KR101733088B1 - 효율적인 온도 검출이 가능한 구조를 갖는 배터리 팩 및 이에 적용되는 온도 소자 실장형 인쇄회로기판 - Google Patents

효율적인 온도 검출이 가능한 구조를 갖는 배터리 팩 및 이에 적용되는 온도 소자 실장형 인쇄회로기판 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 배터리 셀로부터 발생된 열을 방출하는 히트 싱크; 적어도 일부가 상기 히트 싱크와 접하는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 실장되어 상기 히트 싱크로부터 인쇄회로기판으로 전도된 열을 감지하는 온도 소자; 를 포함한다.

Description

효율적인 온도 검출이 가능한 구조를 갖는 배터리 팩 및 이에 적용되는 온도 소자 실장형 인쇄회로기판{Battery pack with structure of enabling effective temperature detection and Temperature device mounting type printed circuit board applied for the same}
본 발명은 효율적인 온도 검출이 가능한 구조를 갖는 배터리 팩 및 이에 적용되는 온도 소자 실장형 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 인쇄회로기판 상에 실장되어 있는 온도 소자에 배터리로부터 발생된 열이 잘 전달될 수 있는 구조를 갖는 배터리 팩 및 이에 적용되는 온도 소자 실장형 인쇄회로기판에 관한 것이다.
배터리를 사용함에 있어서 이차전지의 온도를 확인하는 것은 안전사고 발생의 방지 및 배터리 수명 향상 등의 측면에서 매우 중요하다.
즉, 전자기기의 성능이 날로 향상되어 감에 따라 이에 전력을 공급하는 배터리의 성능 또한 향상되어 가고, 특히 이러한 고성능 전자기기에 사용되는 배터리의 경우 발열량이 매우 커 온도 상승에 적절히 대처하지 못하는 경우 발화/폭발 등의 사고를 유발할 수 있다.
뿐만 아니라, 배터리의 수명은 주변의 온도와 밀접한 관련성이 있어 주변 온도가 극히 저온 또는 고온인 경우에는 이를 확인하여 배터리의 운전(이차전지의 충전/방전을 의미)을 지양하는 것이 배터리 수명의 연장에 큰 도움이 될 수 있다.
배터리의 온도 측정을 위해 사용되는 온도 소자로는 NTC 소자(negative temperature coefficient device), PTC 소자(positive temperature coefficient device) 등이 사용될 수 있으며, 이러한 온도 소자는 배터리에 직접 부착되거나, 배터리의 열을 흡수/방출하기 위해 배터리에 설치되는 히트싱크(heat sink)에 부착되는 것이 일반적이었다.
또한, 이처럼 배터리 또는 히트싱크에 부착된 온도 소자와 PCB(printed circuit board: 인쇄회로기판) 사이를 전기적으로 연결하기 위해 케이블을 이용하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이처럼 케이블을 이용하여 온도 소자와 PCB를 연결하는 경우 케이블의 외부 접촉 방지를 위해 수지 필름 등으로 절연 처리를 해줘야 하는 공정상의 번거로움이 있고, 케이블을 PCB에 연결하기 위해 납땜 처리한 부분에서 단선이 발생할 수 있는 위험이 크다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 온도 소자와 PCB 사이의 연결 구조를 개선하여 공정성, 품질 및 온도 측정의 효율성이 향상된 배터리 팩 구조 및 이에 적용되는 인쇄회로기판 구조를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 위에서 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 배터리 셀로부터 발생된 열을 방출하는 히트 싱크; 적어도 일부가 상기 히트 싱크와 접하는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 실장 되어 상기 히트 싱크로부터 인쇄회로기판으로 전도된 열을 감지하는 온도 소자;를 포함한다.
상기 인쇄회로기판은, 기판 본체부; 및 상기 기판 본체부의 일 측으로부터 연장되어 상기 히트 싱크와 연결되는 기판 연장부;를 포함할 수 있다.
상기 기판 연장부의 제1 면의 적어도 일부 영역에는 히트 싱크와 접하는 열전도 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 온도 소자는, 상기 기판 연장부의 제2 면 중 상기 열전도 코팅층이 형성된 영역과 대응되는 열전도 영역 내에 실장될 수 있다.
상기 기판 연장부는, 상기 온도 소자의 둘레 중 적어도 일부에 형성되되 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성됨으로써 상기 히트 싱크로부터 방출된 열이 온도 소자 쪽으로 전달될 수 있도록 하는 열 전달 홀을 구비할 수 있다.
상기 열 전달 홀의 내벽 면 상에는 금속층이 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은, 상기 기판 본체부와 기판 연장부의 경계 영역에 형성되되 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성됨으로써 상기 히트 싱크로부터 방출된 열이 온도 소자 쪽으로 전달될 수 있도록 하는 열 전달 슬릿을 구비할 수 있다.
상기 기판 연장부는, 상기 인쇄회로기판과 히트 싱크 사이의 체결을 위한 체결 홀을 구비할 수 있다.
상기 인쇄회로기판과 히트 싱크는 볼트에 의해 상호 체결될 수 있다.
상기 온도 소자는, NTC 소자일 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 상기 온도 소자의 전기적 연결을 위한 제1 단자 및 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되어 배터리 셀의 단자로서 기능하는 제2 단자를 포함하며, 상기 제1 단자와 제2 단자는 절연내력을 유지하기 위해 일정 거리를 유지할 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판은, 적어도 일부가 배터리 셀로부터 발생된 열을 방출하는 히트 싱크와 접하는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 실장되어 상기 히트 싱크로부터 인쇄회로기판으로 전도된 열을 감지하는 온도 소자;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 온도 소자를 인쇄회로기판에 연결시키기 위한 공정의 간소화 및 원가 절감이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 온도 소자와 인쇄회로기판 사이의 단선에 따른 제품 불량 발생을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 배터리에서 발생된 열을 온도 소자에 좀 더 신속하고 정확하게 전달할 수 있어 배터리의 온도 검출 효율성을 높일 수 있게된다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서 인쇄회로기판 및 히트 싱크가 결합된 상태를 나타내는 실물 사진이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 상에 온도 소자가 실장된 모습을 나타내는 실물 사진이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 면을 나타내는 실물 사진이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서 인쇄회로기판, 히트 싱크 및 온도 소자가 상호 결합된 형태를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 도 4에 도시된 ⅴ-ⅴ 라인을 따라 절단된 형태를 나타내는 측 단면도이다.
도 6은 및 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서 열이 방출되는 경로를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 온도소자 설치 단자와 배터리 파워 단자 사이의 거리를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 구조를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서 인쇄회로기판 및 히트 싱크가 결합된 상태를 나타내는 실물 사진이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판 상에 온도 소자가 실장된 모습을 나타내는 실물 사진이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제1 면을 나타내는 실물 사진이다. 또한, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서 인쇄회로기판, 히트 싱크 및 온도 소자가 상호 결합된 형태를 나타내는 평면도이고, 도 5는, 도 4에 도시된 ⅴ-ⅴ 라인을 따라 절단된 형태를 나타내는 측 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 배터리 셀(미도시), 히트 싱크(10), 인쇄회로기판(PCB: printed circuit board)(20) 및 온도 소자(30)를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 배터리 팩의 용도나 요구되는 용량 등에 따라 다양한 종류가 적용 가능하며, 예를 들어 파우치 케이스 내에 전극 조립체를 수용시킨 후 전극 조립체와 연결된 한 쌍의 전극 리드가 외부로 인출된 상태로 파우치 케이스의 테두리 영역을 열 융착 하는 방식으로 실링 함으로써 제조되는 파우치 타입 셀이 적용될 수 있다.
상기 히트 싱크(heat sink)(10)는, 배터리 셀과 직접 또는 간접적으로 접하여 배터리 셀로부터 발생된 열을 방출하는 기능을 수행한다.
상기 히트 싱크(10)는 배터리 셀로부터 발생된 열을 효율적으로 전달 받기 위해 배터리 셀 중 특히 발열량이 큰 전극 리드(T, 도 5 참조)와 직접 접촉하거나 또는 이러한 전극 리드와 연결된 리드 컨덕터(lead conductor)와 같은 부품과 접촉하도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 인쇄회로기판(20)은 적어도 일부가 히트 싱크(10)와 접하도록 설치되는 것으로서, 이러한 인쇄회로기판(20) 상에는 온도 소자(30)가 실장되며, 온도 소자(30) 외에도 배터리 셀의 동작 제어를 위한 논리회로 칩 및/또는 스위칭 소자 등의 다양한 부품들이 실장될 수 있다.
물론, 상기 배터리 셀의 동작 제어는, 별도의 BMS에 의해 이루어질 수도 있으며, 이 경우 배터리 셀과 BMS 사이의 전기적 연결 및/또는 BMS와 온도 소자(30) 사이의 전기적 연결은 인쇄회로기판(20) 내에 형성된 도전성 회로 패턴에 의해 이루어질 수 있다.
즉, 상기 인쇄회로기판(20)의 역할을 매우 다양할 수 있으나, 본 발명에 있어서는 히트 싱크(10)와 온도 소자(30) 사이의 열 매개체로서의 역할에 대해 집중적으로 설명하기로 한다.
상기 인쇄회로기판(20)은, 기판 본체부(20a) 및 기판 본체부(20a)의 일 측으로부터 연장되어 히트 싱크(10)와 접촉하는 기판 연장부(20b)를 포함한다.
상기 기판 연장부(20b)에는 인쇄회로기판(20)과 히트 싱크(10) 간의 결합을 위한 체결 홀(21)이 형성되어 있다.
또한, 상기 기판 연장부(20b)에는 히트 싱크(10)로부터 온도 소자(30)로 열 전달이 효율적으로 이루어지도록 하기 위한 다양한 구조들이 형성되어 있다.
먼저, 도 3 및 도 5를 함께 참조하면, 기판 연장부(20b)의 양 면 중 히트 싱크(10)와 대면/접촉하는 제1 면 상에는 열전도 코팅층(22)이 형성되어 있다.
상기 열전도 코팅층(22)은 히트 싱크(10)와 접촉함으로써 인쇄회로기판(20)의 제2 면 상에 실장되어 있는 온도 소자(30)쪽으로의 열 전달 효율을 높여주는 기능을 수행한다.
이러한 기능을 고려할 때, 상기 열전도 코팅층(22)은 가능한 열전도도가 높은 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 생산성 및 열전도도를 모두 고려하여 구리(Cu)로 이루어질 수 있다.
한편, 다시 도 1 내지 도 5를 함께 참조하면, 상기 기판 연장부(20b)에는 히트 싱크(10)로부터 온도 소자(30) 쪽으로 가열된 공기가 용이하게 순환되도록 함으로써 열 전달이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 열 전달 홀(23)들이 형성될 수 있다.
상기 열 전달 홀(23)들은 인쇄회로기판(20) 중 온도 소자(30)가 설치된 영역의 둘레 중 적어도 일부에 형성되되 인쇄회로기판(20)을 관통하여 형성됨으로써 히트 싱크(10)로부터 방출된 열이 온도 소자(30) 쪽으로 공기 순환을 통해 전달될 수 있도록 한다.
이러한 열 전달 홀(23)의 내벽면 상에는 금속층이 형성될 수도 있으며, 이 경우 금속의 우수한 열전도도로 인해 열 전달의 효율성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(20)은, 히트 싱크(10)와 온도 소자(30) 사이의 효율적인 열 전달을 위해 열전도 코팅층(22) 및/또는 열 전달 홀(23) 이외에도 열 전달 슬릿(24)을 추가적으로 더 구비할 수도 있다.
상기 열 전달 슬릿(24)은, 기판 본체부(20a)와 기판 연장부(20b)의 경계 영역에 형성되되 인쇄회로기판(20)을 관통하여 형성됨으로써 히트 싱크(10)로부터 방출된 열이 온도 소자 쪽으로 더욱 효율적으로 전달될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 인쇄회로기판(20)의 제2 면 상에는 일부 영역에 금속 코팅층(25)이 형성될 수도 있는데, 이러한 금속 코팅층(25)은 체결 홀(21)의 둘레 영역 및 그에 인접한 영역에까지 형성될 수 있다.
이러한 금속 코팅층(25)은 앞서 설명한 인쇄회로기판(20)의 제1 면 상에 형성된 열전도 코팅층(22)과 연결될 수도 있으며, 이 경우 전도 방식에 의한 열전달 효율이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 적용되는 온도 소자(30)는, 온도에 따른 전기적 물성 변화로 인해 온도의 변화 수준을 감지할 수 있는 것이라면 특별히 그 종류가 제한되지는 않는다.
상기 온도 소자로는, 예를 들어 온도의 상승에 따라 저항 값이 점점 작아지는 NTC 소자(negative temperature coefficient device) 또는 온도의 상승에 따라 저항의 값이 점점 커지는 PTC 소자(positive temperature coefficient device) 등이 이용될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판(20)에 구비된 열전도 코팅층(22), 열 전달 홀(23), 그리고 열 전달 슬릿(24)에 의한 열 전달 경로가 구체적으로 나타나 있다.
도 6은 및 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서 열이 방출되는 경로를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 히트 싱크(10)가 배터리 셀(미도시)에 구비된 전극 리드(T)와 접하여 열을 흡수한 후 상방으로 다시 방출하면, 방출된 열은 인쇄회로기판(20)의 제1 면으로부터 열전도 코팅층(22), 열 전달 홀(23) 및 열 전달 슬릿(24)을 통해 온도 소자(30)가 설치된 제2 면 쪽으로 전달됨을 알 수 있다.
한편, 도 8에는, 본 발명에 따른 배터리 팩에 있어서 온도 소자 설치 단자와 배터리 파워 단자 사이의 거리 관계가 나타나 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 온도소자 설치 단자와 배터리 파워 단자 사이의 거리를 나타내는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 인쇄회로기판(20)은 온도 소자(30)의 설치를 위한 한 쌍의 온도소자 설치 단자(26)를 구비할 수 있고, 앞서 설명한 인쇄회로기판(20)의 제2 면 상에 형성된 금속 코팅층(25)은 배터리 셀의 단자로서 기능하는 배터리 파워 단자에 해당할 수 있다.
이 경우, 양 단자 사이에는 절연이 유지되어야 하는데, 이러한 절연 유지를 위해 배터리 파워 단자(25)와 온도소자 설치 단자(26)는 일정 거리를 유지할 수 있다. 일 예로서, 요구되는 절연 내력이 대략 2KV 수준인 경우, 양 단자 사이의 거리는 최소한 1.75mm 이상의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 온도 소자(30)가 인쇄회로기판(20) 상에 직접 실장되어 있으므로 인쇄회로기판(20)과 온도 소자(30) 사이의 연결 불량이 발생될 위험이 매우 적다.
즉, 인쇄회로기판(20)과 온도 소자(30) 사이를 별도의 케이블 등을 이용하여 연결하고자 하는 경우 공정이 번거로울 뿐만 아니라, 케이블과 인쇄회로기판(20)의 결합을 위한 납땜 부위가 제품의 사용 과정에서 파손되어 접촉 불량이 발생될 위험 또한 높다. 반면, 본 발명에 따른 배터리 팩의 경우 온도 소자(30)가 인쇄회로기판(20)에 직접 실장되는 구조를 가지므로 공정상의 이점을 가질 수 있을 뿐만 아니라 연결 부위 파손에 따른 접촉 불량의 위험 역시 매우 적다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 히트 싱크(10)와 온도 소자(30) 사이의 열 전달이 효율적으로 이루어질 수 있는 구조를 가짐으로써 신속하고 정확한 셀 온도 측정이 가능하며, 이로써 열 발생에 따른 적절한 배터리 팩 운용을 가능하게 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 히트 싱크(heat sink)
20: 인쇄회로기판(PCB: printed circuit board)
20a: 기판 본체부 20b: 기판 연장부
21: 체결 홀 22: 열전도 코팅층
23: 열 전달 홀 24: 열전도 슬릿
25: 금속 코팅층 26: 온도소자 설치 단자
T: 전극 리드
30: 온도 소자

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀로부터 발생된 열을 방출하는 히트 싱크;
    적어도 일부가 상기 히트 싱크와 접하는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 실장되어 상기 히트 싱크로부터 인쇄회로기판으로 전도된 열을 감지하는 온도 소자;
    를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은,
    기판 본체부; 및
    상기 기판 본체부의 일측으로부터 연장되어 상기 히트 싱크와 연결되는 기판 연장부;
    를 포함하고,
    상기 기판 연장부의 양 면 중 상기 히트 싱크와 접하는 제1 면의 적어도 일부 영역에는 열전도 코팅층이 형성되며,
    상기 온도 소자는 상기 기판 연장부의 양 면 중 상기 제1 면의 반대측 면인 제2 면 상에 실장되되 상기 열전도 코팅층이 형성된 영역과 대응되는 열전도 영역 내에 실장되고,
    상기 기판 연장부는, 상기 온도 소자의 둘레 중 적어도 일부에 형성되되 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성됨으로써 상기 히트 싱크로부터 방출된 열이 온도 소자쪽으로 전달될 수 있도록 하는 열 전달 홀을 구비하며,
    상기 열 전달 홀은 상기 열전도 영역 내에 형성되고,
    상기 열 전달 홀의 내벽면 상에는 상기 열전도 코팅층이 형성된 상기 제2 면으로부터 상기 온도 소자가 실장된 상기 제1 면으로의 열전도량을 증가시키기 위한 금속층이 형성되는 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열 전달 홀의 내벽면 상에는 금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은,
    상기 기판 본체부와 기판 연장부의 경계 영역에 형성되되 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성됨으로써 상기 히트 싱크로부터 방출된 열이 온도 소자 쪽으로 전달될 수 있도록 하는 열 전달 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판 연장부는,
    상기 인쇄회로기판과 히트 싱크 사이의 체결을 위한 체결 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 히트 싱크는 볼트에 의해 상호 체결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 온도 소자는,
    NTC 소자인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 온도 소자의 전기적 연결을 위한 온도소자 설치 단자 및 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되어 배터리 셀의 단자로서 기능하는 배터리 파워 단자를 포함하며,
    상기 온도소자 설치 단자와 배터리 파워 단자 사이의 거리는 적어도 1.75mm 이상인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 적어도 일부가 배터리 셀로부터 발생된 열을 방출하는 히트 싱크와 접하는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 실장되어 상기 히트 싱크로부터 인쇄회로기판으로 전도된 열을 감지하는 온도 소자;
    를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은,
    기판 본체부; 및
    상기 기판 본체부의 일측으로부터 연장되어 상기 히트 싱크와 연결되는 기판 연장부;
    를 포함하고,
    상기 기판 연장부의 양 면 중 상기 히트 싱크와 접하는 제1 면의 적어도 일부 영역에는 열전도 코팅층이 형성되며,
    상기 온도 소자는 상기 기판 연장부의 양 면 중 상기 제1 면의 반대측 면인 제2 면 상에 실장되되 상기 열전도 코팅층이 형성된 영역과 대응되는 열전도 영역 내에 실장되고,
    상기 기판 연장부는, 상기 온도 소자의 둘레 중 적어도 일부에 형성되되 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성됨으로써 상기 히트 싱크로부터 방출된 열이 온도 소자쪽으로 전달될 수 있도록 하는 열 전달 홀을 구비하며,
    상기 열 전달 홀은, 상기 열전도 영역 내에 형성되고,
    상기 열 전달 홀의 내벽면 상에는 상기 열전도 코팅층이 형성된 상기 제2 면으로부터 상기 온도 소자가 실장된 상기 제1 면으로의 열전도량을 증가시키기 위한 금속층이 형성되는 인쇄회로기판 조립체.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서,
    상기 열 전달 홀의 내벽면 상에는 금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 조립체.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은,
    상기 기판 본체부와 기판 연장부의 경계 영역에 형성되되 상기 인쇄회로기판을 관통하여 형성됨으로써 상기 히트 싱크로부터 방출된 열이 온도 소자 쪽으로 전달될 수 있도록 하는 열 전달 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 조립체.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 기판 연장부는,
    상기 인쇄회로기판과 히트 싱크 사이의 체결을 위한 체결 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 조립체.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 온도 소자의 전기적 연결을 위한 온도소자 설치 단자 및 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되어 배터리 셀의 단자로서 기능하는 배터리 파워 단자를 포함하며,
    상기 온도소자 설치 단자와 배터리 파워 단자 사이의 거리는 적어도 1.75mm 이상인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 조립체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11950353B2 (en) 2019-04-25 2024-04-02 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management system circuit

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3346524A1 (en) * 2017-01-09 2018-07-11 Samsung SDI Co., Ltd Battery module with thermocouple unit
CN207800819U (zh) * 2017-02-22 2018-08-31 深圳市格瑞普电池有限公司 带温度检测功能的锂离子电池组
KR102188723B1 (ko) * 2017-11-07 2020-12-08 주식회사 엘지화학 배터리 온도 추정 장치 및 방법
KR102483624B1 (ko) * 2018-01-10 2023-01-02 삼성전기주식회사 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 배터리 모듈
DE102019219602A1 (de) * 2019-12-13 2021-06-17 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Temperaturmesseinrichtung
WO2021142842A1 (zh) * 2020-01-19 2021-07-22 深圳市明唐通信有限公司 一种用于锂离子电池的保护电路装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011066002A (ja) * 2004-02-20 2011-03-31 Autonetworks Technologies Ltd バッテリ温度検出装置及び車載電源分配装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3796213B2 (ja) * 2002-11-28 2006-07-12 三洋電機株式会社 バッテリパック
JP4718978B2 (ja) * 2005-11-30 2011-07-06 クロイ電機株式会社 放熱板及び放熱用回路基板
KR20150005288A (ko) * 2013-07-05 2015-01-14 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이에 적용되는 보호회로모듈
KR101502900B1 (ko) * 2013-07-09 2015-03-16 삼성에스디아이 주식회사 전지 팩

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011066002A (ja) * 2004-02-20 2011-03-31 Autonetworks Technologies Ltd バッテリ温度検出装置及び車載電源分配装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11950353B2 (en) 2019-04-25 2024-04-02 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management system circuit

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