)의 제1 리드부재(121)와 전극단자(31) 간의 제2 용접영역을 나타낸다.

도 6 및 도 7은 외부접속단자의 서로 다른 실시형태를 보여주는 사시도들이다. 도 6에 도시된 실시형태에서, 전기 전도성이 우수한 금속소재를 블록 단위로 가공하여, 제1, 제2 전원단자용 블록(151`,152`)과 신호전달단자용 블록(153`)을 개별적으로 형성하고, 이들 금속블록(151`,152`,153`)을 회로기판(140)상의 서로에 대해 이격된 접속패드(141,142,143) 상에 실장함으로써 제1, 제2 전원단자(151,152)와 신호전달단자(153)가 서로에 대해 절연될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속블록(151`,152`,153`)은 회로기판의 접속패드(141,142,143) 상에 솔더링 또는 용접 결합될 수 있으며, 이외에 다른 전도성 결합, 예를 들어, 전도성 접착제(미도시) 등을 이용하여 결합될 수도 있다. 외부접속단자(150)를 형성하는 금속블록(151`,152`,153`)은 직육면체 형상으로 형성될 수 있고, 그 외의 다른 입체 형상을 가질 수 있다.

도 7에 도시된 실시형태에서, 상기 외부접속단자(150)는 회로기판(140) 상에 형성된 단자 패턴(151``,152``,153``)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 분말 형태 또는 페이스트 형태의 원소재 물질을 패턴 마스크(M)를 통하여 회로기판(140)의 단자영역 상에 선별적으로 도포함으로써 패턴 마스크(M)에 정의된 바에 따라 단자 패턴(151``,152``,153``)이 형성될 수 있다. 필요에 따라 원소재 물질의 도포 이후에 경화공정이 뒤따를 수 있다.

또는, 회로기판(140)의 단자영역 상에 전체적으로 도포된 원소재 물질(미도시)에 대해, 패턴 마스크(M)를 이용하여 선택적인 경화처리를 수행함으로써, 원소재 물질이 패턴 마스크에 정의된 패턴에 따라 경화부분과 미 경화부분으로 구분될 수 있고, 미 경화부분을 에칭 제거함에 따라 단자 패턴(151``,152``,153``)이 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 경화처리로서 UV 광경화 등이 적용될 수 있다.

이렇게 패턴 형성된 외부접속단자(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 갭 공간(g)을 사이에 두고 서로에 대해 이격된 제1, 제2 전원단자(151,152)와, 신호전달단자(153)를 포함하고, 이들 사이에 개재된 갭 공간(g)에 의해 각 단자들(151,152,153)이 서로에 대해 절연될 수 있다.

도 8은 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 외부접속단자를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 외부접속단자(250)는 터미널 하우징(251)과, 상기 터미널 하우징(251)에 끼워 고정되는 단자부(255)들을 포함한다. 상기 터미널 하우징(251)은 외부접속단자(250)의 외형을 형성하며, 절연성 수지의 사출 성형물로 이루어질 수 있다. 상기 터미널 하우징(251)에는 단자부(255)의 조립위치를 정의하는 다수의 조립부(251a)들이 형성되어 있다. 각 단자부(255)는 조립부(251a)를 감싸도록 끼워지며, 조립부(251a)들 사이의 경계벽(251b)에 의해 이웃한 단자부(255)와 이격되어 절연 상태를 유지하게 된다.

상기 단자부(255)는 조립부(251a)의 외면을 둘러싸도록 조립부(251a)의 외형에 맞추어 벤딩된 도전성 금속편으로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 전원단자와 신호전달단자에 대응하여 복수 개로 마련된 도전성 금속편은 각 조립부(251a)에 끼워 고정된다. 터미널 하우징(251)에 끼워진 단자부(255)를 회로기판의 배선패턴 상에 용접시킴으로써 외부접속단자(250)를 고정시킬 수 있다.

이상의 비교예에서는, 절연성의 터미널 하우징(251)과, 도전성의 단자부(255)라는 이형의 소재(heterogeneous material)를 이용하여 외부접속단자(250)를 구성하며, 개별 단자부(255)들이 터미널 하우징(251)에 끼워 고정됨으로써 서로에 대해 절연화된다. 이에 반하여, 본 발명에서는 회로기판(140)의 단자영역 상에 금속블록을 실장시키는 단순한 공정을 통하여 외부접속단자(150)를 형성할 수 있고, 이들 금속블록 간에 개재된 갭 공간(g)을 통하여 개별 단자(151,152,153)들이 서로에 대해 절연화된다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 외부접속단자(150)의 형성 공정이 현저하게 간소화되는 효과가 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩을 보여주는 사시도이다. 도시된 배터리 팩에서는 회로기판(140)의 가장자리 영역, 예를 들어, 양쪽 가장자리 영역에는 개구부(130)가 형성되어 있고, 상기 개구부(130)를 통하여 회로기판(140)이 캡 플레이트(30) 상에 용접 결합된다. 이때, 상기 회로기판(140)과 캡 플레이트(30) 사이에는 결합부재(135)가 개재된다. 상기 결합부재(135)는 회로기판(140)의 개구부(130)에 대응되는 위치에서 캡 플레이트(30)와 마주하게 회로기판(140)의 밑면에 고정될 수 있다.

예를 들어, 상기 개구부(130)는 용접기구의 진입 경로를 제공하며, 개구부(130)를 통하여 서로 겹쳐지게 배치된 결합부재(135)와 캡 플레이트(30)가 서로 용접 결합될 수 있다. 이때, 상기 결합부재(135)는 캡 플레이트(30)에 대해 직접 용접될 수도 있으나, 도 9에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(30) 상에 덧대어진 덧댐 부재(35) 상에 용접될 수도 있다. 용접의 종류 내지 용접열원의 종류에 따라 캡 플레이트(30)에 대해 직접 용접을 행하거나 또는 캡 플레이트(30)의 보호를 위해 별도의 덧댐 부재(35)를 이용하여 용접이 행해질 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 사시도이다. 도 11은 도 10에 도시된 보호회로모듈의 상면을 도시한 도면이다.

도시된 배터리 팩에서는 회로기판(340)의 가장자리 영역에 개구부(330)가 마련되어 있다. 예를 들어, 회로기판(340)의 양쪽 가장자리 영역에 개구부(330)가 형성되며, 상기 개구부(330)는 개구부(330)와 인접한 회로기판(340)의 일측이 외부를 향해 개방되어 형성된 개방된 홀 형상을 갖는다. 즉, 상기 개구부(330)는 회로기판(340)의 측벽에 의해 외연 전부가 둘러싸인 폐쇄된 홀 형태가 아닌 적어도 어느 일 측이 개방된 홀 형태를 갖는 것이다.

상기 회로기판(340)의 개구부(330)와 대응되는 위치이며, 캡 플레이트(30)와 마주하는 회로기판(340)의 밑면에는 결합부재(335)가 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 결합부재(335)는 회로기판(340)의 양단과 정렬되도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 개구부(330)는 용접기구(R)의 진입 경로를 제공할 수 있고, 개구부(330)를 통하여 서로 겹쳐지게 배치된 결합부재(335)와 캡 플레이트(30)가 서로에 대해 용접 결합될 수 있다. 한편, 도 10에 표시된 도면번호 WR1은 결합부재(335)와 캡 플레이트(30) 간의 제1 용접영역을 나타내며, 도면번호 WR2는 PTC 소자(120)의 제1 리드부재(121)와 전극단자(31) 간의 제2 용접영역을 나타낸다.

10 : 전극조립체 11 : 양극판
13 : 음극판 15 : 세퍼레이터
17 : 양극탭 19: 음극탭
20 : 캔 30 : 캡 플레이트
31 : 전극단자 35 : 덧댐 부재
100 : 베어 셀 120 : PTC 소자
121 : PTC 소자의 제1 리드부재 121` : 용접공
122 : PTC 소자의 제2 리드부재 125 : 가변저항체
130,330 : 개구부 135,335 : 결합부재
140 : 회로기판 140a : 회로기판의 제1 면
140b : 회로기판의 제2 면 140` : 단자 홀
145 : 보호회로모듈 150,250 : 외부접속단자
151 : 제1 전원단자 152 : 제2 전원단자
153 : 신호전달단자 151`,152`,153` : 금속블록
151``,152``,153``: 단자 패턴 160 : 탑 커버
160`: 개구 패턴 170 : 하부커버
171 : 접착수단 251 : 터미널 하우징
251a : 조립부 251b : 경계벽
255 : 단자부
g : 갭 공간 W1,W2 : 제1, 제2 전원단자의 폭
W3 : 신호전달단자의 폭 h1 : 외부접속단자의 높이
h2 : PTC 소자의 높이 R : 용접기구
WR1, WR2 : 제1, 제2 용접영역 M : 패턴 마스크

Claims

캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀; 및
상기 캡 플레이트와 마주하게 배치되는 회로기판;을 포함하고,
상기 회로기판의 가장자리 영역에는 상기 캡 플레이트와의 용접을 위한 개구부가 형성되어 있으며,
상기 회로기판의 상면에 실장된 외부접속단자를 더 포함하되,
상기 외부접속단자는 갭 공간을 사이에 두고 서로에 대해 이격된 적어도 둘 이상의 개별 단자들을 포함하고,
상기 회로기판으로부터 상기 외부접속단자의 제1 높이는, 상기 회로기판의 상면에 접속된 PTC 소자의 제2 높이 보다 높게 설정된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 개구부는 상기 회로기판의 측벽에 의해 둘러싸인 폐쇄형 홀 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 개구부는 상기 개구부 주변의 회로기판 일측이 외부로 개방되어 있는 개방형 홀 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 회로기판의 개구부와 캡 플레이트 사이에는 결합부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 결합부재는 상기 회로기판에 고정되는 금속 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제4항에 있어서,
상기 회로기판의 개구부를 통하여 상기 결합부재와 캡 플레이트가 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 개구부는 상기 회로기판의 양쪽 가장자리 영역에 쌍을 이루어 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 회로기판의 중앙영역에는 상기 캡 플레이트의 전극단자를 노출시키기 위한 단자 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 PTC 소자는 상기 회로기판에 접속된 일단과, 상기 단자 홀을 통해 노출된 전극단자에 접속된 타단을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 회로기판은 상기 캡 플레이트와 마주하는 하면과, 상기 캡 플레이트와 반대되는 상면을 포함하고,
상기 회로기판의 하면이고, 상기 개구부와 대응되는 위치에는 캡 플레이트와의 결합을 매개하는 결합부재가 배치되며,
상기 회로기판의 상면에는 PTC 소자 및 외부접속단자가 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
캡 플레이트에 의해 봉지된 베어 셀;
상기 캡 플레이트 상에 배치되는 회로기판; 및
상기 회로기판상에 실장된 외부접속단자;를 포함하고,
상기 외부접속단자는 갭 공간을 사이에 두고 서로에 대해 이격된 적어도 둘 이상의 개별 단자들을 포함하며,
상기 외부접속단자는,
상대적으로 광폭으로 형성된 제1, 제2 전원단자; 및
상기 제1, 제2 전원단자 사이에서 상대적으로 협폭으로 형성된 신호전달단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
삭제
제13항에 있어서,
상기 외부접속단자는, 상기 회로기판상에 실장된 금속블록들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제13항에 있어서,
상기 외부접속단자는, 상기 회로기판상에 패터닝된 단자 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제16항에 있어서,
상기 단자 패턴들은 원소재 페이스트의 집합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제13항에 있어서,
상기 회로기판의 가장자리 영역에는 상기 캡 플레이트와의 용접을 위한 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제18항에 있어서,
상기 회로기판의 개구부와 캡 플레이트 사이에는 결합부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제19항에 있어서,
상기 회로기판의 개구부를 통하여 상기 결합부재와 캡 플레이트가 용접 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.