(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2016-0058492
(43) 공개일자 2016년05월25일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
H01M 2/34 (2006.01) H01M 10/42 (2014.01)
H01M 2/10 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2014-0160038
(22) 출원일자 2014년11월17일
심사청구일자 2015년11월25일
(71) 출원인
주식회사 엘지화학
서울특별시 영등포구 여의대로 128 (여의도동)
(72) 발명자
고혁준
대전광역시 유성구 문지로 188 LG화학 기술연구원
(74) 대리인
손창규
전체 청구항 수 : 총 17 항
(54) 발명의 명칭 접속부재를 포함하고 있는 원통형 전지
(57) 요 약
본 발명은 하나 이상의 전지셀이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩으로서. 상기 전지셀의 작동을 제어하는
BMU(Battery Management Unit)가 하나 이상의 접속부재에 의해 전지셀에 전기적으로 연결된 상태로 전지셀과 함
께 팩 케이스에 내장되어 있고; 상기 BMU에는 접속부재의 단부가 삽입 고정되어 솔더링에 의해 전기적으로 연결
되는 접속용 관통구가 천공되어 있으며; 상기 BMU의 접속용 관통구에 삽입되는 접속부재의 단부에는 솔더링을 위
해 접속부재를 접속용 관통구에 삽입할 때 접속부재의 단부를 정위치 고정하기 위한 고정용 돌기가 형성되어 있
는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
대 표 도 - 도1
공개특허 10-2016-0058492
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명 세 서
청구범위
청구항 1
하나 이상의 전지셀이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩으로서,
상기 전지셀의 작동을 제어하는 BMU(Battery Management Unit)가 하나 이상의 접속부재에 의해 전지셀에 전기적
으로 연결된 상태로 전지셀과 함께 팩 케이스에 내장되어 있고;
상기 BMU에는 접속부재의 단부가 삽입 고정되어 솔더링에 의해 전기적으로 연결되는 접속용 관통구가 천공되어
있으며;
상기 BMU의 접속용 관통구에 삽입되는 접속부재의 단부에는 솔더링을 위해 접속부재를 접속용 관통구에 삽입할
때 접속부재의 단부를 정위치 고정하기 위한 고정용 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 원통형 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 3
제 1 항에 있어서, 상기 BMU는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)인 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 4
제 1 항에 있어서, 상기 접속부재는 금속 플레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 5
제 1 항에 있어서, 상기 고정용 돌기는 접속부재의 양면을 기준으로 일면으로부터 타면으로 돌출된 양각의 엠보
(embo) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 6
제 1 항에 있어서, 상기 고정용 돌기는 BMU의 접속용 관통구에 삽입된 후에 이탈을 억제하는 수평 단면 구조로
형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 7
제 6 항에 있어서, 상기 고정용 돌기는 수평 단면 상으로 반타원 또는 다각형 형상으로 이루어진 것을 특징으로
하는 전지팩.
청구항 8
제 6 항에 있어서, 상기 고정용 돌기는 BMU의 접속용 관통구에 삽입 방향으로 돌출 높이가 작아지는 테이퍼 구
조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 9
제 1 항에 있어서, 상기 BMU의 접속용 관통구는 슬릿 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 10
제 1 항에 있어서, 상기 접속부재의 단부는 접속용 관통구를 통해 삽입된 후 BMU로부터 상향 돌출되어 있는 구
조로 장착되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 11
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제 1 항에 있어서, 상기 접속부재는 전지셀의 양극단자와 음극단자를 각각 연결하는 제 1 접속부재 및 제 2 접
속부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 12
제 1 항에 있어서, 상기 접속부재는,
상기 전지셀의 전극단자에 접속되는 전지셀 접속 단자부;
상기 접촉 단자부로부터 연장되어 상기 전지셀의 외면에 대응하는 형상으로 절곡 연장되어 있는 수평 연장부;
및
상기 수평 연장부로부터 BMU 쪽으로 수직 절곡되어 있고 고정용 돌기가 형성되어 있는 BMU 접속 단자부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 13
제 12 항에 있어서, 상기 전지셀 접속 단자부는 전지셀의 전극단자에 접속되는 부위가 중첩된 상태로 접속되도
록 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 14
제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 접속 단자부에는 전지셀의 전극단자에 대한 용접을 위한 슬릿이 형성되어 있는
것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 15
제 14 항에 있어서, 상기 용접은 스팟 용접에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
청구항 16
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스.
청구항 17
제 16 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 및 무선 전원장치인 것을 특징으로
하는 디바이스.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 접속부재를 포함하고 있는 원통형 전지 에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고[0002]
있다.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위[0003]
전지들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전
지 1개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(portable DVD),
소형 PC, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다
수의 전지들을 내장한 전지팩의 사용이 요구된다.
이러한 전지팩은 다수의 단위전지(이차전지)들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등[0004]
을 접속함으로써 제조된다. 단위전지로서 각형 또는 파우치형 전지를 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대
면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스 바 등의 접속부재에 의해 연결하여 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구
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조의 입체형 전지팩을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 이차전지가 단위전지로서 유리하다.
반면에, 원통형 이차전지는 일반적으로 각형 및 파우치형 이차전지보다 큰 전기용량을 가지지만, 원통형 이차전[0005]
지의 외형적 특성상 적층구조로의 배열이 용이하지 않다. 그러나, 이차전지 팩의 형상이 전체적으로 선형 또는
판상형 구조일 때 각형 또는 파우치형 보다 구조적으로 잇점이 있다.
따라서, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD, 소형 PC 등의 경우에는 다수의 원통형 이차전지들을 직렬방식 또는 병렬[0006]
및 직렬방식으로 연결한 전지팩이 많이 사용되고 있다. 그러한 전지팩에 사용되는 코어 팩의 구조로서, 예를
들어, 2P(병렬)-3S(직렬)의 선형 구조, 2P-3S의 판상형 구조, 2P-4S의 선형 구조, 2P-4S의 판상형 구조, 1P-3S
의 선형 구조, 1P-3S의 판상형 구조 등이 사용되고 있다.
병렬방식의 연결 구조는, 전극단자들이 동일한 방향을 향하도록 배향한 상태에서 둘 또는 그 이상의 원통형 이[0007]
차전지들을 그것의 측면방향으로 인접하게 배열하여, 접속부재로 용접함으로써 달성된다. 이러한 병렬방식의
원통형 이차전지들을 "뱅크(bank)"로 칭하기도 한다.
직렬방식의 연결구조는, 서로 반대 극성의 전극단자들을 연속되도록 둘 또는 그 이상의 원통형 이차전지들을 길[0008]
게 배열하거나, 또는 전극단자들이 서로 반대 방향을 향하도록 배열한 상태에서 둘 또는 그 이상의 원통형 이차
전지들을 측면방향으로 인접하게 배열하여, 접속부재로 용접함으로써 달성된다.
일반적으로, 이러한 원통형 이차전지들의 전기적 연결에는 일반적으로 금속 플레이트 등과 같은 얇은 접속부재[0009]
를 이용하여 상기 원통형 이차전지와 BMU와 같은 제어부를 용접하게 되는데, 이 경우에 상기 접속부재의 단부를
상기 BMU의 소정 부위에 위치시킨 후에 별도의 지그(Jig) 등을 사용하여 스팟 용접을 수행하게 된다.
그러나, 이러한 별도의 지그 등을 사용하여 접속부재를 고정하는 방식은 추가적인 과정이 필요할 뿐만 아니라,[0010]
현실적으로 구조적 변경이 요구되는 다양한 형상의 전지팩을 제조하려는 환경에서는 이러한 지그를 사용할 수
없는 경우가 많다. 더욱이, 지그 이용이 가능한 환경이라고 하더라도 용접 과정에서 접속부재의 유격으로 용접
불량이 발생되고, 결국, 용접 불량에 따른 제품의 손실(Loss)로 이어지는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 해결하면서 근본적으로 전지셀과 BMU 등의 제어부에 효과적으로 고정되어 솔더[0011]
링 등의 용접이 안정적으로 이루어질 수 있는 전지팩의 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한[0012]
다.
본 발명의 목적은 원통형 전지와 BMU와 전기적 연결을 위해 접속부재의 단부에 하나 이상의 고정용 돌기를 형성[0013]
시킴으로써, 용접 과정에서 발생되는 용접 불량 및 손실을 방지할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, [0014]
하나 이상의 전지셀이 팩 케이스에 장착되어 있는 전지팩으로서, 상기 전지셀의 작동을 제어하는 BMU(Battery[0015]
Management Unit)가 하나 이상의 접속부재에 의해 전지셀에 전기적으로 연결된 상태로 전지셀과 함께 팩 케이스
에 내장되어 있고;
상기 BMU에는 접속부재의 단부가 삽입 고정되어 솔더링에 의해 전기적으로 연결되는 접속용 관통구가 천공되어[0016]
있으며;
상기 BMU의 접속용 관통구에 삽입되는 접속부재의 단부에는 솔더링을 위해 접속부재를 접속용 관통구에 삽입할[0017]
때 접속부재의 단부를 정위치 고정하기 위한 고정용 돌기가 형성되어 있는 구조로 이루어져 있다.
즉, 상기 접속부재의 단부에 고정용 돌기가 형성되어 있으므로, 상기상기 고정용 돌기가 상기 관통구에 삽입되[0018]
어 정위치 되므로, 접속부재를 상기 BMU에 솔더링 하는 경우에 유격 없이 고정시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전지셀은 원통형 이차전지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.[0019]
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상기 BMU는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)일 수 있고, 상기상기 접속부재는 금속 플레이트일 수 있다.[0020]
하나의 예에서, 상기 고정용 돌기는 접속부재의 양면을 기준으로 일면으로부터 타면으로 돌출된 양각의 엠보[0021]
(embo) 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 고정용 돌기는 일측으로부터 타면으로 함몰되면서 돌출되는 엠보 구
조이므로, 솔더링 시에 소재가 상기 함몰 부위로 유입되면서 더욱 견고하게 고정될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 고정용 돌기는 BMU의 접속용 관통구에 삽입된 후에 이탈을 억제하는 수평 단면 구조로 형[0022]
성될 수 있고, 예를 들어, 상기 고정용 돌기는 수평 단면 상으로 반타원 또는 다각형 형상으로 이루어질 수 있
으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
경우에 따라서, 상기 고정용 돌기는 BMU의 접속용 관통구에 삽입 방향으로 돌출 높이가 작아지는 테이퍼 구조로[0023]
이루어질 수 있다. 따라서, 상기 접속부재는 상기 BMU에 용이하게 삽입되는 반면에 이탈은 억제되는 구조이다.
상기 BMU의 접속용 관통구는 슬릿 구조로 형성될 수 있고, 하나의 에에서, 상기 접속부재의 단부는 접속용 관통[0024]
구를 통해 삽입된 후 BMU로부터 상향 돌출되어 있는 구조로 장착될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접속부재는 전지셀의 양극단자와 음극단자를 각각 연결하는 제 1 접속부재 및 제[0025]
2 접속부재를 포함하는 구조로서, 상기 접속부재는,
상기 전지셀의 전극단자에 접속되는 전지셀 접속 단자부;[0026]
상기 접촉 단자부로부터 연장되어 상기 전지셀의 외면에 대응하는 형상으로 절곡 연장되어 있는 수평 연장부;[0027]
및
상기 수평 연장부로부터 BMU 쪽으로 수직 절곡되어 있고 고정용 돌기가 형성되어 있는 BMU 접속 단자부;[0028]
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.[0029]
상기 구조에서, 상기 전지셀 접속 단자부는 전지셀의 전극단자에 접속되는 부위가 중첩된 상태로 접속되도록 절[0030]
곡되어 있는 구조일 수 있다.
또, 상기 전지셀 접속 단자부에는 전지셀의 전극단자에 대한 용접을 위한 슬릿이 형성되어 있는 구조일 수[0031]
있고, 하나의 예에서, 상기 용접은 스팟 용접에 의해 수행되는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하고, 이러한 전지팩은 고온 안정성 및 긴[0032]
사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 및 무선 전원장치 등을 들 수 있으나,[0033]
이에 한정되는 것은 아니다.
발명의 효과
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 접속부재가 장착된 전지팩은, 상기 접속부재의 단부에 엠보 형상의[0034]
고정용 돌기를 형성시킴으로써, 인쇄회로기판에 솔더링 하는 경우에 별도의 지그(Jig)를 사용할 필요가 없어서
제조 공정 효율이 향상되는 효과가 있다.
또, 본 발명에 따른 전지팩은 수평 단면구조의 접속부재에 의해 인쇄회로기판의 정위치 고정되므로, 상기 접속[0035]
부재의 유격이나 흔들림 없이 솔더링 작업이 수행될 수 있는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접속부재가 장착된 원통형 이차전지의 사시도이다.[0036]
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접속부재의 사시도들이다.
도 4는 도 3의 A 및 B의 부분 확대도들이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접속부재가 장착된 전지팩의단면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
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이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한[0037]
것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접속부재가 장착된 원통형 이차전지의 사시도가 모식적으로 도시되어[0038]
있고, 도 2에는 도 1의 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(100)은 원통형 이차전지(100), 원통형 이차전지(100)의 전극[0039]
단자들(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되어 있는 한 쌍의 접속부재들(300) 및 접속부재들(300)의 일측 단부
에 전기적으로 연결되어 있는 인쇄회로기판(110)을 포함하여 구성되어 있다.
접속부재(300)는 전체적으로 크랭크 형상으로 형성되어 있고, 일측 단부의 제 1 접속 단자부(310)에는 고정용[0040]
돌기(500)가 형성되어 있다.
제 1 접속 단자부(310)는 접속용 관통구(111)를 통해 삽입된 후 인쇄회로기판(110)으로부터 상향 돌출되는 구조[0041]
로 결합되는 구조로서, 접속부재(300)의 고정용 돌기(500)가 인쇄회로기판(110)의 접속용 관통구(111)를 통해
삽입되어 솔더링(soldering)이 수행된다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접속부재의 사시도들이 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의[0042]
A 및 B의 부분 확대도들이 모식적으로 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 접속부재가
장착된 전지팩의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 접속부재(300)는 원통형 이차전지(200)의 전극단자들에 접속되어[0043]
있는 제 1 접속 단자부(330), 제 1 접속 단자부(330)로부터 연장되어 원통형 이차전지(200)의 외면을 따라 길이
방향으로 절곡되어 있는 수평 연장부(320) 및 수평 연장부(320)로부터 인쇄회로기판(110) 방향으로 수직 절곡되
어 있는 제 2 접속 단자부(310)로 구성되어 있다.
제 1 접속 단자부(330)는 전지셀의 전극단자에 접속되는 부위가 중첩된 상태로 접속되도록 절곡되는 형상으로[0044]
형성되어 있고, 제 2 접속 단자부(310)에는 위치 고정용 돌기(500)가 형성되어 있다.
고정용 돌기(500)는 인쇄회로기판(110)의 접속용 관통구(111) 방향으로 돌출 높이가 작아지는 테이퍼 구조(도시[0045]
하지 않음)이고, 접속용 관통구(111)에 삽입된 후에 이탈이 억제되는 수평 단면 상으로 반타원 형상으로 이루어
져 있다. 따라서, 고정용 돌기(500)가 접속용 관통구(111)에 삽입이 용이하게 이루어지는 반면에 접속용 관통구
(111)로부터 이탈이 억제된다.
또, 고정용 돌기(500)는 접속부재(300)의 제 2 접속 단자부(310)의 양면을 기준으로 일면으로부터 타면으로 돌[0046]
출되는 구조로서, 상기 일면에는 함몰부(510)가 자연스럽게 형성되어 있다. 따라서, 고정용 돌기(500)가 접속용
관통구(111)에 삽입되어 솔더링이 수행되는 경우에 용접 물질이 함몰부(510)에 유입되므로 용접성이 향상된다.
한편, 접속부재(300)의 제 1 접속 단자부(330)의 중앙부위에는 원통형 이차전지(200)의 전극단자와 스팟 용접을[0047]
수행하도록 슬릿(331)이 형성되어 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및[0048]
변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
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도면
도면1
도면2
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도면3
도면4
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도면5
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