KR200350657Y1 - 무용접 접점 방식의 배터리 팩 - Google Patents

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KR200350657Y1 KR20-2004-0001959U KR20040001959U KR200350657Y1 KR 200350657 Y1 KR200350657 Y1 KR 200350657Y1 KR 20040001959 U KR20040001959 U KR 20040001959U KR 200350657 Y1 KR200350657 Y1 KR 200350657Y1
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Abstract

본 고안은 접촉부가 표면 실장된 PCM(Protection Circuit Module)에 있어서, PCB 기판, 상기 PCB 기판 상의 소정 영역에 형성된 배터리 보호 회로부 및 상기 PCB 기판 상의 상기 소정 영역 외의 영역 일측에 돌출형으로 표면 실장된 접촉부를 포함한다.
본 고안에 따르면, 용접 공정 없이 셀과 PCM 간의 접점을 제공함으로써 셀 및 PCM의 안정성을 확보할 수 있고, 자재비 절감 및 공정 축소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.

Description

무용접 접점 방식의 배터리 팩{Non-Welding Contact Typed Battery Pack}
본 고안은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 팩 내의 셀(Cell)과 배터리 보호 회로부인 PCM(Protection Circuit Module)을 용접에 의해 전기적으로 연결하지 않고 접촉 방식에 의해 전기적으로 연결하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 무선 전자 제품의 보급에 따라 다양한 배터리 팩 제품이 개발 및 시판되고 있다. 이러한 배터리 팩은 통상 PCM, 셀, Ni-plate 및 케이스로 구성된다.
무선 전자 제품에 사용되는 셀은 반복적인 충전, 방전이 가능한 2차 전지인 리튬 이온 전지가 주로 사용된다. 이러한 2차 전지는 과충전, 과방전 및 과전류의 경우 수명이 급격하게 감소되므로 2차 전지의 과충전, 과방전 및 과전류를 방지하는 보호 회로인 PCM을 내장하고 있다.
배터리 팩은 그 형상에 따라 외장형과 내장형으로 구분된다.
도 1은 종래 외장형 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래의외장형 배터리 팩(100)은 셀(32)에 Ni-plate(340)를 스팟(Spot) 용접하고, PCM(40)과 터미널(Terminal)(50)을 납땜한 후, 셀(32)과 PCM(40)을 납땜한 다음 케이스(10, 20)에 수납한다. 최종적으로 초음파을 이용하여 케이스(10, 20)를 용착하게 된다. 케이스(10, 20)는 외부 충격으로부터 셀을 보호하고 외부의 이물질로부터 보호하기 위해 폴리 카보네이트(poly carbonates)등으로 된 합성 수지 계열의 몰딩재를 몰딩 성형하여 형성된다. 상기와 같이 완성된 배터리 팩(100)은 휴대폰의 본체 내부에 삽입되어 본체에 전원을 공급한다.
최근에는 이러한 외장형 배터리 팩 보다는 내장형 배터리 팩에 대한 관심이 높아지고 있다.
도 2는 종래 내장형 배터리 팩(200)의 분해 사시도이다.
종래의 내장형 배터리 팩(200)은 도 2와 같이 구성되고, 배터리 팩(200)이 휴대폰 본체의 내부에 삽입되어 휴대폰 본체에 전원을 공급한다.
이러한 내장형 배터리 팩(200)의 조립방법에는 수많은 방법이 있으나 대다수가 PCM(134)과 셀(132)과의 전기적 접촉을 SPOT 용접 또는 납땜으로 조립한 후, 상하부 케이스(110, 140)를 덮고 라벨(120)로 감싸서 외장을 마무리한다.
한편, 내장형 배터리 팩 중에서 케이스를 사용하지 않고 좀 더 단순하게 제조하기 위한 구조가 제안되어 있다.
도 3은 이러한 단순화된 구조의 내장형 배터리 팩(300)의 분해 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 셀(242)에 Ni-plate를 스팟 용접한 후, PCM(244)과 Ni-plate를 스팟 용접하여 PCM(244)과 셀(242)을 연결한다.
상기와 같이 PCM(244)이 결합된 셀(240)의 양단에 삽입 몰딩부(220, 230)를 조립한 후, 셀(240) 부분을 라벨(210)로 싸서 외장을 깔끔하게 마무리한다.
그러나, 이러한 내장형 배터리 팩 및 단순화된 구조의 내장형 배터리 팩은 PCM과 셀과의 전기적 연결을 Ni-plate의 스팟 용접에 의함으로써 셀에 물리적 충격을 가하게 되어 셀의 안정성에 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 스팟 용접으로 인해 자재비가 증가하고 추가적인 공정이 발생하여 생산성 저하를 일으킨다.
또한, 단순화된 구조의 내장형 배터리 팩은 PCM과 셀을 Ni-plate로 용접한 후, PCM 부분을 삽입 사출함으로 인한 PCM의 신뢰성 문제가 야기되며 조립상의 불균형으로 인한 오차로 인해 생산성 문제가 발생한다.
따라서, 이러한 종래 내장형 배터리 팩의 불합리한 점을 극복하고 PCM과 셀의 조립을 단순화하면서도 안정성 및 생산성이 우수한 배터리 팩에 관한 요구가 높아지고 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 제 1 목적은 용접 공정 없이 셀과 PCM 간의 접점을 제공함으로써 셀 및 PCM의 안정성을 확보할 수 있는 무용접 접점 방식의 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 고안의 제 2 목적은 용접 공정의 생략에 따라 PCM의 자재비 절감 및 공정 축소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 무용접 접점 방식의 배터리 팩을 제공하는 것이다.
도 1은 종래 외장형 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 종래 내장형 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 3은 단순화된 구조의 내장형 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 4는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩의 사시도이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 6a 내지 6c는 도 5의 PCM의 3 가지 실시예에 따른 확대 사시도이다.
도 7은 본 고안의 제 2 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 8은 본 고안의 제 3 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 9는 본 고안의 제 4 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩의 분해 사시도이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
310 : 라벨부, 320 :제 2 고정부,
330 : 제 1 고정부, 340, 440, 540 : 셀,
350, 450, 550 : PCM, 352 : PCB 기판,
354 : 접촉부, 356 : 과충전 보호회로부,
410, 510, 610 : 케이스, 460 : 가이드 블록,
572, 672 : 절연 부재, 574, 674 : PTC.
상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 제 1 측면에 따르면, 접촉부가 표면 실장된 PCM(Protection Circuit Module)에 있어서, PCB 기판, 상기 PCB 기판 상의 소정 영역에 형성된 배터리 보호 회로부 및 상기 PCB 기판 상의 상기 소정 영역 외의 영역 일측에 돌출형으로 표면 실장된 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCM이 제공될 수 있다.
본 고안의 제 2 측면에 따르면, 무용접 접점 방식의 배터리 팩에 있어서, 양극 및 음극을 갖고 전압을 충전 및 방전하는 셀, 상기 셀의 일단과 결합되는 면 상에 돌출형으로 표면 실장되어 상기 셀의 양극 및 음극에 전기적으로 접촉하는 접촉부가 구비된 PCM 및 상기 PCM을 상기 셀에 고정시켜 상기 PCM이 상기 셀에 전기적으로 접촉된 상태를 유지하도록 하기 위한 제 1 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 고안의 제 3 측면에 따르면, 무용접 접점 방식의 배터리 팩에 있어서, 양극 및 음극을 갖고 전압을 충전 및 방전하는 셀, 상기 셀의 일단과 결합되는 면 상에 돌출형으로 표면 실장되어 상기 셀의 양극 및 음극에 전기적으로 접촉하는 접촉부가 구비된 PCM, 일면이 개방되고, 상기 개방된 일면을 통해 상기 셀 및 PCM을 수납하는 케이스 및 상기 케이스의 개방된 일면 상에 결합되어 상기 셀 및 PCM을 고정시키는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩이 제공될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩(400)의 사시도이고, 도 5는 제 1 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩(400)의 분해 사시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 배터리 팩(400)은 도 3의 단순화된 구조의 배터리 팩(300)과 유사한 구조를 갖는다. 즉, 케이스를 구비하지 않고, 셀(340)의 양단에 제 1 고정부(330) 및 제 2 고정부(320)가 조립되어 셀(340)과 결합되고, 셀(340)을 라벨부(310)로 감싸서 외장을 마무리한다.
도 5에 도시된 바와 같이 제 1 실시예에 따른 배터리 팩(400)은 셀(340), PCM(350), 제 1 고정부(330), 제 2 고정부(320) 및 라벨부(310)를 포함하여 구성된다.
제 1 고정부(330)는 PCM(350)이 셀(340)에 전기적으로 접촉된 상태를 유지하도록 하기 위한 것이다. 제 1 고정부(330)는 금형을 제작한 후, 사출 성형에 의해제작되며 주로 플라스틱 재질을 갖는다.
제 2 고정부(320)는 셀(340)의 타단에 결합되며, 제 1 고정부(330)와 같이 금형을 제작한 후, 사출 성형에 의해 제작되며 주로 플라스틱 재질을 갖는다.
라벨부(310)는 상기 셀(340), PCM(350), 제 1 및 제 2 고정부(330, 320)가 조립된 상태에서 이들을 감싸서 외장을 마무리하기 위한 것으로서, 금형 제작에 의해 생산된다.
이하에서는 도 5를 참조하여 제 1 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 방법을 설명하기로 한다.
우선, 제 1 고정부(330), 제 2 고정부(320), PCM(350), 접촉부(354), 라벨부(310)를 순서대로 설계한 후, 금형을 제작하여 사출 성형으로 제작한다.
그 다음, 접촉부(354)를 PCM(350) 상에 표면 실장한 후, 제 1 고정부(330)에 PCM(350)을 삽입하여 고정한다.
그 다음, PCM(350)이 삽입된 제 1 고정부(330) 및 제 2 고정부(320)를 셀(340)에 끼워 맞춘 후, 최종적으로 라벨부(310)를 감싸거나 붙여서 조립을 완성한다.
도 6a 내지 6c는 도 5의 PCM(350)의 3 가지 실시예에 따른 확대 사시도이다.
PCM(350)은 PCB 기판(352)과 PCB 기판 상의 소정 영역에 형성된 배터리 보호 회로부(356) 및 PCB 기판(352) 상의 다른 일측에 돌출형으로 표면 실장(SMD : Surface Mounting Device)된 접촉부(354-1 ~ 354-3)를 포함한다.
접촉부(354-1 ~ 354-3)는 셀(340)의 양극 및 음극에 전기적으로 접촉하여 셀(340)과 PCM(350)을 전기적으로 연결함으로써 PCM(350)이 셀(340)의 충전 상태를 검출 및 제어할 수 있도록 한다. 접촉부(354-1 ~ 354-3)는 금도금된 니켈 등의 금속성의 탄성 부재로 이루어져 구현되어 탄성력을 유지하면서 셀과 접촉하므로 안정적으로 전기적 접촉을 유지할 수 있다. 이러한 탄성 부재는 스프링 접촉핀, 판 스프링, 코일 스프링 등으로 구현될 수 있다.
도 6a는 접촉부(354-1)가 스프링 접촉핀으로 구현되어 탄성력을 가지며, 도 6b 및 도 6c는 접촉부(354-2, 354-3)가 프레스 도금에 의해 제작된 것으로서 형상에 의해 눌러졌을 경우 소정의 탄성력을 갖는다.
접촉부에 대한 상기의 3 가지 실시예는 예시적인 것이며, 접촉부는 탄성력을 갖는 여러 가지 형상 또는 비탄성, 단순 접촉식의 형상 등으로 다양하게 구현되는 것이 가능하다.
도 7은 본 고안의 제 2 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩(500)의 분해 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이 제 2 실시예에 따른 배터리 팩(500)은 셀(440), PCM(450), 가이드 블록(460), 케이스(410) 및 커버(420)를 포함하여 구성된다.
PCM(450)은 상기 제 1 실시예와 동일한 구조이다. 즉, 배터리 보호 회로부 및 PCB 기판 상에 돌출형으로 표면 실장된 접촉부를 구비한다.
케이스(410)는 일면이 개방되고, 개방된 일면으로 셀(440) 및 PCM(450)을 수납하는 것으로서, 플라스틱 등의 합성 수지로 제작된다.
커버(420)는 케이스(410)의 개방된 일면 상에 결합되어 셀(440) 및 PCM(450)을 고정시키기 위한 것으로서, 플라스틱 등의 합성 수지로 제작된다.
가이드 블록(460)은 PCM(450)과 셀(440)의 사이에 위치하여 PCM(450)이 흔들리지 않고 고정되도록 하는 것으로서, 플라스틱 등의 합성 수지로 제작된다.
제 2 실시예에 따른 배터리 팩(500)의 조립은 우선, 케이스(410)에 PCM(450), 가이드 블록(460) 및 셀(440)을 삽입한 후, 커버(420)를 덮고 본딩을 통해 결합력을 높여준다.
도 8은 본 고안의 제 3 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩(600)의 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 배터리 팩(600)은 셀(540)의 Ni-tip 부위(양극)(542) 위치에 PTC(Poly switch)(574)를 스팟 용접한 후, PTC(574)의 단락 방지를 위해 PTC(574) 상에 절연지 등의 절연 부재(572)를 부착한다.
상기 사항 외에는 제 2 실시예와 동일하다. 즉, 접촉부(354)가 표면 실장된 PCM(550), 가이드 블록(560) 및 셀(540)을 케이스(510)에 수납한 후 커버(520)로 이들을 케이스(510) 내에 고정시킨다. 본 고안의 다른 일 실시예에 의할 경우에는 제 1 실시예와 제 3 실시예를 조합하여 PTC(574) 상에 절연 부재(572)를 부착한 후, 제 1 고정부(330)로 접촉부(354)가 표면 실장된 PCM(350)을 셀(340)에 접촉된 상태로 고정시키도록 할 수도 있다.
도 9는 본 고안의 제 4 실시예에 따른 무용접 접점 방식의 배터리 팩(700)의 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 제 3 실시예에 따른 배터리 팩(700)은 셀(640)의 Ni-top 부위(음극)(644) 위치에 PTC(Poly switch)(674)를 스팟 용접한 후, PTC(674)의 단락 방지를 위해 PTC(674) 상에 절연지 등의 절연 부재(672)를 부착한다.
상기 사항 외에는 제 2 실시예와 동일하다. 즉, 접촉부(354)가 표면 실장된 PCM(350), 가이드 블록(460) 및 셀(440)을 케이스(410)에 수납한 후 커버(420)로 이들을 케이스(410) 내에 고정시킨다. 본 고안의 다른 일 실시예에 의할 경우에는 제 1 실시예와 제 3 실시예를 조합하여 PTC(674) 상에 절연 부재(672)를 부착한 후, 제 1 고정부(330)로 접촉부(354)가 표면 실장된 PCM(350)을 셀(340)에 접촉된 상태로 고정시키도록 할 수도 있다.
비록 본 실시예에서는 접촉부가 금속성의 탄성 부재로 이루어진 것을 예시하고 설명하였으나, 본 고안은 이에 국한되지 않고, PCM이 셀과 용접에 의하지 않고 접촉 방식을 유지하는 한 여러가지 타입으로 구현되는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 접촉부가 표면 실장된 PCM을 고정부로 셀에 접촉된 상태로 고정시키거나 케이스에 삽입하는 방식의 2 가지 실시예를 설명하였으나, 본 고안은 PCM과 셀을 용접 처리 없이 접촉에 의해 전기적으로 연결하는 것이 본 고안의 주된 사상이다. 따라서, 본 고안은 상기 2가지 실시예에 국한되지 않고 PCM이 셀과 접촉에 의해 전기적으로 연결되도록 하는 다양한 방식에 의해 구현될 수 있으며, 이 또한 본 고안의 범위에 속함은 당연하다.
상기와 같은 본 고안에 따르면, 용접 공정 없이 셀과 PCM 간의 접점을 제공함으로써 셀 및 PCM의 안정성을 확보할 수 있는 무용접 접점 방식의 배터리 팩을 제공할 수 있다.
또한, 용접 공정의 생략에 따라 PCM의 자재비 절감 및 공정 축소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 무용접 접점 방식의 배터리 팩을 제공할 수 있다.
또한, 한 가지 부품의 불량에 따른 제품 전체의 폐기를 방지하여 불필요한 손실을 억제할 수 있는 효과가 있다.
비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 실용신안등록청구의 범위는 본 고안의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (12)

  1. 접촉부가 표면 실장된 PCM(Protection Circuit Module)에 있어서,
    PCB 기판;
    상기 PCB 기판 상의 소정 영역에 형성된 배터리 보호 회로부; 및
    상기 PCB 기판 상의 상기 소정 영역 외의 영역 일측에 돌출형으로 표면 실장된 접촉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCM.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉부는 탄성력을 갖는 금속재질인 것을 특징으로 하는 PCM.
  3. 무용접 접점 방식의 배터리 팩에 있어서,
    양극 및 음극을 갖고 전압을 충전 및 방전하는 셀;
    상기 셀의 일단과 결합되는 면 상에 돌출형으로 표면 실장되어 상기 셀의 양극 및 음극에 전기적으로 접촉하는 접촉부가 구비된 PCM; 및
    상기 PCM을 상기 셀에 고정시켜 상기 PCM이 상기 셀에 전기적으로 접촉된 상태를 유지하도록 하는 제 1 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접촉부는 탄성력을 갖는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 셀의 타단에 결합되는 제 2 고정부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  6. 제 3 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀은
    양극 위치에 용접 처리된 PTC(Poly switch); 및
    상기 PTC의 단락 방지를 위해 상기 PTC 상에 부착된 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  7. 제 3 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀은
    음극 위치에 용접 처리된 PTC(Poly switch); 및
    상기 PTC의 단락 방지를 위해 상기 PTC 상에 부착된 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  8. 무용접 접점 방식의 배터리 팩에 있어서,
    양극 및 음극을 갖고 전압을 충전 및 방전하는 셀;
    상기 셀의 일단과 결합되는 면 상에 돌출형으로 표면 실장되어 상기 셀의 양극 및 음극에 전기적으로 접촉하는 접촉부가 구비된 PCM;
    일면이 개방되고, 상기 개방된 일면을 통해 상기 셀 및 PCM을 수납하는 케이스; 및
    상기 케이스의 개방된 일면 상에 결합되어 상기 셀 및 PCM을 고정시키는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  9. 상기 PCM과 셀의 사이에 위치하여 상기 PCM을 고정시키는 가이드 블록이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무용접 점점 방식의 배터리 팩.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 접촉부는 탄성력을 갖는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  11. 제 8 항 내지 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀은
    양극 위치에 용접 처리된 PTC(Poly switch); 및
    상기 PTC의 단락 방지를 위해 상기 PTC 상에 부착된 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
  12. 제 8 항 내지 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀은
    음극 위치에 용접 처리된 PTC(Poly switch); 및
    상기 PTC의 단락 방지를 위해 상기 PTC 상에 부착된 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 무용접 접점 방식의 배터리 팩.
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KR100660741B1 (ko) 2004-07-26 2006-12-22 주식회사 엘지화학 보호회로 모듈과 전지 셀의 전기적 접속 구조 및 이를포함하는 이차전지 팩

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