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JP2014107264A - バッテリーパック - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリーパックを提供する。
【解決手段】互いに並んで位置する複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレートと、リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュールと、保護回路モジュールに電気的に連結され、複数のバッテリーセルの温度を測定する温度センサーと、を備え、リードプレートには、温度センサーが挿入されて、温度センサーの位置を固定するホールが形成されたバッテリーパックである。これにより、温度センサーの装着位置が特定されることによって、温度センサーの損傷を防止して、温度センサーの信頼性を向上させることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、バッテリーパックに関する。
無線インターネットや通信技術の発達によって、電源供給装置なしに、バッテリーを使って運用可能なタブレットPCやノート型パソコンのような携帯用コンピュータの普及が急速に増加している。一般的に、携帯用コンピュータは、小型であり、携帯が手軽であるので、移動性に優れており、業務用または個人用として広く使われている。携帯用コンピュータは、電源供給装置にとらわれず、多様な場所で使われるように、内蔵型バッテリーパックを備えることができる。バッテリーパックは、充放電を繰り返して使用できる二次電池を備える。
長期間使用するために、バッテリーパックは、バッテリーセルの温度情報をモニタリングし、過熱のような非常状況をキャッチして、爆発のような事故を未然に防止するための構成を含む。
本発明が解決しようとする課題は、バッテリーセルの温度情報をモニタリングする温度センサーの損傷を防止し、温度センサーの信頼性を向上させるバッテリーパックを提供することである。
前記課題を達成するための本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、互いに並んで位置する複数のバッテリーセル、前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレート、前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュール、及び前記保護回路モジュールに電気的に連結され、前記複数のバッテリーセルの温度を測定する温度センサーを備え、前記リードプレートには、前記温度センサーが挿入され、前記温度センサーの位置を固定するホールが形成される。
また、前記ホールは、段差を有する領域に形成される。
また、前記温度センサーは、軟性ケーブルを通じて、前記保護回路モジュールと接続される。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備える。
また、前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を備え、前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備える。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、前記一端と他端との間隔は、前記一対の溶接端子間の間隔より大きい。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれる。
また、前記電極端子と前記溶接部との間にリードタブをさらに備える。
また、前記リードタブは、温度保護素子を含む。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置する。
また、前記課題を達成するための本発明の他の実施形態によるバッテリーパックは、互いに並んで位置する複数のバッテリーセル、前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレート、前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュール、及び前記保護回路モジュールに電気的に連結された温度センサーを備え、前記リードプレートには、前記複数のバッテリーセルのうち少なくともいずれか一つの表面を露出させるホールが形成され、前記温度センサーは、前記ホールを通じて露出された前記表面と接して、前記複数のバッテリーセルの温度を測定する。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置する。
また、前記温度センサーは、前記ホールに挿入される。
また、前記ホールは、段差を有する領域に形成される。
また、前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備える。
また、前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を備え、前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備える。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、前記一端と他端との間隔は、前記一対の溶接端子間の間隔より大きい。
また、前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれる。
また、前記電極端子と前記溶接部との間にリードタブをさらに備える。
また、前記リードタブは、温度保護素子を含み、前記電極端子は、負極端子である。
また、前記保護回路モジュールは、前記温度センサーが測定した前記温度によって、前記複数のバッテリーパックの充放電を制御する。
本発明によれば、温度センサーの装着位置が特定されることによって、温度センサーの損傷を防止して、温度センサーの信頼性を向上させることができる。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示す分解斜視図である。 図1のバッテリーパックの一部構成を概略的に示す分解斜視図である。 図1のバッテリーパックのリードプレートを概略的に示す平面図である。 図1のバッテリーパックで、リードプレートのホールに温度センサーが挿入された状態を示す部分斜視図である。 図3のP部分を拡大した拡大図である。
本発明は、添付した図面と共に、詳細に後述する実施形態を参照することで、明確になるであろう。しかし、本発明は、後述する実施形態に限定されず、それぞれ異なる多様な形態で具現され、但し、本実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範囲を完全に知らせるために提供され、本発明は、特許請求の範囲によって定義されねばならない。一方、本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、複数形も含む。明細書で使われる“含む(Comprises)”及び/または“含むところの(Comprising)”は、述べられた構成要素、ステップ、動作及び/または素子が一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び/または素子の存在、または追加を排除しないことを意味する。第1、第2の用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は、用語によって限定されてはいけない。用語は、一つの構成要素を、他の構成要素から区別する目的としてのみ使われる。
図1は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した分解斜視図である。
図1を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーパック10は、多数のバッテリーセル200、多数のバッテリーセル200を電気的に連結するリードプレート300、及びリードプレート300と電気的に連結された保護回路モジュール400を備え、保護回路モジュール400には、温度センサー430が電気的に連結される。また、多数のバッテリーセル200、リードプレート300、及び保護回路モジュール400は、ケース100の内部に収容される。
まず、ケース100は、相互結合する上部ケース110と下部ケース120を備える。上部ケース110及び下部ケース120は、側面に沿って形成されたフック構造を通じて相互結合される。また、下部ケース120は、バッテリーセル200が載置される空間S1と、保護回路モジュール400が載置される空間S2とを備える。
一方、ケース100の内部に収容されるバッテリーセル200の外装材は、金属性素材を含むカン211で製作され、この時、バッテリーセル200の不要な電気的接続を避けるために、ケース100は、絶縁性素材で形成される。例えば、ケース100は、プラスチック射出物である。
また、ケース100の全体的な厚さを最小化するために、上部ケース110の表面または下部ケース120の下面は、バッテリーセル200の表面または下面に対応する領域が開放された状態で形成される。上部ケース110及び下部ケース120の開放された領域は、上部ケース110及び下部ケース120のそれぞれに付着されるラベル510、520によって覆われる。
複数のバッテリーセル200は、再充電が可能な二次電池であって、例えば、リチウム−イオン電池で構成される。バッテリーセル200は、電極組立体(図示せず)及び電極組立体を収容するカン211を含む。
電極組立体は、例えば、正極板と負極板、及びこれらの間に介在したセパレータを積層した後、ゼリーロール状に巻き取って製作する。カン211は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されるが、これらに限定されるものではない。
複数のバッテリーセル200は、一方向に沿って並んで(side−by−side)配される。図1では、バッテリーパック10が三つのバッテリーセル200を含む構成を例示しているが、本発明は、これに限定されない。
複数のバッテリーセル200は、リードプレート300によって、直列、並列、または直並列に相互電気的に連結される。リードプレート300は、テープ350によってバッテリーセル200に安定的に結合され、バッテリーセル200の温度を測定して、その結果を保護回路モジュール400に伝達する温度センサー430の位置を固定するためのホール330(図2)が形成される。このようなリードプレート300については、図2ないし図5を参照して後述する。
保護回路モジュール400は、基板410、及び基板410の一側または内部に実装される保護素子(図示せず)を含む。保護素子としては、抵抗及びコンデンサのような受動素子や、電界トランジスタのような能動素子からなる安全素子、または集積回路が選択的に形成される。
保護回路モジュール400は、リードプレート300と電気的に連結される。例えば、リードプレート300に形成された多数の接続突起322が保護回路モジュール400に形成された多数の接続溝440に挿入されることによって、保護回路モジュール400とリードプレート300とは、電気的に連結される。また、保護回路モジュール400の一側には、外部の電子機器に電力を供給するためのコネクタ420が備えられる。
一方、保護回路モジュール400は、バッテリーセル200の過充電、過放電、または過電流によって発生する過熱及び爆発を防止せねばならない。このために、保護回路モジュール400には、複数のバッテリーセル200の温度を測定する温度センサー430が電気的に連結される。
温度センサー430は、測定位置の温度情報を電気的信号として生成して、保護回路モジュール400に伝達する。例えば、温度センサー430は、サーミスター(thermistor)である。さらに具体的に、サーミスターは、測定対象の温度に対応する電気信号を生成することによって、温度によって電気抵抗が可変される抵抗型サーミスターである。
温度センサー430は、バッテリーセル200の温度変化をモニタリングし、保護回路モジュール400は、モニタリング結果によって、バッテリーセル200の充放電を制御する。このために、温度センサー430で生成された電気信号は、温度センサー430と保護回路モジュール400とを連結するケーブル432によって、保護回路モジュール400に伝達される。
一方、温度センサー430は、リードプレート300に形成されたホール330(図2)に挿入されて、位置が固定される。したがって、温度センサー430の装着位置が特定されることによって、温度センサー430の損傷が防止され、温度センサー430の信頼性が向上する。
図2は、図1のバッテリーパックの一部構成を概略的に示した分解斜視図であり、図3は、図1のバッテリーパックのリードプレートを概略的に示した平面図であり、図4は、図1のバッテリーパックで、リードプレートのホールに温度センサーが挿入された状態を示した部分斜視図である。そして、図5は、図3のP部分を拡大した拡大図である。
複数のバッテリーセル200のそれぞれの一側面には、第1電極端子210及び第2電極端子220が形成される。例えば、第1電極端子210は、正極端子であり、第2電極端子220は、負極端子である。
リードプレート300は、複数のバッテリーセル200の同じ一側面上に位置し、複数のバッテリーセル200を互いに電気的に連結させる。一方、図2では、3個のバッテリーセル200が直列連結された構成を示しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、互いに電気的に連結されるバッテリーセル200の個数や連結方法は、多様に構成される。
図2及び図3を参照すれば、リードプレート300は、複数のバッテリーセル200のうち隣接する二つのバッテリーセル200を電気的に連結する、導電性を有する複数の導電プレート301〜304と、複数の導電プレート301〜304を覆い包んで連結する絶縁フィルム340と、を備える。
さらに具体的に、リードプレート300は、第1導電プレート301、第2導電プレート302、第3導電プレート303及び第4導電プレート304を備える。このうち、第2導電プレート302と第3導電プレート303とは、隣接する二つのバッテリーセル200を直接電気的に連結させ、第1導電プレート301と第4導電プレート304とは、外部の回路(図示せず)を通じて電気的に連結される。すなわち、第1導電プレート301と第4導電プレート304とは、端子としての役割を行う。
絶縁フィルム340は、互いに分離された複数の導電プレート301〜304を覆い包んで連結するので、複数の導電プレート301〜304間の短絡を防止し、分離された複数の導電プレート301〜304を一回で整列可能にすることによって、バッテリーパック10(図1)の製造を単純化させる。
一方、複数の導電プレート301〜304のそれぞれは、絶縁フィルム340から露出された溶接部310を備える。溶接部310は、バッテリーセル200の第1電極端子210または第2電極端子220と溶接される。
例えば、溶接部310は、バッテリーセル200の第1電極端子210と溶接されて、バッテリーセル200と電気的に連結される。
このような溶接部310は、相互離隔された一対の溶接端子312を備え、複数の導電プレート301〜304は、前記一対の溶接端子312を迂回して、一対の溶接端子312を電気的に連結させるバイパス部320を備える。
バイパス部320をさらに具体的に示した図5を参照すれば、バイパス部320は、一対の溶接端子312のうちいずれか一つと接する一端323と、前記一対の溶接端子312のうち他の一つと接する他端324とを備える。この時、前記一端323と他端324との間隔Tが、前記一対の溶接端子312間の間隔Tより大きく形成される。
このようなバイパス部320が形成されれば、一対の溶接端子312を利用して電気抵抗溶接を実施する時、発生する漏れ電流を減少させることができる。さらに具体的に、一対の溶接端子312の間に電気抵抗溶接を実施するために電流を印加すれば、印加された電流の一部は、第1電極端子210に沿って流れず、バイパス部320を経由する漏れ電流となる。この時、バイパス部320の一端323と他端324との間隔Tが、一対の溶接端子312間の間隔Tより大きく形成されれば、漏れ電流の経路が長くなり、それによる抵抗の増加によって、これを通過する漏れ電流の大きさが小さくなる。したがって、溶接性が向上し、漏れ電流による破裂やすす付着を効果的に防止することができる。
一方、溶接が完了した後には、バイパス部320は、一対の溶接端子312上に折り畳まれ、これを容易にするために、バイパス部320の一端323及び他端324のそれぞれには、折り畳み溝326が形成される。このように、バイパス部320が一対の溶接端子312上に折り畳まれることによって、リードプレート300が複数のバッテリーセル200の同じ一側面上に容易に位置し、バッテリーパック10(図1)のサイズを増大させない。
一方、バイパス部320には、温度センサー430が挿入されて位置するホール330が形成される。
ホール330は、バイパス部320が位置するバッテリーセル200の一側面を露出させ、温度センサー430は、ホール330を通じて露出されたバッテリーセル200の一側面と接して、バッテリーセル200の温度を測定する。
したがって、バッテリーセル200の温度が、そのまま温度センサー430に反映される。一方、温度センサー430は、軟性を有するケーブル432によって保護回路モジュール400(図1)と連結されているので、充電または放電時、温度が非正常的に高く上がる非常状況を早く捉えて、発火または爆発のような事故を予め防止することができる。
一方、ホール330は、段差を有する領域に形成される。図4に示したように、段差を有する領域にホール330が形成されれば、温度センサー430の整列が容易になり、温度センサー430がリードプレート300の高さ以上に突出することを防止するので、バッテリーパック10(図1)の構成をさらにコンパクトにできる。
このように、リードプレート300に形成されたホール330に、温度センサー430が挿入されれば、温度センサー430の損傷を防止し、バッテリーセル200の温度変化に即時反応するので、温度センサー430の信頼性が向上する。
また、ホール330は、必要に応じて複数個形成され、それぞれのホール330には、温度センサー430が位置する。
再び図2を参照すれば、バッテリーパック10(図1)は、バッテリーセルの第1電極端子210または第2電極端子220と溶接部310との間には、リードタブ700をさらに備える。
例えば、リードタブ700は、負極端子である第2電極端子220と溶接部310との間に位置する。しかし、本実施形態は、これに限定されず、リードタブ700は、バッテリーセル200の正極端子にのみ配されるか、または正極端子及び負極端子のいずれにも配される。
リードタブ700は、絶縁カバー710及び温度保護素子組立体720を備える。絶縁カバー710は、温度保護素子組立体720を支持し、電気絶縁素材、例えば、ポリカーボネートなどの合成樹脂で形成される。温度保護素子組立体720は、温度保護素子722、第1リード724及び第2リード726を備え、ボス712Aによって絶縁カバー710と結合される。
温度保護素子722は、温度によって通電及び絶縁が可能である可逆的な素子であって、過電流によるバッテリーセル200の発火または爆発を防止する。温度保護素子722は、例えば、金属粒子または炭素粒子のような導電性粒子を結晶性高分子に分散させたポリマーPTC(Phenylthiocarbamide)であるが、これに限定されるものではない。
第1リード724は、温度保護素子722と、バッテリーセル200の負極端子220とを電気的に連結する。第1リード724は、バッテリーセル200の負極端子220と接続されるように、絶縁カバー710の底面に露出される。
第2リード726は、温度保護素子722と、リードプレート300とを電気的に連結する。さらに具体的に、第2リード726は、リードプレート300の溶接部310の溶接によって接合される。すなわち、バッテリーセル200の負極端子220は、温度保護素子組立体720の第1リード724、温度保護素子722、第2リード726を経て、リードプレート300に電気的に連結される。したがって、バッテリーセル200が所定の温度以上に加熱すれば、温度保護素子722が電流を遮断するので、バッテリーセル200の追加的な過熱を即座に効果的に遮断する。
以上、本発明の望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は、前述した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せずに当業者によって多様な変形実施が可能であり、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならないであろう。
本発明は、バッテリー関連の技術分野に好適に適用可能である。
10 バッテリーパック
100 ケース
110 上部ケース
120 下部ケース
200 バッテリーセル
210 第1電極端子
211 カン
220 第2電極端子
300 リードプレート
301、302、303、304 複数の導電プレート
310 溶接部
320 バイパス部
330 ホール
400 保護回路モジュール
410 基板
420 コネクタ
430 温度センサー
432 軟性ケーブル
510、520 ラベル
700 リードタブ
710 絶縁カバー
720 温度保護素子の組立体
722 温度保護素子
724 第1リード
726 第2リード

Claims (21)

  1. 互いに並んで位置する複数のバッテリーセルと、
    前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレートと、
    前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュールと、
    前記保護回路モジュールに電気的に連結され、前記複数のバッテリーセルの温度を測定する温度センサーと、を備え、
    前記リードプレートには、前記温度センサーが挿入されて、前記温度センサーの位置を固定するホールが形成されたバッテリーパック。
  2. 前記ホールは、段差を有する領域に形成されることを特徴とする請求項1に記載のバッテリーパック。
  3. 前記温度センサーは、軟性ケーブルを通じて、前記保護回路モジュールと接続されることを特徴とする請求項1または2に記載のバッテリーパック。
  4. 前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、
    前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備えることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のバッテリーパック。
  5. 前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、
    前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を含み、
    前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備えることを特徴とする請求項4に記載のバッテリーパック。
  6. 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、
    前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、
    前記一端と他端との間隔は、前記一対の溶接端子間の間隔より大きいことを特徴とする請求項5に記載のバッテリーパック。
  7. 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれることを特徴とする請求項5または6に記載のバッテリーパック。
  8. 前記電極端子と前記溶接部との間に、リードタブをさらに備えることを特徴とする請求項5から7の何れか1項に記載のバッテリーパック。
  9. 前記リードタブは、温度保護素子を含むことを特徴とする請求項8に記載のバッテリーパック。
  10. 前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置することを特徴とする請求項1から9の何れか1項に記載のバッテリーパック。
  11. 互いに並んで位置する複数のバッテリーセルと、
    前記複数のバッテリーセルを電気的に連結させるリードプレートと、
    前記リードプレートと電気的に接続する保護回路モジュールと、
    前記保護回路モジュールに電気的に連結された温度センサーと、を備え、
    前記リードプレートには、前記複数のバッテリーセルのうち少なくともいずれか一つの表面を露出させるホールが形成され、
    前記温度センサーは、前記ホールを通じて露出された前記表面と接して、前記複数のバッテリーセルの温度を測定するバッテリーパック。
  12. 前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルの同じ一側面上に位置することを特徴とする請求項11に記載のバッテリーパック。
  13. 前記温度センサーは、前記ホールに挿入されることを特徴とする請求項11または12に記載のバッテリーパック。
  14. 前記ホールは、段差を有する領域に形成されることを特徴とする請求項13に記載のバッテリーパック。
  15. 前記リードプレートは、前記複数のバッテリーセルのうち相互隣接する二つのバッテリーセルを電気的に連結する複数の導電プレートと、
    前記複数の導電プレートを覆い包んで連結する絶縁フィルムと、を備えることを特徴とする請求項11から14の何れか1項に記載のバッテリーパック。
  16. 前記導電プレートは、前記バッテリーセルの電極端子と電気的に連結されるように、前記絶縁フィルムから露出された溶接部を備え、
    前記溶接部は、相互離隔された一対の溶接端子を含み、
    前記導電プレートは、前記一対の溶接端子を迂回して、前記一対の溶接端子を電気的に連結するバイパス部を備えることを特徴とする請求項15に記載のバッテリーパック。
  17. 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子のうちいずれか一つと接する一端と、
    前記一対の溶接端子のうち他の一つと接する他端と、を備え、
    前記一端と他端との間隔が、前記一対の溶接端子間の間隔より大きいことを特徴とする請求項16に記載のバッテリーパック。
  18. 前記バイパス部は、前記一対の溶接端子上に折り畳まれることを特徴とする請求項16または17に記載のバッテリーパック。
  19. 前記電極端子と前記溶接部との間に、リードタブをさらに備えることを特徴とする請求項16から18の何れか1項に記載のバッテリーパック。
  20. 前記リードタブは、温度保護素子を含み、前記電極端子は、負極端子であることを特徴とする請求項19に記載のバッテリーパック。
  21. 前記保護回路モジュールは、前記温度センサーが測定した前記温度によって、前記複数のバッテリーパックの充放電を制御することを特徴とする請求項11から20の何れか1項に記載のバッテリーパック。
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