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KR101999402B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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KR101999402B1
KR101999402B1 KR1020130004980A KR20130004980A KR101999402B1 KR 101999402 B1 KR101999402 B1 KR 101999402B1 KR 1020130004980 A KR1020130004980 A KR 1020130004980A KR 20130004980 A KR20130004980 A KR 20130004980A KR 101999402 B1 KR101999402 B1 KR 101999402B1
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South Korea
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battery
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terminal
battery cell
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조만식
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 복수의 배터리 셀의 넓은 폭이 상이하여도, 각 셀 수용부 내에 각각 구비된 단자 수용부가 복수의 접촉부를 구비하여, 복수의 접촉부 중에서 선택된 하나의 접촉부가 각 배터리 셀의 전극 단자와 전기적으로 연결할 수 있으며, 직병렬 스위치를 통해 외장 팩 내에 구비된 복수의 배터리 셀의 연결 관계를 직렬 또는 병렬로 변경할 수 있으며, 외장팩의 외부에 용량 표시부를 구비하여, 외장 팩 내에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 용량을 확인할 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery Pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 셀룰러 폰(cellular phone), PCS(personal communications services), 노트북 컴퓨터, 캠코더, PDA(personal digital assistants)등과 같은 휴대용 전자기기에 적용 가능한 배터리팩은 배터리 셀이 갖는 용량의 한계 때문에 여러 개의 배터리 셀을 포함한다.
이와 같은 배터리 팩은 각 배터리 셀을 분리할 수 없거나, 정해진 용량의 동일한 크기의 배터리 셀만 적용 가능하다. 또한 상기 배터리 팩은 설정된 용량만 출력 가능하고, 기존 보유 배터리의 적용이 불가능 하여 확장성에 한계가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 배터리 셀의 넓은 폭이 상이하여도, 각 셀 수용부 내에 각각 구비된 단자 수용부가 복수의 접촉부를 구비하여, 복수의 접촉부 중에서 선택된 하나의 접촉부가 각 배터리 셀의 전극 단자와 전기적으로 연결할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 직병렬 스위치를 외장팩 외부에 구비하여, 외장 팩 내에 구비된 복수의 배터리 셀의 연결 관계를 직렬 또는 병렬로 변경할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 외장팩의 외부에 용량 표시부를 구비하여, 외장 팩 내에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 용량을 확인할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 전극 단자부가 일면으로 노출된 복수의 배터리 셀 및, 상기 복수의 배터리 셀을 수용하며, 상기 복수의 배터리 셀의 일면과 대응되는 제1면의 내측에, 상기 복수의 배터리 셀의 전극 단자부와 각각 전기적으로 연결된 복수의 단자 수용부가 구비된 외장형 팩을 포함하고, 상기 복수의 단자 수용부는 상기 복수의 배터리 셀 중 제1배터리 셀과 전기적으로 연결된 제1단자 수용부를 포함하며, 상기 제1단자 수용부는 상기 제1배터리 셀의 전극 단자부와 접촉된 제1단자 접촉부와, 상기 제1배터리 셀의 일면과 접촉된 적어도 하나의 제1더미 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 외장형 팩은 개구된 박스 형태로 내측에 복수의 배터리 셀을 각각 수용하기 위한 복수의 셀 수용부를 구비하며, 개구와 대향하는 사각형 판인 상기 제1면과, 상기 제1면의 각 모서리에서 일정길이 연장된 측면부를 포함하는 팩 케이스; 및 상기 팩 케이스의 개구에 결합되는 판 형상의 팩 커버를 포함할 수 있다.
상기 팩 커버는 일측 모서리가 상기 팩 케이스의 개구 일측에, 상기 일측 모서리를 회전축으로 회전 가능하도록 고정되고, 상기 일측 모서리의 반대측인 타측 모서리는 상기 개구의 타측에 돌출된 돌기에 의해 고정될 수 있다.
상기 팩 커버의 일측 모서리는 스프링, 경첩 또는 힌지 등에 의해 고정될 수 있다.
상기 팩 케이스의 측면부는 상기 제1측면과, 상기 제1측면과 대향하고, 상기 제1측면과 수평한 제2측면 및, 상기 제1측면과 상기 제2측면 사이를 각각 연결하는 제3측면 및 제4측면을 포함할 수 있다.
상기 팩 케이스는 상기 측면부 중, 상기 제1측면과 수평하고 상기 팩 케이스의 내부를 복수의 셀 수용부로 분리하는 적어도 하나의 분리 격벽을 구비할 수 있다.
상기 팩 케이스의 복수의 셀 수용부에는 상기 제3측면 및 상기 제4측면과 수평하고, 상기 제1측면, 상기 제2측면 및 상기 분리 격벽과 직교하는 가변 격벽을 더 구비할 수 있다.
상기 가변 격벽과 상기 제3측면 사이에는 탄성 부재가 더 개재될 수 있다.
상기 복수의 배터리 셀의 전극 단자부는 음극 단자, 양극 단자 및 ID 단자를 포함할 수 있다.
상기 외장형 팩은 외측에는 상기 복수의 단자 수용부와 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 단자 수용부에서 측정된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 용량을 표시하는 용량 표시부를 더 구비할 수 있다.
상기 외장형 팩은 내측에 수용된 상기 복수의 배터리 셀의 연결을 직/병렬로 변경하기 위한 복수의 스위칭 소자를 더 구비할 수 있다.
상기 외장형 팩의 외측에는 상기 복수의 스위칭 소자와 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 스위칭 소자의 구동을 제어하는 직병렬 스위치가 더 장착될 수 있다.
상기 외장형 팩은 상기 복수의 배터리 셀을 충전시키기 위한 전력을 공급하는 입력 포트 및, 상기 복수의 배터리 셀이 방전할 때 출력되는 전력을 출력하는 출력 포트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 복수의 배터리 셀의 넓은 폭이 상이하여도, 각 셀 수용부 내에 각각 구비된 단자 수용부가 복수의 접촉부를 구비하여, 복수의 접촉부 중에서 선택된 하나의 접촉부가 각 배터리 셀의 전극 단자와 전기적으로 연결할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 배터리 팩은 직병렬 스위치를 외장팩 외부에 구비하여, 외장 팩 내에 구비된 복수의 배터리 셀의 연결 관계를 직렬 또는 병렬로 변경할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 배터리 팩은 외장팩의 외부에 용량 표시부를 구비하여, 외장 팩 내에 구비된 복수의 배터리 셀 각각의 용량을 확인할 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도와 분해사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a의 2a-2a선을 절단한 단면도와, 2b-2b선을 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1a 및 도 1b에 도시된 배터리 팩의 외장형 팩을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 외장형 팩에 장착된 직병렬 스위치와 복수의 배터리 셀과의 연결 관계를 도시한 회로도이다.
도 5는 도 3의 외장형 팩의 용량 표시부와 배터리 셀과의 연결 관계를 도시한 블록도이다.
도 6은 도 3의 외장형 팩을 A방향에서 본 내부도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1a 내지 도 1b를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 분해사시도가 도시되어 있다. 또한 도 2a 및 2b를 참조하면, 도 1a의 2a-2a선을 절단한 단면도와, 2b-2b선을 절단한 단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 3을 참조하면 도 1a 및 도 1b의 외장형 팩을 도시한 사시도가 도시되어 있다.
이하에서는 도 1a 및 도 1b에 도시된 배터리 팩(10)을 도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하여 설명하고자 한다.
도 1a 및 도 1b에서 도시된 바와 같이 배터리 팩(10)은 전극 단자부(111, 121, 131)가 일면으로 각각 노출된 복수의 배터리 셀(100) 및, 복수의 배터리 셀(100)의 전극 단자부(111, 121, 131)와 각각 전기적으로 연결된 복수의 단자 수용부(291, 292, 293)가 구비되고 복수의 배터리 셀(100)이 수용된 외장형 팩(200)을 포함한다.
우선 상기 복수의 배터리 셀(100)은 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120) 및 제3배터리 셀(130)을 포함한다. 본 발명에서 복수의 배터리 셀(100)을 3개의 배터리 셀로 도시하였으나, 그 개수를 한정하는 것은 아니다. 다만 이하에서는 복수의 배터리 셀(100)이 3개일 경우에 대해 설명하고자 한다. 상기 복수의 배터리 셀(100)은 일면으로 노출된 전극 단자부(111, 121, 131)를 각각 구비한다. 각 배터리 셀(110, 120, 130)의 각 전극 단자부(111, 121, 131)는 양극(111a, 121a, 131a), 음극(111b, 121b, 131b) 및 ID 단자(111c, 121c, 131c)를 각각 구비한다. 각 배터리 셀(110, 120, 130)의 양극(111a, 121a, 131a)과 음극(111b, 121b, 131b)은 각 배터리 셀(110, 120, 130)의 충전 및 방전을 위한 단자이다. 그리고 각 배터리 셀(110, 120, 130)의 ID 단자(111c, 121c, 131c)는 각 배터리 셀(110, 120, 130)의 잔량(전류량)을 체크하기 위한 단자이다. 상기 각 배터리 셀(100)의 각 전극 단자부(111, 121, 131)는 외장형 팩(200)의 셀 수용부 내측에 구비된 복수의 단자 수용부(291, 292, 293)와 각각 전기적으로 연결된다. 상기 각 배터리 셀(100)은 일면의 반대면인 타면과, 상기 일면과 타면 사이를 연결하는 측면부로 이루어질 수 있다. 상기 측면부는 서로 대향되는 넓은 폭의 양면과, 서로 대향하는 좁은 폭의 양면으로 이루어질 수 있다. 또한 상기 측면부의 좁은 폭의 양면은 라운드 지도록 형성될 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
그리고 도 1b 및 2b에 도시된 바와 같이, 3개의 배터리 셀에서 제2배터리 셀(120)의 넓은 폭(1W)이 제1배터리 셀(110) 및 제3배터리 셀(130)의 넓은 폭(2W) 보다 더 작을 수 있다. 본 발명에서는 제2배터리 셀(120)의 넓은 폭(1W)이 상이한 것으로 도시하였으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 각 배터리 셀(110, 120, 130)의 넓은 폭은 서로 상이할 수 있다.
상기 각 배터리 셀(100)은 각 배터리 셀을 과전압, 과전류 및 고온으로부터 보호하기 위한 보호회로를 각각 구비하는 상용 전지일 수 있다.
도 1a 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 외장형 팩(200)은 개구된 박스 형태로 복수의 배터리 셀(100)을 수용하기 위한 팩 케이스(200a)와, 팩 케이스(200a)의 개구에 결합되는 판형상의 팩 커버(200b)로 이루어진다.
그리고 상기 팩 케이스(200a)는 개구와 대향하는 면인 사각 판형상의 제1면(210)과, 제1면(210)의 각 모서리에서 일정길이 연장된 측면부(220)로 이루어진다. 또한 팩 케이스(200a)는 내측에 형성된 분리 격벽(230), 가변 격벽(240) 및 복수의 단자 수용부(290)를 더 포함한다. 또한 팩 케이스(200a)는 외측에 형성된 직병렬 스위치(250), 용량 표시부(260), 입력 포트(270) 및 출력 포트(280)를 더 포함할 수 있다.
상기 측면부(220)는 제1측면(221), 제1측면과(221) 대향하고 제1측면(221)과 수평한 제2측면(222) 및, 제1측면(221)과 제2측면(222) 사이를 각각 연결하는 제3측면(223) 및 제4측면(224)을 포함한다. 상기 제3측면(223)과 제4측면(224)은 서로 대향하고, 수평하다. 상기 제3측면(223)과 제4측면(224)은 제1측면(221)및 제2측면(222)과 직교한다. 상기 측면부(220)의 제1측면(221) 및 제2측면(222)은 복수의 배터리 셀(110)중 어느 하나의 셀의 넓은 폭의 측면과 접촉하는 면이다.
상기 팩 커버(200b)는 일측 모서리(b1)가 팩 케이스(200a)의 개구 일측에 회전 가능하도록 고정된다. 또한 팩 커버(200b)의 일측 모서리(b1)의 반대측인 타측 모서리(b2)는 팩 케이스(200a)의 개구 타측에 돌출된 돌기(224a)에 의해 고정된다.
상기 팩 커버(200b)는 일측 모서리(b1)가, 팩 케이스(200a)의 제3측면(223)에 팩 커버(200b)가 회전 가능하도록 고정되어, 팩 케이스(200a)의 개구를 개방하거나, 차단시킬 수 있다. 상기 팩 커버(200b)의 일측 모서리(b1)는 팩 케이스(200a)의 제3측면(223)에 스프링, 경첩 또는 힌지 등에 의해서 고정될 수 있다.
상기 팩 커버(200b)는 타측 모서리(b2)가 팩 케이스(200a)의 제4측면(224)에서 제3측면(223) 방향으로 돌출된 돌기(224a)에 의해서 고정될 수 있다. 상기 돌기(224a)는 팩 커버(200b)의 탈착이 용이하도록 탄성을 가질 수 있다.
상기 분리 격벽(230)은 대략 판 형상으로 제1측면(221) 및 제2측면(222)과 수평하도록 팩 케이스(200a)의 내부에 구비된다. 상기 분리 격벽(230)은 팩 케이스(200a)의 내부를 복수의 배터리 셀이 수용되기 위한 복수의 셀 수용부(1,2,3)로 각각 분리한다. 즉 분리 격벽(230)은 팩 케이스(200a)의 내부에 수용되는 복수의 배터리 셀(100)을 분리한다. 상기 분리 격벽(230)은 제3측면(223) 및 제4측면(224)과 직교하도록, 팩 케이스(200a)의 내부에 고정된다. 상기 분리 격벽(230)은 팩 케이스(200a)와 일체형으로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 분리 격벽(230)은 적어도 하나일 수 있으며, 본 발명에서 2개로 도시하였으나 이를 한정하는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 팩 케이스(200a)의 내부에 3개의 배터리 셀이 수용되기 위해서는 2개의 분리 격벽(230)을 구비할 수 있다. 즉 2개의 분리 격벽(230)을 구비한 팩 케이스(200a)는, 내부가 3개의 배터리 셀(110, 120, 130)이 각각 수용되기 위한 3개의 셀 수용부(1,2,3)로 분리된다. 이때, 제1배터리 셀(110)은 제1셀 수용부(1)의 내부에 수용되고, 제2배터리 셀(120)은 제2셀 수용부(2)의 내부에 수용되고, 제3배터리 셀(130)은 제3셀 수용부(3)의 내부에 수용된다.
상기 가변 격벽(240)은 대략 판 형상으로, 측면부(220)의 제3측면(223) 및 제4측면(224)과 수평하고, 제1측면(221) 및 제2측면(222)과 직교할 수 있다. 또한, 가변 격벽(240)은 분리 격벽(230)과 직교할 수 있다. 바람직하게는 가변 격벽(240)은 각각의 셀 수용부(1,2,3)에 각각 구비되는 제1가변 격벽(241), 제2가변 격벽(242) 및 제3가변 격벽(243)을 포함할 수 있다. 즉, 제1가변 격벽(241), 제2가변 격벽(242) 및 제3가변 격벽(243)은 제1셀 수용부(1), 제2셀 수용부(2) 및 제3셀 수용부(3) 내부에 각각 구비된다.
상기 가변 격벽(240)과 제3측면(223) 사이에는 탄성부재(240a)가 더 개재될 수 있다. 상기 가변 격벽(240)은 상기 탄성부재(240a)의 탄성력에 의해, 제1측면(221)과 분리 격벽(230) 사이, 제2측면(222)과 분리 격벽(230) 사이, 분리 격벽(230)들 사이의 각 셀 수용부(1,2,3) 내부에서, 제3측면(223)과 수평한 상태로 이동 가능하다. 상기 탄성부재(240a)는 각 가변 격벽(240)을 탄성력에 의해 지지한다. 또한, 탄성부재(240a)는 제4측면(224)과 가변 격벽(240) 사이에 개재된 각각의 배터리 셀(110)을 탄성에 의해 각각 지지 및 고정한다. 각 셀 수용부(1,2,3) 내부에서 상기 가변 격벽(240)을 지지하는 각 탄성 부재는 복수개로 이루어질 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 3개의 배터리 셀에서 제2배터리 셀(120)의 넓은 폭(2W)이 제1배터리 셀(110) 및 제3배터리 셀(130)의 넓은 폭(2W) 보다 더 작아도, 도 2b에 도시된 바와 같이 가변 격벽(240) 및 탄성부재(240a)에 의해 제2배터리 셀(120)도 제2셀 수용부(2)에 고정될 수 있다.
상기 직병렬 스위치(250)는 팩 케이스(200a)의 일면에 장착된다. 상기 직병렬 스위치(250)는 제4측면(224)에 장착된 것을 도시하였으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 직병렬 스위치(250)는 복수의 배터리 셀(100)의 연결 관계를 직렬 또는 병렬로 제어한다. 상기 직병렬 스위치(250)는 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 셀(100)의 연결 관계를 직렬 또는 병렬로 제어하기 위해 복수의 스위칭 소자(SS1, SS2, PS1, PS2, PS3, PS4)와 전기적으로 연결된다. 상기 복수의 스위칭 소자(SS1, SS2, PS1, PS2, PS3, PS4)는 직병렬 스위치(250)가 병렬(251) 또는 직렬(252) 위치에 있을 경우에 따라 온 또는 오프 된다. 상기 복수의 스위칭 소자(SS1, SS2, PS1, PS2, PS3, PS4)는 제1직렬 스위치(SS1), 제2직렬 스위치(SS2), 제1병렬 스위치(PS1), 제2병렬 스위치(PS2), 제3병렬 스위치(PS3) 및 제4병렬 스위치(PS4)를 포함한다.
상기 복수의 스위칭 소자(SS1, SS2, PS1, PS2, PS3, PS4)는 팩 케이스(200a) 내측에 구비된 복수의 단자 수용부(290)와 전기적으로 연결된다. 도 4는 복수의 단자 수용부(290)와 복수의 배터리 셀(100)이 각각 전기적으로 연결되었을 경우의 스위칭 소자의 연결 관계를 도시한 회로도 이다. 이와 같은 복수의 스위칭 소자(SS1, SS2, PS1, PS2, PS3, PS4)는 팩 케이스(200a)에 구비된 보호회로 내에 포함될 수 있다.
상기 제1직렬 스위칭 소자(SS1)는 제1배터리 셀(110)의 음극과 제2배터리 셀(120)의 양극 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 제1직렬 스위칭 소자(SS1)는 직병렬 스위치(250)가 직렬(252)에 위치할 경우 온되어 제1배터리 셀(110)의 음극과 제2배터리 셀(120)의 양극 사이를 전기적으로 연결한다. 그리고 제1직렬 스위칭 소자(SS1)는 직병렬 스위치(250)가 병렬(251)에 위치할 경우 오프되어, 제1배터리 셀(110)의 음극과 제2배터리 셀(120)의 양극 사이를 전기적으로 분리한다.
상기 제2직렬 스위칭 소자(SS2)는 제2배터리 셀(120)의 음극과 제3배터리 셀(130)의 양극 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 제2직렬 스위칭 소자(SS2)는 직병렬 스위치(250)가 직렬(252)에 위치할 경우 온되어 제2배터리 셀(120)의 음극과 제3배터리 셀(130)의 양극 사이를 전기적으로 연결한다. 그리고 제2직렬 스위칭 소자(SS2)는 직병렬 스위치(250)가 병렬(251)에 위치할 경우 오프되어, 제2배터리 셀(120)의 음극과 제3배터리 셀(130)의 양극 사이를 전기적으로 분리한다. 즉, 제1직렬 스위칭 소자(SS1)와 제2직렬 스위칭 소자(SS2)는 직병렬 스위치(250)의 동작에 의해 동일하게 온 또는 오프된다.
상기 제1병렬 스위칭 소자(PS1)는 제1배터리 셀(110)의 양극과 제2배터리 셀(120)의 양극 사이에 전기적으로 연결된다. 제1병렬 스위칭 소자(PS1)는 직병렬 스위치(250)가 병렬(251)에 위치할 경우 온되어, 제1배터리 셀(110)의 양극과 제2배터리 셀(120)의 양극 사이를 전기적으로 연결한다. 그리고 제1병렬 스위칭 소자(PS1)는 직병렬 스위치(250)가 직렬(252)에 위치할 경우 오프되어, 제1배터리 셀(110)의 양극과 제2배터리 셀(120)의 양극 사이를 전기적으로 분리한다.
상기 제2병렬 스위칭 소자(PS2)는 제2배터리 셀(120)의 양극과 제3배터리 셀(130)의 양극 사이에 전기적으로 연결된다. 제2병렬 스위칭 소자(PS2)는 직병렬 스위치(250)가 병렬(251)에 위치할 경우 온되어, 제2배터리 셀(120)의 양극과 제3배터리 셀(130)의 양극 사이를 전기적으로 연결한다. 그리고 제2병렬 스위칭 소자(PS2)는 직병렬 스위치(250)가 직렬(252)에 위치할 경우 오프되어, 제2배터리 셀(120)의 양극과 제3배터리 셀(130)의 양극 사이를 전기적으로 분리한다.
상기 제3병렬 스위칭 소자(PS3)는 제1배터리 셀(110)의 음극과 제2배터리 셀(120)의 음극 사이에 전기적으로 연결된다. 제3병렬 스위칭 소자(PS3)는 직병렬 스위치(250)가 병렬(251)에 위치할 경우 온되어, 제1배터리 셀(110)의 음극과 제2배터리 셀(120)의 음극 사이를 전기적으로 연결한다. 그리고 제3병렬 스위칭 소자(PS3)는 직병렬 스위치(250)가 직렬(252)에 위치할 경우 오프되어, 제1배터리 셀(110)의 음극과 제2배터리 셀(120)의 음극 사이를 전기적으로 분리한다.
상기 제4병렬 스위칭 소자(PS4)는 제2배터리 셀(120)의 음극과 제3배터리 셀(130)의 음극 사이에 전기적으로 연결된다. 제4병렬 스위칭 소자(PS4)는 직병렬 스위치(250)가 병렬(251)에 위치할 경우 온되어, 제2배터리 셀(120)의 음극과 제3배터리 셀(130)의 음극 사이를 전기적으로 연결한다. 그리고 제4병렬 스위칭 소자(PS4)는 직병렬 스위치(250)가 직렬(252)에 위치할 경우 오프되어, 제2배터리 셀(120)의 음극과 제3배터리 셀(130)의 음극 사이를 전기적으로 분리한다.
상기 제1병렬 스위칭 소자(PS1), 제2병렬 스위칭 소자(PS2), 제3병렬 스위칭 소자(PS3) 및 제4병렬 스위칭 소자(PS4)는 직병렬 스위치(250)의 동작에 의해 동일하게 온 또는 오프된다. 또한 제1병렬 스위칭 소자(PS1), 제2병렬 스위칭 소자(PS2), 제3병렬 스위칭 소자(PS3) 및 제4병렬 스위칭 소자(PS4)는 제1직렬 스위칭 소자(SS1) 및 제2직렬 스위칭 소자(SS2)와 반대로 온 또는 오프된다.
즉, 직병렬 스위치(250)는 직렬(252)에 위치할 경우 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120) 및 제3배터리 셀(130)을 직렬로 연결하고, 병렬(251)에 위치할 경우 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120) 및 제3배터리 셀(130)을 병렬로 연결한다.
바람직하게는 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(100)이 직병렬 스위치(250)에 의해 병렬로 연결된 후, 병렬 연결된 복수의 배터리 셀(100)을 입력 포트(270)로 인가되는 전력에 의해 충전될 수 있다. 또한 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(100)이 직병렬 스위치(250)에 의해 직렬로 연결되면, 고전압을 출력 포트(280)를 통해 출력할 수 있다.
상기 용량 표시부(260)는 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 단자 수용부(290)와 잔량 산출부(261)를 통해 전기적으로 연결된다. 상기 잔량 산출부(261)는 팩 케이스(200a)에 구비된 보호회로 내에 포함될 수 있다. 상기 잔량 산출부(261)는 복수의 단자 수용부(290)와 전기적으로 연결된 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120) 및 제3배터리 셀(130)의 배터리 잔량을 검출하고, 용량 표시부(260)로 이를 전달한다. 상기 용량 표시부(260)는 팩 케이스(200a) 내측에 수용된 복수의 배터리 셀(110, 120, 130) 각각의 용량(C1, C2, C3)을 표시한다. 상기 제1배터리 셀(110), 제2배터리 셀(120) 및 제3배터리 셀(130)의 각각의 잔량은 양극(111a, 121a, 131a)과 음극(111b, 121b, 131b) 사이의 전압 및, ID 단자(111c, 121c, 131c)에서 측정되는 전류량을 통해 산출될 수 있다.
상기 입력 포트(270)는 외부 전력 공급원과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배터리 팩(10)은 상기 입력 포트(270)로 인가되는 외부 전력에 의해 외장형 팩(200)내에 수용된 복수의 배터리 셀(100)을 충전시킬 수 있다.
상기 출력 포트(280)는 전력에 의해 구되는 전자 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배터리 팩(10)은 출력 포트(280)를 통해, 외장형 팩(200) 내에 수용된 복수의 배터리 셀(100)이 방전시 발생되는 전력을 외부 장치로 공급할 수 있다.
상기 복수의 단자 수용부(290)는, 각 배터리 셀의 수용부 내에 위치하며 팩 케이스(200a)의 내측에 수용되는 복수의 배터리 셀(100)과 각각 전기적으로 연결된다. 상기 복수의 단자 수용부(290)는 도 6에 도시된 바와 같이 팩 케이스(200a)의 제1면(210)의 내측에 형성될 수 있다. 상기 복수의 단자 수용부(290)는 제1배터리 셀(110)과 전기적으로 연결되는 제1단자 수용부(291), 제2배터리 셀(120)과 전기적으로 연결되는 제2단자 수용부(292) 및 제3배터리 셀(130)과 전기적으로 연결되는 제3단자 수용부(293)로 이루어질 수 있다. 즉 복수의 단자 수용부(290)는 복수의 배터리 셀(100)의 개수와 대응된다. 그리고 각 단자 수용부(291,292,293)는 단자 접촉부와 적어도 하나의 더미 접촉부를 구비한다.
상기 제1단자 수용부(291)는 제1배터리 셀(110)의 전극 단자부(111)와 접촉된 제1단자 접촉부(291a)와, 제1배터리 셀(110)의 전극 단자부(111)가 형성된 일면과 접촉된 적어도 하나의 제1더미 접촉부(291b, 291c)를 포함한다. 예를 들어, 제1단자 수용부(291)는 도 2b에 도시된 바와 같이 3개의 접촉부(291a, 291b, 291c)로 이루어질 수 있다. 그리고 3개의 접촉부(291a, 291b, 291c)인 제1단자 접촉부(291a)와 제1더미 접촉부(291b, 291c)는 제1배터리 셀(110)의 양극(111a), 음극(111b) 및 ID 단자(111c)와 각각 전기적으로 접속되기 위한 3개의 단자를 구비한다. 도 2b에서는 제1단자 수용부(291)중에서는 제3측면(223)과 인접한 접촉부가 제1단자 접촉부(291a)가 되어 제1배터리 셀(110)과 전기적으로 연결된다.
상기 제2배터리 셀(120)의 경우, 넓은 폭(2W)이 제1배터리 셀(110) 보다 좁은 경우, 3개의 접촉부(292a, 292b, 292c) 중에서 중심에 위치한 접촉부(292b)가, 제2배터리 셀(120)의 전극 단자와 접촉되는 단자 접촉부(292b)가 된다.
즉, 본원의 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(110, 120, 130)의 넓은 폭이 상이하여도, 가변 격벽(240)에 의해서 각 셀 수용부(1,2,3) 내에 고정될 수 있다. 또한 본원의 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(110, 120, 130)의 넓은 폭이 상이하여도, 각 셀 수용부(1,2,3) 내에 각각 구비된 단자 수용부가 복수의 접촉부를 구비하여, 복수의 접촉부 중에서 선택된 하나의 접촉부가 각 배터리 셀의 전극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 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.
10; 배터리 팩
100; 복수의 배터리 셀 200; 외장형 팩
200a; 팩 케이스 200b; 팩 커버
210; 제1면 220; 측면부
230; 분리 격벽 240; 가변 격벽
250; 직병렬 스위치 260; 용량 표시부
270; 입력 포트 280; 출력 포트

Claims (13)

  1. 전극 단자부가 일면으로 노출된 복수의 배터리 셀; 및
    상기 복수의 배터리 셀을 수용하며, 상기 복수의 배터리 셀의 일면과 대응되는 제1면의 내측에, 상기 복수의 배터리 셀의 전극 단자부와 각각 전기적으로 연결된 복수의 단자 수용부가 구비된 외장형 팩을 포함하고,
    상기 복수의 단자 수용부는 복수의 배터리 셀 중 제1배터리 셀의 일면과 마주보는 제1면에 위치하는 제1단자 수용부를 포함하고,
    상기 제1단자 수용부는 상기 제1배터리 셀의 전극 단자부와 대응되는 형상으로 형성된 복수의 단자 접촉부를 포함하고,
    상기 복수의 단자 접촉부는 상기 제1배터리 셀의 상기 전극 단자부와 접촉된 제1단자 접촉부와, 상기 제1배터리 셀의 일면과 접촉된 적어도 하나의 제1더미 접촉부를 포함하며,
    상기 외장형 팩은 상기 복수의 단자 접촉부와 수직한 제1가변 격벽을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장형 팩은
    개구된 박스 형태로 내측에 복수의 배터리 셀을 각각 수용하기 위한 복수의 셀 수용부를 구비하며, 개구와 대향하는 사각형 판인 상기 제1면과, 상기 제1면의 각 모서리에서 일정길이 연장된 측면부를 포함하는 팩 케이스; 및
    상기 팩 케이스의 개구에 결합되는 판 형상의 팩 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 팩 커버는
    일측 모서리가 상기 팩 케이스의 개구 일측에, 상기 일측 모서리를 회전축으로 회전 가능하도록 고정되고,
    상기 일측 모서리의 반대측인 타측 모서리는 상기 개구의 타측에 돌출된 돌기에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 팩 커버의 일측 모서리는 스프링, 경첩 또는 힌지 등에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 팩 케이스의 측면부는
    상기 제1측면;
    제1측면과 대향하고, 제1측면과 수평한 제2측면; 및
    상기 제1측면과 상기 제2측면 사이를 각각 연결하는 제3측면 및 제4측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 팩 케이스는 상기 측면부 중, 상기 제1측면과 수평하고 상기 팩 케이스의 내부를 복수의 셀 수용부로 분리하는 적어도 하나의 분리 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 팩 케이스의 복수의 셀 수용부에는
    상기 제3측면 및 상기 제4측면과 수평하고, 상기 제1측면, 상기 제2측면 및 상기 분리 격벽과 직교하는 가변 격벽이 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 가변 격벽과 상기 제3측면 사이에는 탄성 부재가 더 개재된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀의 전극 단자부는 음극 단자, 양극 단자 및 ID 단자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장형 팩은 외측에는
    상기 복수의 단자 수용부와 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 단자 수용부에서 측정된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 용량을 표시하는 용량 표시부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장형 팩은
    내측에 수용된 상기 복수의 배터리 셀의 연결을 직/병렬로 변경하기 위한 복수의 스위칭 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 외장형 팩의 외측에는
    상기 복수의 스위칭 소자와 전기적으로 연결되어, 상기 복수의 스위칭 소자의 구동을 제어하는 직병렬 스위치가 더 장착된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 외장형 팩은
    상기 복수의 배터리 셀을 충전시키기 위한 전력을 공급하는 입력 포트; 및
    상기 복수의 배터리 셀이 방전할 때 출력되는 전력을 출력하는 출력 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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