KR20140139862A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20140139862A
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허상도
허종화
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 보호회로모듈과 배터리 셀의 사이에 절연 홀더를 구비함으로써, 절연 홀더에 의해 보호회로모듈을 배터리 셀에 안정적으로 고정할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 결합된 절연 홀더; 및 상기 절연 홀더에 결합된 보호회로모듈을 포함하고, 상기 절연 홀더에 고정홀이 형성되고, 상기 보호회로모듈에 고정 탭이 부착되며, 상기 고정 탭이 상기 고정홀을 통하여 상기 배터리 셀에 고정되는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명의 일 실시예는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 팩은 배터리 셀과, 배터리 셀을 과충전 또는 과방전 상태로부터 보호하는 보호회로모듈로 이루어진다. 여기서, 배터리 셀은 리튬 이온 이차 전지일 수 있으며, 보호회로모듈은 보호회로소자 및 외부 단자가 형성된 회로기판일 수 있다.
한편, 보호회로모듈의 외부 단자가 배터리 셀의 단측면으로부터 대략 6.5 mm 이내의 영역에 위치될 경우, 외부 단자와 고정 영역의 상호간 간섭 현상으로 인하여, 보호회로모듈의 고정이 어렵다. 즉, 외부 단자와 대응하는 보호회로모듈의 특정 영역은 배터리 셀에 고정되지 않는다.
따라서, 보호회로모듈 중 외부 단자와 대응하는 영역이 배터리 셀에 고정되지 않음으로써, 보호회로모듈이 배터리 셀로부터 들뜨거나 이탈되며, 외부 충격에 의해 보호회로소자가 파손되기도 한다.
본 발명의 일 실시예는 배터리 셀과 보호회로모듈의 사이에 절연 홀더가 구비됨으로써, 보호회로모듈이 절연 홀더에 의해 배터리 셀에 안정적으로 고정될 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 보호회로모듈의 일측에 도전 탭이 전기적으로 연결되고, 도전 탭이 절연 홀더를 관통하여 배터리 셀에 전기적으로 안정적으로 고정되며, 보호회로모듈의 타측에 고정 탭이 부착되고, 고정 탭이 절연 홀더에 후크 방식으로 결합되는 동시에 배터리 셀에 무용접 방식으로 결합되어, 보호회로모듈이 배터리 셀에 안정적으로 결합될 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 보호회로모듈의 일측에 형성된 외부 단자와 배터리 셀의 단측면 사이의 거리가 대략 6.5 mm 미만이라고 해도, 보호회로모듈이 절연 홀더에 후크 방식으로 결합되고, 보호회로모듈이 배터리 셀에 무용접 방식으로 결합됨으로써, 보호회로모듈이 배터리 셀로부터 들뜨거나 이탈되지 않는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀; 상기 배터리 셀에 결합된 절연 홀더; 및 상기 절연 홀더에 결합된 보호회로모듈을 포함하고, 상기 절연 홀더에 고정홀이 형성되고, 상기 보호회로모듈에 고정 탭이 부착되며, 상기 고정 탭이 상기 고정홀을 통하여 상기 배터리 셀에 고정된다.
상기 배터리 셀은 단측면을 더 포함하고, 상기 보호회로모듈은 외부 단자를 더 포함하며, 상기 단측면과 외부 단자 사이의 거리가 6.5 mm보다 작을 수 있다.
상기 배터리 셀은 돌출된 고정 부재를 더 포함하고, 상기 고정 부재가 상기 절연 홀더의 고정홀에 결합되며, 상기 고정 탭이 상기 고정 부재에 접촉하거나 끼워질 수 있다.
상기 고정 부재는 상기 고정 탭이 접촉하는 육면체 형태일 수 있다.
상기 고정 부재는 상기 고정 탭이 끼워지는 상호간 평행한 제1,2영역; 및 상기 제1,2영역을 연결하는 제3영역을 포함할 수 있다. 상기 제1,2영역은 각각 챔퍼를 포함할 수 있다.
상기 고정 탭은 상기 보호회로모듈에 부착되는 제1영역; 상기 고정 부재에 접촉하거나 끼워지는 제2영역; 및 상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 절연 홀더는 상기 배터리 셀에 접착 부재를 통하여 접착될 수 있다.
상기 절연 홀더는 상기 배터리 셀에 접착되는 바닥면; 및 상기 바닥면으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 상기 보호회로모듈이 탑재되는 측면을 포함하고, 상기 고정홀은 상기 바닥면과 상기 측면에 걸쳐 형성될 수 있다.
상기 보호회로모듈은 상호간 이격된 제1관통홀 및 제2관통홀을 갖는 회로기판; 상기 제1관통홀과 대응되는 영역에 위치되어, 상기 배터리 셀과 상기 회로기판을 전기적으로 연결하는 제1도전 탭; 및 상기 제2관통홀과 대응되는 영역에 위치되어, 상기 배터리 셀과 상기 회로기판을 전기적으로 연결하는 제2도전 탭을 포함할 수 있다.
상기 절연 홀더는 상기 제1관통홀과 대응되는 위치에 제1오프닝이 형성되고, 상기 제2관통홀과 대응되는 위치에 제2오프닝이 형성될 수 있다.
상기 배터리 셀은 전극 단자를 더 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 제1오프닝의 내측에 위치되고, 상기 제1도전 탭은 상기 전극 단자에 연결될 수 있다.
상기 배터리 셀은 캡 플레이트를 더 포함하고, 상기 제2도전 탭은 상기 제2오프닝을 관통하여 상기 캡 플레이트에 연결될 수 있다.
상기 제2도전 탭은 상기 회로기판에 전기적으로 연결되는 제1영역; 상기 캡 플레이트에 전기적으로 연결되는 제2영역; 및 상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 제3영역을 포함하고, 상기 제2영역이 상기 제2관통홀 및 상기 제2오프닝에 대응하는 영역에 형성될 수 있다.
상기 절연 홀더는 상기 제1,2오프닝과 이격된 제3오프닝을 더 포함하고, 상기 배터리 셀은 상기 제3오프닝과 대응되는 위치에 형성된 주액구 플러그를 더 포함할 수 있다.
상기 절연 홀더 및 상기 보호회로모듈을 감싸며 상기 배터리 셀에 결합된 상부 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀 및 상기 상부 커버를 감싸는 라벨을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 배터리 셀과 보호회로모듈의 사이에 절연 홀더가 구비됨으로써, 보호회로모듈이 절연 홀더에 의해 배터리 셀에 안정적으로 고정될 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 보호회로모듈의 일측에 도전 탭이 전기적으로 연결되고, 도전 탭이 절연 홀더를 관통하여 배터리 셀에 전기적으로 안정적으로 고정되며, 보호회로모듈의 타측에 고정 탭이 부착되고, 고정 탭이 절연 홀더에 후크 방식으로 결합되는 동시에 배터리 셀에 무용접 방식으로 결합되어, 보호회로모듈이 배터리 셀에 안정적으로 결합될 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 보호회로모듈의 일측에 형성된 외부 단자와 배터리 셀의 단측면 사이의 거리가 대략 6.5 mm 미만이라고 해도, 보호회로모듈이 절연 홀더에 후크 방식으로 결합되고, 보호회로모듈이 배터리 셀에 무용접 방식으로 결합됨으로써, 보호회로모듈이 배터리 셀로부터 들뜨거나 이탈되지 않는 배터리 팩을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 배터리 셀, 절연 홀더 및 보호회로모듈을 도시한 분해 사시도 및 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 절연 홀더에 보호회로모듈을 결합하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 절연 홀더에 보호회로모듈의 고정 탭이 고정된 상태를 도시한 부분 사시도이고, 도 5b는 보호회로모듈의 도전 탭이 배터리 셀에 고정되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5b의 6 영역을 도시한 확대 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 고정 탭과 절연 홀더 또는 배터리 셀의 결합 관계를 도시한 확대 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110), 접착 부재(120), 절연 홀더(130), 보호회로모듈(140), 상부 커버(150), 하부 커버(160) 및 라벨(170)을 포함한다.
배터리 셀(110)은 각형 캔(111), 전극 조립체(미도시), 전극 단자(115) 및 캡 플레이트(116)를 포함한다. 캔(111)의 일측에 형성된 개구(미도시)를 통해 전극 조립체가 캔(111)의 내부에 수용되며, 개구는 캡 플레이트(116)로 밀봉된다. 배터리 셀(110)은 전기적으로 양극과 음극을 가지며, 충방전을 수행할 수 있는 배터리 팩의 최소 단위가 될 수 있다. 여기서, 각형 캔(111)은 각형 케이스로 정의될 수도 있다.
캔(111)은 속이 비어 있는 대략 납작한 직육면체 형태일 수 있다. 즉, 캔(111)은 상대적으로 넓은 두개의 장측면(112)과, 두개의 장측면(112)을 상호간 연결하며 상대적으로 좁은 두개의 단측면(113)과, 두개의 장측면(112) 및 두개의 단측면(113)을 상호간 연결하는 하나의 바닥면(114)을 포함한다. 여기서, 바닥면(114)과 반대 방향에 개구가 형성된다. 또한, 두개의 단측면(113)은 곡면 형태로 형성될 수 있다. 캔(111)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 스테인리스 스틸 및 그 등가물로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 또한, 캔(111)은 그 자체가 전극 단자(예를 들면, 양극 단자) 역할을 할 수 있다.
전극 조립체는 양극판, 음극판, 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 세퍼레이터는 양극판과 음극판의 사이에 위치하며, 전극 조립체는 전체적으로 젤리롤(jelly-roll) 형태로 권취되거나 또는 스택될 수 있다. 전극 조립체는 캔(111)의 개구를 통해 캔(111)의 내부로 삽입될 수 있다. 물론, 캔(111)에는 전극 조립체와 함께 전해액이 수용된다.
전극 단자(115)는 상,하면을 제외한 측면이 절연 가스켓(미도시)으로 둘러싸여 있으며, 이는 캡 플레이트(116)를 관통하여 상부 방향으로 돌출 및/또는 노출될 수 있다. 또한, 전극 단자(115)는, 예를 들면, 음극판과 전기적으로 연결되고, 캡 플레이트(116)는, 예를 들면, 양극판과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전극 단자(115)는 음극의 극성을 갖고, 캡 플레이트(116) 및 캔(111)은 양극의 극성을 가질 수 있다.
캡 플레이트(116)는 상술한 바와 같이 캔(111)의 개구를 밀봉하여, 캔(111)의 내부에 위치된 전극 조립체 및 전해액이 외부로 이탈 및/또는 누액되지 않도록 한다. 이를 위해, 캡 플레이트(116)는 캔(111)의 상단에 용접된다.
더불어, 캡 플레이트(116)에는 전해액 주입을 위한 주액홀(미도시)이 형성되고, 이러한 주액홀에는 플러그(117)가 결합될 수 있다. 더욱이, 캡 플레이트(116)에는 절연 홀더(130)의 고정홀(133)이 고정되는 고정 부재(118)가 상부 방향으로 돌출되어 있다. 즉, 전극 단자(115)를 중심으로 플러그(117)의 반대 영역에 상부로 돌출된 고정 부재(118)가 형성될 수 있다. 이러한 고정 부재(118)는 대략 정육면체 또는 직육면체 형태일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지 않는다. 또한, 이러한 고정 부재(118)는 캡 플레이트(116)에 접착되어 형성되거나, 또는 캡 플레이트(116)로부터 일체로 돌출되어 형성될 수 있다.
접착 부재(120)는 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116) 위에 위치된다. 이러한 접착 부재(120)는 캡 플레이트(116)를 전체적으로 덮거나 또는 캡 플레이트(116)의 일부를 덮을 수 있다. 도 2에서, 접착 부재(120)는 전극 단자(115)를 중심으로 그 외측의 캡 플레이트(116)의 일부 영역을 덮는 것으로 도시되어 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다. 이러한 접착 부재(120)는 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116) 위에 절연 홀더(130)를 접착시키는 역할을 한다. 또한, 이러한 접착 부재(120)는 양면 접착 테이프, 양면 접착 필름, 액상 접착제 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.
절연 홀더(130)는 상술한 바와 같이 배터리 셀(110)에 고정된다. 구체적으로, 절연 홀더(130)는 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 접착 부재(120)를 통하여 접착되고, 또한 절연 홀더(130)에 구비된 고정홀(133)이 캡 플레이트(116)에 구비된 고정 부재(118)에 결합된다. 다르게 설명하면, 캡 플레이트(116)에 형성된 고정 부재(118)가 절연 홀더(130)에 구비된 고정홀(133)에 결합된다.
이러한 절연 홀더(130)는 캡 플레이트(116)에 접착 부재(120)로 접착되는 바닥면(131) 및 바닥면(131)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 보호회로모듈(140)이 탑재되는 측면(132)을 포함한다. 여기서, 고정홀(133)은 바닥면(131)과 측면(132)에 걸쳐 형성된다. 즉, 고정홀(133)은 캡 플레이트(116)의 고정 부재(118)와 대응되는 영역으로서, 바닥면(131)과 측면(132)에 걸치는 동시에 그 경계 영역에 형성된다.
따라서, 절연 홀더(130)는 접착 부재(120)로 캡 플레이트(116)에 접착되는 동시에, 고정홀(133)이 고정 부재(118)에 결합됨으로써, 절연 홀더(130)가 배터리 셀(110)을 기준으로 수직 방향 및 수평 방향으로 움직이거나 이탈되지 않게 된다. 여기서, 수직 방향은 배터리 셀(110)을 기준으로 종축을 의미하고, 수평 방향은 종축에 수직인 횡축을 의미한다.
더욱이, 절연 홀더(130)는 바닥면(131)에 상호간 이격되어 형성된 제1오프닝(134), 제2오프닝(135) 및 제3오프닝(136)을 포함한다. 즉, 제1오프닝(134)은 하기할 보호회로모듈(140)의 제1도전 탭(144) 및 배터리 셀(110)의 전극 단자(115)와 대략 대응하는 영역에 형성되고, 제2오프닝(135)은 하기할 보호회로모듈(140)의 제2도전 탭(145)과 대략 대응하는 영역에 형성되며, 제3오프닝(136)은 캡 플레이트(116)에 결합된 플러그(117)와 대략 대응하는 영역에 형성된다.
도면중 미설명 부호 137은 하기할 상부 커버(150)에 결합되는 제1결합 돌기이고, 미설명 부호 138은 하기할 상부 커버(150)에 결합되는 동시에 보호회로모듈(140)에 결합되는 제2결합 돌기이다.
더불어, 절연 홀더(130)는 통상의 절연성 플라스틱, 표면이 절연 처리된 금속 및 세라믹으로 제조될 수 있으며, 본 발명에서 절연 홀더(130)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
보호회로모듈(140)은 절연 홀더(130)에 탑재되는 동시에, 배터리 셀(110)에 전기적 및 기계적으로 연결 및 고정된다. 이를 위해, 보호회로모듈(140)은 제1관통홀(141a) 및 제2관통홀(141b)을 갖고, 또한 하면에 다수의 보호회로소자(142)가 실장되며, 상면에 다수의 외부 단자(143)가 형성된 회로기판(141)을 포함한다. 여기서, 회로기판(141)은 통상의 경성 회로기판, 연성 회로기판 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 그러나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 도면중 미설명 부호 149는 절연 홀더(130)에 형성된 제2결합 돌기(138)에 결합되는 요홈이다.
또한, 보호회로모듈(140)은 제1관통홀(141a)의 하부 주변에 제1도전 탭(144)이 회로기판(141)에 전기적으로 연결되고, 제2관통홀(141b)의 하부 주변에 제2도전 탭(145)이 회로기판(141)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 회로기판(141)의 제1관통홀(141a)은 절연 홀더(130)의 제1오프닝(134)과 대응하는 영역에 형성되고, 회로기판(141)의 제2관통홀(141b)은 절연 홀더(130)의 제2오프닝(135)과 대응하는 영역에 형성된다.
더욱이, 보호회로모듈(140)은 외부 단자(143)와 대응하는 회로기판(141)의 하면 일측에 부착된 고정 탭(148)을 포함한다. 이러한 고정 탭(148)은 회로기판(141)에 전기적으로 연결되거나 또는 기계적으로 고정될 수 있다. 또한, 고정 탭(148)은 절연 홀더(130)에 구비된 고정홀(133)을 관통하여 배터리 셀(110)에 후크 방식 및/또는 무용접 방식으로 접촉 또는 고정된다. 이러한 고정 탭(148)은 니켈, 구리, 알루미늄 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
또한, 고정 탭(148)은 외부 단자(143)와 배터리 셀(110)의 단측면(113) 사이의 거리가 대략 6.5 mm보다 작을 경우 특히 유용하다. 즉, 회로기판(141)의 외부 단자(143)와, 이와 인접한 캔(111)의 단측면(113) 사이의 거리가 대략 6.5 mm보다 작을 경우, 종래와 같은 도전 탭은 용접 영역이 확보되지 않음으로써, 보호회로모듈이 도전 탭에 의해 배터리 셀에 고정되기 어렵다. 그러나, 본 발명에서는 회로기판(141)의 하면에 부착된 고정 탭(148)이 절연 홀더(130)의 고정홀(133)을 관통하여 후크 방식 및/또는 무용접 방식으로 배터리 셀(110)에 접촉 및/또는 고정됨으로써, 보호회로모듈(140)이 배터리 셀(110)로부터 들뜨거나 이탈되어 변형되는 현상이 방지된다.
상부 커버(150)는 배터리 셀(110)의 상부 영역을 덮고, 또한 하부 커버(160)는 배터리 셀(110)의 하부 영역을 덮는다. 좀더 구체적으로, 상부 커버(150)는 보호회로모듈(140) 및 절연 홀더(130)를 덮는 동시에, 배터리 셀(110) 중 장측면(112)의 일부 영역을 덮는다. 또한, 상부 커버(150)는 다수의 개구(151)를 포함함으로써, 보호회로모듈(140)에 형성된 다수의 외부 단자(143)가 외부 방향으로 노출되도록 한다. 이러한 상부 커버(150) 및 하부 커버(160)는 각각 통상의 플라스틱 수지로 미리 성형될 수 있다. 이후, 상부 커버(150)는 배터리 셀(110)의 상부 영역에 위치된 보호회로모듈(140) 및 절연 홀더(130)에 억지끼움 방식으로 결합되고, 또한 하부 커버(160)는 배터리 셀(110)의 하부 영역에 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다. 더불어, 이러한 상부 커버(150) 및 하부 커버(160)는 상술한 보호회로모듈(140), 절연 홀더(130) 및 배터리 셀(110)이 금형에 안착된 이후, 용융된 플라스틱 수지가 금형에 주입 및 냉각되어 형성될 수도 있다.
라벨(170)은 배터리 셀(110)의 전체 장측면(112)과 전체 단측면(113)을 감싸는 동시에, 상부 커버(150) 및 하부 커버(160)의 일부 영역을 감싼다. 따라서, 상부 커버(150)의 내측에 위치된 보호회로모듈(140) 및 절연 홀더(130)가 외부로 이탈되지 않고, 또한 상부 커버(150) 및 하부 커버(160)가 배터리 셀(110)에 강건하고 안정적으로 고정된다. 여기서, 라벨(170)은 외측 표면에 상품명이나, 상표, 제품의 내용, 규격, 용량, 제조연월일, 제조, 판매 및 사용 방법 등이 기재될 수 있고, 내측 표면에 접착층이 형성된다. 더불어, 라벨(170)은 일면에 접착층이 형성되고, 표면 처리된 폴리프로필렌 필름, 표면 처리된 폴리에스터 필름일 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명이 한정되지 않는다.
한편, 라벨 대신에 단단한 플라스틱 재질의 하드 타입 외장 케이스가 이용될 수 있는데, 이 경우 하드 타입 외장 케이스의 내측면에 접착제가 도포됨으로써, 하드 타입 외장 케이스와 배터리 셀(110), 상부 커버(150) 및 하부 커버(160)가 일체로 결합된다.
이와 같이 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 보호회로모듈(140)의 일측에 제1,2도전 탭(144,145)이 전기적으로 연결되고, 제1,2도전 탭(144,145)이 절연 홀더(130)를 관통하여 배터리 셀(110)에 전기적으로 안정적으로 고정되며, 또한 보호회로모듈(140)의 타측에 고정 탭(148)이 부착되고, 고정 탭(148)이 절연 홀더(130)의 고정홀(133)을 관통하여 후크 방식 및/또는 무용접 방식으로 배터리 셀(110)에 고정됨으로써, 보호회로모듈(140)이 배터리 셀(110)에 강건하고 안정적으로 고정된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 배터리 셀, 절연 홀더 및 보호회로모듈을 도시한 분해 사시도 및 분해 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 보호회로모듈(140)의 한 구성 요소인 회로기판(141)의 일측 하면에 고정 탭(148)이 부착된다. 즉, 회로기판(141)의 일측 상면에 다수의 외부 단자(143)가 형성되고, 이와 대응하는 회로기판(141)의 일측 하면에 하나의 고정 탭(148)이 부착된다. 여기서, 고정 탭(148)은 회로기판(141)의 폭 방향 끝단을 초과하여 연장되지 않을 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 외부 단자(143)와 배터리 셀(110)의 단측면(113) 사이의 거리가 대략 6.5 mm 미만이라고 해도, 고정 탭(148)이 보호회로모듈(140)을 절연 홀더(130) 및/또는 배터리 셀(110)에 강건하고 안정적으로 고정하게 된다.
여기서, 고정 탭(148)은 회로기판(141)에 부착되는 제1영역(148a), 절연 홀더(130)의 고정홀(133)을 관통하여 배터리 셀(110)의 고정 부재(118)에 접촉 또는 결합되는 제2영역(148b), 제1,2영역(148a,148b)을 연결하는 제3영역(148c)을 포함한다. 또한, 제1,2영역(148a,148b)은 수직 방향으로 상호간 중첩하지 않는 위치에 형성되며, 상호간 평행한 관계를 갖는다. 더불어, 제1영역(148a)과 제3영역(148c)은 상호간 절곡된 형태를 하고, 제2영역(148b)과 제3영역(148c) 역시 상호간 절곡된 형태를 한다.
또한, 회로기판(141)은 상호간 이격된 제1관통홀(141a) 및 제2관통홀(141b)을 포함하고, 제1관통홀(141a)의 하부 주변에 제1도전 탭(144)이, 제2관통홀(141b)의 하부 주변에 제2도전 탭(145)이 위치된다. 제1도전 탭(144)은 온도 감응 소자(146)에 연결되는 제1영역(144a), 배터리 셀(110)의 전극 단자(115)에 연결되는 제2영역(144b), 제1,2영역(144a,144b)을 연결하는 제3영역(144c)을 포함한다. 여기서, 온도 감응 소자(146)는 별도의 도전 리드(147)에 의해 회로기판(141)에 전기적으로 연결된다. 온도 감응 소자(146)는 배터리 셀(110)의 온도에 따라 저항값이 변하는 소자를 의미한다.
또한, 제2도전 탭(145)은 회로기판(141)에 전기적으로 연결되는 제1영역(145a), 배터리 셀(110)에 연결되는 제2영역(145b), 제1,2영역(145a,145b)을 연결하는 제3영역(145c)을 포함한다. 여기서, 제2도전 탭(145) 역시 회로기판(141)의 폭 방향 끝단을 초과하여 연장되지 않을 수 있다. 더불어, 제2도전 탭(145)의 제1,2영역(145a,145b)은 수직 방향으로 상호간 중첩하지 않는 위치에 형성되며, 상호간 평행한 관계를 갖는다. 더불어, 제1영역(145a)과 제3영역(145c)은 상호간 절곡된 형태를 하고, 제2영역(145b)과 제3영역(145c) 역시 상호간 절곡된 형태를 한다.
절연 홀더(130)는 접착 부재(120)에 의해 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 부착되는 바닥면(131) 및 바닥면(131)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 보호회로모듈(140)이 탑재되는 측면(132)을 포함한다. 더불어, 바닥면(131)과 측면(132)에 걸쳐 고정홀(133)이 형성되며, 이러한 고정홀(133)에 배터리 셀(110)의 고정 부재(118)가 결합 및 고정된다. 더불어, 절연 홀더(130)의 바닥면(131)은 상호간 이격된 제1오프닝(134) 및 제2오프닝(135)을 포함한다. 여기서, 제1오프닝(134)은 실질적으로 제1관통홀(141a)과 대응되는 영역에 형성되고, 제2오프닝(135)은 제2관통홀(141b)과 대응되는 영역에 형성된다.
여기서, 제1도전 탭(144)의 제2영역(144b)은 절연 홀더(130)의 제1오프닝(134)을 관통하는 전극 단자(115)에 전기적으로 연결되고, 제2도전 탭(145)의 제2영역(145b)은 절연 홀더(130)의 제2오프닝(135)을 관통하여 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 전기적으로 연결된다.
또한, 절연 홀더(130)의 바닥면(131)은 제3오프닝(136)을 더 포함하고, 이러한 제3오프닝(136)은 배터리 셀(110)에 구비된 돌출된 플러그(117)에 대응한다. 따라서, 돌출된 플러그(117)와 절연 홀더(130)의 바닥면(131)은 상호간 간섭하지 않게 된다.
배터리 셀(110)은 캔(111)을 막는 캡 플레이트(116)를 포함하고, 이러한 캡 플레이트(116) 위에 전극 단자(115), 플러그(117) 및 고정 부재(118)가 형성된다. 여기서, 전극 단자(115)는 제1오프닝(134)과 대응되는 영역에 형성되고, 플러그(117)는 제3오프닝(136)에 대응하는 영역에 형성된다. 또한, 고정 부재(118)는 절연 홀더(130)의 고정홀(133)과 대응하는 영역에 형성되어, 절연 홀더(130)의 고정홀(133)에 결합 및 고정된다. 따라서, 절연 홀더(130)가 캡 플레이트(116)에 접착 부재(120)로 접착되는 동시에 절연 홀더(130)의 고정홀(133)이 캡 플레이트(116)의 고정 부재(118)에 결합 및 고정됨으로써, 절연 홀더(130)는 캡 플레이트(116) 위에서 수직 방향 및/또는 수평 방향으로 움직이지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 절연 홀더에 보호회로모듈을 결합하는 방법을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116) 위에 접착 부재(120)를 통하여 절연 홀더(130)가 접착되고, 더욱이 캡 플레이트(116) 위에 구비된 고정 부재(118)가 절연 홀더(130)의 고정홀(133)에 결합 및 고정된 상태에서, 보호회로모듈(140)이 절연 홀더(130) 위에 탑재된다.
이때, 보호회로모듈(140)에 구비된 고정 탭(148)이 절연 홀더(130)의 고정홀(133)을 관통하여 결합되고, 더욱이 고정 탭(148)은 캡 플레이트(116)에 구비된 고정 부재(118)의 상면에 접촉한다. 즉, 보호회로모듈(140)의 고정 탭(148)이 절연 홀더(130)의 고정홀(133)을 관통하여 캡 플레이트(116)에 구비된 고정 부재(118)에 무용접 방식으로 접촉 및/또는 고정된다. 실질적으로, 고정 탭(148)의 제2영역(148b)이 절연 홀더(130)의 고정홀(133)에 끼워짐으로써, 고정 탭(148)의 제2영역(148b)이 고정 부재(118)와 절연 홀더(130)의 사이에 끼워진 형태를 한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 중에서 절연 홀더에 보호회로모듈의 고정 탭이 고정된 상태를 도시한 부분 사시도이고, 도 5b는 보호회로모듈의 도전 탭이 배터리 셀에 고정되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 보호회로모듈(140)에 구비된 고정 탭(148)이 절연 홀더(130)의 고정홀(133)에 끼워져 배터리 셀(110)의 고정 부재(118)에 고정된 이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1도전 탭(144) 및 제2도전 탭(145)이 배터리 셀(110)에 전기적으로 연결 및 고정된다.
좀더 구체적으로 설명하면, 제1도전 탭(144)의 제2영역(144b)이 배터리 셀(110)의 전극 단자(115)에 레이저 용접될 수 있다. 이때, 레이저 용접기(191)는 보호회로모듈(140)에 구비된 제1관통홀(141a)을 통하여 레이저 빔을 제1도전 탭(144)의 제2영역(144b)에 전달한다. 여기서, 전극 단자(115)는 절연 홀더(130)의 제1오프닝(134)의 내측에 위치한다.
또한, 제2도전 탭(145)의 제2영역(145b)이 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 레이저 용접될 수 있다. 이때, 레이저 용접기(192)는 보호회로모듈(140)에 구비된 제2관통홀(141b)을 통하여 레이저 빔을 제2도전 탭(145)의 제2영역(145b)에 전달한다. 여기서, 제2도전 탭(145)의 제2영역(145b)이 절연 홀더(130)의 제2오프닝(135)을 관통하여 캡 플레이트(116)에 용접된다.
비록, 여기서는 레이저 용접을 예로 하여 설명하였으나, 이러한 레이저 용접 외에 초음파 용접, 저항 용접 및 그 등가 방법 중 어느 하나가 이용될 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 하여, 보호회로모듈(140)은 제1도전 탭(144)을 통하여 배터리 셀(110)의 전극 단자(115)에 전기적으로 연결 및 고정되고, 제2도전 탭(145)을 통하여 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 전기적으로 연결 및 고정되며, 고정 탭(148)을 통하여 배터리 셀(110)의 고정 부재(118)에 후크 방식 및/또는 무용접 방식으로 고정된다. 물론, 절연 홀더(130)는 접착 부재(120)를 통하여 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 접착된다. 따라서, 보호회로모듈(140)의 외부 단자(143)가 배터리 셀(110)의 단측면(113)으로부터 대략 6.5 mm 이내의 거리에 위치한다고 해도, 외부 단자(143)와 대응하는 보호회로모듈(140)의 일 영역이 배터리 셀(110) 또는 절연 홀더(130)에 강건하고 안정적으로 고정된다. 물론, 이와 반대 영역의 보호회로모듈(140)의 다른 일 영역은 제2도전 탭(145)에 의해 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 고정됨으로써, 결국 보호회로모듈(140)의 양측 끝단이 배터리 셀(110)에 안정적으로 강건하게 고정된다.
도 6은 도 5b의 6 영역을 도시한 확대 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(110)에 구비되고 상부 방향으로 돌출된 대략 육면체 형태의 고정 부재(118)는 절연 홀더(130)에 구비된 고정홀(133)에 결합되고, 또한 보호회로모듈(140)에 구비된 고정 탭(148)의 제2영역(148b)이 고정홀(133)에 결합되는 동시에 고정 부재(118)의 상면에 접촉한다. 실질적으로, 고정 탭(148)의 제2영역(148b)이 고정 부재(118)와 절연 홀더(130)의 사이에 끼워진 형태를 한다. 더불어, 고정 탭(148)의 제3영역(148c)은 절연 홀더(130)의 측면(132)에 밀착될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 고정 탭과 절연 홀더 또는 배터리 셀의 결합 관계를 도시한 확대 단면도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 고정 부재(218)는 고정 탭(148)의 제2영역(148b)이 끼워지는 제1,2영역(218a,218b), 제1,2영역(218a,218b)을 연결하는 제3영역(218c)을 포함할 수 있다. 즉, 고정 부재(218)는 절연 홀더(130)의 고정홀(133)에 끼워지고, 고정 부재(218)의 제1,2영역(218a,218b) 사이의 공간에 보호회로모듈(140)의 고정 탭(148)이 끼워질 수 있다. 여기서, 고정 부재(218)의 제1,2영역(218a,218b)은 수직 방향으로 중첩된 영역에 형성되며, 상호간 이격된 채 평행하게 형성된다. 또한, 고정 부재(218)의 제2영역(218c)이 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 고정된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 고정 부재(218)를 이루는 제1,2영역(218a,218b)에는 챔퍼(218d)가 더 형성될 수 있다. 따라서, 고정 탭(148)의 제2영역(148b)이 용이하게 고정 부재(218)의 제1,2영역(218a,218b)의 사이에 끼워질 수 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 고정 부재(318)는 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)에 고정된 제1영역(318a), 절연 홀더(130)의 고정홀(133)에 결합되는 제2영역(318b), 제1,2영역(318a,318b)을 연결하는 제3영역(318c)을 포함한다. 여기서, 제1,2영역(318a,318b)은 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 형성되며, 상호간 이격된 채 평행하게 형성된다. 따라서, 고정 탭(148)의 제2영역(148b)은 고정 부재(318)의 제2영영(318b)과 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(116)의 사이의 공간에 끼워질 수 있다.
이밖에도 본 발명에서 다양한 형태의 고정 부재가 캡 플레이트 위에 구비될 수 있으며, 여기에 도시되고 설명된 형태로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 고정 부재는 별도로 구비된 후 캡 플레이트에 용접되어 형성되거나, 또는 캡 플레이트에 프레스 가공법이 적용되어, 고정 부재가 캡 플레이트로부터 돌출 및 연장되어 형성될 수도 있다.
더불어, 본 발명에서 고정 탭이 보호회로모듈을 절연 홀더 및/또는 배터리 셀에 기계적으로 고정하는 역할에 대해 설명되었으나, 이러한 고정 탭은 보호회로모듈을 배터리 셀에 전기적으로 연결하는 역할도 가질 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 배터리 팩
110; 배터리 셀 111; 캔
112; 장측면 113; 단측면
114; 바닥면 115; 전극 단자
116; 캡 플레이트 117; 플러그
118; 고정 부재 120; 접착 부재
130; 절연 홀더 131; 바닥면
132; 측면 133; 고정홀
134; 제1오프닝 135; 제2오프닝
136; 제3오프닝 137; 제1결합 돌기
138; 제2결합 돌기 140; 보호회로모듈
141; 회로기판 141a; 제1관통홀
141b; 제2관통홀 142; 보호회로소자
143; 외부 단자 144; 제1도전 탭
145; 제2도전 탭 146; 온도 감응 소자
147; 도전 리드 148; 고정 탭
149; 요홈 150; 상부 커버
151; 개구 160; 하부 커버
170; 라벨

Claims (17)

  1. 배터리 셀;
    상기 배터리 셀에 결합된 절연 홀더; 및
    상기 절연 홀더에 결합된 보호회로모듈을 포함하고,
    상기 절연 홀더에 고정홀이 형성되고, 상기 보호회로모듈에 고정 탭이 부착되며, 상기 고정 탭이 상기 고정홀을 통하여 상기 배터리 셀에 고정됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 단측면을 더 포함하고,
    상기 보호회로모듈은 외부 단자를 더 포함하며,
    상기 단측면과 외부 단자 사이의 거리가 6.5 mm보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 돌출된 고정 부재를 더 포함하고,
    상기 고정 부재가 상기 절연 홀더의 고정홀에 결합되며,
    상기 고정 탭이 상기 고정 부재에 접촉하거나 끼워짐을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 부재는 상기 고정 탭이 접촉하는 육면체 형태인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 부재는
    상기 고정 탭이 끼워지는 상호간 평행한 제1,2영역; 및
    상기 제1,2영역을 연결하는 제3영역을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1,2영역은 각각 챔퍼를 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 탭은
    상기 보호회로모듈에 부착되는 제1영역;
    상기 고정 부재에 접촉하거나 끼워지는 제2영역; 및
    상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 제3영역을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 홀더는 상기 배터리 셀에 접착 부재를 통하여 접착됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 홀더는
    상기 배터리 셀에 접착되는 바닥면; 및
    상기 바닥면으로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 상기 보호회로모듈이 탑재되는 측면을 포함하고,
    상기 고정홀은 상기 바닥면과 상기 측면에 걸쳐 형성됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은
    상호간 이격된 제1관통홀 및 제2관통홀을 갖는 회로기판;
    상기 제1관통홀과 대응되는 영역에 위치되어, 상기 배터리 셀과 상기 회로기판을 전기적으로 연결하는 제1도전 탭; 및
    상기 제2관통홀과 대응되는 영역에 위치되어, 상기 배터리 셀과 상기 회로기판을 전기적으로 연결하는 제2도전 탭을 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연 홀더는
    상기 제1관통홀과 대응되는 위치에 제1오프닝이 형성되고,
    상기 제2관통홀과 대응되는 위치에 제2오프닝이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 전극 단자를 더 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 제1오프닝의 내측에 위치되고,
    상기 제1도전 탭은 상기 전극 단자에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 캡 플레이트를 더 포함하고,
    상기 제2도전 탭은 상기 제2오프닝을 관통하여 상기 캡 플레이트에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2도전 탭은
    상기 회로기판에 전기적으로 연결되는 제1영역;
    상기 캡 플레이트에 전기적으로 연결되는 제2영역; 및
    상기 제1영역과 상기 제2영역을 연결하는 제3영역을 포함하고,
    상기 제2영역이 상기 제2관통홀 및 상기 제2오프닝에 대응하는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 절연 홀더는 상기 제1,2오프닝과 이격된 제3오프닝을 더 포함하고,
    상기 배터리 셀은 상기 제3오프닝과 대응되는 위치에 형성된 주액구 플러그를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 홀더 및 상기 보호회로모듈을 감싸며 상기 배터리 셀에 결합된 상부 커버를 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 배터리 셀 및 상기 상부 커버를 감싸는 라벨을 더 포함함을 특징으로 하는 배터리 팩.
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