KR101490026B1 - 배터리 팩 및 그 생산방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 배터리 팩은, 돌출된 제 1 단자를 구비한 베어셀과; 베어셀의 제 2 단자와 접속되는 리드 플레이트와, PTC소자부의 제 1 플레이트와 접속되는 접속 플레이트를 구비한 보호회로모듈과; 상기 보호회로모듈과 접속되기 위한 제 1 플레이트와, 상기 제 1 단자와 접속되기 위한 제 2 플레이트와, 상기 제 1,2 플레이트와 접속된 PTC소자로 이루어진 PTC소자부를; 포함하여 이루어진 배터리 팩에 있어서, 상기 보호회로모듈은, 상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 가공된 제 1 관통홀과, 제 1 단자와 제 2 플레이트의 용접부위에 대응되는 위치에 가공된 제 2 관통홀을 구비하고; 상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 오목 홈 또는 제 3 관통홀을 구비한 홀더가 상기 베어셀과 PTC소자부 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 팩 및 그 생산방법{Battery Pack And Production Method For The Same}
본 발명은 배터리 팩 및 그 생산방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보호회로기판 및 PTC소자부를 베어셀에 보다 간편하게 장착 가능하며 생산이 용이한 배터리 팩 및 그 생산방법에 관한 것이다.
통상, 휴대 전화와 같은 소형 전자기기에 사용되는 배터리 팩은 베어셀(10, bare cell), 보호회로 모듈(20, Protection Circuit Module), PTC(30, Positive Temperature Coefficient) 소자부, 상하부 케이스(40,50), 포장라벨(60)로 구성된다.(도 1 참조)
베어셀(10)은 대부분 음극단자(11)가 상방으로 돌출된 캔 형상으로 이루어지며, 캔 내부에는 전극 조립체가 수용되어 있다.
보호회로 모듈(20)은 보호회로 IC가 실장되어 배터리의 충전/방전을 제어하며, 보호회로 모듈의 양단에는 베어셀의 양극단자와 접속되기 위한 리드 플레이트(21)가 설치되어 있다.
베어셀(10)의 음극단자(11)와 보호회로 모듈(20)의 사이에는 과열방지를 위한 PTC소자부(30)가 연결되어 있다. PTC소자부(30)는 PTC소자(33)와, PTC소자(33)와 보호회로모듈(20)을 서로 연결시키기 위한 제 1 플레이트(31) 및 베어셀(10)의 음극단자(11)와 PTC소자(33)를 연결하기 위한 제 2 플레이트(32)를 구비하고 있다. PTC소자부(30)는 PTC소자(33)에 상기 제 1,2 플레이트(31,32)가 연결된 형태로 공급된다.
상기와 같은 구성을 가진 배터리 팩을 제조하기 위한 방법으로는 대한민국 등록특허 10-0907636호(이하, '특허문헌 1'이라 함.) 및 10-1075362호(이하, '특허문헌 2'라 함.)를 그 예로 들 수 있다.
상기 특허문헌 1의 제조방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 제 1,2 플레이트(31,32)와 PTC소자(33)으로 이루어진 PTC소자부(30)을 절연 테이프(14)를 사용하여 베어셀(10)의 상면에 부착한다. 이후, PTC소자부의 제 2 플레이트(32)를 베어셀(10)의 음극단자(11)에 용접하고, 보호회로모듈(20)의 리드 플레이트(21)를 베어셀의 양극단자(12)에, PTC소자부(30)의 제 1 플레이트(31)를 보호회로모듈의 접속 플레이트(22)에 용접한다. 이때 접속 플레이트(22)와 제 1 플레이트(31)의 용접부위는 베어셀과 가깝고, 이에 따라 절연 테이프(14)가 녹아 제 1 플레이트(31)과 베어셀 간의 전기적인 쇼트가 발생하기 쉬어 특수한 내열성능을 구비한 절연테이프를 사용하여야 한다. 끝으로 상하부 케이스를 조립한 후 포장라벨을 감쌈으로써 배터리 팩이 완성되게 된다.
특허문헌 2의 제조방법을 도 1에 따라 설명하면 다음과 같다. PTC소자부(30)의 제1 플레이트(31)가 보호회로모듈(20)의 접속 플레이트(도시되지 않음.)에 미리 용접된 보호회로모듈(20)을 구비한다. 보호회로모듈(20)의 리드 플레이트(21)를 베어셀의 양극단자에, 보호회로모듈(20)에 부착된 PTC소자부(30)의 제 2 플레이트(32)를 베어셀(10)의 음극단자(11)에 용접하게 된다. 이후, 상하부 케이스(40,50)를 조립한 후 포장라벨(60)을 감쌈으로써 배터리 팩이 완성되게 된다.
상기 특허문헌 1의 제조방법은 특허문헌 2의 제조방법과 비교해 보면, PTC소자부를 배터리 팩 제조회사에서 필요에 따라 여러 가지 제품 중 하나로 선택할 수 있는 반면, 공정상 2단계의 용접을 거쳐야 하기 때문에 각 용접 공정을 달리 셋팅해야 되는 번거로움이 있다.
상기 특허문헌 2의 제조방법은 PTC소자부가 보호회로모듈에 용접되어 공급되므로, 리플로우 공정을 통하여 대부분의 소자를 보호회로모듈을 부착하는 보호회로모듈 제작사에서는 별도의 용접공정이 필요하기 때문에 비용이 증가하는 문제점이 있다.
최근 휴대 전화와 같은 소형 전자기기는 고성능화되고 있기 때문에 배터리의 소모가 많지만, 배터리 팩의 크기를 더 크게 하는 데는 한계가 있고 결국 보호회로기판 및 리드 플레이트와 같은 각종 플레이트의 두께를 감소시킴으로써 베어셀의 용량을 확보하고 있는 실정이다. 이와 같은 경우, 보호회로기판 및 각종 플레이트의 취급이 곤란하기 때문에 배터리 팩의 생산공정이 보다 단순화될 필요가 대두되고 있다.
KR 10-0907636 B, 2009.7.7., 도면 1 내지 도면 3 KR 10-1075362 B, 2011.10.19., 도면 1a
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배터리 팩의 생산이 용이하며, PTC소자부가 보호회로모듈과 별도로 공급되어 설계자유도를 높일 수 있는 배터리 팩 및 그 생산방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은,
돌출된 제 1 단자를 구비한 베어셀과;
베어셀의 제 2 단자와 접속되는 리드 플레이트와, PTC소자부의 제 1 플레이트와 접속되는 접속 플레이트를 구비한 보호회로모듈과;
상기 보호회로모듈과 접속되기 위한 제 1 플레이트와, 상기 제 1 단자와 접속되기 위한 제 2 플레이트와, 상기 제 1,2 플레이트와 접속된 PTC소자로 이루어진 PTC소자부를; 포함하여 이루어진 배터리 팩에 있어서,
상기 보호회로모듈은,
상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 가공된 제 1 관통홀과,
음극단자와 제 2 플레이트의 용접부위에 대응되는 위치에 가공된 제 2 관통홀을 구비하고;
상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 오목 홈 또는 제 3 관통홀을 구비한 홀더는, 상기 오목 홈 또는 제 3 관통홀이 상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위를 기준으로 제 1 관통홀이 배치되는 측의 반대 측에 위치되도록 구비되며, 상기 홀더는 제 1 플레이트와 베어셀이 서로 전기적 단락을 일으키지 않는 크기의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
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상기 홀더는 상기 제 1 단자가 삽입되는 제 4 관통홀을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 관통홀과 제 2 관통홀은 서로 연결되어 하나의 관통홀로 형성된 것도 바람직하다.
상기 홀더는 상기 오목 홈 또는 제 3 관통홀이 구비된 영역이 상측으로 돌출되어 제 1 플레이트를 지지하도록 하는 것도 바람직하다.
돌출된 제 1 단자를 구비한 베어셀과;
베어셀의 제 2 단자와 접속되는 리드 플레이트와, PTC소자부의 제 1 플레이트와 접속되는 접속 플레이트를 구비한 보호회로모듈과;
상기 보호회로모듈과 접속되기 위한 제 1 플레이트와, 상기 제 1 단자와 접속되기 위한 제 2 플레이트와, 상기 제 1,2 플레이트와 접속된 PTC소자로 이루어진 PTC소자부를; 포함하여 이루어진 배터리 팩의 생산방법에 있어서,
상기 베어셀, 보호회로모듈, PTC소자부를 구비하는 단계와;
상기 접속부와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 오목 홈 또는 제 3 관통홀이 위치하도록 홀더를 베어셀에 부착하는 단계와;
상기 홀더에 PTC소자부를 거치시키는 단계와;
상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 가공된 제 1 관통홀과, 제 1 단자와 제 2 플레이트의 용접부위에 대응되는 위치에 가공된 제 2 관통홀을 구비한 보호회로 모듈을 상기 베어셀 및 PTC소자부 상방에 거치시키는 단계와,
상기 제 1 관통홀을 통하여 상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트를, 상기 제 2 관통홀을 통하여 제 1 단자와 제 2 플레이트를 레이저 용접하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 용접될 부분이 모두 상방으로 노출되어 단 한번의 용접공정에 의해 보회회로모듈과 PTC소자부를 모두 장착할 수 있어 배터리 팩의 생산이 용이하며, PTC소자부가 보호회로모듈과 별도 부품으로 이루어져 설계자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1,2는 종래 기술의 배터리 팩의 구조를 나타낸 도.
도 3은 본 발명 일 실시예의 배터리 팩의 구조를 나타낸 분해사시도.
도 4 내지 도 7은 본 발명 일 실시예 배터리 팩의 조립과정을 나타낸 도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 홀더의 다양한 형태를 나타낸 사시도.
도 10은 도 7의 A-A 단면을 나타낸 도.
이하, 본 발명을 그 실시예에 따라 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명 일 실시예 배터리 팩의 분해 사시도이다.
본 발명의 배터리 팩은 돌출된 음극단자(11)를 구비한 베어셀(10)과; 베어셀의 양극단자(12)와 접속되는 리드 플레이트(21)와, PTC소자부(30)의 제 1 플레이트(31)와 접속되는 접속 플레이트(22)를 구비한 보호회로모듈(20)과; 상기 보호회로모듈(20)과 접속되기 위한 제 1 플레이트(31)와, 상기 음극단자(11)와 접속되기 위한 제 2 플레이트(32)와, 상기 제 1,2 플레이트(31,32)와 접속된 PTC소자(33)로 이루어진 PTC소자부(30)를 포함하여 이루어진 점에서는 종래 기술과 동일하다.
본 실시예에서 베어셀의 제 1 단자인 음극단자(11)는 베어셀 상면에 돌출형성되어 있고, 음극단자(11)와 절연재(13)에 의해 절연된 베어셀의 상면이 제 2 단자인 양극단자(12)를 이루고 있다.
경우에 따라서, 제 1,2 단자는 양극단자와 음극단자로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
본 실시예의 보호회로모듈(20)은, 접속 플레이트(22)와 제 1 플레이트(31)의 용접부위에 대응하는 위치에 가공된 제 1 관통홀(23)과, 음극단자(11)와 제 2 플레이트(32)의 용접부위에 대응되는 위치에 가공된 제 2 관통홀(24)을 구비하고 있다.
또한, 상기 베어셀(10)과 PTC소자부(30) 사이에는 홀더(100)가 설치된다. 합성수지로 제작되는 홀더(100)는 상기 접속 플레이트(22)와 제 1 플레이트(31)의 용접부위에 대응하는 위치에 오목 홈(110)을 구비하고 있다.
상기와 같은 구성을 구비한 본 실시예의 배터리 팩을 제조하는 방법은 다음과 같다.
먼저 앞서 설명한 구성을 구비한 베어셀(10), 보호회로모듈(20), PTC소자부(30)를 준비한다. 도 4와 같이 홀더(100)를 베어셀(10)에 접착제 또는 접착테이프를 사용하여 부착하는데, 홀더(100)의 오목홈(110)이 이후 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접되는 부위에 대응하는 위치에 있도록 한다. 상기 오목홈(110)은 용접시 발생하는 열이 직접 홀더에 전달되지 않도록 하는 역할을 하게 된다. 본 실시예에서 홀더(100)는 절연재(13)에 맞닿게 함으로써 그 위치가 결정되지만, 도 8(d)와 같이 홀더의 길이가 짧더라도 별도의 지그 등에 의해 소정위치에 부착될 수 있다. 또는 도 9와 같이 음극단자(11)가 삽입될 제 4 관통홀(120)을 더 구비하여 홀더의 부착위치를 지정하는 것도 가능할 것이다.
다음으로, 도 5와 같이 홀더(100)에 PTC소자부(30)를 거치시킨다. 이때, 제 2 플레이트(32)는 음극단자(11) 위로 겹쳐 위치하게 된다. 본 실시예에서는 도 8(a)와 같이 PTC소자부(30)의 장착위치를 가이드할 수 있도록 제 1 플레이트(31)를 일부 에워싸며 상방으로 돌출된 제 1 가이드부(130)가 홀더(100)에 구비되어 있다. 도 8(b)(d)와 같이 제 1 가이드부(130)가 없더라도 지그 등에 의해 PTC소자부(30)의 장착위치가 정확히 결정될 수도 있고, 도시하지는 않았지만 제 1 가이드부가 돌출되지 않고 제 1 플레이트가 삽입되도록 오목하게 가공하여 PTC소자부의 위치가 결정될 수 있을 것이다.
홀더(100)에 PTC소자부(30)를 거치되면 제 1 플레이트(31)는 홀더(100)에 의해 지지되는데, 홀더(100)의 두께가 얇은 경우에는 제 1 플레이트를 지지하도록 상방으로 돌출된 돌출부(140)를 더 구비하게 된다. 도 8의 돌출부(140) 높이만큼 홀더(100)의 두께가 두꺼운 도 9와 같은 경우에는 상기 돌출부를 생략할 수 있다.
홀더(100) 및/또는 돌출부의 두께에 의해 용접시 제 1 플레이트(31)와 베어셀(10)이 전기적인 단락을 일으키는 것이 방지될 수 있다.
PTC소자부(30)를 거치한 홀더(100) 상측에 보호회로모듈(20)을 도 6과 같이 거치시킨다. 이때, 보호회로모듈(20)의 하측에 구비된 접속 플레이트(22)와 제 1 플레이트(31)의 용접부위 상측에는 보호회로모듈(20)의 제 1 관통홀(23)이 위치하게 되고, 음극단자(11)와 제 2 플레이트(32)의 용접부위 상측에는 보호회로모듈(20)의 제 2 관통홀(24)이 위치하게 된다. 보호회로모듈(20)의 리드 플레이트(21)은 보호회로모듈(20)의 양측에 구비되어 베어셀(10)의 양극단자(12) 상에 놓여지게 된다. 보호회로모듈(20)의 장착위치를 결정하기 위해 도 8(a)(b), 도 9(a)(b)와 같이 리드 플레이트(21)의 위치를 가이드할 수 있는 제 2 가이드부(150)를 더 구비하는 것도 바람직하다.
본 실시예에서는 보호회로모듈(20)의 제 1,2 관통홀(23,24)이 별개로 형성되어 있으나, 두 관통홀이 서로 연결되어 하나의 관통홀로 형성시켜 배터리 팩의 중량을 경감시킬 수도 있다.
도 4 내지 도 6의 조립 과정을 거치게 되면 도 7 및 도 10과 같은 형태를 이루게 되는데, 이와 같은 형태에서 상측에 위치한 레이저 용접기로부터 제 1,2 관통홀(23,24)을 통하여 레이저 광을 조사하여 레이저 용접을 하게 된다. 이때, 리드 플레이트(21)도 노출되어 있으므로, 동시에 레이저 용접이 가능하게 된다.
본 실시예에서는 리드 플레이트(21)가 보호회로모듈의 회로기판 외측으로 노출되어 있는 것을 설명하였는데, 만일 리드 플레이트가 보호회로모듈의 회로기판 내측으로 설치되어 노출되지 않은 경우, 본 발명이 개시한 기술적 사상에 따라 회로기판에 별도의 관통홀을 구비하여 레이저광이 리드 플레이트에 닿도록 하여 용접하는 것도 가능할 것이다.
10 : 베어셀 11 : 음극단자 12 : 양극단자 20 : 보호회로모듈
21 : 리드 플레이트 22 : 접속 플레이트 23 : 제 1 관통홀
24 : 제 2 관통홀 30 : PTC소자부 31 : 제 1 플레이트
32 : 제 2 플레이트 33 : PTC소자 40 : 상부케이스 50 : 하부케이스
60 : 포장라벨 100 : 홀더 110: 오목홈 120 : 제 4 관통홀
130 : 제 1 가이드부 140 : 돌출부 150 : 제 2 가이드부

Claims (5)

  1. 돌출된 음극단자를 구비한 베어셀과;
    베어셀의 양극단자와 접속되는 리드 플레이트와, PTC소자부의 제 1 플레이트와 접속되는 접속 플레이트를 구비한 보호회로모듈과;
    상기 보호회로모듈과 접속되기 위한 제 1 플레이트와, 상기 음극단자와 접속되기 위한 제 2 플레이트와,
    상기 제 1,2 플레이트와 접속된 PTC소자로 이루어진 PTC소자부를; 포함하여 이루어진 배터리 팩에 있어서,
    상기 보호회로모듈은,
    상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 가공된 제 1 관통홀과,
    음극단자와 제 2 플레이트의 용접부위에 대응되는 위치에 가공된 제 2 관통홀을 구비하고;
    상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위에 대응하는 위치에 오목 홈 또는 제 3 관통홀을 구비한 홀더는, 상기 오목 홈 또는 제 3 관통홀이 상기 접속 플레이트와 제 1 플레이트의 용접부위를 기준으로 제 1 관통홀이 배치되는 측의 반대 측에 위치되도록 구비되며, 상기 홀더는 제 1 플레이트와 베어셀이 서로 전기적 단락을 일으키지 않는 크기의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 음극단자가 삽입되는 제 4 관통홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 관통홀과 제 2 관통홀은 서로 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 오목 홈 또는 제 3 관통홀이 구비된 영역이 상측으로 돌출되어 제 1 플레이트를 지지하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 삭제
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