KR101222326B1 - 배터리 팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케이스 내부에 베어 셀과 보호 회로 모듈을 분리하기 위해 형성된 차단벽의 구조를 개선하여 베어 셀로부터 유출된 전해액이 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 방지함으로써 전해액 누액으로 인한 보호 회로 모듈의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖는 복수의 베어 셀; 상기 베어 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈 및 상기 베어 셀과 보호 회로 모듈을 수용하며, 상기 베어셀이 수용된 공간과 상기 보호 회로 모듈이 수용된 공간을 분리하도록 차단벽이 어느 하나에 형성된 상부 및 하부 케이스가 결합되어 이루어진 케이스를 구비하며, 상기 차단벽과 상기 케이스의 내측면 사이에 탄성력을 갖는 밀폐부재가 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩을 분리 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 하부 케이스를 상부 케이스로 덮기전 상태에서 A-A 라인을 따라 절취된 배터리 팩의 일부분을 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 케이스와 하부 케이스가 결합 되기 전 상태를 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 케이스와 하부 케이스가 결합 되기 전 상태를 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 케이스와 하부 케이스가 결합된 상태를 도시한 부분 단면도이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
1: 배터리 팩 10, 110, 210, 310: 베어 셀
11, 12, 13, 14: 도전성 플레이트 15, 16, 17, 18: 도전성 탭
20, 120, 220, 320: 보호 회로 모듈 25: 커넥터
30, 130, 230, 330: 케이스 32, 132, 232, 332: 상부 케이스
34, 134, 234, 334: 하부 케이스 34a,134a: 차단벽
40,140,240: 밀폐부재 40a,140a,240a: 결합홈
232a, 332a: 제 1 차단벽 234a, 334a: 제 2 차단벽
333: 제 1 요철부 335: 제 2 요철부
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이스 내부에 베어 셀과 보호 회로 모듈을 분리하기 위해 형성된 차단벽의 구조를 개선하여 베어 셀로부터 유출된 전해액이 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 방지함으로써 전해액 누액으로 인한 보호 회로 모듈의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants) 및 캠코더 등과 같은 휴대용 전자기기에 사용되는 배터리 팩은 베어 셀이 갖는 용량의 한계 때문에 여러 개의 베어 셀을 하나로 묶어서 제조하고 있다.
이러한 배터리 팩은 제 1 케이스와, 상기 제 1 케이스에 수납된 다수의 베어 셀과, 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되어 그것들의 충방전 상태를 제어하는 보호 회로 모듈과, 상기 제 1 케이스를 덮어서 상기 베어 셀 및 보호 회로 모듈을 외부 환경으로부터 보호하는 제 2 케이스 등으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 베어 셀은 고용량의 원통형 리튬 이온 전지일 수 있다. 더불어, 이러한 배터리 팩은 노트북, PDA(Personal Digital Assiatants) 및 캠코더 등에 장착됨으로써, 그것들에게 소정 전원을 공급하거나 또는 충전기에 연결되어 충전된다.
리튬 이온 이차 전지는 과충전 또는 과방전 때문에 파괴될 위험이 있으며, 또한 충전 및 방전이 개별 전지에 따라 차이가 난다. 따라서, 특히 복수의 리튬 이온 이차 전지들을 사용하는 배터리 팩에서, 각각의 모든 전지들에 대하여 충전 및 방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 회로, 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로와 같은 보호회로를 연결하는 경우가 많다. 이러한 회로는 보호회로 모듈(Protective Circuit Module:PCM)의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board:PCB)에 형성되며 예컨대 니켈(Ni)로 만들어진 탭(tab) 또는 도전성 와이어(wire)에 의해 베어 셀과 전기적으로 연결된다.
그런데, 전지들과 보호 회로가 직접 용접되거나 납땜되어 있는 종래의 배터리 팩에서, 리튬 이온 이차 전지가 과방전 또는 과충전 때문에 파괴된 경우에, 유기 용제로 되어 있는 전해액이 누출하여 상기 보호 회로 모듈(PCM)과 니켈 탭 또는 도전성 와이어의 손상 또는 부식을 유발시킬 수 있다. 특히, 전해액에 의해 보호 회로 모듈(PCM)이 손상을 입게 되면, 전지의 충방전 과정에 대한 정상적인 제어가 어렵다. 또한, 보호 회로 모듈(PCM) 내에 단락(short)이 발생하게 되면 전지가 발열되거나 폭발하는 문제가 발생한다.
이런 이유로, 현재 상용화된 배터리 팩은 베어 셀과 보로 회로 모듈(PCM)이 분리 되도록 이들을 수용되는 케이스 내에 차단벽을 구비하고 있다. 케이스는 크게 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어지는데, 상부 케이스와 하부 케이스가 외측에서 접착제로 접착되거나 용접으로 융착되어 결합될 때 상부 케이스와 하부 케이스 가운데 적어도 한쪽의 내측에 형성된 차단벽의 끝단이 다른 한쪽의 차단벽 끝단이나 케이스 내벽면에 맞닿아 케이스 내의 전체 차단벽을 형성한다.
이와 같이, 케이스 내의 전체 차단벽은 한쪽 케이스의 차단벽 끝단이 다른 한쪽의 차단벽 끝단이나 케이스 내벽면에 접착제로 접착 또는 용접으로 융착되어 이루어지는 것이 아니라 물리적으로 맞닿아 이루어지기 때문에, 케이스 내의 전체 차단벽을 이루는 한쪽 케이스의 차단벽 끝단과 다른 한쪽의 차단벽 끝단이나 케이스 내벽면이 맞닿는 접촉부에 미세한 틈이 존재할 수 있다. 이러한 구조를 갖는 배터리 팩에서, 베어 셀의 전해액으로 사용되는 가연성 유기 용매가 베어 셀로부터 유출될 경우, 유출된 전해액이 케이스의 전체 차단벽 내의 틈, 예를 들어 상부 케이스의 차단벽과 하부 케이스의 차단벽이 물리적으로 맞닿는 접촉부를 통해 흘러가 상기 보호 회로 모듈(PCM)에 접촉되어 단락(short)을 일으키거나, 보호 회로 모듈(PCM)에 마련된 컨트롤러 칩과 같은 열원에 접촉되어 발화될 염려가 있다. 이에 따라, 상기와 같은 배터리 팩은 전지의 안전성 측면에서 신뢰감이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 케이스 내부에 베어 셀과 보호 회로 모듈을 분리하기 위해 형성된 차단벽의 구조를 개선하여 베어셀로부터 유출된 전해액이 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 방지함으로써 전해액 누액으로 인한 보호 회로 모듈의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖는 복수의 베어 셀; 상기 베어 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈 및 상기 베어 셀과 보호 회로 모듈을 수용하며, 상기 베어셀이 수용된 공간과 상기 보호 회로 모듈이 수용된 공간을 분리하도록 차단벽이 어느 하나에 형성된 상부 및 하부 케이스가 결합되어 이루어진 케이스를 구비하며,
상기 차단벽과 상기 케이스의 내측면 사이에 탄성력을 갖는 밀폐부재가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 밀폐부재는 상기 상부 및 하부 케이스 결합시 상기 차단벽과 상기 케이스의 내측면 사이에서 수축되면서 상기 차단벽과 상기 케이스의 내측면에 밀착될 수 있다.
상기 밀폐부재는 상기 차단벽 단부에 형성되거나 상기 차단벽 단부에 대응되는 상기 케이스 내측면에 형성될 수 있다.
상기 밀폐부재는 상기 차단벽 단부를 포함하는 영역을 덮는 형태로 형성될 수 있다.
상기 밀폐부재는 상기 차단벽과 접촉하는 면에 상기 차단벽 단부가 결합되는 결합홈을 포함할 수 있다.
상기 밀폐부재는 고무(rubber) 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 고무는 전해액에 내성이 있는 재질, 예를 들어 폴리페닐렌에테르(polyphenyleneether ; PPE), 폴리이미드(polyimide ; PI), 폴리프로필렌(polypropylene ; PP), 폴리에테 르텔레프탈라이트PET(polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide PPS), 폴리에틸렌(polyethylene ; PE) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 배터리 팩은 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖는 복수의 베어 셀; 상기 베어 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈; 및 상기 베어 셀과 보호 회로 모듈을 수용하며, 각각에 상기 베어셀이 포함된 공간과 상기 보호 회로 모듈이 포함된 공간을 분리하도록 차단벽이 형성된 상부 및 하부 케이스가 결합되어 이루어진 케이스를 구비하며,
상기 상부 케이스의 차단벽과 상기 하부 케이스의 차단벽 중 어느 하나의 단부에 탄성력을 갖는 밀폐부재가 형성됨을 특징으로 한다.
상기 밀폐부재는 상기 차단벽의 단부를 덮는 형태로 형성될 수 있다.
상기 밀폐부재는 고무(rubber) 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 고무는 전해액에 내성이 있는 재질, 예를 들어 폴리페닐렌에테르(polyphenyleneether ; PPE), 폴리이미드(polyimide ; PI), 폴리프로필렌(polypropylene ; PP), 폴리에테르텔레프탈라이트PET(polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide PPS), 폴리에틸렌(polyethylene ; PE) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 배터리 팩은 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖는 복수의 베어 셀; 상기 베어 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈; 및 상기 베어 셀과 보호 회로 모듈을 포함하도록 상부 및 하부 케이스 가 결합되어 형성되는 케이스를 구비하며,
상기 베어셀이 포함된 공간과 상기 보호 회로 모듈이 포함된 공간을 분리하도록 상부 케이스 및 하부 케이스 각각에 형성된 차단벽의 단부에 요철이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 케이스에 일체로 형성된 차단벽의 요철과 상기 하부 케이스에 일체로 형성된 차단벽의 요철은 서로 맞물리도록 반대형상으로 형성될 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩을 분리 도시한 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 하부 케이스를 상부 케이스로 덮기전 상태에서 A-A 라인을 따라 절취된 배터리 팩의 일부분을 도시한 부분 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 복수의 베어 셀(10), 베어 셀(10)에 전기적으로 연결된 보호 회로 모듈(Protective Circuit Module:PCM (20)), 베어 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)을 수용하는 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)로 이루어진 케이스(30), 및 하부 케이스(34)에 형성된 차단벽(34a)과 상기 케이스(30)의 내측면 사이에 형성된 밀폐 부재(40)를 포함한다.
베어 셀(10) 각각은 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖도록 설계되는데, 도면에서 볼록한 단자 모양의 상면이 양극을 나타내고, 평평한 바닥면이 음극을 나타내는 것으로 한다. 또한, 여기서는 베어 셀(10)의 상면이 셀 내 전극 조립체(미 도시)의 양극과 전기적으로 연결되고, 바닥면이 셀 내 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결된다고 가정한다. 이러한 베어 셀로는 충전 및 방전이 가능한 원통형 이차 전지(secondary battery)가 사용될 수 있고, 특히 작동전압이 3.6V 로 높고 단위 중량당 에너지밀도가 높은 원통형 리튬 이차 전지가 사용될 수 있다. 이러한 베어 셀(10)은 도면에서는 6개로 나타냈지만, 그 갯수를 한정하는 것은 아니다.
도면에서 B+, B-는 대전류단을 표시하고, 직·병렬 연결된 베어 셀들(10)의 양 끝단의 전원부를 나타낸다. B+는 양극 전원부로서 최고 전위단, B-는 음극 전원부로서 최저 전위단을 나타낸다. 이 대전류단에는 전원 인출을 위한 도전성 탭이 연결될 수 있는데, 도 1 에서는 도면 부호 15 및 18로 나타내었다. 이를 위해, 도전성 플레이트는 대략 "ㅗ"자 형상을 취할 수도 있다. 여기서, "ㅗ"자 형상 중 "ㅡ" 부분은 양극 또는 음극에 용접 고정되는 부분이고, "ı" 부분은 상기 도전성 탭이 납땜 고정되는 부분일 수 있다.
또한, B1과 B2는 센싱단을 표시하고, 서로 다른 극성의 베어 셀들이 직렬 연결된 부분을 나타낸다. 이 센싱단은 최고 전위단과 최저 전위단 사이의 중간 전위단을 나타낸다. 이 센싱단에는 전압 검출을 위한 도전성 탭이 연결될 수 있는데, 도 1 에서는 도면 부호 16 및 17로 나타내었다. 이를 위해, 도전성 플레이트는 절곡 전 형상이 대략 "ㅗ"자 형상을 취할 수도 있다. 여기서, "ㅗ"자 형상 중 "ㅡ" 부분은 양극 또는 음극에 용접 고정되는 부분이고, "ı" 부분은 상기 도전성 탭이 납땜 고정되는 부분일 수 있다.
상기의 구성을 자세히 설명하면, 제 1 도전성 플레이트(11)는 베어 셀의 하 측 끝단에 위치하는 두 개의 셀의 음극, 즉 최저 전위단에 연결된다. 제 2 및 제 3 도전성 플레이트(12,13)는 절곡부를 가지며, 상기 절곡부를 기준으로 일측은 상기 베어 셀들 가운데 두 개의 셀의 상면에 접촉 고정되고, 타측은 상기 셀들 가운데 다른 두 개의 원통형 베어 셀의 바닥면에 접촉 고정되어 상기 셀들 가운데 네 개의 셀을 직렬 및 병렬 연결한다. 제 4 도전성 플레이트(14)는 베어 셀의 상측 끝단에 위치하는 두 개의 셀의 양극, 즉 최고 전위단에 연결된다. 이러한 도전성 플레이트는 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 그리고, 도전성 플레이트는 베어 셀의 갯수가 증가하면 당연히 함께 증가한다.
보호 회로 모듈(20)은 제 1 내지 제 4 도전성 플레이트(11,12,13,14)에 연결된 1 내지 제 4 도전성 탭(15,16,17,18)을 통하여 베어 셀(10)과 전기적으로 연결되며, 하기될 커넥터(25)를 통해 외부 전자기기와 연결되어 내부에 형성된 회로(미도시)를 통해 전지의 충전 및 방전을 제어함으로써 과방전 및 과충전을 방지한다. 여기서, 1 내지 제 4 도전성 탭(11,12,13,14)은 니켈 재질로 형성될 수 있으며, 피복되어있는 배선(wire)으로 대신할 수도 있다. 여기서, 보호 회로 모듈(20)과 베어 셀(10)을 전기적으로 연결하는 방식은 사용되는 베어 셀 및 보호 회로 모듈의 형상 및 형식에 따라 다양하게 사용될 수 있으며, 여기서 연결방식을 한정하는 것은 아니다.
한편, 보호 회로 모듈(20)은 일면에 대략 사각 육면체 형태로 형성된 커넥터(25)를 포함한다. 이러한 커넥터(25)는 외부 전자기기와 전기적으로 접속 및 분 리 가능하도록 다수의 홀(미도시)을 갖는 몸체와, 몸체 중 홀의 내측 및 그 후방의 상부로 일정 길이 연장된 다수의 도전성 리드(미도시)로 이루어진다. 물론 몸체는 절연성 수지 등으로 형성되어 도전성 리드가 상호 전기적으로 쇼트 되지 않도록 되어 있다.
상기와 같은 베어 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)을 수용하는 케이스(30)는 상기 베어 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)이 안착되는 하부 케이스(34)와, 하부 케이스(34)를 덮는 상부 케이스(32)를 포함하여 이루어진다. 이러한 케이스(30)는 절연성 재질, 예를 들어 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
하부 케이스는(34)는 베어 셀(10)이 수용될 수 있도록 상단면이 개구된 박스 형태로 형성되며, 일측에는 보호 회로 모듈(20)과 커넥터(25)가 수용될 수 있도록 소정 크기의 돌출부가 더 형성된다. 여기서, 돌출부는 커넥터(25)가 노출될 수 있도록 노출홈을 갖도록 형성된다. 상부 케이스(32)는 상기 하부 케이스(34)의 상단부에 상응하는 크기로 형성되며, 상부 케이스(32)는 하부 케이스(34)의 상단부에 접착제에 의하여 접착되거나 용착되어 결합된다. 이렇게 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)는 보호 회로 모듈(20)과 커넥터(25)를 수용하기 위한 돌출부를 가지고 결합되어, 배터리 팩의 외관을 이루는 케이스(30)를 이룬다. 이러한 케이스(30)는 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)의 형상에 따라 일측에 돌출된 구조를 가지지만, 배터리 팩의 구조에 따라서 케이스(30)의 다른 부위가 돌출된 구조를 가지거나 다른 형상으로 형성될 수 있으며, 돌출되지 않는 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 하부 케이스(34)의 내부, 더 자세히 말하면 베어 셀(10)과 보호 회로 모듈(20)사이의 적어도 일부에 베어 셀(10)이 포함된 공간(S1)과 보호 회로 모듈(20)이 포함된 공간(S2)을 분리하도록 판 형태의 차단벽(34a)이 형성된다.
이러한 하부 케이스(34)의 차단벽(34a) 단부에는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특징인 밀폐부재(40)가 형성된다. 이때, 밀폐부재(40)는 하부 케이스(34)의 차단벽(34a) 단부를 포함하는 영역을 덮는 형태로 형성되며, 이를 위해, 하부 케이스(34)의 차단벽(34a)과 접촉하는 밀폐부재(40)의 일면에 차단벽(34a) 단부가 결합되는 결합홈(40a)이 형성된다. 이러한 결합홈(40a)을 통해, 밀폐부재(40)는 차단벽(34a) 단부에 안정적으로 결합 되어질 수 있다.
상기와 같은 밀폐부재(40)는 탄성력이 있는 고무 재질로 형성되며, 전해액에 내성이 있는 재질, 예를 들어 폴리페닐렌에테르(polyphenyleneether ; PPE), 폴리이미드(polyimide ; PI), 폴리프로필렌(polypropylene ; PP), 폴리에테르텔레프탈라이트PET(polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide PPS), 폴리에틸렌(polyethylene ; PE) 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
밀폐부재(40)를 탄성력이 있는 고무 재질로 형성하는 이유는 하부 케이스(34)와 상부 케이스(32)가 외측에서 용접등의 방법으로 결합될때 밀폐부재(40)가 하부 케이스(34)의 차단벽(34a) 단부와 상부 케이스(32)의 내측면 사이에서 눌려 하부 케이스(34)의 차단벽(34a) 단부와 상부 케이스(32)의 내측면에 높은 밀착성으로 밀착되게 하기 위해서이다. 이에 따라, 밀폐부재(40)는 하부 케이스(34)의 차단 벽(34a) 단부와 상부 케이스(32)의 내측면이 중간에 별도의 부재 없이 결합됐을 때 발생하는 미세한 틈을 제거할 수 있다.
또한, 밀폐부재(40)를 전해액에 내성이 있는 재질을 포함하여 형성하는 이유는 베어 셀(10)에서 전해액이 유출될 경우, 유기용매인 전해액에 손상되지 않기 위함이다.
상기와 같은 구성을 가지고 배터리 팩을 완성하기 위해서, 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)에 베어 셀(10)과 보호 회로 모듈(20) 등을 수용한 상부 케이스(32)와 하부 케이스(34)를 외측에서 용접등의 방법으로 결합한다. 이때, 하부 케이스(34)의 차단벽(34a) 단부에 형성된 밀폐부재(40)는 하부 케이스(34)의 차단벽(34a) 단부와 상부 케이스(32)의 내측면 사이에서 수축되면서 밀착된다. 이와 같이, 밀폐부재(40)는 수축되면서 밀착되기 때문에, 접촉하는 부분과 높은 밀착력을 가진다. 이렇게 밀폐부재(40)는 접촉하는 부분과 높은 밀착력을 가지고 하부 케이스의 차단벽(34)과 함께 케이스(30) 내의 전체 차단벽을 이룬다.
상기와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 케이스(30) 내의 전체 차단벽 중간에 높은 밀착력을 갖는 밀폐부재(40)를 형성하여, 종래의 배터리 팩에서 케이스 내의 전체 차단벽 가운데 별도의 부재가 없는 물리적 접촉부에 존재하는 미세한 틈을 제거할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩(1)은 베어 셀(10)에서 전해액이 유출될 경우 유출된 전해액이 케이스(30)내의 전체 차단벽을 통해 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전해액 누액으로 인한 보호 회로 모듈의 전기적인 단락(short)를 방지하여 배터리 팩의 발열 및 폭발을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서는, 차단벽(34a)이 하부 케이스(34)에 형성되어 밀폐부재(40)가 하부 케이스(34)의 차단벽(34a) 단부에 형성되었지만, 차단벽이 상부 케이스(32)에 형성될 경우 밀폐부재가 상부 케이스(32)의 차단벽 단부에 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 케이스와 하부 케이스가 결합 되기 전 상태를 도시한 부분 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩과 비교하여 밀폐부재가 형성되는 위치만 다를뿐 동일한 구성요소를 갖는다. 이에 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀(110)과 보호 회로 모듈(120)이 차단벽(134a)을 사이에 두고 안착된 하부 케이스(134)와, 밀폐부재(140)가 형성된 상부 케이스(132)가 결합되어 이루어진다.
밀폐부재(140)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩의 밀폐부재(40)와 마찬가지로 탄성력을 갖고 전해액에 내성이 있는 재질을 포함하는 고무재질로 형성된다.
이러한 밀폐부재(140)는 하부 케이스(134)의 차단벽(134a)의 단부와 대응되는 상부 케이스(132)의 내측면에 형성된다. 여기서, 상부 케이스(132)와 하부 케이스(134)가 외측에서 용접등의 방법으로 결합시 하부 케이스(134)의 차단벽(134a) 단부와 맞닿는 밀폐부재(140)의 일면에는 하부 케이스(134)의 차단벽(134a) 단부가 결합되는 결합홈(140a)이 형성된다. 이러한 결합홈(140a)은 상부 케이스(132)의 내측면에 형성된 밀폐부재(140)가 하부 케이스(134)의 차단벽(134a) 단부를 덮도록 만들어 밀폐부재(140)와 차단벽(134a) 단부의 결합력을 높인다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩에서 차단벽의 단부에 밀폐부재를 부착하는 경우와 달리 평평한 상부 케이스(132)의 내측면에 밀폐부재(140)를 부착하기 때문에 작업공정이 용이하다.
상기와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩의 밀폐부재(140)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩의 밀폐부재(40)와 비교하여 상부 케이스(132) 및 하부 케이스(134)가 결합되기 전 형성되는 위치만 다를뿐 같은 재질로 형성된다. 이에 따라, 상부 케이스(132)와 하부 케이스(134)가 외측에서 용접등의 방법으로 결합시, 상부 케이스(132)의 내측면과 하부 케이스(134)의 단부 사이에 위치하는 밀폐부재(140)는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 팩에서와 같이, 수축되면서 상부 케이스(132)의 내측면과 하부 케이스(134)의 단부에 접촉되어 높은 밀착력으로 밀착된다. 이렇게 밀폐부재(140)는 높은 밀착력을 가지고 하부 케이스의 차단벽(134)과 함께 케이스(130)의 전체 차단벽을 이룬다.
상기와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스(130) 내의 전체 차단벽 중간에 높은 밀착력을 갖는 밀폐부재(140)를 형성하여, 종래의 배터리 팩에서 케이스 내의 전체 차단벽 가운데 별도의 부재가 없는 물리적 접촉부에 존재하는 미세한 틈을 제거할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 팩은 베어 셀(110)에서 전해액이 유출될 경우 유출된 전해액이 케이스(130)내의 전체 차단벽을 통해 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전해액 누액으로 인한 보호 회로 모듈의 전기적인 단락(short)을 방지하여 배터리 팩의 발열 및 폭발을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서는, 하부 케이스(134)에 형성된 차단벽 단부에 대응되는 상부 케이스(132)의 내측면에 밀폐부재(40)가 형성되었지만, 차단벽이 상부 케이스(132)에 형성될 경우 밀폐부재가 상부 케이스(132)의 차단벽 단부에 대응되는 하부 케이스 내측면에 형성될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 케이스와 하부 케이스가 결합 되기 전 상태를 도시한 부분 단면도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 팩은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리팩과 비교하면 상부 케이스와 하부 케이스가 포함되어 이루어진 케이스의 전체 차단벽의 구조만 다를뿐 동일한 구성요소를 갖는다. 이에, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀(210), 베어 셀(210)에 전기적으로 연결된 보호 회로 모듈(220), 베어 셀(210)과 보호 회로 모듈(220)을 수용하는 상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)로 이루어진 케이스(230), 및 상부 케이스(232)에 형성된 제 1 차단벽(232a)과 하부 케이스(234)에 형성된 제 2 차단벽(234a) 사이에 형성된 밀폐부재(240)를 포함하여 이루어진다.
베어 셀(210)과 보호 회로 모듈(220)이 안착된 하부 케이스(234)의 내부, 더 자세히 말하면 베어 셀(210)과 보호 회로 모듈(220) 사이의 적어도 일부에 베어 셀(210)이 포함된 공간(S1)과 보호 회로 모듈(220)이 포함된 공간(S2)을 분리하도록 판 형태의 제 2 차단벽(234a)이 형성된다. 그리고, 상부 케이스(232)의 내부, 더 자세히 말하면, 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a)에 대응되는 위치에 제 1 차단벽(232a)이 형성된다.
이러한 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a)과 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a)은 상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)가 외측에서 용접등의 방법으로 결합될 때 물리적으로 결합되어 케이스(230) 내의 전체 차단벽을 이룬다.
상기와 같은 케이스(230)의 전체 차단벽을 이루는 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a)과 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a) 사이에는 본 발명의 특징인 밀폐부재(240)가 형성된다. 이러한 밀폐부재(240)는 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a)의 단부를 덮도록 일면에 제 2 차단벽(234a)의 단부가 결합되는 결합홈(240a)을 가지고 제 2 차단벽(234a) 단부에 형성된다. 이러한 결합홈(240)은 상부 케이스(232)의 내측면에 형성된 밀폐부재(240)와 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a) 단부를 덮도록 하여 밀폐부재(240)와 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a)의 결합력을 높인다.
본 발명의 제 3 실시예에서, 밀폐부재(240)는 상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)가 외측에서 용접등의 방법으로 결합되기 전에 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a) 단부에 형성되지만, 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a) 단부에 형성될 수도 있다.
상기와 같은 밀폐부재(240)는 탄성력이 있는 고무 재질로 형성되며, 전해액에 내성이 있는 재질, 예를 들어 폴리페닐렌에테르(polyphenyleneether ; PPE), 폴리이미드(polyimide ; PI), 폴리프로필렌(polypropylene ; PP), 폴리에테르텔레프탈라이트PET(polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide PPS), 폴리에틸렌(polyethylene ; PE) 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
밀폐부재(240)를 탄성력이 있는 고무 재질로 형성하는 이유는 하부 케이스(234)와 상부 케이스(232)가 외측에서 용접등의 방법으로 결합될때 밀폐부재(240)가 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a)와 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a) 사이에서 눌려 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a)의 단부와 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a) 단부에 높은 밀착성으로 밀착되게 하기 위해서이다. 이에 따라, 밀폐부재(240)는 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a) 단부와 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a) 단부가 중간에 별도의 부재 없이 결합했을 때 발생하는 미세한 틈을 제거할 수 있다.
또한, 밀폐부재(240)를 전해액에 내성이 있는 재질을 포함하여 형성하는 이유는 베어 셀(210)에서 전해액이 유출될 경우, 유기용매인 전해액에 손상되지 않기 위함이다.
상기와 같은 구성을 가지고 배터리 팩을 완성하기 위해서, 상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)에 베어 셀(210)과 보호 회로 모듈(220) 등을 수용한 상부 케이스(232)와 하부 케이스(234)를 외측에서 용접등의 방법으로 결합한다. 이때, 하 부 케이스(234)에 형성된 제 2 차단벽(234a) 단부에 형성된 밀폐부재(240)는 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234a) 단부와 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a) 단부 사이에서 수축되면서 밀착된다. 이때, 밀폐부재(240)는 수축되면서 밀착되기 때문에, 접촉하는 부분과 높은 밀착력을 가진다. 이렇게 밀폐부재(240)는 높은 밀착력을 가지고 상부 케이스(232)의 제 1 차단벽(232a)과 하부 케이스(234)의 제 2 차단벽(234)과 함께 케이스(230)의 전체 차단벽을 이룬다.
상기와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스(230) 내의 전체 차단벽 중간에 높은 밀착력을 갖는 밀폐부재(240)를 형성하여, 종래의 배터리 팩에서 케이스 내의 전체 차단벽 가운데 별도의 부재가 없는 물리적 접촉부에 존재하는 미세한 틈을 제거할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 팩은 베어 셀(210)에서 전해액이 유출될 경우 유출된 전해액이 케이스(230)내의 전체 차단벽을 통해 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전해액 누액으로 인한 보호 회로 모듈의 전기적인 단락(short)를 방지하여 배터리 팩의 발열 및 폭발을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 팩에서 상부 케이스와 하부 케이스가 결합된 상태를 도시한 부분 단면도이다.
도 5에 도시된 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배터리 팩은 도 4에 도시된 배터리 팩과 비교하면 상부 케이스와 하부 케이스가 포함되어 이루어진 케이스의 전체 차단벽의 구조만 다를 뿐 동일한 구성요소를 갖는다. 이에, 동일한 구서요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 재 4 실시예에 따른 배터리 팩은 베어 셀(310), 보호 회로 모듈(320), 및 베어 셀(310)과 보호 회로 모듈(320)을 수용하는 케이스(330)를 포함하여 이루어진다.
케이스(330)는 상기 베어 셀(310)과 보호 회로 모듈(320)이 안착되는 하부 케이스(334)와, 하부 케이스(334)를 덮는 상부 케이스(332)를 포함하여 이루어진다. 이러한 케이스(330)는 절연성 재질, 예를 들어 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
상기와 같은 하부 케이스(334)의 내부, 더 자세히 말하면 베어 셀(310)과 보호 회로 모듈(320)사이의 적어도 일부에 베어 셀(310)이 포함된 공간(S1)과 보호 회로 모듈(320)이 포함된 공간(S2)을 분리하도록 판 형태의 제 2 차단벽(334a)이 형성된다. 그리고 상부 케이스(334)의 내부, 더 자세히 말하면, 하부 케이스(334)의 제 2 차단벽(334a)에 대응되는 위치에 제 1 차단벽(332a)이 형성된다. 이러한 상부 케이스(332)의 제 1 차단벽(332a)과 하부 케이스(334)의 제 2 차단벽(334a)은 상부 및 하부 케이스(332,334)가 용접등의 방법으로 결합될 때 물리적으로 결합되어 케이스(330)내의 전체 차단벽을 이룬다.
다음은 상부 및 하부 케이스(332,334) 결합시, 상부 케이스(332)의 제 1 차단벽(332a)과 하부 케이스(334)의 제 2 차단벽(334a)이 결합되는 구조를 자세히 살펴볼 것이다.
상기와 같은 케이스(330)의 전체 차단벽을 이루는 상부 케이스(332)의 제 1 차단벽(332a)과 하부 케이스(334)의 제 2 차단벽(334a) 각각은 서로 접촉되는 면에 제 1 요철부 및 제 2 요철부(333, 335)를 갖는다. 이러한 제 1 요철부(333)와 제 2 요철부(335)는 서로 반대되는 형상으로 형성되어, 상부 및 하부 케이스(332,334)의 결합시 맞물리는 형태로 결합된다. 이렇게 제 1 및 제 2 요철부(333, 335)를 가지고 상부 케이스(332)의 제 1 차단벽(332a)과 하부 케이스(334)의 제 2 차단벽(334a)이 맞물리게 결합되어 케이스(330) 내에 전체 차단벽을 이룬다.
이러한 케이스(330) 내의 전체 차단벽은 중간에 제 1 요철부(333) 및 제 2 요철부(335)의 물리적 접촉으로 이루어져, 그 물리적 접촉부에 미세한 틈이 존재할 수 있다. 그런데, 베어 셀(310)에서 전해액이 유출될 경우 유출된 전해액이 제 1 요철부(333) 및 제 2 요철부(335)의 물리적 접촉으로 생긴 미세한 틈을 통과하는 전해액 누액 경로가 종래의 배터리 팩에서 유출된 전해액이 상부 케이스의 일자형 차단벽과 하부 케이스의 일자형 차단벽이 물리적으로 접촉되어 생긴 미세한 틈을 통과하는 전해액 누액 경로보다 길다. 이에 따라, 본 발명의 4 실시예에 따른 배터리 팩은 베어 셀로부터 유출된 전해액이 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 줄일 수 있다. 따라서, 전해액 누액현상으로 발생할 수 있는 보호 회로 모듈의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있어, 전지의 안전성을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 베어 셀이 포함된 공간과 보호 회로 모듈이 포함된 공간을 분리하기 케이스 내에 형성된 전체 차단벽 중간에 밀폐부재를 형성함으로써, 종래의 배터리 팩에서 케이스 내에 형성된 전체 차단벽 가운데 별도 부재 없는 물리적 접촉부분에 존재했던 미세한 틈을 제거할 수 있어 그 미세한 틈을 통해 베어 셀로부터 유출된 전해액이 보호 회로 모듈로 흘러가는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전지의 안전성을 높일수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은 케이스 내의 전체 차단벽 중간의 결합부분에 요철을 형성하여 베어셀에서 전해액이 유출될 경우, 유출된 전해액이 보호 회로 기판으로 흘러가는 전해액 누액 경로를 길게 함으로써 유출된 전해액이 보호 회로 기판으로 흘러가는 것을 줄일 수 있다. 이에 따라, 전해액 누액 현상으로 발생할 수 있는 보호 회로 모듈의 전기적이 쇼트를 방지할 수 있으며, 전지의 안전성을 높일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
Claims (15)
- 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖는 복수의 베어 셀;상기 베어 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈 및상기 베어 셀과 보호 회로 모듈을 수용하며, 상기 베어셀이 수용된 공간과 상기 보호 회로 모듈이 수용된 공간을 분리하도록 차단벽이 어느 하나에 형성된 상부 및 하부 케이스가 결합되어 이루어진 케이스를 구비하며,상기 차단벽과 상기 케이스의 내측면 사이에 탄성력을 갖는 밀폐부재가 형성되고,상기 밀폐부재는 상기 차단벽 단부에 형성되거나 상기 차단벽 단부에 대응되는 상기 케이스 내측면에 형성되며,상기 밀폐부재는 상기 차단벽 단부를 포함하는 영역을 덮는 형태로 형성되고,상기 밀폐부재는 상기 차단벽과 접촉하는 면에 상기 차단벽 단부가 결합되는 결합홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 1항에 있어서,상기 밀폐부재는 상기 상부 및 하부 케이스 결합시 상기 차단벽과 상기 케이스의 내측면 사이에서 수축되면서 상기 차단벽과 상기 케이스의 내측면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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- 제 1항에 있어서,상기 밀폐부재는 고무(rubber) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 6항에 있어서,상기 고무는 전해액에 내성이 있는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 7항에 있어서,상기 고무는 폴리페닐렌에테르(polyphenyleneether ; PPE), 폴리이미드(polyimide ; PI), 폴리프로필렌(polypropylene ; PP), 폴리에테르텔레프탈라이트PET(polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide PPS), 폴리에틸렌(polyethylene ; PE) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형 성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 상면과 바닥면이 서로 다른 극성을 갖는 복수의 베어 셀;상기 베어 셀에 전기적으로 연결되는 보호 회로 모듈; 및상기 베어 셀과 보호 회로 모듈을 수용하며, 각각에 상기 베어셀이 포함된 공간과 상기 보호 회로 모듈이 포함된 공간을 분리하도록 차단벽이 형성된 상부 및 하부 케이스가 결합되어 이루어진 케이스를 구비하며,상기 상부 케이스의 차단벽과 상기 하부 케이스의 차단벽 중 어느 하나의 단부에 탄성력을 갖는 밀폐부재가 형성되고,상기 밀폐부재는 상기 차단벽 단부를 포함하는 영역을 덮는 형태로 형성되고,상기 밀폐부재는 상기 차단벽과 접촉하는 면에 상기 차단벽 단부가 결합되는 결합홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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- 제 9항에 있어서,상기 밀폐부재는 고무(rubber) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 11항에 있어서,상기 고무는 전해액에 내성이 있는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제 12항에 있어서,상기 고무는 폴리페닐렌에테르(polyphenyleneether ; PPE), 폴리이미드(polyimide ; PI), 폴리프로필렌(polypropylene ; PP), 폴리에테르텔레프탈라이트PET(polyethyleneterephthalate ; PET), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylene sulfide PPS), 폴리에틸렌(polyethylene ; PE) 중 어느 하나를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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