KR101275816B1 - 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 모듈이 개시된다. 상기 배터리 모듈은, 다수의 배터리들과, 배터리들 사이의 골 부분에 끼워 고정되는 것으로, 골 부분의 크기가 변화되는 삽입 방향을 따라 가변적인 폭을 갖는 적어도 하나의 서미스터와, 서미스터와 전기적으로 연결되고, 서미스터의 출력신호를 수신하여 배터리의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 온도센서의 위치이탈이 방지되며 온도센서의 장착성이 향상되고, 온도센서의 장착 작업이 단순화되는 배터리 모듈이 제공된다.

Description

배터리 모듈{Battery module}
본 발명의 실시형태는 배터리 모듈을 포함하고, 보다 구체적으로 다수의 배터리들을 포함하는 전력공급용 배터리 모듈을 포함한다.
배터리 모듈은 다수의 배터리들을 전기적으로 연결하여, 예컨대, 전력을 각 배터리에 저장했다가 필요시 사용하게 해주는 전력저장장치로 사용될 수 있다.
이러한 배터리 모듈은 배터리의 온도정보를 모니터링하고 과열과 같은 비상상황을 포착하여 발화, 폭발 등의 사고를 미연에 방지하기 위해, 온도센서를 포함하고, 온도센서의 출력신호를 처리하기 위한 회로구성을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 온도센서의 위치이탈이 방지되며 온도센서의 장착성이 향상된 배터리 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는 온도센서의 장착 작업이 단순화될 수 있는 배터리 모듈을 포함한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 배터리 모듈은, 다수의 배터리들;
상기 배터리들 사이의 골 부분에 끼워 고정되는 것으로, 상기 골 부분의 크기가 변화되는 삽입 방향을 따라 가변적인 폭을 갖는 적어도 하나의 서미스터; 및
상기 서미스터와 전기적으로 연결되고, 상기 서미스터의 출력신호를 수신하여 배터리의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터는, 이웃한 배터리들 사이의 병목 부분을 관통하도록 끼워 고정되며, 상기 서미스터는, 상기 병목 부분에 대응되는 협폭부를 갖는다.
예를 들어, 상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면은 오목한 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면은 원호 형상의 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면은 거친 면을 포함한다. 이때, 상기 거친 면은 상기 서미스터의 표면에 형성된 다수의 돌기들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 서미스터는,
중앙의 협폭부;
상기 협폭부로부터 확장된 폭을 갖도록 연장되며, 리드 배선이 인출되는 후방부; 및
상기 협폭부로부터 확장된 폭을 갖도록 연장되며, 상기 후방부와 반대 위치에 형성된 전방부;를 포함한다.
예를 들어, 상기 중앙의 협폭부는 상기 서미스터를 통하여 가장 좁은 폭을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 서미스터의 전방부는 외부로 돌출된 볼록한 형상의 선단을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터의 전방부는 쐐기 형상의 선단을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터의 전방부는 첨단 부분이 잘려나간 절두된 쐐기 형상을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터의 전방부는 내부로 인입된 오목한 형상의 선단을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터는,
서미스터 칩; 및
상기 서미스터 칩을 둘러싸서 밀봉하는 외장재를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 모듈은,
다수 개의 배터리들;
상기 배터리들의 조립위치를 정의하는 케이싱;
상기 배터리들 사이의 골 부분에 끼워 고정되는 것으로, 상기 골 부분의 크기가 변화되는 삽입 방향을 따라 가변적인 폭을 갖는 적어도 하나의 서미스터; 및
상기 서미스터와 전기적으로 연결된 회로기판;을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터는 이웃한 배터리들 사이의 병목 부분을 관통하도록 끼워 고정된다.
예를 들어, 상기 서미스터는,
상기 병목 부분에 끼워 고정되는 협폭부;
상기 협폭부로부터 확장된 폭을 갖도록 연장되며, 리드 배선이 인출되는 후방부; 및
상기 협폭부로부터 확장된 폭을 갖도록 연장되며, 상기 후방부와 반대 위치에 형성된 전방부;를 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면은 오목한 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면은 거친 면을 포함한다.
예를 들어, 상기 거친 면은 상기 서미스터의 표면으로부터 일 방향을 따라 돌출 형성된 다수의 돌기들을 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리들 사이의 병목 부분을 관통하여 끼워 고정되도록 온도센서의 구조를 개선함으로써, 배터리의 발열에도 불구하고 온도센서의 정위치 이탈이 억제되고, 온도센서의 장착시 배터리들의 골 부분 상에 온도센서를 안착시키고 일 회의 가압 작업을 통하여 장착이 완료되므로, 장착 작업의 작업성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 적용될 수 있는 서미스터의 장착 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 III 방향에서 도시한 서미스터의 구조이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 적용될 수 있는 서미스터의 장착 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 서미스터의 일 실시형태를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 서미스터의 장착 구조를 도시한 단면도이다.
도 8은 서미스터의 다른 실시형태를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 서미스터의 장착 구조를 도시한 단면도이다.
도 10은 서미스터의 또 다른 실시형태를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 서미스터의 장착 구조를 도시한 단면도이다.
도 12는 서미스터의 또 다른 실시형태를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 서미스터의 장착 구조를 도시한 단면도이다.
도 14는 서미스터의 또 다른 실시형태를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 서미스터의 장착 구조를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 모듈에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 일 실시형태에 관한 배터리 모듈을 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다. 상기 배터리 모듈은 다수의 배터리(150)들과, 상기 배터리(150)들을 하나의 조립블록으로 결속시키는 케이싱(190)을 포함한다. 상기 배터리 모듈은 요구되는 출력성능에 따라, 예를 들어, 출력전압 및 출력용량에 대응하여 직, 병렬로 연결된 다수의 배터리(150)들을 포함하며, 예시된 실시형태에서는 4 개의 배터리(150)들이 하나의 조립블록을 형성한다. 예를 들어, 상기 배터리 모듈에 내장된 배터리(150)들은 직렬로 연결되거나 병렬로 연결될 수 있으며, 소정개수의 배터리(150)들이 병렬로 연결된 후, 병렬 연결된 일군의 배터리(150)들이 다른 군의 배터리(150)들과 직렬로 연결되는 방식으로 직렬/병렬 연결이 혼용될 수 있다.
상기 배터리 모듈은 하나 이상 다수의 조립블록들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 수평방향 또는 수직방향으로 적층되고, 서로 전기적으로 연결된 다수의 조립블록들을 포함할 수도 있다. 이렇게 조립블록을 형성하는 다수의 배터리(150)들은 서로 전기적으로 연결되어 외부 입출력을 공유할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리(150)들은 원통형 배터리로 구현될 수 있으며, 원통형 배터리는 입수의 용이성으로 고용량, 고출력의 배터리 모듈을 저렴한 가격에 생산하기 위한 적합한 후보이나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 배터리(150)는 리튬-이온 배터리(lithium-ion battery)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 니켈-카드뮴 배터리(nickel-cadmium battery), 니켈-수소 배터리(NiMH; nickel metal hydride battery) 등으로 구현될 수도 있다.
상기 케이싱(190)은 배터리들의 조립위치를 정의할 수 있다. 예를 들어, 상기 케이싱(190)은 배터리(150)들 사이의 간격을 유지시켜주기 위해 배터리(150)들 사이에 개재되는 스페이서(100)와, 상기 스페이서(100)가 개재된 배터리(150)들을 수용하는 하우징(191,192)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스페이서(100)는 절연성 소재를 포함할 수 있으며, 배터리(150)들과 나란한 방향으로 연장되는 대략 십자 컬럼 형상으로 형성될 수 있고, 상기 스페이서(100)의 측면은 이웃한 4개의 원통형 배터리(150)들에 밀착될 수 있도록 원주 형상의 일부를 따라 형성될 수 있다.
상기 배터리(150)들의 양단에는 리드 부재(160)가 배치될 수 있다. 상기 리드 부재(160)는 배터리(150) 양단의 단부 전극들을 서로 직렬/병렬 상태로 연결해준다. 배터리(150)들의 직렬/병렬 접속구조는 도시된 바에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
리드 부재(160)의 외측에는 엔드 플레이트(171,172)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 엔드 플레이트(171,172)는 배터리(150)들 양편에 각각 배치되는 제1, 제2 엔드 플레이트(171,172)를 포함할 수 있다. 상기 엔드 플레이트(171,172)는 리드 부재(160)를 외부 환경으로부터 절연시키도록 절연 플레이트를 포함할 수 있다. 적어도 어느 한 엔드 플레이트(171)의 외측, 예를 들어, 제1 엔드 플레이트(171)의 외측에는 회로기판(180)이 배치될 수 있다. 상기 회로기판(180)에는 배터리(150)들의 충전 상황이나 온도와 같은 상태정보를 취합하고 이들의 충,방전 동작을 제어하기 위한 각종의 전기 소자(185)들이 배치될 수 있으며, 상기 전기 소자(185)들이나 리드 부재(160)의 배선을 제공하는 회로 패턴층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 회로기판(180)으로부터는 외부 회로구성(미도시)과의 데이터 통신이나 외부 전원공급장치(미도시) 또는 외부 부하(미도시)와의 전원 수급을 위한 배선부(181)가 인출될 수 있다.
상기 하우징(191,192)은 배터리(150)들을 수용하기 위한 수용공간을 제공하며, 배터리(150)들의 상하로 조립되는 제1, 제2 하우징(191,192)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(191,192)은 회로기판(180)으로부터 배선부(181)의 인출을 허용하기 위한 개구를 포함할 수 있다.
한편, 예시된 배터리 모듈에서는 내장된 배터리(150)들 사이에 고립된 형태의 스페이서(100)가 개재됨으로써 배터리(150)들 사이의 간격을 유지하고 배터리(150)의 조립위치를 규제하지만, 본 발명은 예시된 바에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 배터리(150)들의 단부가 끼워 고정되는 다수의 개구들이 형성된 케이스(미도시)를 이용하거나, 또는 배터리(150)들의 조립위치를 정의해주는 리브 구조가 형성된 케이스(미도시)를 이용하여 배터리(150)들의 조립위치를 규제할 수도 있다.
또한, 예시된 배터리 모듈에서는 내장된 배터리(150)들의 원통 측면이 노출되어 있으나, 본 발명은 예시된 바에 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리(150)들의 둘레 표면을 둘러싸도록 원통형의 리브 구조(미도시)가 형성될 수 있다. 상기와 같은 관점으로부터, 본 명세서를 통하여 서미스터(10)가 측정대상이 되는 배터리(150) 표면에 밀착된다거나 배터리(150) 표면에 접촉된다거나, 또는 배터리(150)들 사이에 개재된다는 표현을 사용할 때, 상기 배터리(150)란 배터리(150) 자체를 포함함은 물론이고, 경우에 따라서 배터리(150) 둘레를 둘러싸도록 형성되는 리브(미도시)를 포함할 수도 있다.
상기 배터리 모듈은 배터리(150)에 밀접하게 배치되어 배터리(150)의 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 서미스터(10)를 포함하며, 상기 서미스터(10)의 온도신호를 수신하여 배터리(150)의 현재상태를 진단하고, 배터리(150)의 충,방전동작을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)을 포함한다.
상기 BMS는 온도, 전류, 전압 등의 상태정보를 검출하기 위한 센싱 회로나 충방전 보호회로 등을 갖춘 회로기판(180)과, 상기 회로기판(180)상에 실장된 다수의 전기 소자(185)들을 포함할 수 있다. 상기 회로기판(180)은 적어도 1 층 이상의 회로 패턴층(미도시)이 적층된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)으로 구현될 수 있다. 상기 전기 소자(185)는 IC 칩(Integrated Circuit chip), FET, 저항기(Resistor), 커패시터(Capacitor) 등을 포함할 수 있다. 다만, 상기 BMS는 도시된 회로기판(180)과 전기 소자(185) 이외의 회로구성을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 회로기판(180)으로부터 수집된 배터리(150)들의 상태정보를 수신하고, 회로기판(150) 및 그에 장착된 전기 소자(185)에 대해 제어신호를 전달하는 외부 회로구성(미도시)을 더 포함할 수 있다.
상기 회로기판(180)의 일측에는 외부로 연장되는 배선부(181)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 배선부(181)는 외부기기(미도시)와 접속 가능한 전원배선이나, 외부의 회로구성으로 신호를 전달하거나 전달받기 위한 신호배선을 포함할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 서미스터(10)의 장착 구조가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 서미스터(10)는 배터리(150)와 밀접한 위치에 배치되며, 배터리(150)들 사이의 골 부분에 끼워 고정될 수 있다. 예를 들어, 배터리(150)들 사이의 간격 유지를 위한 스페이서(100)는 적어도 둘 이상 소부재의 형태로 분리되어 배터리(150)들 사이에 끼워질 수 있고, 상기 서미스터(10)는 스페이서(100)가 형성되지 않은 골 부분에 끼워짐으로써 스페이서(100)와의 공간적인 분리를 통해 물리적인 간섭을 피할 수 있다. 도 2에 예시된 형태는 하나의 실시형태에 불과하며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 서미스터(10)는 측정위치의 온도정보를 전기적인 신호로 변환하여 BMS 등의 회로부로 전달한다. 상기 서미스터(10)는 측정대상의 온도에 대응하는 전압신호를 생성하는 것으로, 온도에 따라 전기저항이 가변되는 저항성 온도센서로 구현될 수 있다.
상기 서미스터(10)는 배터리(150)들의 센싱하고자 하는 온도의 수만큼 배치될 수 있다. 예를 들어, 다수의 배터리(150)들을 갖춘 고출력, 고용량의 배터리 모듈에서는 배터리(150)들의 배치에 따라 온도편차가 생길 수 있으므로, 각 배터리(150)의 정확한 온도 정보를 파악하기 위해, 서로 다른 복수의 위치에서 온도 검출을 수행할 수 있다.
도 3은 도 2의 III 방향에서 서미스터(10)를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 서미스터(10)는 서미스터 칩(15)과, 상기 서미스터 칩(15)을 봉지하고 있는 외장재(18)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 서미스터 칩(15)은 측정대상의 온도에 따라 저항이 변화되는 가변 저항체로 구현될 수 있다. 상기 외장재(18)는 서미스터 칩(15)을 매립하여 외부충격이나 이물질로부터 서미스터 칩(15)을 보호하고, 이와 함께 서미스터(10)의 외형을 형성하며 측정대상으로서의 배터리(150)에 서미스터(10)가 밀착 고정되도록 하는 기능을 수행한다.
후술하는 바와 같이, 상기 서미스터(10)는 특유의 외형으로 이웃한 배터리(150)들 사이에서 견고하게 밀착 고정될 수 있다. 상기 서미스터(10)는 규칙적인 위치에 배열된 배터리(150)들 사이에 조립될 수 있으며, 예를 들어, 서미스터(10)의 조립위치를 정의하기 위한 별도의 구조물이 마련되지 않고 배터리(150)들 사이의 위치에 삽입 고정되는 방식으로 조립될 수 있다.
한편, 상기 서미스터(10)의 후방부에는 외부로부터 구동 전원을 인가받고, 전기적인 온도신호를 외부로 전송하기 위한 리드 배선(19)이 접속될 수 있다. 서미스터 칩(15)과 리드 배선(19) 간의 접촉부분은 서미스터(10)의 외형을 형성하는 외장재(18)에 밀봉되어 보호될 수 있다.
상기 서미스터(10)의 장착에 관하여, 다수의 배터리(150)들이 케이싱(190)에 의해 정의된 규칙적인 위치에 고정된 이후, 서미스터(10)가 배터리(150)들 사이에 끼워 조립될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 서미스터(10)는 이웃한 배터리(150)들이 이루는 골 부분을 향하여 압박되며, 골 부분 사이에 끼워진 상태로 배터리(150)들 사이에서 견고하게 계지될 수 있다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다. 도면을 참조하면, 이웃한 배터리(150)들은 서로 밀접한 위치에 배치되는데, 배터리(150)들의 서로 마주하는 원주 면(S1,S2)은 상하로는 넓고 중앙으로 가면서 좁아지는 형태의 골 부분(g)을 형성하게 된다. 보다 구체적으로, 이웃한 배터리(150)들의 외형을 이루는 원주 면(S1,S2)들이 서로 마주하는 방향으로 감아 돌기 시작하는 오프닝 부분(g1,g2)에서 넓은 유격을 형성하고, 병목 부분(g0)에서 좁은 유격을 형성하게 된다.
본 명세서를 통하여 오프닝 부분(g1,g2)이란 배터리(150)의 외형을 이루는 원주 면(S1,S2)이 원주 중심(C1,C2)에 대해 회전하면서 이웃한 배터리(150)의 원주 면(S1,S2)과 마주하는 방향으로 감아 돌기 시작하는 부분으로, 이웃한 배터리(150)들 사이에 골(g)을 형성하기 시작하는 부분을 지칭하기 위해 사용된다. 상기 오프닝 부분(g1,g2)은 상대적으로 넓은 유격을 형성한다.
또한, 병목 부분(g0)은 배터리(150)의 외형을 이루는 원주 면(S1,S2)이 이웃한 배터리(150)의 원주 면(S1,S2)과 최소 유격을 이루는 부분을 의미하며, 원주 중심(C1,C2)들을 이어주는 가상 선(L)과 겹치는 부분을 지칭한다. 상기 병목 부분(g0)은 상대적으로 좁은 유격을 형성하며, 이웃한 배터리(150)들이 형성하는 가장 좁은 유격에 해당된다. 또한, 이웃한 배터리(150)들 사이의 오프닝 부분(g1,g2)에서 병목 부분(g0) 사이의 전체적인 유격은 골 부분(g)으로 총칭한다.
예를 들어, 상기 서미스터(10)는 제1 오프닝 부분(g1)을 통하여 삽입되기 시작하며, 병목 부분(g0)을 관통하여 끼워지도록 제1 오프닝 부분(g2)으로부터 반대편 제2 오프닝 부분(g2)을 향하여 가압될 수 있다. 상기 서미스터(10)는 병목 부분(g0)에 의해 견고하게 계지되며, 제1, 제2 오프닝 부분(g1,g2)의 어느 한편을 통해 빠져나가지 못하도록 견고하게 고정된다.
도 5에는 본 발명의 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 서미스터(10)의 장착 구조가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 서미스터(10)는 이웃한 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)에 끼워 고정된다. 여기서, 상기 서미스터(10)는 이웃한 배터리(150)들 사이의 병목 부분(g0)까지 삽입되지 않고, 오프닝 부분(g1,g2)으로부터 소정 깊이까지만 삽입된다. 상기 서미스터(10)는 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)에 끼워지면서 탄성 압축되며, 이웃한 배터리(150)들로부터 탄성 바이어스력(F)을 받을 수 있다. 이에 따라 상기 서미스터(10)는 배터리(150)들의 외주 면(S1,S2)에 밀착되어 마찰력이 증가함으로써 골 부분(g)에서 안정적으로 삽입된 상태를 유지하며, 정 위치에서 이탈되지 않게 된다. 예를 들어, 서미스터(10)가 병목 부분(g0)까지 진입하지 않고 병목 부분(g0) 이전의 골 부분(g)에 끼워 고정됨으로써, 스페이서(100)와의 물리적인 간섭을 피할 수 있으며, 서미스터(10)와 스페이서(100) 간의 위치의 자유도를 높일 수 있다는 장점이 있다.
도 6(a), 도 6(b), 및 도 7은 본 발명에 적용될 수 있는 서미스터(10)의 일 형태를 보여준다. 도 6(a)는 서미스터(10)의 단면도이고, 도 6(b)는 서미스터(10)를 상방에서 도시한 평면도이다. 도 7은 서미스터(10)의 조립상태를 보여주는 도면이다.
도면들을 참조하면, 상기 서미스터(10)는 서미스터 칩(15)과, 상기 서미스터 칩(15)을 밀봉하는 외장재(18)를 포함할 수 있다. 상기 서미스터 칩(15)은 온도에 따라 전기저항이 변화하는 가변 저항체를 포함할 수 있다.
서미스터(10)의 외형을 구성하는 외장재(18)는 내부의 서미스터 칩(15)을 밀봉할 수 있는 밀봉수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외장재(18)는 서미스터 칩(15)과의 밀착성 및 성형성이 우수한 수지로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외장재(18)는 배터리(150)의 측면과 밀착성이 우수한 소재로 마련되는 것이 바람직하다. 상기 서미스터(10)는 별도의 거치대 등을 동반하지 않고, 그 자체 형상으로 이웃한 배터리(150)들 사이에 견고하게 계지될 수 있다.
상기 외장재(18)는 외부충격을 흡수할 수 있는 완충성과 함께 탄성 변형이 가능한 탄성체로 구현될 수 있다. 즉, 상기 외장재(18)는 서미스터(10)의 삽입 과정에서 탄성 변형을 통하여 서미스터(10)가 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)에 삽입 고정될 수 있도록 한다. 상기 외장재(18)를 구현하는 구체적인 소재로서, 실리콘 수지가 사용될 수 있다.
상기 서미스터(10)는 이웃하는 배터리(150)들 사이에서 억지 끼움 방식으로 견고하게 고정될 수 있다. 즉, 상기 서미스터(10)는 배터리(150)들 사이에서 압축된 상태로 조립될 수 있고, 탄성 바이어스된 상태로 이웃한 배터리(150)들 사이에 끼워질 수 있다. 이에 따라 서미스터(10)가 배터리(150)의 외면에 대해 밀착되며, 마찰력이 증가되어 서미스터(10)의 이탈이 효과적으로 억제될 수 있다.
예를 들어, 상기 서미스터(10)는 배터리(150)들 사이의 병목 부분(g0)을 관통하여 끼워 조립됨으로써 병목 부분(g0)과 서미스터(10)의 대응부분이 서로 정합을 이루어 빠져나가지 않도록 스톱퍼 기능을 구현할 수 있다.
서미스터(10)의 외형과 더불어, 외관을 형성하는 소재의 특징으로 서미스터(10)와 배터리(150)의 접촉 면 간에 마찰저항을 증가시킬 수 있다면 일단 조립된 서미스터(10)가 배터리(150)들 사이에서 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 서미스터(10)는 오목한 측면을 가질 수 있고, 골 부분(g)의 크기가 변화되는 방향(전후 방향), 또는 서미스터(10)가 삽입되는 방향(전후 방향)으로 가면서 가변되는 폭을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 중앙의 협폭부(12)와, 상기 협폭부(12)로부터 확장되는 형태의 전방부(11)와 후방부(13)를 가질 수 있다. 상기 전방부(11)와 후방부(13)는 협폭부(12)로부터 확장된 형태를 갖는 한, 특별한 제한은 없으며, 전방부(11)와 후방부(13)로 나눈 것은 설명의 편의를 위한 것이고, 특별한 기능상의 차이를 갖지 않는다. 예를 들어, 상기 협폭부(12)가 이웃한 배터리(150)들 사이의 병목 부분(g0)에 계지된 상태에서, 상기 전방부(11)와 후방부(13)는 협폭부(12)로부터 확장된 형태로 형성됨으로써 협폭부(12)가 배터리(150)들 사이의 병목 부분(g0)으로부터 이탈되지 못하도록 하는 스톱퍼 기능을 한다.
상기 전방부(11)는 병목 부분(g0)을 지나면서 탄성 압축되고, 병목 부분(g0)을 경유하여 반대편으로 나오면서 압축상태로부터 팽창되며, 예를 들어, 원 상태로 복원될 수 있다. 예를 들어, 상기 전방부(11)는 외부로 돌출된 볼록한 형상의 선단을 포함할 수 있다.
상기 서미스터(10)의 오목한 측면은, 예를 들어 원통 형상의 배터리(150) 외면과 유사하게 원호 형상을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 서미스터(10)의 오목한 측면은 적정의 곡률 반경을 갖는 원호 형상으로 형성될 수 있다.
도 8(a), 도 8(b) 및 도 9는 서미스터의 다른 실시형태들을 보여주는 도면들이다. 도 8(a)는 서미스터의 단면도이며, 도 8(b)는 서미스터를 상방에서 도시한 평면도이다. 도 9는 서미스터(10)의 조립상태를 보여주는 도면이다.
도면들을 참조하면, 상기 서미스터(20)는 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)에 끼워 조립된다. 상기 서미스터(20)는, 골 부분(g)의 크기가 변화되는 방향(전후 방향), 또는 서미스터(20)가 삽입되는 방향(전후 방향)을 따라 가변적인 폭을 갖는다.
보다 구체적으로, 상기 서미스터(20)는 오목한 측면을 갖고 중앙의 협폭부(22)와, 상기 협폭부(22)로부터 확장되는 형태의 전방부(21)와 후방부(23)를 갖는다. 상기 전방부(21)와 후방부(23)는 협폭부(22)로부터 확장된 형태를 갖는 한도에서 별도의 제한은 없으며, 전방부(21)와 후방부(23)로 나눈 것은 설명의 편의를 위한 것이며, 특별한 기능상의 차이를 갖지 않는다. 예를 들어, 상기 협폭부(22)가 이웃한 배터리(150)들 사이의 병목 부분(g0)에 계지된 상태에서, 상기 전방부(21)와 후방부(23)는 협폭부(22)로부터 확장된 형태로 형성됨으로써 협폭부(22)가 병목 부분(g0)에서 이탈되지 못하도록 하는 스톱퍼 기능을 한다.
예를 들어, 상기 전방부(21)는 서미스터(20)가 배터리(150)들 사이에 삽입될 때, 삽입되는 방향으로 선단에 위치할 수 있다. 그리고, 상기 후방부(23)를 통하여 리드 배선(29)이 인출될 수 있다. 서미스터(20)가 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)으로 삽입 장착되는 과정에서, 배터리(150)들 사이의 좁은 유격, 특히 병목 부분(g0)을 통과하기 위해서 서미스터(20)의 탄성 변형이 요구되며, 배터리(150)에 대해 슬라이딩 삽입되는 서미스터(20)의 마찰저항에 따라 서미스터(20)의 진입시 진입방향으로 그 선단에는 상당한 저항력이 작용할 수 있다. 따라서, 리드 배선(29)이 인출되는 후방부(23)는 서미스터(20)의 삽입시 후방에 위치되는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 도 8에서 미 설명된 도면번호 25는 서미스터 칩을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 상기 전방부(21)는 협폭부(22)로부터 확장된 형태를 가지면서도 선단 부분은 쐐기 형상으로 형성된다. 이는 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)으로 서미스터(20)의 삽입을 용이하게 하기 위한 목적에 기여할 수 있다. 즉, 쐐기 형상으로 전방부(21)를 형성함으로써 서미스터(20)의 삽입 장착시 이웃한 배터리(150)들 사이의 유격을 쉽게 파고들어 장착시 저항력을 줄일 수 있고 장착 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 10(a), 도 10(b) 및 도 11은 서미스터의 다른 실시형태들을 보여주는 도면들이다. 도 10(a)는 서미스터의 단면도이며, 도 10(b)는 서미스터를 상방에서 도시한 평면도이다. 도 11은 서미스터의 조립상태를 보여주는 도면이다.
도면들을 참조하면, 상기 서미스터(30)는 배터리(150)들 간의 유격에 끼워 조립되고, 배터리(150)들의 골 부분(g)에 끼워져 배터리(150)들 사이에 견고하게 계지된다. 상기 서미스터(30)는, 상기 골 부분(g)의 크기가 변화되는 방향(전후 방향), 또는 상기 서미스터(30)가 삽입되는 방향(전후 방향)을 따라 가변적인 폭을 갖는다.
보다 구체적으로, 상기 서미스터(30)는 가장 좁은 폭을 갖는 중앙의 협폭부(32)와, 상기 협폭부(32)로부터 전후방으로 확장된 형태로 연장 형성된 전방부(31)와 후방부(33)를 갖는다. 여기서, 상기 전방부(31)는 첨단이 절단된 절두 쐐기 형태로 형성된다. 따라서 전방부(31)의 앞 부분은 예리하게 형성되지 않고 뭉뚝한 형태로 형성된다. 한편, 도 10(a)에서 미 설명된 도면부호 35는 서미스터 칩을 나타내며, 도 10(b)에서 도면번호 39는 리드 배선을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 상기 서미스터(30)가 장착된 상태에서 이웃한 배터리(150)들 사이의 유격에는 회로부(200)가 배치될 수 있다. 상기 배터리(150)들 사이의 사 공간(dead space)을 활용하여 각종 와이어 배선이나, 배선 패턴 및 회로부품이 장착된 유연성 회로기판(flexible printed circuit board) 등을 장착함으로써 공간 효율성을 향상시킬 수 있다. 이때, 서미스터(30)의 선두를 평편하게 형성함으로써 배터리(150)들 사이의 유격에 배치된 회로부(200)가 안정적으로 지지될 수 있다.
도 12(a), 도 12(b) 및 도 13은 서미스터의 다른 실시형태들을 보여주는 도면들이다. 도 12(a)는 서미스터의 단면도이며, 도 12(b)는 서미스터를 상방에서 도시한 평면도이다. 도 13은 서미스터의 조립상태를 보여주는 도면이다.
도면들을 참조하면, 상기 서미스터(40)는 이웃하게 배치된 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)에 끼워 조립되며, 상기 골 부분(g)의 크기가 변화되는 방향(전후 방향), 또는 상기 서미스터가 배터리(150)들 사이로 삽입되는 방향(전후 방향)을 따라 가변적인 폭을 갖는다.
보다 구체적으로, 상기 서미스터(40)는 오목한 측면을 갖는 중앙의 협폭부(42)와, 상기 협폭부(42)에서 전후방으로 확장 연장되는 전방부(41)와 후방부(43)를 포함한다. 예를 들어, 상기 전방부(41)는 배터리(150)들 사이로 장착시에 삽입되는 방향으로 선단에 배치될 수 있고, 상기 후방부(43)는 이를 통하여 리드 배선(49)이 인출될 수 있다.
상기 전방부(41)는 오목하게 인입된 형태로 형성된다. 예를 들어, 전방부(41)의 오목한 형상은 회로부(200)를 수용하기 위한 수용부를 형성할 수 있다. 서미스터(40)의 장착이 완료된 상태에서 이웃하게 배치된 배터리(150)들 사이의 유격에는 각종 와이어 배선이나, 배선 패턴 및 회로부품이 장착된 유연성 회로기판(flexible printed circuit board)이 장착될 수 있다. 이에 따라 배터리(150)들 사이의 사 공간으로 인식되던 유격을 활용하여 배터리 모듈의 소형 컴팩트화를 도모할 수 있다. 이때, 서미스터 전방부(41)의 오목한 형상이 회로부(200) 등을 위한 수용부를 제공함으로써, 오목하게 들어간 수용부에 회로부(200)가 장착되어 회로부(200)가 보다 안정적으로 지지됨은 물론 회로부(200)의 사이즈를 증대시키더라도 회로부(200)가 배터리(150)의 표면으로부터 돌출되지 않도록 수납될 수 있다. 한편, 도 12(a)에서 도면번호 45는 서미스터 칩을 나타낸다.
도 14 및 도 15에는 서미스터의 또 다른 실시형태가 도시되어 있다. 도 14는 서미스터의 단면도이고, 도 15는 서미스터의 조립상태를 보여주는 도면이다. 도면들을 참조하면, 상기 서미스터(50)는 배터리(150)와의 접촉 면이 거친 면(R)으로 형성된다. 예를 들어, 배터리(150)의 원주 면(S1,S2)과 접촉되는 측면이 거친 면(R)으로 형성될 수 있다. 여기서, 거친 면(R)이란 접촉상대가 되는 배터리(150)와의 마찰력을 향상시킬 수 있도록 표면 조도가 형성된 면을 의미한다.
도 14의 실시형태에서 거친 면(R)은 비스듬히 사선방향을 따라 연장된 다수의 돌기(r)들로 형성될 수 있다. 이때, 상기 돌기(r)들의 방향성에 대해서는 전후방향에 대해 비스듬한 사선방향을 따라 연장될 수 있다. 서미스터(50)의 삽입시에는 돌기(r)들이 드러누운 형태가 되어 진입저항을 줄여주고, 역방향으로 서미스터(50)가 후퇴하여 이탈되려고 할 때에는 돌기(r)들이 직립하여 이탈저항을 증가시킬 수 있도록, 돌기(r)의 형상에 방향성을 부여할 수 있다. 서미스터(50)의 진입시, 상대적으로 돌기(r)들이 형성된 서미스터(50)의 표면으로 배터리(150)가 접근하게 되며, 상기 돌기(r)들은 배터리(150)가 접근해오는 방향으로 치우친 경사를 가질 수 있다.
한편, 도시된 실시형태에서는 배터리(150)와의 접촉 면이 거친 면(R)으로 형성되는 것이 예시되어 있지만, 이에 한정되지 않고 서미스터(50)의 전체 또는 어느 일 부분에 거친 면(R)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 최종조립이 완료된 상태에서는 배터리(150)와 접촉을 형성하지 않더라도, 서미스터(50)의 이탈과정에서 배터리(150)와 접촉을 형성하여 이탈저항을 증가시킬 수 있는 부분, 예를 들어, 전방부 등에도 거친 면이 형성될 수 있는 것이다.
한편, 본 발명과 대비되는 비교예에서, 서미스터는 배터리의 표면에 고정되며, 배터리 표면에 놓여진 서미스터 상에 몰딩 수지를 도포하고 외측에 접착 테이프를 도포하여 배터리 표면에 서미스터를 고정하게 된다. 그러나 이러한 비교예에서는 배터리의 원통형 표면 상에서 몰딩 수지의 도포 및 테이핑이 이루어지므로 작업성이 떨어지고, 몰딩 수지 및 테이프의 점착성에 의존하므로, 구동중 발열하는 배터리의 표면으로부터 서미스터가 이탈될 가능성이 있다.
제안된 구조에서는 서미스터(10,20,30,40,50)의 형상설계를 통하여 배터리들 사이의 골 부분(g)에 서미스터(10,20,30,40,50)가 끼워 고정되므로, 배터리(150)의 발열상태와 무관하게 서미스터(10,20,30,40,50)의 이탈이 억제되고, 서미스터(10,20,30,40,50)의 장착시 배터리(150)들 사이의 골 부분(g)에 서미스터(10,20,30,40,50)를 안착시키고 일 회의 가압 작업을 통하여 서미스터(10,20,30,40,50)의 장착이 완료되므로, 장착 작업의 작업성이 향상된다.
10,20,30.40,50: 서미스터 11,21,31,41: 서미스터의 전방부
12,22,32,42: 서미스터의 협폭부 13,23,33,43: 서미스터의 후방부
15,25,35,45: 서미스터 칩 18: 서미스터의 외장재
19,29,39,49: 리드 배선 100: 스페이서
150: 배터리 160: 리드 부재
171: 제1 엔드 플레이트 172: 제2 엔드 플레이트
180: 회로기판 181: 배선부
185: 전기 소자

Claims (13)

  1. 다수의 배터리들;
    상기 배터리들 사이의 골 부분에 끼워 고정되는 것으로, 상기 골 부분의 크기가 변화되는 삽입 방향을 따라 가변적인 폭을 갖는 적어도 하나의 서미스터; 및
    상기 서미스터와 전기적으로 연결되고, 상기 서미스터의 출력신호를 수신하여 배터리의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 제어부;를 포함하고,
    상기 서미스터는, 이웃한 배터리들 사이의 병목 부분을 관통하도록 끼워 고정되며,
    상기 서미스터는, 상기 병목 부분에 대응되는 협폭부를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면은 오목한 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면은 원호 형상의 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서미스터의 배터리와 마주하는 면에는 다수의 돌기들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서미스터는,
    중앙의 협폭부;
    상기 협폭부로부터 확장된 폭을 갖도록 연장되며, 리드 배선이 인출되는 후방부; 및
    상기 협폭부로부터 확장된 폭을 갖도록 연장되며, 상기 후방부와 반대 위치에 형성된 전방부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중앙의 협폭부는 상기 서미스터를 통하여 가장 좁은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 서미스터의 전방부는 외부로 돌출된 볼록한 형상의 선단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 서미스터의 전방부는 쐐기 형상의 선단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 서미스터의 전방부는 첨단 부분이 잘려나간 절두된 쐐기 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 서미스터의 전방부는 내부로 인입된 오목한 형상의 선단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 서미스터는,
    서미스터 칩; 및
    상기 서미스터 칩을 둘러싸서 밀봉하는 외장재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 배터리들의 조립위치를 정의하는 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
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