説明

バッテリパック

【課題】本発明は、バッテリパックに関するものである。
【解決手段】本発明に係るバッテリパックは、電流が充放電されるベアセルと、前記ベアセルと電気的に接続されてベアセルを過充放電から保護する保護回路基板と、前記ベアセルと外部の電流伝達通路となるコネクタと、前記保護回路基板を覆うように前記ベアセルに設けられるカバーフレームと、前記コネクタが設けられ、前記カバーフレームの外部に露出するコネクタハウジングと、を含み、保護回路基板にコネクタハウジングが堅固に実装され、コネクタハウジングがカバーフレームから分離しないように係合され、バッテリパックの組立強度を向上させる効果がある。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリパック(Battery Pack)に関するものであり、より詳しくは、ベアセルと保護回路基板を含むコアパックにコネクタハウジングを組み立てることによって、組立強度を向上させるバッテリパックに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話、ノート型パソコン、ビデオカメラなどの小型化・軽量化された携帯用電気/電子装置が活発に開発および生産されている。従って、携帯用電気/電子装置は、別途の電源が備わっていない場所でも作動できるように電池パックを内蔵している。前記電池パックには、経済的な面を考慮して最近は充放電が可能な二次電池を採用している。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、ニッケル−水素(Ni−MH)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用いられているニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池より作動電圧が約3倍も高い。また、単位重量当たりのエネルギー密度が高いという面から広く用いられている。
【0003】
二次電池は、主に正極活物質としてリチウム系酸化物、負極活物質としては炭素材が用いられている。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に分けられ、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。
【0004】
このような二次電池は、電極組立体と電解質が収納された状態のベアセルと、保護回路基板とが電気的に接続されて形成される。前記ベアセルは化学反応に応じて電気を充放電し、前記保護回路基板はベアセルの過充放電を防止してベアセルを保護する。前記ベアセルと保護回路基板が組み立てられた状態をコアパック(core−pack)とする。前記コアパックの前記保護回路基板にはコネクタが設けられる。前記コネクタは、放電時にベアセルから発生する電流を外部に伝達し、充電時には電流が充電される通路となる。
【0005】
また、前記コアパックは、ベアセルが保護回路基板に対して絶縁され、ベアセルを外部衝撃から保護するために樹脂を用いてモールディングしたり、絶縁フレームを結合させる。
【0006】
ここで樹脂を用いてモールディングする場合は、成形作業性が低いという欠点がある。したがって、前記コアパックに絶縁フレームを組み立てる工程が主に行われているが、絶縁フレームは外部衝撃に弱いという欠点がある。
【0007】
これにより、前記コアパックが絶縁フレームと結合される時、外部衝撃によって前記コネクタが保護回路基板から分離される場合がある。また、外部衝撃によって前記絶縁フレームが前記コアパックから分離される場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、コネクタが設けられるコネクタハウジングを他の部品と分離した状態で組み立てることにある。
【0009】
本発明の他の目的は、コネクタハウジングが保護回路基板に先に嵌合され、カバーフレームと後で係合されるように組み立てることにある。
【0010】
本発明のまた他の目的は、コネクタハウジングを保護回路基板に強度が補強された状態で実装することにある。
【0011】
本発明のまた他の目的は、コネクタハウジングがカバーフレームと係合された構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明に係るバッテリパックは、電流が充放電されるベアセルと、前記ベアセルと電気的に接続されてベアセルを過充放電から保護する保護回路基板と、前記ベアセルと外部の電流伝達通路となるコネクタと、前記保護回路基板を覆うように前記ベアセルに設けられるカバーフレームと、前記コネクタが設けられ、前記カバーフレームの外部に露出するコネクタハウジングと、を含み、前記コネクタハウジングは、他の部品と分離した状態で組み立てられることを特徴とする。
【0013】
前記コネクタは、外部端子と接続される外部接点部と、前記保護回路基板の接続端子に実装される基板実装部とを含むことが望ましい。
【0014】
前記コネクタは、タビー(tabby)タイプに形成されることが望ましい。
【0015】
前記コネクタハウジングは、前記保護回路基板に先に嵌合され、前記カバーフレームと後で係合されることが望ましい。
【0016】
前記コネクタハウジングは、両側の突片が前記保護回路基板の貫通孔に挿入されて、強度が補強されることが望ましい。
【0017】
前記保護回路基板の貫通孔は、半田が注入されて固定されることが望ましい。
【0018】
前記突片は、前記保護回路基板の表面に実装されるマウント部を含むことが望ましい。
前記コネクタハウジングと前記カバーフレームとはフックタイプで係合されることが望ましい。
【0019】
前記コネクタハウジングにはフック孔が形成され、前記カバーフレームには固定フックが形成されることが望ましい。
【0020】
前記コネクタハウジングのフック孔は、前記固定フックをガイドする構造であることが望ましい。そして前記固定フックは、前記コネクタハウジングの両側をロックして固定する構造であることが望ましい。
【0021】
前記カバーフレームは、前記コネクタハウジングが設けられたハウジング設置孔が形成されることが望ましい。前記ハウジング設置孔の縁部に少なくとも1つ以上の固定フックが形成されることが望ましい。
【0022】
前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームと異なる材質で形成されることが望ましい。前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームに比べて耐熱性に優れた熱硬化性樹脂材質で形成されることが望ましい。
【0023】
前記コネクタは、前記保護回路基板に電気回路的に接続されることが望ましい。前記コネクタは、前記保護回路基板の接続端子にクリーム半田が塗布され、リフロー半田付けされることが望ましい。
【0024】
前記ベアセルは外面を覆うラベルをさらに含むことが望ましい。
【0025】
前記ベアセルは角形タイプであることが望ましい。
【0026】
前記ベアセルは単一セルであることが望ましい。
【発明の効果】
【0027】
本発明は、保護回路基板にコネクタハウジングが堅固に実装され、バッテリパックの組立強度を向上させる。
【0028】
本発明は、コネクタハウジングがカバーフレームから分離しないように係合され、バッテリパックの組立強度を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の一実施例に係るバッテリパックの分解斜視図である。
【図2】本発明の一実施例に係るバッテリパックの外観斜視図である。
【図3】本発明の一実施例に係るコネクタハウジングと保護回路基板の組立状態図である。
【図4】本発明の一実施例に係るコネクタハウジングの斜視図である。
【図5】本発明の一実施例に係るカバーフレームの要部斜視図である。
【図6】本発明の一実施例に係るコネクタハウジングとカバーフレームとの係合状態を示す図2のA−A’線の断面図である。
【図7】本発明の他の実施例に係るコネクタハウジングと保護回路基板との組立状態図である。
【図8】本発明の一実施例に係るコネクタハウジングの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、上述のような本発明の望ましい実施例を添付の図面に基づいて説明する。但し、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【0031】
図1は本発明の一実施例に係るバッテリパックの分解斜視図であり、図2は本発明の一実施例に係るバッテリパックの外観斜視図であり、図3は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングと保護回路基板との組立状態図であり、図4は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングの斜視図であり、図5は本発明の一実施例に係るカバーフレームの要部斜視図であり、図6は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングとカバーフレームとの係合状態を示す図2のA−A’線の断面図である。
【0032】
図1〜図6に示すように、本発明の一実施例によるバッテリパック100は、電流を発生させるベアセル110、前記ベアセル110と電気的に接続されてベアセル110の充放電を制御する保護回路基板120、前記ベアセル110から発生する電流を電池の外部に伝達するためのコネクタ130、前記保護回路基板120を保護するように設けられるカバーフレーム140、前記コネクタ130が設けられ前記カバーフレーム140と係合されて前記コネクタの接点部が前記カバーフレーム140の外部に露出するコネクタハウジング150を含む。
【0033】
前記ベアセル110において、前記保護回路基板120が設けられる部位に保護回路基板120を支持して設けられるホルダーケース160と、前記ベアセル110の外面を覆うラベル170をさらに含む。
【0034】
前記ベアセル110は、正極板、負極板およびこれらの間に介するセパレータが巻回されて形成された電極組立体(図示せず)と、前記電極組立体および電解質(図示せず)が収納される缶または外装材とを含んでなる。前記電極組立体および電解質は缶または外装材に収納された状態であるので、外観上、前記ベアセル110は直六面体の形状を有する。したがって、前記ベアセル110は、幅が広い長側面の第1、2面111、112と、第1、2面111、112に繋がって形成された幅が長細く形成された短側面の第3、4面113、114と、前記第1、2、3、4面111、112、113、114の上下端部に該当する上面および下面の第5、6面115、116からなる。前記ベアセル110の上面115には電極端子117が引き出される。前記電極端子117は正極または負極中の1つであり、一般的に負極端子であることが望ましい。前記電極端子が負極端子の場合、前記ベアセル110の外面は正極の極性を有する。前記ベアセル110は図示したように角形のセルであることが望ましい。しかし円筒形のセルであっても構わない。前記ベアセル110は単一セルを用いる。しかし、必要に応じて2つ以上の複数セルを用いることもできる。
【0035】
前記保護回路基板120は、プレート形状の基板ボディー121と、前記基板ボディー121の一側面に過充放電時にベアセル110を保護する保護回路部品122とが設けられる。また、ベアセル110から伝達される電流をコネクタ130に伝達するために複数の接続端子123が形成される。前記接続端子123の左右側に貫通孔124が形成される。前記基板ボディー121の両側辺には固定溝121aが形成される。
【0036】
前記保護回路基板120は、前記ベアセルの正極および負極と電気的に接続される第1、2リードプレート125、126を含む。前記保護回路基板120と第2リードプレート126との間にはPTCなどのような2次保護素子127が備えられる。
【0037】
前記コネクタ130は、外部端子と接続される外部接点部131と、前記保護回路基板120の接続端子123に実装される基板実装部132とを含む。前記コネクタ130は、互いに対向する3対の外部接点部131と基板実装部132からなる3組のコネクタターミナルで構成される。このコネクタ130は、それぞれタビー(tabby)タイプのコネクタ端子で形成される。前記コネクタ130は、前記保護回路基板120上に実装される前に前記コネクタハウジング150の内部に予め組み立てられる。
【0038】
前記カバーフレーム140は、前記保護回路基板120を覆う主カバー141と、前記主カバー141の両端に一体に形成され、前記保護回路基板120の第1、2リードプレート125、126をそれぞれ覆う第1、2補助カバー142、143とを含む。
【0039】
前記主カバー141は、前記保護回路基板120における基板ボディー121の上面と対応する第1面141aと、前記基板ボディー121の両側面と対応する第2、3面141b、141cとを含む。前記第1面141aおよび第2面141bには、前記コネクタハウジング150が設けられるハウジング設置孔141dが形成される。前記ハウジング設置孔141dの両側辺には固定フック141eが形成される。前記第3面141cには固定孔141fが形成される。
【0040】
前記第1、2補助カバー142、143は前記主カバー141の両端部にそれぞれ一体に形成される。前記第1、2補助カバー142、143は、両側辺にそれぞれガイドリブ142a、143aが形成される。
【0041】
前記コネクタハウジング150は、ハウジングボディー151と、前記ハウジングボディー151の両側に形成された結合部152とを含む。
【0042】
前記コネクタハウジング150は前記カバーフレーム140と異なる材質で形成されることが望ましい。すなわち、前記カバーフレーム140は、一般的なプラスチック樹脂材質で形成しても構わないが、前記コネクタハウジング150は、熱硬化性樹脂材質で形成されることが望ましい。
【0043】
前記ハウジングボディー151は、内部空間を有する略長方形状に形成される。前記ハウジングボディー151は3つの貫通孔151aが形成される。前記貫通孔151aによって前記コネクタ130の1対の外部接点部131がそれぞれ外部に露出する。
【0044】
前記結合部152の上端中央部には前記カバーフレームの固定フック141eが挿入されるフック孔152aが形成される。前記フック孔152aは、前記固定フック141eがガイドされて係止されるように形成される。
【0045】
前記結合部152には、前記保護回路基板120の貫通孔124に挿入される突片153が組み立てられる。前記突片153は、保護回路基板120に挿入され、コネクタハウジング150の実装状態における強度を補強させる。前記突片153は黄銅材質で形成され、前記突片153の表面にはニッケルがメッキされる。しかし、前記突片153の材質またはメッキする金属の材質を限定するのではない。
【0046】
前記ホルダーケース160はプレート形状に形成される。前記ホルダーケース160の上面161は、扁平な面に形成され、下面162は曲面に形成される。前記ホルダーケース160の上面161の左右側辺には、前記保護回路基板120の固定溝121aに嵌る固定突起164が形成される。また、側面163には前記カバーフレーム140の固定孔141fに嵌合される固定突起165が形成される。
【0047】
前記ラベル170は前記ベアセル110の外面を覆う。前記ラベル170は、前記保護回路基板120が設けられるベアセル110の一面114を除き、他の面全体を覆う状態で貼付する。したがって、前記ラベル170の接着力によって前記保護回路基板120の第1、2リードプレート125、126と前記カバーフレーム140の第1、2補助カバー142、143とがベアセル110に固定された状態を維持することができる。
【0048】
このように構成される本発明の一実施例に係る機能を説明する。
【0049】
まず、正極板、負極板およびセパレータが巻回された電極組立体と電解質とが収納されてベアセル110が製造される。
【0050】
前記ベアセル110の一側面114に保護回路基板120が安着する。電池形状によって、前記保護回路基板120はベアセル110において電極端子117が引き出された面に設けることができる。前記保護回路基板120が安着するベアセルの一側面114は曲面であるため、ホルダーケース160を用いることができる。前記ホルダーケース160によって前記保護回路基板120が前記ベアセル110の一側面114に安定的に設けられる。
【0051】
前記保護回路基板120が前記ベアセル110に安着された後、前記保護回路基板120の第1リードプレート125は、前記ベアセル110の電極端子117と電気的に接続される。これにより、前記保護回路基板120はベアセル110の負極と接続される。そして、第2リードプレート126は前記ベアセル110の第6面116に電気的に接続される。これにより、前記保護回路基板120はベアセル110の正極と接続される。
【0052】
前記保護回路基板120にはコネクタ130が設けられる。すなわち、保護回路基板120の上面に形成された接続端子123に、前記コネクタ130の基板実装部132が接続される。この時、前記保護回路基板120の接続端子123にクリーム半田を塗布した後にコネクタ130を載置してから、半田付け機器を通過させ、クリーム半田を溶かして固定するリフロー(Reflower)工法を用いる。前記コネクタ130は、コネクタハウジング150に設けられた状態で設けられる。したがって、前記コネクタ130が前記保護回路基板120上に実装される時、前記コネクタハウジング150も前記保護回路基板120の上面に設けられる。前記コネクタハウジング150は、前記保護回路基板120の接続端子123の両側に形成された貫通孔124に突片153が挿入される。そして、前記貫通孔124を通じて半田を流し、突片153を保護回路基板120に固定させる。
【0053】
前記コネクタ130およびコネクタハウジング150は、前記保護回路基板120上に予め組み立てられた状態で、前記保護回路基板120をベアセル110に組み立てる。前記コネクタハウジング150の材質は、熱硬化性樹脂材質であるため、表面実装時に最高260℃まで温度が上昇しても変形せず、耐熱性能を発揮する。
【0054】
次は前記保護回路基板120の上部にカバーフレーム140を組み立てる。前記カバーフレーム140は、前記ベアセル110の第4面114に主カバー141が設けられる。そして、ベアセルの第5面115と第6面116に第1、2補助カバー142、143が設けられる。
【0055】
前記主カバー141の設置時、ハウジング設置孔141dによって前記コネクタハウジング150が外部に露出する。この時、ハウジング設置孔141dの両辺に形成された固定フック141eが、コネクタハウジング150の両側結合部152に形成されたフック孔152aに挿入される。前記フック孔152aに挿入された前記固定フック141eは、固定フック141eの係止突起がフック孔152aの内側に係止される位置まで正確にガイドされる。これにより、前記コネクタハウジング150は、両側の固定フック141eがロックして固定することになる。したがって、コネクタハウジング150は、前記カバーフレーム140から分離せずに固定される。
【0056】
最後に前記ベアセル110の外面をラベル170で覆う。前記ラベル170は、前記ベアセル110において、保護回路基板120が設けられた第4面114を除いた他の第1、2面111、112と第3面113および第5、6面115、116を覆う。これにより、前記ラベル170によって前記保護回路基板120の第1、2リードプレート125、126が外部と絶縁される状態でベアセル110に固定される。加えて、前記ラベル170によって前記カバーフレーム140の第1、2補助カバー142、143がベアセル110に固定される。
【0057】
次は本発明の他の実施例に係るバッテリパックを説明する。
【0058】
図7は、本発明の他の実施例に係るコネクタハウジングと保護回路基板の組立状態図であり、図8は本発明の一実施例に係るコネクタハウジングの斜視図である。
【0059】
図1、図7および図8に示すように、本発明の他の実施例に係るバッテリパック200は、ベアセル110、保護回路基板120、コネクタ130、カバーフレーム140、ホルダーケース160と、ラベル170の構成が本発明の一実施例と同一である。したがって、本発明の一実施例と同一の構成に対しては同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0060】
本発明の他の実施例に係るバッテリパック200は、前記コネクタ130が設けられるコネクタハウジング250の構成が、本発明の一実施例と異なる構成を有する。
【0061】
前記コネクタハウジング250は、ハウジングボディー251と、前記ハウジングボディー251の両端に形成された結合部252とを含む。
【0062】
前記ハウジングボディー251は、内部空間を有する略長方形状に形成される。前記ハウジングボディー251は3つの貫通孔251aが形成される。これにより、前記貫通孔251aによってコネクタ130の外部接点部131がコネクタハウジング250の外部に露出する。
【0063】
前記結合部252の上端中央部には、前記カバーフレームの固定フック141eが挿入されるフック孔252aが形成される。そして前記結合部252は前記保護回路基板120の貫通孔124に挿入される突片253が組み立てられる。前記突片253は、保護回路基板120に挿入され、コネクタハウジング250の実装状態における強度を補強させる。前記突片253は一側にマウント部253aが一体に形成される。前記突片253に対して前記マウント部253aは垂直に形成される。これにより、前記マウント部253aは保護回路基板120の上面に実装される。前記突片253は、黄銅材質で形成され、前記突片253の表面にはニッケルがメッキされる。しかし、前記突片253の材質またはメッキする金属の材質を限定するのではない。
【0064】
このように構成される本発明の他の実施例に係るバッテリパックにおいて、コネクタハウジング250の保護回路基板120への実装について説明する。
【0065】
本発明の他の実施例に係るコネクタハウジング250は、保護回路基板120に実装される時に突片253が貫通孔124に挿入される。そして、前記貫通孔124を通じて半田を注入することにより、突片253が保護回路基板120に固定される。この時、前記突片253のマウント部253aは、前記突片253が固定されると共に保護回路基板120の上面に実装される。これにより、保護回路基板120の上面に実装されるコネクタハウジング250は、両側が突片253とマウント部253aとにより固定されるため、実装された状態における強度を顕著に向上させることができる。
【符号の説明】
【0066】
100 バッテリパック
110 ベアセル
120 保護回路基板
130 コネクタ
140 カバーフレーム
150、250 コネクタハウジング
160 ホルダーケース
170 ラベル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電流が充放電されるベアセルと、
前記ベアセルと電気的に接続されて前記ベアセルを過充放電から保護する保護回路基板と、
前記ベアセルと外部の電流伝達通路となるコネクタと、
前記保護回路基板を覆うように前記ベアセルに設けられたカバーフレームと、
前記コネクタが設けられ、前記カバーフレームの外部に露出するコネクタハウジングと、を含み、
前記コネクタハウジングは、他の部品と分離した状態で組み立てられたことを特徴とするバッテリパック。
【請求項2】
前記コネクタは、外部端子と接続された外部接点部と、前記保護回路基板の接続端子に実装された基板実装部とを含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項3】
前記コネクタは、タビー(tabby)タイプに形成されたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項4】
前記コネクタハウジングは、前記保護回路基板に先に嵌合され、前記カバーフレームと後で係合されたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項5】
前記コネクタハウジングは、両側の突片が前記保護回路基板の貫通孔に挿入されて、強度が補強されたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項6】
前記保護回路基板の貫通孔は、半田が注入されて固定されたことを特徴とする請求項5に記載のバッテリパック。
【請求項7】
前記突片は、前記保護回路基板の表面に実装されるマウント部を含むことを特徴とする請求項5に記載のバッテリパック。
【請求項8】
前記コネクタハウジングと前記カバーフレームとは、フックタイプで係合されたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項9】
前記コネクタハウジングにはフック孔が形成され、前記カバーフレームには固定フックが形成されたことを特徴とする請求項8に記載のバッテリパック。
【請求項10】
前記コネクタハウジングのフック孔は、前記固定フックをガイドする構造であることを特徴とする請求項9に記載のバッテリパック。
【請求項11】
前記固定フックは、前記コネクタハウジングの両側をロックして固定する構造であることを特徴とする請求項9に記載のバッテリパック。
【請求項12】
前記カバーフレームは、前記コネクタハウジングが設けられたハウジング設置孔が形成されたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項13】
前記ハウジング設置孔の縁部に少なくとも1つ以上の固定フックが形成されたことを特徴とする請求項12に記載のバッテリパック。
【請求項14】
前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームと異なる材質で形成されたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項15】
前記コネクタハウジングは、前記カバーフレームに比べて耐熱性に優れた熱硬化性樹脂材質で形成されたことを特徴とする請求項14に記載のバッテリパック。
【請求項16】
前記コネクタは、前記保護回路基板に電気回路的に接続されたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項17】
前記コネクタは、前記保護回路基板の接続端子にクリーム半田が塗布され、リフロー半田付けされたことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項18】
前記ベアセルは、外面を覆うラベルをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項19】
前記ベアセルは角形タイプであることを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項20】
前記ベアセルは単一セルであることを特徴とする請求項1に記載のバッテリパック。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−161067(P2010−161067A)
【公開日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−275579(P2009−275579)
【出願日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【出願人】(590002817)三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Fターム(参考)】