KR101121323B1 - 전지 팩 - Google Patents

Abstract

전지(1)와, 충방전 안전회로를 가지며 전지의 일단 면(3) 상에 배치되는 회로기판(5)과, 외부접속단자(7)가 장착된 단부 케이스(6)를 구비한 전지 팩(10)으로, 회로기판(5)을 단부 케이스(6)의 내부에 수용 배치하고, 단부 케이스(6)를 그 양단부에 각각 머리 부분(12a)이 결합하여 관통되는 나사(12)의 선단부를 전지(1)의 일단 면(3)의 양단부에 나사 결합에 의해 고정하여 고착함으로써, 콤팩트하고 접속저항이 작으며, 신뢰성이 높고, 또한 생산성이 높은 전지 팩을 실현한다.

전지 팩, 회로기판, 단부 케이스, 나사 결합, 고착

Description

전지 팩{BATTERY PACK}

본 발명은 전지의 일단에 충방전 보호회로를 갖는 회로기판을 배치하고, 이 회로기판을 수용한 단부 케이스를 전지와 일체로 결합하여 이루어지는 전지 팩에 관한 것이다.

전지와 충방전 보호회로를 갖는 회로기판을 조합하여 일체화한 전지 팩에서는, 콤팩트한 구성일 것, 접속저항이 작으면서도 접속부의 신뢰성이 높을 것, 제조공정의 생산성이 높을 것 등이 요청된다.

종래의 전지 팩은 케이스 내에 전지와 보호 소자 및 회로기판을 수용하여 배치한 구성으로 되어 있다. 구체적인 예로는, 단자 창(窓)을 갖는 케이스 내에 전지를 수용하고, 전지와 케이스 사이에 마련된 스페이스에 보호 소자나 회로기판을 배치하며, 전지와 회로기판을 접속하는 리드 판을 단자 창과 대향 하는 위치에 배치하여 외부 단자로 한 것이 알려져 있다(예를 들어, 일본국 특허 제 3244400호 명세서 참조).

또, 전지의 일단 면의 외주에 볼록부를 형성하여 내측에 오목부를 설치하고, 하부에 전지의 일단 면의 오목부에 결합하는 결합용 볼록부를 갖는 단자 홀더를 설치하며, 단자 홀더에는 보호 소자를 내장시키는 동시에 상면에 단자 판을 고정하여 단자 홀더를 전지에 점착 테이프나 열 수축 필름 등으로 연결하고, 그 후 단자 판과 전지 케이스에 인출용의 리드 판을 용융시켜서 부착한 후, 케이스에 수납하거나, 또는 열 수축 튜브 등으로 피복 하여 전지 팩으로 한 것이 알려져 있다(예를 들어, 일본국 특개 2000-243362호 공보).

또, 종래, 회로기판을 홀더에 의해 전지에 임시로 지지한 상태에서 리드 판에 전지와 회로기판을 기계적 및 전기적으로 연결하고 있던 것에 대해, 전지의 실링(sealing) 판에 연결 볼록부를 설치하고, 이 연결 볼록부를 회로기판에 연결하여, 연결 볼록부에 의해 전지와 회로기판을 기계적 및 전기적으로 연결한 것이 알려져 있다(예를 들어, 일본국 특개 2002-298809호 공보).

또, 전지의 일부 또는 전체를 인서트 성형함으로써 외부접속단자를 외부로 표출하는 동시에 보호 소자를 내장하여 고정한 수지 성형부를 전지의 일단부에 일체로 성형한 것도 알려져 있다(예를 들어, 일본국 특개 2004-95329호 공보).

그런데 일본국 특허 제 3244400호 명세서의 구성에서는, 케이스와 전지 사이에 보호 소자나 회로기판을 배치하는 스페이스를 설치하고 있으므로, 케이스의 외형이 커지고, 또, 회로기판이나 보호 소자가 움직이면 진동에 의해 고장이 날 우려가 있으나, 회로기판이나 보호 소자가 움직이지 않도록 전지 및 케이스에 고정하기가 곤란하므로 높은 신뢰성을 확보할 수 없다고 하는 문제가 있고, 또, 리드 판에 접속하고 있으므로 접속저항이 커진다고 하는 문제가 있다.

또, 일본국 특개 2000-243362호 공보에서는, 보호 소자가 단자 홀더를 통해서 전지에 고정적으로 장착되어 있으나, 이 전지와 홀더의 조립체에 리드 판을 용 융시켜서 부착하여, 케이스에 수납해서 전지 팩을 구성하고 있어서, 외형이 커지는 동시에 접속저항이 커지며, 조립 공정 수도 많아져서 높은 생산성을 확보하기가 어렵다고 하는 문제가 있다.

또, 일본국 특개 2002-298809호 공보에서는, 전지의 실링 판에 연결 볼록부를 갖는 특수한 실링 판을 이용하여 회로기판을 고정함으로써, 리드 판을 이용하지 않는 접속구성에 의해 접속저항을 작게 할 수 있고, 또, 조립 공정 수를 감소할 수 있는 구성으로 되어 있으나, 이들 회로기판 및 전지를 케이스 내에 수납하여 전지 팩으로 하는 구성이므로 그만큼 외형이 커진다고 하는 문제가 있다.

또, 일본국 특개 2004-95329호 공보에서는, 전지와 보호 소자 및 출력 단자를 인서트 성형함으로써 보호 소자 및 출력 단자를 수지 성형부에 고정하고 있으므로, 부품 수가 적으면서도 콤팩트하게 구성할 수 있으나, 인서트 성형은 설비 비용이 들고, 또, 높은 치수 정밀도나 생산성을 확보하기가 어렵다고 하는 문제가 있다.

이에, 본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안하여, 콤팩트하고도 접속저항이 작으며, 신뢰성이 높고, 생산성이 높은 전지 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지 팩은, 전지와, 충방전 안전회로를 가지며 전지의 일단 면 상에 배치되는 회로기판과, 외부접속단자가 장착된 단부 케이스를 구비한 전지 팩으로, 회로기판을 단부 케이스의 내부에 수용 배치하고, 단부 케이스의 양단부에 머리 부분이 결합하여 관통되는 나사의 선단부를 전지의 일단 면의 양단부에 나사 결합에 의해 고정한 것이다.

이 구성에 의하면, 전지의 일단에 단부 케이스를 고착한 구성이므로 콤팩트한 구성으로 할 수 있고, 또, 전지와 단부 케이스 내의 회로기판과 외부접속단자 사이의 접속 경로를 짧게 할 수 있어서 접속저항을 작게 할 수 있으며, 또, 나사의 선단부를 전지의 일단 면에 나사 결합에 의해 고정한다고 하는 간단한 공정으로 전지와 단부 케이스를 일체로 결합하여 고정할 수 있으므로, 높은 신뢰성과 생산성을 동시에 만족할 수 있는 전지 팩을 실현할 수 있다. 또, 단부 케이스와 전지를 나사로 고정하고 있으므로, 전지의 일단 면과 평행한 방향(나사를 전단(剪斷) 하는 방향)뿐만 아니라 단부 케이스를 전지에 대하여 이격시키는 방향(나사를 인장(引張)하는 방향)에 대해서도 큰 내력을 가지게 할 수 있어서 모든 방향의 외력에 대하여 높은 고착 강도를 확보할 수 있다.

또, 본 발명의 다른 전지 팩은, 전지와, 충방전 안전회로를 가지며 전지의 일단 면 상에 배치되는 회로기판과, 외부접속단자가 장착된 단부 케이스를 구비한 전지 팩으로, 회로기판을 단부 케이스의 내부에 수용 배치하고, 단부 케이스의 양단부에 머리 부분이 결합하여 관통되는 머리 부분이 부착된 결합 핀의 선단을 전지의 일단 면의 양단부에 고착한 것이다.

이 구성에 의하면, 전지의 일단에 단부 케이스를 고착한 구성이므로 콤팩트한 구성으로 할 수 있고, 또, 전지와 단부 케이스 내의 회로기판과 외부접속단자 사이의 접속경로를 짧게 할 수 있어서 접속저항을 작게 할 수 있으며, 또, 결합 핀의 선단을 전지에 고착한다고 하는 간단한 공정으로 전지와 단부 케이스를 일체로 결합하여 고정할 수 있으므로, 높은 신뢰성과 생산성을 동시에 만족할 수 있는 전지 팩을 실현할 수 있다.

또, 이 전지의 일단 면 중 적어도 결합 핀의 선단을 고착하는 부위에 결합 핀과 동일계열의 재질의 부재를 설치하면, 동일계열의 재질끼리 고착이 되므로 충분한 강도를 갖는 신뢰성이 높은 고착상태를 용이하게 확보할 수 있다. 예를 들어, 전지의 일단 면은 전지 케이스와 동일한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 결합 핀은 미소하면서도 충분한 강도를 확보하기 위하여 철 계열의 재질로 이루어지는 경우에, 이들을 저항 용접에 의해 고착하면 높은 신뢰성을 가진 상태에서 고착 강도를 확보하기가 어려운 경우가 있으나, 전지의 일단 면의 결합 핀의 선단을 고착하는 부위를 동일계열의 재질로 함으로써 용이하게 신뢰성이 높은 고착 상태를 확보할 수 있다.

또, 이 전지의 일단 면의 결합 핀의 선단에 대향하는 부위를 결합 핀과 동일계열의 재질로 하는 방법으로는, 전지의 일단 면을 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 강판을 일체로 접합한 클래드 판 등의 복합재를 이용하여 구성하거나, 전지의 일단 면을 구성하는 부재에 결합 핀과 동일계열의 재질의 부재를 레이저 용접이나 전자 빔 용접 등으로 미리 고착하는 방법 등이 있으나, 결합 핀과 동일계열의 재질로 이루어지는 나사를 나사 결합하여 고정하면 더욱 간단하게 실시할 수 있어서 적합하다.

또, 본 발명의 다른 전지 팩은, 전지와, 충방전 안전회로를 가지며 전지의 일단 면 상에 배치되는 회로기판과, 외부접속단자가 장착된 단부 케이스를 구비한 전지 팩으로, 회로기판을 단부 케이스의 내부에 수용 배치하고, 단부 케이스에 머리 부분이 결합하여 관통되는 결합 핀의 선단부와 전지의 일단 면을, 전지의 일단 면을 형성하는 부재를 결합 핀의 선단부의 외주에 형성한 오목부에 파고들어가게 한 상태로 고착한 것이다.

이 구성에 의하면, 전지의 일단에 단부 케이스를 고착한 구성이므로 콤팩트한 구성으로 할 수 있고, 또, 전지와 단부 케이스 내의 회로기판과 외부접속단자 사이의 접속경로를 짧게 할 수 있어서 접속저항을 작게 할 수 있다. 또, 결합 핀의 선단부와 전지의 일단 면을, 전지의 일단 면을 형성하는 부재를 결합 핀의 선단부의 외주에 형성한 오목부로 파고들어가게 한 상태로 고착하고 있으므로, 단순히 결합 핀의 선단을 전지의 일단 면에 고착한 경우에 비하여 전지의 일단 면과 평행한 방향(결합 핀을 전단하는 방향) 및 단부 케이스를 전지에 대하여 이격시키는 방향(결합 핀을 인장하는 방향)에 대하여 큰 내력을 가지게 할 수 있고, 모든 방향의 외력에 대하여 높은 고착 강도를 확보할 수 있어서, 신뢰성이 높은 전지 팩을 제공할 수 있다.

또, 결합 핀의 선단에 둘레 면에 오목부를 갖는 돌출부를 설치하고, 전지의 일단 면에 결합 핀 선단의 돌출부가 결합이 되는 구멍을 형성하며, 상기 돌출부를 상기 구멍에 결합해서 결합 핀의 선단과 전지의 일단 면을 저항용접을 하면, 저항용접 시에 전지의 일단 면을 형성하는 부재가 용융하여 오목부로 파고들어감에 따라서, 전지와 단부 케이스를 상기와 같이 강고하게 일체로 고정할 수 있고, 저항용접에 의한 간단한 공정으로 신뢰성이 높은 전지 팩을 얻을 수 있어서 생산성과 높은 신뢰성을 양립시킬 수 있다.

또, 전지는, 전지 케이스가 일 측 극성의 전극단자이고, 일단 면에 전지 케이스와 다른 극성의 전극단자를 가지며, 전지 케이스의 일단 면에 상승부를 갖는 제 1 접속 브래킷(bracket)을 고착하고, 단부 케이스의 일 측 벽의 내측에 제 1 접속 브래킷의 상승부와 겹쳐지는 동시에 일부가 회로기판에 접속된 접속 판을 배치하며, 단부 케이스의 일 측 벽의 상승부에 대향하는 부분에 형성한 작업용 구멍을 통해서 상승부와 접속 판을 용접한 구성으로 하면, 접속경로가 짧아서 접속저항을 작게 할 수 있는 동시에, 접속작업을 용이하게 할 수 있어서 높은 생산성을 확보할 수 있다.

또, 전지는, 전지 케이스가 일 측 극성의 전극단자이고, 일단 면에 전지 케이스와 다른 극성의 전극단자를 가지며, 전극 케이스의 일단 면의 전극단자에 안전보호소자의 일단을 접속하고, 안전보호소자의 타 단을 회로기판에 접속한 구성으로 하면, 온도퓨즈나 PTC 등의 안전보호소자를 전극단자의 측면부의 공간을 이용하여 전지의 일단 면에 접촉시키거나 또는 근접 배치하여 전극단자와 회로기판 사이에 장착할 수 있고, 전지의 이상온도 상승 시에 전류를 차단할 수 있어서, 콤팩트한 구성으로 안전성을 향상할 수 있다.

또, 안전보호소자의 타 단과 회로기판에, 상호 중첩되는 상승부를 갖는 제 2 및 제 3 접속 브래킷을 고착하고, 단부 케이스에 형성된 작업용 구멍을 통해서 제 2 및 제 3 접속 브래킷의 상승부를 용접하면, 회로기판과 안전보호소자를 제 2 및 제 3 접속 브래킷을 개재하여 단부 케이스의 작업용 구멍을 통한 용접에 의해 생산성 좋게 접속할 수 있다.

또, 단부 케이스에 장착된 외부접속단자가 접속 상대방의 접속단자를 삽입 또는 분리하여 접속 또는 차단하는 것이면, 전지 배치공간에 전지 팩을 수납하여 설치하도록 한 휴대용 전자기기 등에서, 평면 형상의 외부접속단자에 상대방의 전극단자를 접촉시키도록 한 것에 비해서 전원 공급의 안전성이 현격하게 향상되고, 진동이나 충격을 받는 환경하에서도 신뢰성이 높은 전원 공급을 실현할 수 있으며, 또, 이런 종류의 외부접속단자라도 단부 케이스에 용이하고도 콤팩트하게 장착할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 예의 전지 팩의 요부를 도시한 분해 사시도이다.

도 2A ~ 도 2B는 제 1 실시 예의 전지 팩의 요부 구성을 나타내며, 도 2A는 도 1의 ⅡA 화살표 방향에서 본 부분 절단 사시도, 도 2B는 동일 부분의 단면도이다.

도 3A ~ 도 3B는 본 발명의 전지 팩의 요부 구성을 나타내며, 도 3A는 도 1, 도 9 및 도 13의 ⅢA-ⅢA 방향에서 본 위치에서의 단면도, 도 3B는 도 1, 도 9 및 도 13의 ⅢB-ⅢB 방향에서 본 위치에서의 단면도이다.

도 4A ~ 도 4C는 본 발명의 전지 팩의 조립 공정을 순서대로 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 전지 팩의 조립 공정을 도시한 사시도이다.

도 6은 본 발명의 전지 팩의 조립 공정을 도시한 사시도이다.

도 7은 본 발명의 전지 팩의 조립 공정을 도시한 사시도이다.

도 8은 본 발명의 전지 팩의 완성 상태의 사시도이다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시 예의 전지 팩의 요부를 도시한 분해 사시도이다.

도 10은 제 2 실시 예의 전지 팩의 요부를 나타내며, 도 9의 X 화살표 방향에서 본 부분 절단 사시도이다.

도 11은 본 발명의 제 3 실시 예의 전지 팩의 요부의 단면도이다.

도 12A ~ 도 12B는 제 3 실시 예에서의 나사의 장착 공정을 도시한 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제 4 실시 예의 전지 팩의 요부를 도시한 분해 사시도이다.

도 14A ~ 도 14B는 제 4 실시 예의 전지 팩의 요부 구성을 나타내며, 도 14A는 도 13의 XIVA 화살표 방향에서 본 부분 절단 사시도, 도 14B는 동일 부분의 단면도이다.

도 15A ~ 도 15B는 동 실시 예에서의 결합 핀의 용접 공정을 나타내며, 도 15A는 용접 전의 상태를 도시한 단면도, 도 15B는 용접 후의 상태를 도시한 단면도이다.

도 16A ~ 도 16E는 동 실시 예에서의 결합 핀의 각종 구성 예를 도시한 사시도이다.

도 17A ~ 도 17B는 동 실시 예에서의 결합 핀의 다른 용접 공정을 나타내며, 도 17A는 용접 전의 상태를 도시한 사시도, 도 17B는 용접 후의 상태를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명의 전지 팩에 대해서 도 1 ~ 도 17B를 참조하여 설명한다.

(실시 예 1)

도 1에서, 1은 횡단면 형상이 편평한 직사각형, 또는 모서리가 둥근 직사각형 내지 타원형의 각형의 전지이다. 전지(1)는 리튬 이온전지로 이루어지며, 전지 케이스(2)의 내부에 발전요소로서의 전극 군(電極 群)과 전해액이 수용되어 있다. 전극 군은 띠 형상의 양극 판과 음극 판 사이에 세퍼레이터가 삽입된 상태로 말아서 다층으로 적층 하여 구성되어 있다. 양극판은 알루미늄 박(箔)으로 이루어지는 심재(芯材)에 양극 합제를 도포?건조하여 구성되고, 음극 판은 동 박으로 이루어지는 심재에 음극 합제를 도포?건조하여 구성되며, 세퍼레이터는 미세한 다공성 폴리프로필렌 필름 등에 의해 구성되어 있다.

전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 중앙부에는 전극단자(4)가 돌출하여 배치되어 있다. 전극단자(4)는 전지 케이스(2)의 일단 면(3)을 절연 상태로 밀봉 관통하며, 전지(1)의 음극 전극단자를 구성하고 있다. 전지(1)의 양극의 전극단자는 전지 케이스(2)에 구성되어 있다.

5는 전지 케이스(2)의 일단 면(3) 상에 배치되는 회로기판이고, 충방전 안전회로가 설치되어 있다. 6은 회로기판(5)을 내부에 수용한 상태로 전지 케이스(2)의 일단 면(3) 상에 고정되는 단부 케이스이다. 단부 케이스(6)에는 3개의 외부접속단자(7)가 내장된 상태로 장착되어 있다. 이들 외부접속단자(7)는 접속 상대방의 접속단자를 삽입 또는 분리하여 접속하거나 차단하는 것으로, 단부 케이스(6)의 일단 측에 적당한 간격을 두고, 또한, 일 측 각부의 상면과 측면에 걸쳐서 개방된 3개의 접속 창(8)과 면하도록 배치되어 있다. 또, 각 외부접속단자(7)는 한 쌍의 접속 각(接續 脚, 7a)이 하방으로 돌출되어 형성되고, 회로기판(5)에는 이들 접속 각(7a)이 삽입되어 관통시켜서 납땜을 하는 접속구멍(9)이 설치되어 있다. 3개의 외부접속단자(7) 중 2개는 양극과 음극 외부접속단자, 나머지 하나는 식별저항 검출용 접속단자이다.

전지 팩(10)은 주로 상기 전지(1)와 회로기판(5)을 수납하여 배치한 단부 케이스(6)를 서로 일체로 고정함으로써 구성되어 있다. 따라서, 도 1 ~ 도 2B에 도시한 바와 같이, 단부 케이스(6)의 양단부에, 하단 부근에 단부(段部, 11a)를 가지면서 상하방향으로 관통되는 장착구멍(11)이 형성되며, 이 장착구멍(11)에 삽입한 나사(12)의 머리 부분(12a)을 단부(11a)에 결합시킨 상태로 그 선단부를 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 양단부에 나사 결합함으로써 일체로 고정되어 있다.

이 나사 고정의 상세에 대해서 도 2B를 주로 참조하여 설명하면, 전지 케이스(2)는, 그 일단 면(3)을 포함하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되고, 또한, 일단 면(3)의 두께는, 예를 들어 0.8 ~ 1.5㎜ 정도로 비교적 두껍게 되어 있으며, 이 일단 면(3)의 양단부에 암나사를 형성하면서 나사(12)를 결합하기 위한 나사구멍으로서의 원형 오목부(3a)가 프레스 성형에 의해 형성되어 있다. 예를 들 어 나사(12)로, 나사의 외경이 1.2㎜의 가는 나사를 이용하는 경우, 나사 산의 높이가 0.13㎜, 나사의 피치가 0.25㎜이며, 원형 오목부(3a)의 내경을 0.9㎜, 깊이를 1.4㎜로 함으로써, 원형 오목부(3a)에 대하여 나사(12)의 나사 산이 4 산(山) 정도 나사 결합하며, 일단 면(3)이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 경우, 나사(12)의 축 심 방향에 대하여 필요한 고착 강도를 얻을 수 있다.

또, 상기 나사(12)의 구체 예는 일례이며, 통상 사용되는 나사(12)로는 외경이 1.0 ~ 2.0㎜, 나사의 피치가 0.2 ~ 0.4㎜의 가는 나사가 가장 바람직하며, 그에 대응하여 원형 오목부(3a)는 그 내경이 0.6 ~ 1.7㎜, 깊이가 0.8 ~ 1.6㎜ 정도로 설정된다.

이어서, 이 전지 팩(10)에서의 전기적인 접속구성에 대하여 설명한다. 양극인 전지 케이스(2)는 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 통해서 회로기판(5)에 접속되어 있다. 제 1 접속 브래킷(13)은 전지의 일단 면에 용접에 의해 고착되며, 일 측에 상승부(13a)를 가지고 있다. 이 상승부(13a)는, 도 3A에 도시한 바와 같이, 단부 케이스(6)의 일 측 벽의 내측에 접하여 상방으로 연장된다. 접속 판(14)은, 이 제 1 접속 브래킷(13)의 상승부(13a)의 내측에 겹치도록 회로기판(5) 상에 배치되고, 하단에서 하방으로 돌출된 접속 각(14a)이 회로기판(5)의 일 측에 오목하게 형성된 접속부(15)에 결합이 되어서 접속부(15)의 하면에 형성된 접속 전극에 납땜이 되어 있다. 단부 케이스(6)에는 접속 판(14)을 내측에서 지지하는 지지 벽(6b)이 설치되어 있다. 또, 단부 케이스(6)의 일 측 벽의 상승부(13a)에 대향하는 부분에 작업용 구멍(6a)이 형성되어 있다. 이 작업용 구멍(6a)을 통해서 한 쌍 의 용접 전극을 제 1 접속 브래킷(13)의 상승부(13a)에 접촉시킨 상태에서 그들 사이에 용접 전류를 흘림으로써 상승부(13a)와 접속 판(14)이 서로 용접되어 전기적으로 접속된다.

음극 전극단자(4)는 온도퓨즈나 PTC 소자 등의 안전보호소자(16)를 통해서 회로기판(5)에 접속되어 있다. 상세하게는, 전극단자(4)에 안전보호소자(16)의 일단의 접속 편(16a)이 용접에 의해 접속되고, 안전보호소자(16)의 타 단의 접속 편(16b)에 일 측에 상승부(17a)를 갖는 제 2 접속 브래킷(17)이 용접에 의해 고착되며, 도 1 및 도 3B에 도시한 바와 같이, 회로기판(5)에 상승부(17a)의 내면에 서로 겹치는 상승부(18a)를 갖는 제 3 접속 브래킷(18)이 용접에 의해 고착되고, 이들 접속 브래킷(17, 18)의 상승부(17a, 18a)가 이들 상승부(17a, 18a)에 대응하여 위치하여 단부 케이스(6)에 폭 방향으로 관통하도록 형성되어 있는 작업용 구멍(19)을 통해서 용접되어 있다. 이렇게 해서, 음극 전극단자(4)가 안전보호소자(16)와 접속 브래킷(17, 18)을 통해서 회로기판(5)에 접속되어 있다. 또, 본 실시 예에서, 전지 팩(10)의 전기적인 접속구성을 도시한 도 1의 ⅢA-ⅢA 방향에서 본 위치에서의 단면도인 도 3A와, ⅢB-ⅢB 방향에서 본 위치에서의 단면도인 도 3B를 이용하여 설명하였으나, 후술하는 다른 실시 예(도 9, 도 13 참조)에서의 전지 팩(10)의 전기적인 접속구성도 본 실시 예와 동일한 것이므로, 도 3A는 도 9 및 도 13의 ⅢA-ⅢA 방향에서 본 위치에서의 단면도이기도 하고, 도 3B는 도 9 및 도 13의 ⅢB-ⅢB 방향에서 본 위치에서의 단면도이기도 하다.

도 1에서, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)과 안전보호소자(16) 사이에는 제 1 절연 판(20)이 배치되고, 그 하면에 설치된 점착제에 의해 접착되어 고정되어 있다. 제 1 절연 판(20)에는 중앙부에는 전극단자(4)가 삽입되는 관통 구멍(21)이 형성되고, 안전보호소자(16)의 소자부에 대응하는 위치에는 전지 케이스(2)의 일단 면(3)에 소자부가 면하도록 하는 열 전달용 구멍(28)이 형성되며, 타 단의 접속 편(16b)에 대응하는 타 측 단부의 상면에는 이를 고정하는 점착제(23)가 설치되어 있다. 열 전달용 구멍(28)에는, 도 4B에 도시한 바와 같이, 전지(1)의 열이 효과적으로 소자부에 전달되도록 실리콘(24)이 충전되어 있다. 안전보호소자(16)의 상면에는 제 2 절연 판(25)이 배치되고, 하면에 설치된 점착제에 의해 안전보호소자(16)에 접착되어서 안전보호소자(16)와 회로기판(5) 사이의 절연이 확보되어 있다.

이어서, 이상의 구성의 전지 팩(10)의 조립공정을 설명한다. 먼저, 도 4A에 도시한 바와 같이, 전지(1)의 일단 면(3) 상에 제 1 절연 판(20)을 배치하여 접착한다. 이어서, 도 4B에 도시한 바와 같이, 제 1 절연 판(20)의 열 전달용 구멍(28)에 실리콘(24)을 충전하고, 타 단의 접속 편(16b)에 제 2 접속 브래킷(17)이 용접된 안전보호소자(16)를 제 1 절연 판(20) 상에 배치하며, 일 단의 접속 편(16a)을 전극단자(4)에 용접한다. 또, 전지(1)의 일단 면 상의 제 1 절연 판(20)의 측면 부분에 제 1 접속 브래킷(13)을 용접한다. 이어서, 도 4C에 도시한 바와 같이, 안전보호소자(16) 및 제 1 접속 브래킷(13) 상에 걸쳐서 제 2 절연 판(25)을 배치하여 접착한다.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 단부 케이스(6)에 대하여 외부접속단자(7) 를 접속 창(8)과 면하는 소정 위치에 장착하고, 접속 판(14)을 일 측 벽에서의 작업용 구멍(6a) 형성부위와 지지 벽(6b) 사이에 삽입한다. 또, 회로기판(5) 상의 소정 위치에 제 3 접속 브래킷(18)을 용접한다. 이어서, 회로기판(5)을 단부 케이스(6)의 하단의 개방된 부분으로 삽입 배치하고, 접속구멍(9)으로부터 돌출되는 외부접속단자(7)의 접속 각(7a)의 단부를 접속구멍(9)의 주위에 형성된 전극에 납땜하며, 접속부(15)로부터 돌출되는 접속 판(14)의 접속 각(14a)의 단부를 접속부(15)의 주위에 형성된 전극에 납땜한다.

이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 회로기판(5)을 수용 배치한 단부 케이스(6)를 제 1 접속 브래킷(13)의 상승부(13a)가 접속 판(14)의 외 측으로 서로 겹치고, 또, 제 2 접속 브래킷(17)의 상승부(17a)가 제 3 접속 브래킷(18)의 상승부(18a)의 외 측으로 서로 겹쳐지도록 전지(1)의 일단 면(3) 위에 덮어씌운다. 또, 장착구멍(11)에 나사(12)를 삽입한다. 전지(1)의 타단 면(1b)에는 전지 팩(10)을 착탈할 때에 고리를 걸기 위한 네일 후크(26)를 접착한다.

이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 단부 케이스(6)의 양단부의 장착구멍(11)에, 화살표 a와 같이, 드라이버(공구)를 삽입하여 나사(12)의 머리 부분(12a)에 결합시킨 다음 누르면서 회전함으로써, 나사(12)의 선단부가 전지(1)의 일단 면(3)에 형성한 원형 오목부(3a)의 내주 면에 암나사를 형성하면서 나사 결합하여, 이 나사(12)를 통해서 단부 케이스(6)의 양단부를 전지(1)에 일체로 고정한다. 또, 화살표 b와 같이, 단부 케이스(6)에 형성되어 있는 작업용 구멍(19)의 양측으로 용접 전극을 삽입한 다음, 누른 상태에서 용접 전류를 흘려서 접속 브래킷(17, 18)의 상 승부(17a, 18a)를 용접한다(도 3B 참조). 또, 화살표 c와 같이, 단부 케이스(6)의 작업용 구멍(6a)으로 한 쌍의 용접 전극을 삽입한 다음, 제 1 접속 브래킷(13)의 상승부(13a)에 접촉시킨 상태에서 누르면서 용접 전류를 흘려서 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 용접한다(도 3A 참조).

이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 합성수지 시트의 이면에 점착제를 도포한 외장 라벨(27)을 전지(1)의 둘레 측의 면, 단부 케이스(6)의 하부 주위 및 네일 후크(26)의 주위로 둘러싸서 접착한다. 또, 외장 라벨(27)의 상단부에는 단부 케이스(6)의 상부에 형성되어 있는 장착구멍(11), 작업용 구멍 19 및 작업용 구멍 6a에 대응하는 위치에 실링 편(27a, 27b, 27c)이 연장되어 있고, 이들 실링 편(27a, 27b, 27c)을 단부 케이스(6)의 표면에 따라서 접착함으로써 장착구멍(11), 작업용 구멍 19 및 작업용 구멍 6a를 은폐한다. 이렇게 해서, 도 8에 도시한 바와 같이, 전지 팩(10)이 완성한다.

본 실시 예의 전지 팩(10)에 의하면, 전지(1)의 일단에 단부 케이스(6)를 나사(12)의 나사 결합에 의해 고정하여 일체로 고착한 구성으로서, 전지(1) 및 회로기판(5) 전체를 케이스 내에 수용한 것이 아니므로, 콤팩트한 구성으로 할 수 있다. 또, 전지(1)와 단부 케이스(6) 내의 회로기판(5)과 외부접속단자(7) 사이의 접속경로를 짧게 할 수 있어서 접속저항을 작게 할 수 있다.

또, 나사(12)의 선단부를 전지(1)의 일단 면(3)의 원형 오목부(3a)에 나사 결합하는 간단한 공정에 의해 전지(1)와 단부 케이스(6)를 일체로 결합하여 고정할 수 있으므로, 높은 신뢰성과 생산성을 양립한 전지 팩(10)을 실현할 수 있다. 또, 단부 케이스(6)와 전지(1)의 일단 면(3)을 나사(12)로 고정하고 있으므로, 전지(1)의 일단 면(3)과 평행한 방향(나사(12)를 전단하는 방향)뿐만 아니라 단부 케이스(6)를 전지(1)에 대하여 이격시키는 방향(나사(12)를 인장하는 방향)에 대해서도 나사 산의 결합에 의해 큰 내력을 갖게 할 수 있고, 모든 방향의 외력에 대하여 높은 강도를 확보할 수 있다. 또, 나사(12)를 전지(1)의 일단 면(3)에 암나사를 형성하면서 나사 결합하므로, 나사(12)를 풀어서 단부 케이스(6)를 떼어내고 전지 팩(10)을 한번 분해하면 암나사가 파손되어 버리므로, 다시 조립을 할 수 없게 되어, 재사용(reuse)에 의한 위조를 방지할 수 있어서, 위조에 의해 안전성이 결여된 전지 팩(10)이 유통되는 것을 방지할 수 있다.

또, 전지(1)는 전지 케이스(2)가 양극 전극단자가 되고, 일단 면(3)에 음극 전극단자(4)를 가지고 있으므로, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)에 제 1 접속 브래킷(13)을 고착하고, 단부 케이스(6)의 일 측 벽의 내측에 일부가 회로기판(5)에 접속된 접속 판(14)을 배치하며, 단부 케이스(6)에 형성된 작업용 구멍(6a)을 통해서 제 1 접속 브래킷(13)의 상승부(13a)와 접속 판(14)을 용접함으로써 전지(1)의 양극과 회로기판(5)을 전기적으로 작업성 좋게 접속할 수 있어서, 높은 생산성을 확보할 수 있으며, 또, 접속경로가 짧아서 접속저항을 작게 할 수 있다.

또, 전지(1)의 일단 면(3)의 전극단자(4)에 안전보호소자(16)의 일단을 접속하고, 안전보호소자(16)의 타 단을 회로기판(5)에 접속하고 있으므로, 온도퓨즈나 PTC 등의 안전보호소자(16)를 전극단자(4)의 측면 부분의 공간을 이용하여 전지(1)의 일단 면(3)에 접촉시키거나 또는 근접 배치하여 전극단자(4)와 회로기판(5) 사 이에 장착할 수 있고, 전지(1)의 이상 온도 상승시에 전류를 차단할 수 있어서 콤팩트한 구성으로 안전성을 향상할 수 있다.

또, 안전보호소자(16)의 타 단과 회로기판(5)에 서로 겹쳐지는 상승부(17a, 18a)를 갖는 제 2, 제 3 접속 브래킷(17, 18)을 고착하고, 단부 케이스(6)에 형성된 작업용 구멍(19)을 통해서 접속 브래킷(17, 18)의 상승부(17a, 18a)를 용접하고 있으므로, 회로기판(5)과 안전보호소자(16)를 접속 브래킷(17, 18)을 개재하여 용접에 의해 생산성 좋게 접속할 수 있다. 또, 안전보호소자(16)를 설치하지 않고 전극단자(4)와 회로기판(5)을 접속 브래킷을 통해서 접속하도록 하여도 된다.

또, 단부 케이스(6)에 장착된 외부접속단자(7)는 접속 상대방의 접속단자를 삽입 또는 분리하여 접속하거나 차단하는 것이므로, 전지의 배치공간에 전지 팩(10)을 수납하여 설치하도록 한 휴대전자기기 등에 있어서, 진동이나 충격을 받는 사용조건 하에서도 신뢰성이 높은 전원공급을 실현할 수 있고, 또한 이런 종류의 외부접속단자(7)라도 단부 케이스(6)에 용이하고도 콤팩트하게 장착할 수 있다.

또, 이 실시 예에서는, 나사(12)는 단부 케이스(6)를 전지(1)에 일체로 고착하는 기능만을 가지고 있고, 전지(1)의 전지 케이스(2)와 회로기판(5)을 전기적으로 접속하는 기능을 갖지 않는 예를 설명하였으나, 나사(12)의 머리 부분(12a)을 회로기판(5)의 전극에 접촉시키고, 또, 필요에 따라서 레이저빔의 조사 등에 의해 머리 부분(12a)의 일부를 용융시켜서 부착시킴으로써 전기적 접속도 동시에 행하도록 하여도 된다. 그렇게 하면, 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 생략할 수 있어서 더욱 간단한 구성으로 할 수 있다.

(실시 예 2)

이어서, 본 발명의 제 2 실시 예에 대하여 설명한다. 또, 상기 제 1 실시 예와 공통되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명을 생략하고 주로 차이점에 대해서만 설명한다.

제 1 실시 예에서는 나사(12)의 선단을 전지 케이스(2)의 일단 면(3)에 나사 결합함으로써 전지 케이스(2)와 단부 케이스(6)를 일체로 고정하는 예를 설명하였으나, 본 실시 예에서는, 도 9 ~ 도 10에 도시한 바와 같이, 단부 케이스(6)의 양단부에서의 장착구멍(11)에 머리 부분이 부착된 결합 핀(22)의 머리 부분(22a)을 장착구멍(11)의 단부(11a)에 결합시킨 상태에서, 그 선단을 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 양단부에 용접하여 일체로 고착하고 있다. 용접방법으로는, 스폿 용접, 아크 용접, 레이저 용접 등의 방법을 이용할 수 있으나, 염가이고 작업성이 좋은 스폿 용접이 바람직하다.

본 실시 예와 제 1 실시 예의 조립공정상의 차이는, 제 1 실시 예에서는 단부 케이스(6)의 양단부의 장착구멍(11)에 드라이버(공구)를 삽입하여 나사(12)를 누르면서 회전시키고, 나사(12)의 선단부를 전지(1)의 일단 면(3)에 형성한 원형 오목부(3a)에 나사결합을 함으로써 단부 케이스(6)와 전지(1)를 일체로 고정한 것인데 반해, 본 실시 예에서는, 단부 케이스(6)의 양단부의 장착구멍(11)에, 도 6의 화살표 a와 같이, 용접 전극을 삽입하여 결합 핀(22)의 머리 부분(22a)에 접촉시킨 다음, 누르면서 용접 전류를 흘려서 결합 핀(22)의 선단을 전지(1)의 일단 면(3)에 용접하여, 이 결합 핀(22)을 통해서 단부 케이스(6)의 양단부를 전지(1)에 일체로 결합하는 것이다. 또, 그 외의 공정은 제 1 실시 예와 동일하며, 화살표 b와 같이, 단부 케이스(6)에 형성되어 있는 작업용 구멍(19)의 양측으로 용접 전극을 삽입하고, 누르면서 용접 전류를 흘려서 접속 브래킷(17, 18)의 상승부(17a, 18a)를 용접하고(도 3B 참조), 화살표 c와 같이, 단부 케이스(6)의 작업용 구멍(6a)으로 한 쌍의 용접 전극을 삽입하여 제 1 접속 브래킷(13)의 상승부(13a)에 접촉시킨 다음, 누르면서 용접 전류를 흘려서 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 용접한다(도 3A 참조).

이상의 본 실시 예의 전지 팩(10)에 의하면, 결합 핀(22)의 선단을 전지(1)의 일단 면(3)에 용접하는 간단한 공정에 의해 전지(1)와 단부 케이스(6)를 일체로 결합하여 고정할 수 있으므로, 높은 신뢰성과 생산성을 양립한 전지 팩(10)을 실현할 수 있다.

또, 본 실시 예에서는, 결합 핀(22)은 단부 케이스(6)를 전지(1)에 일체로 고착하는 기능만을 가지고 있고, 전지(1)의 전지 케이스(2)와 회로기판(5)을 전기적으로 접속하는 기능을 갖지 않는 예를 설명하였으나, 결합 핀(22)의 머리 부분(22a)을 회로기판(5)의 전극에 용융시켜 부착시켜서 전기적 접속도 동시에 행하도록 하여도 되며, 그렇게 하면 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 생략할 수 있어서 더욱 간단한 구성으로 할 수 있다.

(실시 예 3)

이어서, 본 발명의 전지 팩의 제 3 실시 예에 대하여 설명한다. 또, 상기 2개의 실시 예와 공통되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명을 생략하고, 주로 차이점에 대해서만 설명한다.

제 2 실시 예에서는, 결합 핀(22)의 선단을 전지 케이스(2)의 일단 면(3)에 직접 저항용접을 하는 예를 설명하였으나, 예를 들어 전지 케이스(2)의 일단 면(3)이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 결합 핀(22)으로, 미소하면서도 충분한 강도를 확보하기 위한 스테인리스 강재나 니켈 도금한 철강재 등의 철 계열의 재료로 이루어지는 것을 이용하는 경우, 그것을 직접 저항용접 하면 필요한 고착 강도를 높은 신뢰성을 가지고 확보하기가 어려운 경우가 있다. 이와 같은 문제에 대처하기 위하여, 본 실시 예에서는, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 적어도 결합 핀(22)의 선단을 고착하는 부위를 동일계열의 재질로 하고 있다.

본 실시 예에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 결합 핀(22)의 선단을 고착하는 부위에 결합 핀(22)과 동일계열의 재질, 즉 스테인리스 강재나 니켈 도금한 철강재로 이루어지는 나사(31)를 나사 결합하여 고정하고 있으며, 이 나사(31)의 머리 부분(31a)의 상단에 결합 핀(22)의 선단을 저항용접하고 있다.

구체적으로는, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)을 구성하는 실링 판이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되고, 또 그 두께는, 예를 들어 0.8 ~ 1.5㎜ 정도로 비교적 두껍게 되어 있다. 이 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 양단부에, 도 12A에 도시한 바와 같이, 암나사를 형성하면서 나사(31)를 나사 결합하기 위한 나사구멍으로서의 원형 오목부(32)를 일단 면(3)을 구성하는 실링 판을 프레스 성형할 때에 형성해 두고, 그 후, 도 12B에 도시한 바와 같이, 나사(31)를 나사 결합하여 일단 면(3)에 일체로 고정함으로써, 그 머리 부분(31a)의 상단 면을 결합 핀(22)의 하단의 용접 면으로 하고 있다.

나사(31)로는, 예를 들어 나사 외경이 1.2㎜의 가는 나사를 이용한 경우, 나사 산의 높이가 0.13㎜, 나사의 피치가 0.25㎜이고, 원형 오목부(32)의 내경을 0.9㎜, 깊이를 1.4㎜로 함으로써 원형 오목부(32)에 대하여 나사(31)의 나사 산이 4 산 정도 나사 결합하므로, 일단 면(3)이 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 경우라도 나사(31) 사이에서 나사의 축 심 방향에 대하여 필요한 고착 강도를 얻을 수 있다.

또, 상기 나사(31)의 구체 예는 일례로서, 통상 사용되는 나사(31)로는, 나사 외경이 1.0 ~ 2.0㎜, 나사의 피치가 0.2 ~ 0.4㎜의 가는 나사가 가장 적합하며, 그에 대응하여 원형 오목부(32)는 그 내경이 0.6 ~ 1.7㎜, 깊이가 0.8 ~ 1.6㎜ 정도로 설정된다.

이상과 같이 본 실시 예에 의하면, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 적어도 결합 핀(22)의 선단을 고착하는 부위에 결합 핀(22)과 동일계열의 재질의 나사(31)를 고착하여, 그 머리 부분(31a)의 상단 면에 저항용접을 하도록 하였으므로, 동일계열의 재질끼리의 고착이 되어서 충분한 강도를 갖는 신뢰성이 높은 고착 상태를 용이하게 확보할 수 있고, 또, 전지(1)의 일단 면(3)에 나사(31)를 나사 결합하여 고정한다고 하는 간단한 공정을 부가하는 것만이므로 더욱 간단하게 실시할 수 있어서 적합하다.

또, 본 실시 예에서는, 결합 핀(22)은 단부 케이스(6)를 전지(1)에 일체로 고착하는 기능만을 가지고 있고, 전지(1)의 전지 케이스(2)와 회로기판(5)을 전기 적으로 접속하는 기능을 갖지 않는 예를 설명하였으나, 결합 핀(22)의 머리 부분(22a)을 회로기판(5)의 전극에 용융시켜 부착시켜서 전기적 접속도 동시에 행하도록 하여도 되며, 그렇게 하면 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 생략할 수 있어서 더욱 간단한 구성으로 할 수 있다.

(실시 예 4)

이어서, 본 발명의 전지 팩의 제 4 실시 예에 대하여 설명한다. 또, 상기 제 1 내지 제 3 실시 예와 공통되는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 설명을 생략하고, 주로 차이점에 대해서만 설명한다.

본 실시 예에서는, 제 1 실시 예에서의 나사(12), 제 2 실시 예에서의 결합 핀(22), 제 3 실시 예에서의 나사(31)와 결합 핀(22)의 조합 대신, 도 13A ~ 14B에 도시한 바와 같은 결합 핀(42)을 이용한다. 즉, 단부 케이스(6)의 양단부에 하단 근방에 단부(11a)를 가지며 상하방향으로 관통하는 장착구멍(11)을 설치하고, 이 장착구멍(11)에 삽입한 결합 핀(42)의 머리 부분(42a)을 단부(11a)에 결합시킨 상태에서, 그 선단부를 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 양단부에 스폿 용접(저항용접)에 의해 고착함으로써 전지(1)와 단부 케이스(6)를 일체로 고정한다.

이 결합 핀(42)의 선단부의 스폿 용접의 상세를, 도 14B 및 도 15A ~ 도 15B를 주로 참조하여 설명한다. 전지 케이스(2)는 그 일단 면(3)을 포함하여 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되고, 또 일단 면(3)의 두께는, 예를 들어 0.8 ~ 1.5㎜ 정도로 비교적 두껍게 되어 있으며, 이 일단 면(3)의 양단부에, 도 15A에 상세하게 도시한 바와 같이, 내경이 0.6 ~ 1.7㎜, 깊이가 0.8 ~ 1.6㎜ 정도의 원형의 구멍(3a)이 프레스 성형에 의해 형성되어 있다. 또, 구멍(3a)은 반드시 원형일 필요는 없고, 사각형이어도 된다.

결합 핀(42)은 표면에 니켈 도금을 한 강재나 스테인리스 강재 등의 철 계열 재질의 것이 미소하면서도 충분한 강도를 얻을 수 있으므로 적합하게 이용되고, 도 15A에 상세하게 도시한 바와 같이, 그 선단에 구멍(3a)과 결합하는 돌출부(42b)가 돌출 설치되며, 또 그 돌출부(42b)의 둘레 면의 기단부(基端部)에 오목부(42c)가 오목하게 들어가도록 형성되어 있다. 결합 핀(22)의 축의 직경은 1.0 ~ 2.0㎜이고, 돌출부(42b)는 구멍(3a)에 대응하고, 오목부(42c)의 축 방향 폭은 구멍(3a)의 깊이의 1/3 ~ 1/2 정도, 직경 방향의 깊이는 구멍(3a)의 내경의 1/5 ~ 1/3 정도가 적합하다. 또, 오목부(42c)의 형상과 수는, 도 16A에 도시한 바와 같이, 직사각형의 형상을 둘레 방향으로 2 ~ 4개소에 형성한 것, 도 16B에 도시한 바와 같이, 돌출부(42b)의 양측에서 초승달 형상으로 절취하여 형성한 것, 도 16C에 도시한 바와 같이, 둘레 방향의 전체 둘레에 연속인 환 형상의 홈으로 형성한 것, 또는, 도 16D에 도시한 바와 같이, 직사각형의 돌출부인 경우의 슬롯 홈으로 형성한 것, 또는, 16E에 도시한 바와 같이, 오목부(42c)를 돌출부(42b)의 외면에 형성한, 예를 들어 폭 1 ~ 2㎜, 깊이 1 ~ 2㎜의 롤렛 홈으로 구성한 것 등 다양한 형상 중에서 임의로 선택할 수 있다.

도 15A에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)에 형성한 구멍(3a)에 결합 핀(42)의 돌출부(42b)를 삽입한 상태에서, 단부 케이스(6)의 양단부의 결합 핀(42)의 머리 부분(42a)에 용접 전극을 접촉시켜서, 결합 핀(42)과 전지 케이스(2)의 일단 면(3) 사이에 용접 전류를 흘리면, 결합 핀(42)의 선단과 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 접촉 면이 가열되어서 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 용융 온도가 낮은 전지 케이스(2)의 일단 면(3)이 용융하여, 양자가 용접 접합 되는 동시에 용융 금속이, 도 15B에 도시한 바와 같이, 돌출부(42b)의 오목부(42c) 내에 유입되어 충전되어서 앵커효과가 발휘되어 결합 핀(42)의 선단부와 전지 케이스(2)의 일단 면(3)이 어느 방향에 대해서도 강고하게 결합된다.

또, 도 15A ~ 도 15B의 예에서는, 전지 케이스(2)의 일단 면(3)의 구멍(3a)의 주연부가 다른 부분과 일직선인 평면의 예를 도시하였으나, 도 17A에 도시한 바와 같이, 구멍(3a)의 프레스 성형 시에 구멍(3a)의 주연부에 돌출부(3b)를 돌출 형성하고, 그 돌출부(3b)에 결합 핀(42)의 돌출부(42b)의 주위의 단면이 접촉하도록 구성하면, 스폿 용접시에 이 돌출부(3b)에 용접 전류가 집중해서 흘러서 용이하게 용융하며, 용융한 금속이, 도 17B에 도시한 바와 같이, 오목부(42c) 내로 원활하게 유동하여 충전되므로 앵커효과를 확실하게 얻을 수 있다.

본 실시 예에서, 전지(1)와 단부 케이스(6)를 고착시키기 위해서는, 단부 케이스(6)의 양단부의 장착구멍(11)에, 도 6의 화살표 a와 같이, 스폿 용접기의 용접 전극을 삽입하여 결합 핀(42)의 머리 부분(42a)에 접촉시킨 다음, 누르면서 용접 전류를 흘려서 결합 핀(42)의 선단부를 전지(1)의 일단 면(3)에 용접하고, 이 결합 핀(42)을 통해서 단부 케이스(6)의 양단부를 전지(1)에 일체로 고정한다. 그 후의 공정은 다른 실시 예와 동일하며, 화살표 b와 같이, 단부 케이스(6)에 형성되어 있는 작업용 구멍(19)의 양측으로 용접 전극을 삽입하여, 누르면서 용접 전류를 흘려 서 접속 브래킷(17, 18)의 상승부(17a, 18a)를 용접하고(도 3B 참조), 화살표 c와 같이, 단부 케이스(6)의 작업용 구멍(6a)으로 한 쌍의 용접 전극을 삽입하여 제 1 접속 브래킷(13)의 상승부(13a)에 접촉시킴 후, 누르면서 용접 전류를 흘려서 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 용접한다(도 3A 참조).

본 실시 예의 전지 팩(10)에 의하면, 결합 핀(42)의 선단부를 전지(1)의 일단 면(3)에 스폿 용접한다고 하는 간단한 공정으로 전지(1)와 단부 케이스(6)를 일체로 결합하여 고정할 수 있으므로, 높은 신뢰성과 생산성을 양립한 전지 팩(10)을 실현할 수 있다. 또한, 결합 핀(42)의 선단부와 전지(1)의 일단 면(3)은 결합 핀(42) 선단의 돌출부(42b)의 외주에 형성한 오목부(42c)에 전지(1)의 일단 면(3)을 형성하는 재료가 파고들어가서 앵커효과를 갖는 상태로 고착되어 있으므로, 전지(1)의 일단 면(3)과 평행한 방향(결합 핀(42)을 전단하는 방향)뿐만 아니라 단부 케이스(6)를 전지(1)에 대하여 이격시키는 방향(결합 핀(42))을 인장하는 방향)에 대해서도 앵커효과에 의해 큰 내력을 가지게 할 수 있어서, 모든 방향의 외력에 대하여 높은 고착 강도를 확보할 수 있다.

또, 본 실시 예에서는, 결합 핀(42)은 단부 케이스(6)를 전지(1)에 일체로 고착하는 기능만을 가지고 있고, 전지(1)의 전지 케이스(2)와 회로기판(5)을 전기적으로 접속하는 기능을 갖지 않는 예를 설명하였으나, 결합 핀(42)의 머리 부분(42a)을 회로기판(5)의 전극에 접촉시키고, 또, 필요에 따라서 레이저 빔 조사 등에 의해 머리 부분(42a)의 일부를 용융시켜 부착시켜서 전기적 접속도 동시에 행하도록 하여도 된다. 그렇게 하면, 제 1 접속 브래킷(13)과 접속 판(14)을 생략할 수 있어서 더욱 간단한 구성으로 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 전지 팩은 전지의 일단에 단부 케이스를 고착한 구성이므로, 콤팩트한 구성으로 할 수 있는 동시에 모든 방향의 외력에 대하여 높은 내력을 갖는 상태로 일체로 고착할 수 있으며, 또, 전지와 단부 케이스 내의 회로기판과 외부접속단자 사이의 접속경로를 짧게 할 수 있어서 접속저항을 작게 할 수 있다. 또, 전지와 단부 케이스의 고착은 나사의 선단부를 전지의 일단 면에 나사에 의해 결합하거나, 결합 핀의 선단부를 전지의 일단 면에 용접하거나, 나사의 선단부를 전지의 일단 면에 나사 결합하여 그 나사의 머리 부분에 결합 핀을 용접하거나, 결합 핀의 선단부를 앵커효과를 갖는 상태로 전지의 일단 면에 용접하는 방법 등에 의해 일체로 고정하고 있으므로, 간단한 공정으로 전지와 단부 케이스를 일체로 결합하여 고정할 수 있고, 이렇게 해서 높은 신뢰성과 생산성을 양립한 전지 팩을 실현할 수 있어서 휴대전자기기 등의 소형의 전지 팩에 유용하다.

Claims (12)

1. 전지와, 충방전 안전회로를 가지며 전지의 일단 면 상에 배치되는 회로기판과, 외부접속단자가 장착된 단부 케이스를 구비한 전지 팩으로,

   회로기판을 단부 케이스의 내부에 수용 배치하고,

   단부 케이스의 양단부에 머리 부분이 결합하여 관통되는 나사의 선단부를 전지의 일단 면의 양단부에 나사 결합에 의해 고정하고,

   전지는, 전지 케이스가 일방의 극성의 전극단자이고, 일단 면에 전지 케이스와 다른 극성의 전극단자를 가지며, 전지 케이스의 일단 면의 전극단자에 안전보호소자의 일단을 접속하고, 안전보호소자의 타 단을 회로기판에 접속한 전지 팩.
2. 삭제
3. 전지와, 충방전 안전회로를 가지며 전지의 일단 면상에 배치되는 회로기판과, 외부접속단자가 장착된 단부 케이스를 구비한 전지 팩으로,

   회로기판을 단부 케이스의 내부에 수용 배치하고,

   단부 케이스의 양단부에 머리 부분이 결합하여 관통되는 머리 부분이 부착된 결합 핀의 선단을 전지의 일단 면의 양단부에 고착한 전지 팩.
4. 제 3 항에 있어서,

   전지의 일단 면의 적어도 결합 핀의 선단을 고착하는 부위에 결합 핀과 동일계열의 재질의 부재를 설치한 전지 팩.
5. 제 4 항에 있어서,

   전지의 일단 면의 결합 핀의 선단에 대향하는 부위에 결합 핀과 동일계열의 재질로 이루어지는 나사를 나사 결합하여 고정한 전지 팩.
6. 제 3 항에 있어서,

   전지는, 전지 케이스가 한쪽 극성의 전극단자이고, 일단 면에 전지 케이스와 다른 극성의 전극단자를 가지며, 전지 케이스의 일단 면의 전극단자에 안전보호소자의 일단을 접속하고, 안전보호소자의 타 단을 회로기판에 접속한 전지 팩.
7. 전지와, 충방전 안전회로를 가지며 전지의 일단 면상에 배치되는 회로기판과, 외부접속단자가 장착된 단부 케이스를 구비한 전지 팩으로,

   회로기판을 단부 케이스의 내부에 수용 배치하고,

   단부 케이스에 머리 부분이 결합하여 관통되는 결합 핀의 선단부와 전지의 일단 면을, 전지의 일단 면을 형성하는 부재를 결합 핀의 선단부 외주에 형성한 오목부에 파고들어가도록 한 상태로 고착한 전지 팩.
8. 제 7 항에 있어서,

   결합 핀의 선단에 둘레 면에 오목부를 갖는 돌출부를 설치하고, 전지의 일단 면에 결합 핀 선단의 돌출부가 결합이 되는 구멍을 형성하며, 상기 돌출부를 상기 구멍에 결합하여 결합 핀의 선단과 전지의 일단 면을 저항 용접한 전지 팩.
9. 제 7 항에 있어서,

   전지는, 전지 케이스가 한쪽의 극성의 전극단자이고, 일단 면에 전지 케이스와 다른 극성의 전극단자를 가지며, 전지 케이스의 일단 면의 전극단자에 안전보호소자의 일단을 접속하고, 안전보호소자의 타 단을 회로기판에 접속한 전지 팩.
10. 제 1 항, 제 3 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

    전지는, 전지 케이스가 일방의 극성의 전극단자이고, 일단 면에 전지 케이스와 다른 극성의 전극단자를 가지며, 전지 케이스의 일단 면에 상승부를 갖는 제 1 접속 브래킷을 고착하고, 단부 케이스의 일 측 벽의 내측에 제 1 접속 브래킷의 상승부가 겹쳐지는 동시에 일부가 회로기판에 접속된 접속 판을 배치하며, 단부 케이스의 일 측 벽의 상승부에 대향하는 부분에 형성한 작업용 구멍을 통해서 상승부와 접속 판을 용접한 전지 팩.
11. 제 1 항, 제 6 항, 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    안전보호소자의 타 단과 회로기판에 서로 겹쳐지는 상승부를 갖는 제 2 및 제 3 접속 브래킷을 고착하고, 단부 케이스에 형성된 작업용 구멍을 통해서 제 2 및 제 3 접속 브래킷의 상승부를 용접한 전지 팩.
12. 제 1 항, 제 3 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

    단부 케이스에 장착된 외부접속단자는 접속 상대방의 접속 단자를 삽입 또는 분리하여 접속하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.

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