(57)【要約】【課題】ケースおよび保護回路モジュールの堅固な結合耐久性を向上させることができる二次電池パックを提供する。【解決手段】二次電池と、二次電池の少なくとも一部分を囲むマウントフレームと、マウントフレームを囲むように設けられて第１ケースおよび第２ケースを含み、第１ケースの外側に結合突部が突出するアウタケースと、二次電池に電気的に連結されてダミープレートが突出する保護回路モジュールと、を含む。ここで、第１ケースおよび第２ケースがマウントフレームに設けられた状態で、前記ダミープレートは結合突部に固定される。【選択図】図２
2014175305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、
前記二次電池の少なくとも一部分を囲むマウントフレームと、
前記マウントフレームを囲むように設けられて第１ケースおよび第２ケースを含み、前記第１ケースの外側に結合突部が突出するアウタケースと、
前記二次電池に電気的に連結されてダミープレートが突出する保護回路モジュールと、を含み、
前記第１ケースおよび前記第２ケースが前記マウントフレームに設けられた状態で、前記ダミープレートが前記結合突部に固定される二次電池パック。
【請求項２】
前記ダミープレートは前記保護回路モジュールの長さ方向の両端にそれぞれ突出する、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項３】
前記ダミープレートは前記保護回路モジュールの長さ方向の両端にそれぞれ一対で突出する、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項４】
前記ダミープレートは前記結合突部が挿入される固定空間が形成されるように屈曲部が形成される、請求項２又は３に記載の二次電池パック。
【請求項５】
前記マウントフレームには前記ダミープレートが挿入される挿入溝が形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池パック。
【請求項６】
前記マウントフレームは、
前記二次電池の両側壁部をカバーする第１フレームと、
前記二次電池の下端部をカバーする第２フレームと、
前記第１フレームに結合して前記ダミープレートが挿入される挿入溝が形成される第３フレームと、を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の二次電池パック。
【請求項７】
前記ダミープレートと前記結合突起とは抵抗溶接またはレーザー溶接で結合される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の二次電池パック。
【請求項８】
前記第１ケースと前記第２ケースとは抵抗溶接またはレーザー溶接で結合される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の二次電池パック。
【請求項９】
前記ダミープレートは、ダミープレートの長さよりも小さい長さを有する狭小部を通じて前記保護回路モジュールに連結される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の二次電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池パックに関し、より詳しくは二次電池パックの外部衝撃に対応して耐久性が強化される二次電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池（rechargeable battery）は充電不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池は携帯電話やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に用いられ、大容量電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く用いられている。
【０００３】
代表的な二次電池としては、ニッケル-カドミウム（Ｎｉ-Ｃｄ）電池とニッケル-水素（Ｎｉ-ＮＨ）電池、およびリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ-ｉｏｎ）二次電池などがある。特に、リチウムイオン二次電池は、携帯用電子装備の電源として多く使用されているニッケル-カドミウム電池やニッケル-水素電池に比べて、作動電圧が約３倍も高い。また、単位重量当りのエネルギー密度が高いという側面から幅広く用いられている。
【０００４】
二次電池は、主に正極活物質としてリチウム系酸化物を使用し、負極活物質としては炭素材を使用している。一般的には、電解質の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池とに分類され、液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい、高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。
【０００５】
このような二次電池には充電と放電を制御する保護回路モジュールが設けられる。保護回路モジュールは、二次電池の過充電および過放電を防止して二次電池の安全性および寿命を向上させる役割を果たす。
【０００６】
前述した構成の二次電池および保護回路モジュールは、外部衝撃などから保護するための方法として、二次電池の外側を囲むケースを備える。また保護回路モジュールは、二次電池を保護するフレームに物理的に結合する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のようにケースおよび保護回路モジュールは、嵌合などの物理的結合によって結合されている。このため外部衝撃の発生時にケースおよび保護回路モジュールの結合部位が変形して耐久性が低下するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ケースおよび保護回路モジュールの堅固な結合耐久性を向上させることができる二次電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる二次電池パックは、二次電池と、二次電池の少なくとも一部分を囲むマウントフレームと、マウントフレームを囲むように設けられて第１ケースおよび第２ケースを含み、第１ケースの外側に結合突部が突出するアウタケースと、二次電池に電気的に連結されてダミープレートが突出する保護回路モジュールと、を含む。ここで、第１ケースおよび第２ケースがマウントフレームに設けられた状態で、前記ダミープレートは結合突部に固定される。
【００１０】
ダミープレートは保護回路モジュールの長さ方向の両端にそれぞれ突出しても良い。ダミープレートは保護回路モジュールの長さ方向の両端にそれぞれ一対で突出してもよい。
【００１１】
ダミープレートは結合突部が挿入される固定空間が形成されるように屈曲部が形成されてもよい。マウントフレームにはダミープレートが挿入される挿入溝が形成されてもよい。
【００１２】
マウントフレームは、二次電池の両側壁部をカバーする第１フレームと、二次電池の下端部をカバーする第２フレームと、第１フレームに結合してダミープレートが挿入される挿入溝が形成される第３フレームと、を含んでもよい。
【００１３】
ダミープレートと結合突起とは抵抗溶接またはレーザー溶接で結合されてもよい。第１ケースと第２ケースとは抵抗溶接またはレーザー溶接で結合されてもよい。
【００１４】
ダミープレートは、ダミープレートの長さよりも小さい長さを有する狭小部を通じて保護回路モジュールに連結されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、二次電池を保護するケースと保護回路モジュールとを互いに溶接で固定することが可能であり、二次電池の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる二次電池を概略的に示した図面である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した部分分解斜視図である。
【図３】図２のダミープレートが保護回路モジュールに突出した状態を概略的に示した要部図面である。
【図４】第３フレームの挿入溝に結合突部とダミープレートが挿入されることを概略的に示した図面である。
【図５】図４のＶ-Ｖ線に沿って切断した図面である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した分解斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる結合突部が第３フレームでダミープレートに固定されることを概略的に示した要部斜視図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参考にして本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は多様な異なる形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限られない。図面において、本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略しており、明細書全体にわたって同一または類似した構成要素については同一の参照符号を付した。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態にかかる二次電池を概略的に示した図面である。図１に示されているように、二次電池１００は、電極アセンブリー１１０と電極アセンブリー１１０を収容するパウチ１２０とを含む。電極アセンブリー１１０は、正極１１１と、負極１１２と、正極１１１と負極１１２との間に介在したセパレータ１１３とが巻かれた構造となる。
【００１９】
セパレータ１１３は、正極１１１と負極１１２との間に位置して短絡を防止し、リチウムイオンの移動を可能にする。セパレータ１１３はポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン高分子膜、またはこれらの多重膜で形成できる。
【００２０】
正極１１１には正極タップ１１４が電気的に連結される。負極１１２には負極タップ１１５が電気的に連結される。このような正極タップ１１４には正極用絶縁テープ１１６が巻かれており、負極タップ１１５には負極用絶縁テープ１１７が巻かれている。
【００２１】
パウチ１２０は、柔軟性を有するケースを指すものであって、上部ケース１２１と下部ケース１２２とを含む。上部ケース１２１および下部ケース１２２は、少なくとも一面が一体に接合できる。パウチ１２０は、金属箔と、金属箔の両面に積層された絶縁性フイルムとで構成された３層構造であってもよいが、必ずしもこれに限定されるのではない。
【００２２】
図２は本発明の第１実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した部分分解斜視図である。図２に示されているように、本発明の第１実施形態にかかる二次電池パック２００は、二次電池１００と、二次電池１００の少なくとも一部分を囲むマウントフレーム２１０と、マウントフレーム２１０を囲むように設けられるアウタケース２２０と、二次電池１００に電気的に連結される保護回路モジュール２３０とを含む。
【００２３】
二次電池１００には電極アセンブリー１１０を収容するパウチ１２０が備えられる。パウチ１２０の一側には、正極タップ１１４の端部と負極タップ１１５の端部とが外部に露出される。パウチ１２０は柔軟性を有するケースであって、電極アセンブリー１１０がパウチ１２０の内部に収容された状態で、形状自在に畳み可能である。このような二次電池１００は、マウントフレーム２１０によって少なくとも一部分が囲まれている。
【００２４】
マウントフレーム２１０は、二次電池１００の両側壁部をカバーする第１フレーム２１１と、二次電池１００の下端部をカバーする第２フレーム２１３と、第１フレーム２１１に設けられる第３フレーム２１５とを含む。マウントフレーム２１０の第１フレーム２１１と第２フレーム２１３とは一体に形成されてよい。
【００２５】
第３フレーム２１５は第１フレーム２１１に設けられ、正極タップ１１４と負極タップ１１５とが保護回路モジュール２３０の方向に露出できる貫通ホール２１５ａが形成される。このような第３フレーム２１５の外面には、複数の挿入溝２１５ｂが形成される。挿入溝２１５ｂは、アウタケース２２０の結合突部２２５と保護回路モジュール２３０に突出したダミープレート２３３とが共に挿入されて固定される部分をいう。このような挿入溝２１５ｂは、第３フレームの周りに沿って形成されてもよく、第３フレームの一部分に形成されてもよい。これについては、以下でアウタケース２２０を説明しながらより具体的に説明する。
【００２６】
一方、二次電池１００は第１ケース２２１および第２ケース２２３を含むアウタケース２２０によって外部衝撃から保護される。
【００２７】
第１ケース２２１は、マウントフレーム２１０で保護されない二次電池１００の露出した第１側面を覆うように設けられる。第２ケース２２３は、マウントフレーム２１０で保護されない電極アセンブリー１１０の露出した第２側面を覆うように設けられる。すなわち、第１ケース２２１と第２ケース２２３は、二次電池１００を挟んで対向した両側面にそれぞれ設けられて、二次電池１００を外部衝撃から保護することになる。
【００２８】
このような第１ケース２２１および第２ケース２２３は金属材質からなり、側面の周縁の一部分が互いに重なった状態で溶接で固定可能である。すなわち、第１ケース２２１の角部の一部分が第２ケース２２３の角部の一部分と重なって位置した状態で、抵抗溶接またはレーザー溶接で固定することができる。もちろん、第１ケース２２１および第２ケース２２３は、必ずしも溶接固定に限定されるのではなく、物理的嵌合で結合されることも可能である。第１ケース２２１と第２ケース２２３との嵌合の時には、第１ケース２２１および第２ケース２２３の側面に凹凸部（図示せず）を形成して弾性力を用いて嵌合で固定できる。また第１ケース２２１および第２ケース２２３は、マウントフレーム２１０に嵌合されることも可能である。
【００２９】
第１ケース２２１には、保護回路モジュール２３０のダミープレート２３３と固定される結合突部２２５が突出する。
【００３０】
結合突部２２５は、第１ケース２２１がアウタケース２２０に設けられた状態で、第３フレーム２１５方向の周縁外側に長方形のプレート形状で突出される。本実施形態では、結合突部２２５が第１ケース２２１の外側に３つ突出したものを例として説明する。しかし、必ずしもこれに限定されるのではなく、保護回路モジュール２３０のダミープレート２３３の個数に対応して少なくとも２つ以上形成することも可能である。結合突部２２５は、第１ケース２２１がマウントフレーム２１０に設けられた状態で、第３フレーム２１５の挿入溝２１５ｂに挿入される。結合突部２２５が挿入溝２１５ｂに挿入されることは、後述するダミープレート２３３と溶接で固定されるためである。そのために結合突部２２５は溶接可能な金属材質で形成される。より具体的には、結合突部２２５は第１ケース２２１の材質と同一のステレンス鋼（ＳＵＳ）材質からなってもよい。
【００３１】
保護回路モジュール２３０は電極アセンブリー１１０に連結され、充放電を含む電極アセンブリー１１０の作動を制御する。図面符号２３１は保護回路モジュール２３０の回路基板を指すものであって、配線パターンが印刷された印刷回路基板であり、一方向に沿って長く延びた長方形の薄い板形状からなってもよい。保護回路モジュール２３０には、印刷回路基板の配線が形成されない部分でダミープレート２３３が突出する。
【００３２】
ダミープレート２３３は保護回路モジュール２３０の長さ方向の両端にそれぞれ突出し、保護回路モジュール２３０の平面に対して垂直方向に突出する。ダミープレート２３３は長方形のプレート形状で突出する。しかし、ダミープレート２３３は、必ずしも長方形のプレート形状に限定されるのではない。
【００３３】
図３は、図２のダミープレートが保護回路モジュールに突出した状態を概略的に示した要部図面である。図３に示されているように、ダミープレート２３３は、狭小部２３３ａを通じて保護回路モジュール２３０に連結することも可能である。このように、ダミープレート２３３が狭小部２３３ａを通じて連結されることにより、溶接作業時に溶接熱が保護回路モジュールに伝達されることを最少化して保護回路モジュールの損傷を防止することも可能である。
【００３４】
このようなダミープレート２３３は、アウタケース２２０の第３フレーム２１５に形成された挿入ホール２１５ｂに挿入された状態で、第１ケース２２１の結合突部２２５に抵抗溶接またはレーザー溶接で固定される。ダミープレート２３３と結合突部２２５との溶接結合のために、ダミープレート２３３はニッケル材質で形成されてもよい。しかし、ダミープレート２３３は必ずしもニッケル材質に限定されるのではなく、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されてもよい。
【００３５】
図４は第３フレームの挿入ホールに結合突部とダミープレートが挿入されることを概略的に示した図面であり、図５は図４のＶ-Ｖ線に沿って切断した図面である。
【００３６】
図４および図５に示されているように、第３フレーム２１５の挿入溝２１５ｂに先ずダミープレート２３３が配置される。そして、ダミープレート２３３の上側面に接触するように第１ケース２２１の結合突部２２５が配置される。このようにダミープレート２３３と結合突部２２５が挿入溝２１５ｂに共に位置した状態で、抵抗溶接またはレーザー溶接で、ダミープレート２３３及び結合突起２２５が固定される。従って、落下などの外部衝撃が発生してもケースが落ちることを防止でき、保護回路モジュール２３０の安定的な固定も可能になる。
【００３７】
図６は本発明の第２実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した分解斜視図である。図１乃至図５と同じ参照符号は、同じ機能の同じ部材を指す。以下では同じ参照符号についてはその詳しい説明を省略する。
【００３８】
図６に示されているように、本発明の第２実施形態にかかる二次電池パック３００は、保護回路モジュール３３０の両端にダミープレート３３３がそれぞれ一対で突出する。そしてアウタケース３２０を構成する第１ケース２２１および第２ケース３２３の周縁外側に結合突部２２５、３２５がそれぞれ突出する。
【００３９】
これにより、第１ケース２２１の結合突部２２５は、第３フレーム２１５の一側面に形成された挿入溝２１５ｂで、ダミープレート３３３に溶接で固定される。第２ケース３２３の結合突部３２５は、第３フレーム２１５の他側面に形成された挿入溝２１５ｂで、ダミープレート２３３に固定可能である。このように、本第２実施形態の第１ケース２２１と第２ケース３２３それぞれに結合突部２２５、３２３を形成してダミープレート３３３に溶接固定が可能であり、より安定したケース固定および保護回路モジュール３３０の固定が可能となる。
【００４０】
図７は本発明の第３実施形態にかかる結合突部が第３フレームでダミープレートに固定されることを概略的に示した要部斜視図であり、図８は図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。図１乃至図６と同じ参照符号は、同じ機能の同じ部材を指す。以下同じ参照符号についてはその詳しい説明を省略する。
【００４１】
図７および図８に示されているように、本発明の第３実施形態の第１ケース４２１に突出した結合突部４２５は、屈曲部４２５ａを含む。このような屈曲部４２５ａは、ダミープレート２３３が挿入される空間が形成されるように屈曲形成される。これにより第３フレーム２１５の挿入溝２１５ｂで、ダミープレート２３３は結合突部４２５の屈曲部４２５ａによって囲まれた状態で位置して溶接結合される。従って、結合突部４２５は、ダミープレート２３３によって固定された位置をより強固にしながら溶接結合されることによって外部衝撃に対応した耐久性の向上が可能である。
【００４２】
なお、図７に示した屈曲部４２５ａを備える結合突部４２５は、図６に示された保護回路モジュール３３０の長さ方向の両端にそれぞれ一対で突出するダミープレート３３３、３３３、３３３及び３３３が挿入されるように、第２ケースの外側にも、第１ケースの外側同様に、突出して形成されてもよい。この場合、図７にあって挿入溝２１５ｂは、図７における第３フレーム２１５の上下に形成される。
【００４３】
以上、本発明を図面に示された実施形態を参照して説明した。しかし、本発明はこれに限定されるのではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明と均等な範囲に属する多様な変形例または他の実施形態が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  二次電池
１１０  電極アセンブリー
１１１  正極
１１２  負極
１１３  セパレータ
１１４  正極タップ
１１５  負極タップ
１２０  パウチ
２００  二次電池パック
２１０  マウントフレーム
２１１  第１フレーム
２１３  第２フレーム
２１５  第３フレーム
２１５ａ  貫通ホール
２１５ｂ  挿入溝
２２０  アウタケース
２２１  第１ケース
２２３  第２ケース
２２５、４２５  結合突部
２３０  保護回路モジュール
２３１  回路基板
２３３、３３３  ダミープレート
４２５ａ  屈曲部
【図１】
2014175305.tif 000003
【図２】
2014175305.tif 000004
【図３】
2014175305.tif 000005
【図４】
2014175305.tif 000006
【図５】
2014175305.tif 000007
【図６】
2014175305.tif 000008
【図７】
2014175305.tif 000009
【図８】
2014175305.tif 000010