KR101511950B1 - Pcb 상에 led 소자를 포함하고 있는 전지모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCB 상에 LED 소자를 포함하고 있는 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 상기 전지모듈의 일 측면에 장착되어 전지모듈과 전기적으로 연결되는 보호회로 기판; 상기 보호회로 기판상에 장착되어 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하는 하나 이상의 LED 소자; 상기 LED 소자의 광 투과를 위한 창이 형성되어 있고, 보호회로 기판 전체를 감싸면서 전지모듈의 일 측면에 장착되는 커버 플레이트; 및 상기 LED 소자의 광을 발산시키기 위해 커버 플레이트의 창에 대응하는 커버 플레이트의 내측에 장착되어 투광성 LED 커버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈을 제공한다.

Description

PCB 상에 LED 소자를 포함하고 있는 전지모듈 {Battery Module Containing LED Element On PCB}
본 발명은 PCB 상에 LED 소자를 포함하고 있는 전지모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 둘 이상의 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 상기 전지모듈의 일 측면에 장착되어 전지모듈과 전기적으로 연결되는 보호회로 기판; 상기 보호회로 기판상에 장착되어 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하는 하나 이상의 LED 소자; 상기 LED 소자의 광 투과를 위한 창이 형성되어 있고, 보호회로 기판 전체를 감싸면서 전지모듈의 일 측면에 장착되는 커버 플레이트; 및 상기 LED 소자의 광을 발산시키기 위해 커버 플레이트의 창에 대응하는 커버 플레이트의 내측에 장착되어 투광성 LED 커버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈에 관한 것이다.
최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.
또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 에플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되어 가고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이와 같이 이차전지의 적용 분야와 제품들이 다양화됨에 따라, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 당해 분야 및 제품들에 적용되는 전지들은 소형 경량화가 강력히 요구되고 있다.
예를 들어, 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 소형 모바일 기기들은 해당 제품들의 소형 경박화 경향에 따라 그에 상응하도록 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 소형 경량을 가진 전지셀들이 사용되고 있다. 반면에, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈(또는 “중대형 전지팩”으로 칭하기도 함)이 사용되고 있는데, 전지모듈의 크기와 중량은 당해 중대형 디바이스 등의 수용 공간 및 출력 등에 직접적인 관련성이 있으므로, 제조업체들은 가능한 한 소형이면서 경량의 전지모듈을 제조하려고 노력하고 있다.
전지모듈은 다수의 전지셀들을 포함하는 구조로 이루어져 있으므로, 개개의 전지셀들의 작동 상태를 확인하여 제어하는 것이 요구된다. 예를 들어, 각 전지셀의 전압, 온도 등의 물리적 작동 상태를 검출하여 최적의 작동 상태 및 안전성을 확보하는 것이 필요하다. 이러한 물리적 작동 상태의 확인은, 측정 대상인 전지셀에 전압 측정을 위한 와이어 등의 접속부재를 각각 제어부에 연결하는 구성, 측정 대상인 전지셀의 외면 또는 인근에 온도 센서를 설치하고 이들의 검출신호를 접속부재를 사용하여 각각 제어부에 연결하는 구성으로 달성된다.
한편, 전지모듈의 단위전지로서 리튬 이차전지를 사용하는 경우에 전지모듈의 안전성 문제는 더욱 신중하게 고려되어야 한다. 리튬 이차전지는 리튬이온이 음극에서 흡장 및 방출되는 과정에서 상대적으로 큰 부피 변화를 겪게 된다. 즉, 리튬 이차전지는 반복적인 충방전 과정에서 팽창 및 수축을 반복하게 되는데, 이러한 팽창 및 수축 과정에서 내부 저항이 증가하여 전지의 성능이 크게 감소할 뿐만 아니라, 전해액의 분해에 의한 가스의 발생으로 인해 전지케이스가 분리되면서 전해액이 누출되어 화재가 초래되거나 또는 폭발에 이르는 경우가 발생할 수 있다. 더욱이, 일부 전지셀에서 유발된 발화 또는 폭발은 다른 전지셀로 연속적으로 전달되어 심각한 상태를 초래할 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 고려할 때, 리튬 이차전지를 단위전지로서 사용하는 중대형 전지모듈에서는 각 단위전지들의 작동 상태를 확인하는 것이 필요할 수 있으며, 일부 선행기술에서는 이러한 작동 상태 변화를 나타내는 표시부로서 LED 소자를 사용하는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하기 위하여 LED 소자를 사용하는 경우, 광 표시부의 커버가 광 손실을 일으키며, LED 자체의 직진성에 의하여 광 확산이 용이하지 않아 육안 식별이 어려운 문제점을 가지고 있다. 또한, LED 소자의 광 확산을 위해 별도의 광 확산 필름 처리를 하거나 별도의 램프를 구성하여 노출하는 경우 추가 공정이 발생하고, 부품 증가 및 미관상 불리한 단점을 초래하게 된다.
또한, 전지모듈이 장착되는 디바이스의 구조적 특성을 고려하여 콤팩트하고 구조적 안정성이 우수한 전지모듈에 대한 필요성이 높다.
따라서, 이러한 문제점들과 필요성을 해결 내지 충족할 수 있는 기술에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 목적은 전지모듈 일 측면에 LED 소자의 광 투과를 위한 창이 형성되어 있고, 보호회로 기판 전체를 감싸면서 전지모듈의 일 측면에 장착되는 커버 플레이트 및 상기 LED 소자의 광을 발산시키기 위해 커버 플레이트의 창에 대응하는 커버 플레이트의 내측에 장착되는 투광성 LED 커버를 구비함으로써, LED 소자의 광을 효과적으로 확산시켜 육안 식별이 용이하고, 완전한 차폐 기능을 부여하여 PCB에서 직접적인 광 발생이 가능한 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광 확산 필름 등을 부착하거나 별도의 램프를 구성하여 노출시키는 추가 공정이 필요 없어서, 전지모듈의 제조공정을 단순화 할 수 있는 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 기타 목적은 상기와 같은 목적을 달성하면서 구조적 안정성이 우수하고 콤팩트한 구조의 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지모듈은 둘 이상의 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서,
상기 전지모듈의 일 측면에 장착되어 전지모듈과 전기적으로 연결되는 보호회로 기판;
상기 보호회로 기판상에 장착되어 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하는 하나 이상의 LED 소자;
상기 LED 소자의 광 투과를 위한 창이 형성되어 있고, 보호회로 기판 전체를 감싸면서 전지모듈의 일 측면에 장착되는 커버 플레이트; 및
상기 LED 소자의 광을 발산시키기 위해 커버 플레이트의 창에 대응하는 커버 플레이트의 내측에 장착되어 투광성 LED 커버;
를 포함하는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명은 전지모듈의 일 측면에 LED 소자의 광 투과를 위한 창이 형성되어 있고, 보호회로 기판 전체를 감싸면서 전지모듈의 일 측면에 장착되는 커버 플레이트 및 상기 LED 소자의 광을 발산시키기 위해 커버 플레이트의 창에 대응하는 커버 플레이트의 내측에 장착되는 투광성 LED 커버를 구비함으로써, LED 소자의 광을 효과적으로 확산시켜 육안 식별이 용이하고, 완전한 차폐 기능을 부여하여 PCB에서 직접적인 광 발생이 가능한 전지모듈을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 전지셀은, 예를 들어, 판상형 전지셀일 수 있고, 각형의 전지케이스에 상기 전지셀이 장착되어 있는 구조의 각형 전지일 수 있으며, 이러한 각형 전지는 상기 전지셀의 각형 전지케이스에 삽입한 다음, 전지케이스의 개방 상단에 돌출형 음극단자가 형성되어 있는 탑 캡을 결합시키고 전해액을 탑 캡에 형성되어 있는 전해액 주입구를 통해 주입함으로써 제조할 수 있다.
또한, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스를 사용하는 이차전지에도 사용될 수 있음을 물론이다.
본 발명에 따른 전지셀은 리튬 함유 전해액이 전극조립체에 함침되어 있는 리튬이온 이차전지, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는 리튬이온 폴리머 전지 등의 리튬 이차전지에 바람직하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄소 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
한편, 상기 보호회로 기판상에 장착되는 LED 소자는 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하며, 구체적으로는, 전지셀의 충전 및 방전 상태, 전지셀의 온도 변화 또는 전지셀의 부피 변화에 따른 비정상적인 작동 상태, 전지셀의 용량으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
이러한 LED 소자는 광 표시부의 커버가 광 손실을 일으키고, LED 자체의 직진성에 의하여 광 확산이 용이하지 않아 육안 식별이 어려운 문제점을 가지고 있으나, 본 발명에 따른 LED 커버는 난반사 투과를 위한 도광판을 포함하고 있으므로 상기의 문제점을 해결할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 도광판은 난반사를 유도하기 위하여 요철이 반복되는 일반적인 형상이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 투과 광이 굴절 및 산란되도록 요철 형상의 면을 포함하고 있는 것이 바람직하며, 투광성 플라스틱 소재로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 전지모듈은 상기의 투광성 LED 커버를 장착함으로써, LED 소자에서 발산되는 광이 투광성 LED 커버를 통해 투과되면서 산란 및 확산됨에 따라 육안 식별이 용이하게 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지모듈은, 완전한 차폐기능을 부여하기 위하여 커버 플레이트가 보호회로 기판 전체를 감싸면서 전지모듈 일 측면에 장착되는 구조로 이루어져 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 커버 플레이트는 보호회로 기판 및 LED 커버와 함께 고정할 수 있도록 커버 플레이트의 내측 중앙에 결합부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 보호회로 기판은 커버 플레이트의 내측 중앙에 안착 고정됨과 동시에 커버 플레이트상에 형성된 광 투과를 위한 창을 통해 외부로 LED 소자의 광을 발산시킬 수 있다.
또한, 상기 커버 플레이트는 외면에 외장용 커버가 추가로 장착되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 외장용 커버에 의해 전지모듈의 외관을 형성할 수 있으며, 완전한 차폐기능을 부여할 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전지모듈은 전극단자들이 일측 방향으로 정렬된 상태로 전지셀들이 상면에 탑재되는 수납부들을 포함하고 있고 외주면에 상향 절곡된 구조의 측벽이 형성되어 있는 베이스 플레이트(base plate), 전지셀의 전극단자를 기준으로 양측에 하향 절곡된 측벽을 포함하고 있고, 베이스 플레이트 상에 고정되어 전지모듈의 상면을 형성하는 상부 커버 플레이트(upper cover plate)를 포함하고 있는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 베이스 플레이트와 상부 커버 플레이트는 브라켓(bracket)를 경유하여 고정되는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 브라켓은 일측이 베이스 플레이트의 측벽에 장착 고정되는 바, 바람직하게는 용접 방식으로 결합될 수 있으며, 타측이 상부 커버 플레이트의 측벽에 체결 방식으로 결합될 수 있다.
상기 상부 커버 플레이트와의 체결 방식은, 바람직하게는, 상부 커버 플레이트의 자체 탄성 변형을 이용한 방식으로서, 상부 커버 플레이트의 측벽에 돌출부를 형성하고, 상기 돌출부에 대응하는 크기의 만입부를 상기 브라켓의 측벽에 형성하여, 이들의 결합에 의한 체결 방식일 수 있다.
상기 돌출부 및 만입부에는 바람직하게는 서로 대응하는 위치에 체결구를 포함하고 있으며, 상기 체결구를 통해 체결 부재로 상호 체결 고정될 수 있다.
따라서, 상부 커버 플레이트는 자체 탄성에 의해 브라켓에 용이하게 안착될 수 있으며, 이를 통해 체결 조립 공정을 더욱 용이하게 할 수 있으며 보호회로 기판 및 LED 커버와 함께 고정되어 있는 커버 플레이트와 견고하고 안정적으로 고정될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기의 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공하며, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공한다.
본 발명의 전지모듈은 그 자체로 구조적 안정성이 우수하고 매우 콤팩트한 구조를 가진다. 따라서, 이러한 전지모듈을 포함하는 전지팩은 장착 공간이 작고 외력에 대해서도 안전성이 요구되는 다양한 디바이스들에 적용될 수 있다.
상기 디바이스는 예를 들어, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle: HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; E-bike; E-scooter; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 및 전력저장 장치로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 LED 소자의 광을 효과적으로 확산시켜 육안 식별이 용이하고, 완전한 차폐 기능을 부여하여 PCB에서 직접적인 광 발생이 가능하며, 구조적 안정성이 우수하면서도 콤팩트한 구조를 가진다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈 측면에 결합되는 커버 플레이트의 분해 사시도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커버 플레이트에 대한 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 커버 및 보호회로 기판에 대한 단면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 커버의 평면도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈의 사시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지모듈 측면에 결합되는 커버 플레이트의 분해 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지모듈(100)의 일 측면에 장착되어 전지모듈과 전기적으로 연결되는 보호회로 기판(210), 상기 보호회로 기판(210) 상에 장착되어 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하는 LED 소자(도시하지 않음), 상기 LED 소자의 광 투과를 위한 창(110)이 형성되어 있고, 보호회로 기판(210) 전체를 감싸면서 전지모듈(100)의 일 측면에 장착되는 커버 플레이트(200), 상기 LED 소자의 광을 발산시키기 위해 커버 플레이트의 창(110)에 대응하는 커버 플레이트(200)의 내측에 장착되는 투광성 LED 커버(220)를 포함하고 있다. 커버 플레이트(200)의 외면에는 외장용 커버(230)가 장착되어 있다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커버 플레이트에 대한 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 커버 플레이트(200)는 보호회로 기판(210) 및 LED 커버(220)를 함께 고정할 수 있도록 커버 플레이트(200)의 내측 중앙에 결합부가 형성되어 보호회로 기판(210) 및 LED 커버(220)를 동시에 고정된다. 이렇게 고정된 보호회로 기판(210) 및 LED 커버(220)는 외부의 충격 또는 내부 전지셀의 변형에 따른 외부로의 이탈 또는 회전 등을 방지할 수 있으므로, 조립 공정에서 효율성 증대 효과를 달성할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 커버 및 보호회로 기판에 대한 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 커버의 평면도가 도시되어 있다.
먼저 도 4를 참조하면, 보호회로 기판(210) 상에는 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하는 LED 소자(211)가 장착되어 있고, 전지셀의 충전 및 방전 상태, 전지셀의 온도 변화 또는 전지셀의 부피 변화에 따른 비정상적인 작동 상태, 전지셀의 용량 등과 같은 정보를 표시한다.
앞서 설명한 바와 같이, LED 소자(211)는 커버 플레이트의 창(110) 등에 의해 광 손실을 일으키며, LED 자체의 직진성에 의하여 광 확산이 용이하지 않아 육안 식별이 어려운 문제점을 가지고 있는데, 이를 해결하기 위하여 LED 소자(211)의 광을 발산시키기 위한 투광성 LED 커버(220)가 장착된다.
다음으로 도 5를 참조하면, LED 커버(220)는 난반사 투과를 위한 도광판(230)을 포함하는 구조로 이루어져 있고, 도광판(230)은 투과 광이 굴절 및 산란 되도록 요철 형상의 면을 포함하고 있고, 투광성 플라스틱 소재로 이루어져 있다.
이러한 요철 형상의 면은 LED 소자(211)에서 발산되는 광이 요철 형상의 면을 포함하고 있는 도광판(230)을 통해 투과되면서 산란 및 확산됨에 따라 육안 식별이 용이하게 할 수 있다
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지모듈의 사시도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 상부 커버 플레이트(500)는 하향 절곡된 측벽(510)을 포함하고 있고, 베이스 플레이트(300)에 장착된 브라켓(400)에 의해 결합된다.
구체적으로, 상부 커버 플레이트(500)에는 브라켓(400)에 형성되어 있는 만입부들과 대응하는 돌출부들(511, 512, 513)을 포함하고 있다. 이러한 돌출부들(511, 512, 513)은 각각 만입부들의 체결구들과 볼트에 의해 체결될 수 있는 체결구들(도시하지 않음) 각각 포함한다.
상부 커버 플레이트(500)와 브라켓(400)의 체결 방식은, 상부 커버 플레이트(500)의 탄성 변형을 이용하는 바, 상부 커버 플레이트(500)를 자체 탄성에 의해 브라켓(400)에 용이하게 정위치 안착할 수 있는 체결 방식이므로, 이를 통해 체결 조립 공정을 더욱 용이하게 할 수 있다.
또한, 상부 커버 플레이트(500)는 외부 표면에 자체 강성 향상을 위한 보강 비드(520)가 형성되어 있으며, 외주면 모서리를 따라 다수의 통풍구들(530)이 형성되어 있다.
따라서, 상기의 전지모듈 일 측면에 본 발명에 따른 커버 플레이트가 장착되므로, 이를 통해 체결 조립 공정을 더욱 용이하게 할 수 있으며 보호회로 기판 및 LED 커버와 함께 고정되어 있는 커버 플레이트와 견고하고 안정적으로 고정될 수 있다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (16)

  1. 둘 이상의 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서,
    상기 전지모듈의 일 측면에 장착되어 전지모듈과 전기적으로 연결되는 보호회로 기판;
    상기 보호회로 기판상에 장착되어 전지셀의 작동 상태 변화를 표시하는 하나 이상의 LED 소자;
    상기 LED 소자의 광 투과를 위한 창이 형성되어 있고, 보호회로 기판 전체를 감싸면서 전지모듈의 일 측면에 장착되는 커버 플레이트; 및
    상기 LED 소자의 광을 발산시키기 위해 커버 플레이트의 창에 대응하는 커버 플레이트의 내측에 장착되는 투광성 LED 커버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 작동 상태는 전지셀의 충전 및 방전 상태, 전지셀의 온도 변화 또는 전지셀의 부피 변화에 따른 비정상적인 작동 상태, 전지셀의 용량으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 LED 커버는 난반사 투과를 위한 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 도광판은 투과 광이 굴절 및 산란되도록 요철 형상의 면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 도광판은 투광성 플라스틱 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 커버 플레이트는 보호회로 기판 및 LED 커버를 함께 고정할 수 있도록 커버 플레이트의 내측 중앙에 결합부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서. 상기 커버 플레이트의 외면에 외장용 커버가 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은 전극단자들이 일측 방향으로 정렬된 상태로 전지셀들이 상면에 탑재되는 수납부들을 포함하고 있고 외주면에 상향 절곡된 구조의 측벽이 형성되어 있는 베이스 플레이트(base plate); 및
    전지셀의 전극단자를 기준으로 양측에 하향 절곡된 측벽을 포함하고 있고, 베이스 플레이트 상에 고정되어 전지모듈의 상면을 형성하는 상부 커버 플레이트(upper cover plate);
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트와 상부 커버 플레이트는 브라켓(bracket)를 경유하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 브라켓은 일측이 베이스 플레이트의 측벽에 용접 방식으로 결합되어 있고, 타측이 상부 커버 플레이트의 측벽에 체결 방식으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 포함하는 전지팩.
  15. 제 14 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle: HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; E-bike; E-scooter; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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