KR101794938B1 - 기계적 접속 구조의 금속 부재를 포함하고 있는 보호회로 모듈 및 이를 구비한 전지팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지셀에 전기적으로 연결되어 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module)로서, 전지셀의 과충전, 과방전 및 과전류의 방지를 위한 보호회로가 포함되어 있는 모듈 본체, 상기 모듈 본체의 일측에 위치하고, 전지셀의 전극단자와 보호회로를 접속시키는 한 쌍의 단자 접속부들, 및 상기 모듈 본체의 타측에 위치하고, 외부 디바이스와 보호회로를 접속시키는 외부 입출력 단자를 포함하고 있고, 상기 단자 접속부들 중의 적어도 하나는, 고온 또는 저온으로부터 상온으로의 온도 변화 과정에서 형태 변형에 의해, 전지셀의 전극단자를 보호회로 접속단에 연결하는 기계적 접속 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈을 제공한다.

Description

기계적 접속 구조의 금속 부재를 포함하고 있는 보호회로 모듈 및 이를 구비한 전지팩 {Protection Circuit Module Having Metal Member of Mechanical Connecting Structure and Battery Pack Comprising the Same}
본 발명은 기계적 접속 구조의 금속 부재를 포함하고 있는 보호회로 모듈과 그것을 구비하고 있는 전지팩에 관한 것이다.
최근 무선 전자 제품의 보급에 따라 다양한 전지팩 제품이 개발 및 시판되고 있다. 일반적으로 전지팩은 전지셀, 보호회로 모듈(PCM), 및 Ni 플레이트와 같은 접속부재로 이루어져 있다.
상기 전지셀은 양극판, 음극판 및 분리막으로 이루어진 전극조립체와, 이러한 전극조립체의 전극단자가 외부로 돌출되도록 수용하고 내부에 일정량의 전해질이 주입되는 셀 케이스로 이루어져 있다. 상기 보호회로 모듈은, 전지셀의 외측에 마련되고 그것의 전극단자와 전기적으로 접속되는 보호회로가 마련된 기판과, 이러한 기판의 반대편에 마련되어 외부기기(예를 들어, 무선 단말기, 노트북, 전기자동차 등)와 접속되는 외부입출력단자로 이루어져 있다. 상기 전지셀과 보호회로 모듈을 모듈 케이스에 수납 또는 용접하여 전지팩을 구성한다.
이러한 전지팩들의 예가 각각 도 1 및 도 2에 개시되어 있다.
하나의 예로, 도 1을 참조하면, 전지팩(100)은 전지셀(130)의 전지본체(132)와 PCM(134)을 스팟 용접 또는 솔더링을 통해 전기적 연결을 한 후, 상하부 케이스(110, 140)를 덮고 라벨(120)로 감싸서 외장을 마무리함으로 완성된다. 이러한 전지팩(100)은 휴대폰 본체의 내부에 삽입되어 휴대폰 본체에 전원을 공급한다.
또 다른 예로, 도 2를 참조하면, 전지팩(200)은 전지셀(240)의 전지 본체(242)에 Ni 플레이트를 스팟 용접한 후, 상기 Ni 플레이트를 PCM(244)과 스팟 용접하여 PCM(244)과 전지 본체(242)을 전기적 연결을 하고, 상기 PCM(244)이 결합된 전지셀(240)의 양단에 인서트 몰딩부들(220, 230)을 조립한 후 라벨(210)로 감싸서 외장을 마무리함으로 완성된다.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 전지팩은 PCM과 전지셀과의 전기적 연결을 직접 또는 접속부재(예를 들어, Ni 플레이트)의 스팟 용접 등에 의해 달성하므로, 고전압, 고전류에 의한 충격 또는 물리적 충격을 전지셀에 가하게 되어 안전성에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 스팟 용접으로 인해 추가적인 공정이 발생하여 비용 증가 및 생산성 저하를 유발할 수 있다.
따라서, 이러한 종래 전지팩의 불합리한 점을 극복하고 PCM과 전지셀의 전기적 연결을 단순화하면서도 안전성 및 생산성이 우수한 전지팩에 관한 요구가 높아지고 있다.
이와 더불어, 전지셀의 비정상적인 작동 상태로 인해 온도가 지나치게 상승하는 경우에, 전류를 차단하여 안전성을 확보하는 기술에 대한 필요성도 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 특정한 기계적 접속 구조에 의해 전지셀의 전극단자를 보호회로 접속단에 연결하는 기술을 개발하게 되었고, 이러한 기계적 접속 구조를 활용하는 경우, 전기적 접속 과정에서 고전압, 고전류에 의한 전지셀 등의 손상을 방지하고, 전지팩의 작동 과정에서 온도가 지나치게 상승하는 경우에 전류를 차단하여 안전성을 확보할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보호회로 모듈은 전지셀에 전기적으로 연결되어 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module)로서,
전지셀의 과충전, 과방전 및 과전류의 방지를 위한 보호회로가 포함되어 있는 모듈 본체;
상기 모듈 본체의 일측에 위치하고, 전지셀의 전극단자와 보호회로를 접속시키는 한 쌍의 단자 접속부들; 및
상기 모듈 본체의 타측에 위치하고, 외부 디바이스와 보호회로를 접속시키는 외부 입출력 단자;
를 포함하고 있고,
상기 단자 접속부들 중의 적어도 하나는, 고온 또는 저온으로부터 상온으로의 온도 변화 과정에서 형태 변형에 의해, 전지셀의 전극단자를 보호회로 접속단에 연결하는 기계적 접속 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보호회로 모듈은, 그것이 전지셀에 장착되어 전지팩를 형성할 때, 기계적 접속 구조가 온도 변화에 따른 형태 변형에 의해 전지셀과 보호회로 모듈 간의 전기적 접속을 이룰 수 있으므로, 고전압, 고전류 등에 기반한 스팟 용접에 의해 유발되는 전지셀 등의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전지팩의 조립 공정을 대폭 간소화시킬 수 있다. 또한, 과전류 또는 단락 등과 같은 작동 과정에서의 이상 발생에 의해 전지셀의 온도가 상승할 경우, 상기 기계적 접속 구조가 형태 변형에 의해 접속 이전의 상태로 복원되므로, 전지셀과 보호회로 모듈 간의 단전에 의해 안전성을 담보할 수 있다.
상기 모듈 본체는 다양한 형태일 수 있으며, 예를 들어, 인쇄회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)으로 이루어진 구조일 수 있다. PCB는 일반적으로 판상의 에폭시계 복합 수지에 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류 등을 방지할 수 있는 회로(보호회로)가 인쇄되어 있는 구조로 이루어져 있다.
상기 한 쌍의 단자 접속부들은, 전지셀의 양극단자에 접속하는 양극단자 접속부와, 전지셀의 음극단자에 접속하는 음극단자 접속부로 이루어져 있다.
이러한 양극단자 접속부와 음극단자 접속부 중 어느 하나만이 상기 기계적 접속 구조로 이루어질 수도 있지만, 바람직하게는 양극단자 접속부와 음극단자 접속부 모두가 기계적 접속 구조로 이루어질 수 있다.
하나의 예에서, 상기 양극단자 접속부와 음극단자 접속부가 각각 전지셀의 전극단자들에 직접 연결되어 있는 구조일 수 있고, 또 다른 예에서, 상기 양극단자 접속부와 음극단자 접속부 중의 하나가 전지셀의 전극단자에 직접 연결되어 있고 나머지 하나가 안전소자를 경유하여 전지셀의 전극단자에 연결되어 있는 구조일 수 있다. 후자의 경우, 하나의 구체적인 예에서, 양극단자 접속부가 전지셀의 양극단자에 직접 연결되어 있고, 음극단자 접속부가 안전소자를 경유하여 전지셀의 음극단자에 연결되어 있는 구조일 수 있다.
상기 안전소자는 다양할 수 있으며, 대표적인 예로 PTC 소자, 퓨즈 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 기계적 접속 구조는,
상기 모듈 본체의 내측으로 도입되어 있는 접속용 만입부;
상기 접속용 만입부의 내면에 노출되어 있는 보호회로 접속단; 및
일측 단부는 접속용 만입부 내에 고정되어 있고, 타측 단부는 접속용 만입부에 고정되지 않은 상태로 고온 또는 저온에서 보호회로 접속단의 대향 방향으로 절곡되지만 상온으로의 온도 변화시 보호회로 접속단의 방향으로 형태 변형되는 금속 부재;
를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
상기 접속용 만입부는, 보호회로 접속단에 대한 접속을 위해 전지셀의 전극단자 또는 안전소자의 단자가 도입될 수 있는 형태라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 평면 상으로 다각형, 타원형 또는 원형의 형상으로 이루어질 수 있다. 일반적으로 접속단자는 장방형의 형상을 가지고 있는 바, 접속용 만입부는 평면상으로 장방형인 것이 특히 바람직하다. 만입 깊이 역시 특별히 제한되지 않는다.
상기 금속 부재는, 앞서 정의한 바와 같이, 그것의 일측 단부가 접속용 만입부 내에 고정되어 있는 반면에, 타측 단부가 접속용 만입부에 고정되지 않은 상태로 고온 또는 저온에서 보호회로 접속단의 대향 방향으로 절곡되어 있다. 따라서, 상기 타측 단부와 보호회로 접속단 사이의 이격된 공간에 전지셀의 전극단자 또는 안전소자의 단자를 삽입할 수 있다.
이렇게 전지셀의 전극단자 또는 안전소자의 단자가 삽입된 상태에서, 온도가 상온으로 변화되면, 금속 부재의 타측 단부는 보호회로 접속단의 방향으로 형태 변형되면서, 전지셀의 전극단자 또는 안전소자의 단자를 보호회로 접속단에 접속시키면서 정위치에 고정하게 된다.
이러한 특성을 가진 금속 부재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 바이메탈(bimetal) 또는 형상기억 합금일 수 있다.
상기 바이메탈은 열 팽창 계수(coefficient of expansion)가 다른 금속판들을 접합시킨 구조로서, 온도의 변화에 따라 열 팽창 계수가 큰 금속판이 수축 또는 팽창함으로써 형태가 변하며, 접착 압연법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 열 팽창 계수가 작은 제 1 금속판과 열 팽창 계수가 큰 제 2 금속판으로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2 금속판의 평균 열 팽창 계수는 1.0×10-6 내지 0.5×10-5/℃인 것이 바람직하다. 또한, 바이메탈은, Fe, Ni, Zn, Mn, Ni, Cr 등의 전이금속으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 합금을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 형상기억 합금(shape memory alloy)은 가공된 어떤 물체가 망가지거나 변형되어도 다른 온도조건을 가하는 경우 원래의 형상으로 되돌아가는 합금을 의미한다. Ni, Ti, Cu, Zn, Al 등의 전이금속 중에서 선택된 둘 또는 그 이상의 합금을 이용하여 제조될 수 있다.
금속 부재의 상기 온도 변화는, 예를 들어, 별도의 부재를 사용하여 금속 부재 자체를 가열하거나 냉각하여 소정 시간 동안 고온 또는 저온으로 변화시킨 후, 공정 분위기의 상온으로 자연스럽게 변화시킬 수 있다. 이러한 고온 및 저온의 범위는 금속 부재 주변의 부재들에 대해 물성 저하 등의 영향을 미치지 않으면서 금속 부재의 형태 변형을 유도할 수 있는 온도라면 특별히 제한되지 않으며, 상온은 본 명세서에서 20 내지 30도의 온도 범위를 의미한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 보호회로 접속단에 대면하는 금속 부재의 일면에는 하나 이상의 돌기가 형성되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조는 전지셀의 전극단자 또는 안전소자의 단자에 대한 금속 부재의 접촉 결합력을 상향시켜 외력에 대한 전기적 접속 상태를 더욱 안정적으로 제공한다.
상기 돌기는, 예를 들어, 쐐기 형태일 수 있으며, 금속 부재 두께의 5% 내지 100%의 크기를 가질 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.
또한 보호회로 접속단과 반대되고, 금속 부재와 대면하는 상기 전극단자 일면에는 돌기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극단자에 형성된 돌기는 상기 보호회로 접속부의 금속 부재에 형성되어 있는 돌기와 대응되는 형상일 수 있어, 금속부재와 맞물려 보다 견고한 전기적 접속 상태를 제공한다. 예를 들어, 접속부의 금속 부재에 형성되어 있는 돌기가 쐐기 형태일 경우, 이와 맞물릴 수 있도록 상기 전극단자에 형성되어 있는 돌기도 쐐기 형태일 수 있다.
경우에 따라서는, 보호회로 접속단에 대면하는 상기 금속 부재의 일면이 샌드 블라스팅 된 구조를 가질 수도 있다.
상기 금속 부재 일측 단부는 접속용 만입부 내에 고정되어 있는 구조라면 특별히 제한되는 것이 아는 바, 접속용 만입부 내의 모듈 본체 자체에 고정될 수도 있고, 보호회로 접속단에 부착된 상태로 고정되어 있을 수도 있다. 후자의 경우에, 상기 부착은 용접 또는 솔더링에 의해 달성될 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 금속 부재의 일측 단부가 보호회로 접속단에 일체로 결합되어 있는 구조일 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같은 보호회로 모듈이 전지셀에 장착되어 있는 것을 특징으로 전지팩 제공한다.
상기 전지팩에 내장되어 있는 전지셀은, 예를 들어, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스 또는 금속 캔에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있고, 상기 전지셀은 판상형 전극단자들을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다. 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 전지팩 및 디바이스의 구조와 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호회로 모듈은, 고온 또는 저온으로부터 상온으로의 온도 변화 과정에서 형태변형에 의해 전지셀의 전극단자를 보호회로 접속단에 연결하는 기계적 접속 구조로 이루어지는 바, 고전압, 고전류에 의한 전지셀 내지 부품 등의 손상을 방지하고, 기존의 기계적 접속 구조보다 견고하게 연결할 수 있을 뿐만 아니라, 공정을 단순화 하여 생산성 및 비용절감 측면에서 우수하다. 이와 더불어, 전지가 비정상적 고온상태가 되는 경우, 전류를 차단하여 높은 안전성을 가진다.
도 1 및 도 2는 종래의 전지팩들의 분해 사시도들이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 보호회로 모듈(PCM)의 정면도이다;
도 4는 도 3에 따른 보호회로 모듈의 음극 단자 접속부인 A 부분의 확대 사시도이다;
도 5은 도 4에 따른 보호회로 모듈의 음극 단자 접속부에 음극단자를 연결하는 순서를 나타낸 모식도이다;
도 6은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 보호회로 모듈의 음극 단자 접속부의 확대 사시도이다;
도 7은 도 6에 따른 보호회로 모듈의 접속부에 음극단자를 연결하는 과정을 나타낸 모식도이다;
도 8는 도 7의 B부분의 세로 절단의 확대 단면도이다;
도 9는 도 6에 따른 보호회로 모듈의 접속부에 돌기를 포함하는 음극단자를 연결하는 순서를 나타낸 모식도이다; 및
도 10은 도 9의 B’부분의 세로를 절단한 확대 단면도이다.
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 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 보호회로 모듈(10)의 정면도를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 보호회로 모듈(10)은 인쇄회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)를 포함한다. 상기 인쇄회로 기판에는 보다 안전하게 전지를 보호할 수 있도록 안전소자(20)가 정면에 위치하고 있다. 인쇄회로 기판상의 양극단자 접속부(40)와 음극단자 접속부(30)는 각각 전지셀의 양극단자 및 음극단자와 접속한다.
도 4는 도 3에 따른 보호회로 모듈(10)의 음극단자 접속부(30)인 A 부분의 확대 사시도를 도시하고 있고, 도 5는 도 4에 따른 보호회로 모듈의 음극 단자 접속부에 음극단자를 연결하는 과정을 나타내고 있다.
이들 도면을 참조하면, 음극단자 접속부(30)는 보호회로 모듈(10) 본체의 내측으로 도입되어 있는 접속용 만입부(31), 및 일측 단부는 접속용 만입부(31) 내에 부착되어 고정되고, 타측 단부는 접속용 만입부(31)에 고정되지 않은 상태로 고온 또는 저온에서 보호회로 접속단(32)의 대향 방향으로 절곡되지만 상온으로의 온도 변화시 보호회로 접속단(32)의 방향으로 형태 변형되는 금속 부재(33)로 이루어져 있다. 또한, 상기 PCB 구조의 모듈 본체는 상기 단자 접속부들의 접속용 만입부에 대응되는 위치에 형성되어 전지셀의 전극단자와 접속하는 보호회로 접속단을 포함하고 있다.
접속용 만입부(31)는 접속되는 전극단자의 형상에 대응하여 형성하는 것이 바람직하고, 일반적으로 전극단자는, 사각형의 형상을 가지고 있는 바, 접속용 만입부(31)는 평면상으로 사각형인 기계적 접속 구조를 가질 수 있다.
금속 부재(33)은 보호회로 접속단(32)과 대향되는 방향으로 절곡되어야 사이 공간을 확보할 수 있는 바, 금속 부재(33)가 바이메탈(bimetal)인 경우에는, 적절한 위치에 상호 열 팽창 계수가 다른 제 1 금속판 또는 제 2 금속판으로 이루어진 바이메탈이 보호회로 접속단과 대면되도록 위치시킬 수 있다. 금속 부재(33)가 형상기억 합금인 경우에는, 음극단자(50)가 삽입되기 이전 공정의 온도에서는 보호회로 접속단(32)과 절곡되는 구조이고, 음극단자(50)가 삽입된 이후 공정의 온도에서는 음극단자(50)를 고정시킬 수 있도록 변형됨으로써 음극단자(50)와 보호회로 모듈(10)을 연결할 수 있다.
구체적으로 도 5를 참조하면, 먼저 고온 또는 저온에서 보호회로 접속단(32)의 대향 방향으로 절곡된 금속 부재(33) 사이의 공간에 음극단자(50)가 삽입된다. 이와 같이 음극단자(50)가 삽입된 보호회로 모듈(10) 본체는 고온 또는 저온조건에서 상온조건으로 이동되고, 온도의 변화에 따라 음극단자(50)가 고정되도록 금속 부재(33)의 형태가 변형되어, 음극단자(50)와 보호회로 모듈(10)의 음극단자 접속부(30)가 전기적 접속을 이루게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보호회로 모듈(10’)의 음극단자 접속부(30’)의 확대 사시도를 도시하고 있고, 도 7은 도 6에 따른 보호회로 모듈(10’)의 음극단자 접속부(30’)에 음극단자(50)를 연결하는 과정을 나타내며, 도 8은 도 7의 B부분을 측면에서 바라본 세로 절단의 확대 단면도를 나타낸다.
도 4와 함께 도 6을 참조하면, 도 4와는 달리 보호회로 모듈(10’)의 보호회로 접속단(32)에 대면하는 금속 부재(33’)는 일면에 쐐기 형태의 돌기가 형성되어 있다. 스팟 용접과는 달리 기계적 결합은 긴밀한 연결이 어려운 단점이 있는 바, 이를 보완하기 위하여, 쐐기 형태의 돌기를 포함하는 금속 부재(33’)를 채택한다.
도 7을 참조하면, 도 5와 같은 순서로 음극단자(50)와 기계적 접속 구조를 가진 보호회로 모듈(10’)의 음극단자 접속부(30’)가 전기적 접속을 이루게 된다.
도 7과 함께 도 8을 참조하면, 음극단자 접속부(30’)의 금속 부재(33’)에 위치한 돌기는 쐐기 형태이고, 상기 돌기의 높이(b)는 상기 금속 부재 두께(a)의 5% 내지 100%이다. 금속 부재의 두께(a)는 보호회로 모듈의 넓은 면, 즉 표면과 평행인 면과 수직 길이의 두께를 의미하며, 돌기의 높이(b)는 보호회로 접속단 방향에 위치한 금속 부재 표면으로부터 돌기의 가장 높은 부분까지의 수직거리를 의미한다. 결합력을 높이기 위해, 보호회로 접속단(32)에 대면하는 금속 부재(33’)의 일면이 샌드 블라스팅 된 구조를 가진다(도시되지 않음).
또 다른 예로, 도 9는 도 7에 따른 보호회로 모듈(10’)의 음극단자 접속부(30’)에 돌기를 포함하는 음극단자(50’)를 연결하는 과정을 나타내며, 도 10은 도 9의 B’부분을 측면에서 바라본 세로를 절단한 확대 단면도를 나타낸다.
도 7과 함께 도 9를 참조하면, 도 7의 음극단자(50)와는 달리 도 9의 음극단자(50’)는 음극단자 접속부(30’)의 금속 부재(33’)에 위치한 쐐기 형태의 돌기에 대응되는 쐐기 형태의 돌기를 포함하며, 도 7과 같은 과정으로 음극단자 접속부(30’)와 음극단자(50’)는 전기적 접속을 이루게 된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 음극단자 접속부(30’)의 돌기 형태를 포함하는 금속 부재(33’)와 쐐기 형태의 돌기를 포함하는 음극단자(50’)는 서로 대응되는 형태를 갖는 바, 상온 과정에서 돌기 형태를 포함하는 금속 부재(33’)의 형태가 변형되어 음극단자(50’)를 감싸는 것과 동시에 금속 부재(33’)의 쐐기 형태의 돌기가 음극단자(50’)의 쐐기 형태의 돌기가 맞물려 보다 견고한 전기적 접속을 형성한다.
구체적으로, 금속 부재(33’)가 음극단자(50’)를 고정하도록 온도변화에 따라 보호회로 접속단(32)을 향하여 변형되는 힘(f1)과 더불어, 외부압력에 의해 음극단자(50’)와 금속 부재(33’)에 장력(f2)이 가해지는 경우에도 음극단자(50’)와 금속 부재(33’)의 돌기가 맞물린 구조에 의해 분리가 일어나지 않는다.
상기 도면들을 참조하여 설명하였듯이, 본 발명에 따른 보호회로 모듈은, 고온 또는 저온으로부터 상온으로의 온도 변화 과정에서 바이메탈, 형상기억 합금 등의 금속 부재의 형태변형에 의해 전지셀의 전극단자를 보호회로 접속단에 연결하는 기계적 접속 구조로 이루어지는 바, 고전압, 고전류에 의한 전지셀 내지 부품 등의 손상을 방지하고, 기존의 기계적 접속 구조보다 견고하게 연결할 수 있을 뿐만 아니라, 공정을 단순화 하여 생산성 및 비용절감 측면에서 우수하며, 전지가 비정상적 고온상태가 되는 경우, 전류를 차단하여 높은 안전성을 가진다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (20)

  1. 전지셀에 전기적으로 연결되어 전지셀의 작동을 제어하는 보호회로 모듈(Protection Circuit Module)로서,
    전지셀의 과충전, 과방전 및 과전류의 방지를 위한 보호회로가 포함되어 있는 PCB 구조의 모듈 본체;
    상기 모듈 본체의 일측에 위치하고, 전지셀의 양극단자에 접속하는 양극단자 접속부와 전지셀의 음극단자에 접속하는 음극단자 접속부로 이루어져 전지셀의 전극단자와 보호회로를 접속시키는 한 쌍의 단자 접속부들; 및
    상기 모듈 본체의 타측에 위치하고, 외부 디바이스와 보호회로를 접속시키는 외부 입출력 단자; 를 포함하고 있고,
    상기 단자 접속부들 중의 적어도 하나는,
    상기 모듈 본체의 내측으로 도입되어 전지셀의 전극단자를 수용하는 접속용 만입부; 및
    온도변화시 형태가 변화하는 금속으로 형성되며, 일측 단부는 상기 접속용 만입부 내에 고정되어 있고, 타측 단부는 접속용 만입부에 고정되지 않은 상태로 형성되며, 고온 또는 저온에서는 상기 타측단부가 보호회로 접속단의 대향 방향으로 절곡되어 있고, 상온으로의 온도 변화 시 상기 타측단부는 보호회로 접속단의 방향으로 형태 변형되는 금속 부재; 를 포함하여 형성되며,
    상기 PCB 구조의 모듈 본체는 상기 단자 접속부들의 접속용 만입부에 대응되는 위치에 형성되어 전지셀의 전극단자와 접속하는 보호회로 접속단; 을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 한 쌍의 단자 접속부들의 양극단자 접속부와 음극단자 접속부는,
    각각 전지셀의 전극단자들에 직접 연결되어 있거나 양극단자 접속부와 음극단자 접속부 중의 하나는 전지셀의 전극단자에 직접 연결되어 있고, 나머지 하나는 안전소자를 경유하여 전지셀의 전극단자에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 안전소자는 PTC 소자 또는 퓨즈인 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 접속용 만입부는 평면상으로 다각형, 타원형 또는 원형의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 부재는 바이메탈 또는 형상기억 합금인 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서, 고온 또는 저온에서 상기 보호회로 접속단과 보호회로 접속단의 대향 방향으로 절곡된 금속 부재 사이의 공간에 삽입된 전지셀의 전극단자 또는 안전소자의 전극단자가 상온으로의 온도 변화시 형태 변형된 금속 부재에 의해 보호회로 접속단에 접촉되어 전기적 접속을 이루는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 보호회로 접속단에 대면하는 금속 부재의 일면에는 하나 이상의 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 접속용 만입부 내에 고정되어 있는 금속 부재의 일측 단부는 용접 또는 솔더링으로 보호회로 접속단에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 접속용 만입부 내에 고정되어 있는 금속 부재의 일측 단부는 보호회로 접속단에 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 보호회로 모듈.
  16. 제 1 항, 제 5 항, 제 7 항, 제 9 항 내지 제 13 항 및 제 15 항 중 어느 하나에 따른 보호회로 모듈이 판상형 전극단자들을 포함하는 전지셀에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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