KR102248597B1

KR102248597B1 - 배터리 팩

Info

Publication number: KR102248597B1
Application number: KR1020140050923A
Authority: KR
Inventors: 왕한준
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2021-05-06
Also published as: US9673437B2; US20150311495A1; KR20150124263A

Abstract

본 명세서에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀들과, 배터리 셀의 전극 탭을 가로질러 연장되며 배터리 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 제1, 제2 기판을 포함하는 기판 조립체와, 배터리 셀과 기판 조립체 사이에 개재되는 본체와, 본체로부터 전방으로 연장되어 상기 기판 조립체의 모서리부를 둘러싸도록 절곡된 절곡부를 포함하는 절연 부재를 포함한다.
상기 배터리 팩에 의하면, 다수의 배터리 셀과 기판 조립체 간의 전기적인 연결 구조에서 외부의 진동이나 충격에도 불구하고 서로 다른 극성을 갖는 배선들 간의 전기적인 단락이 확실하게 방지되도록 전기적인 절연 특성이 향상된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자건거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 배터리 셀의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 배터리 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 형태로 사용되기도 한다.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 상대적으로 많은 노트북 등과 같은 모바일 기기나, 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 배터리 팩이 선호되며, 배터리 팩은 내장된 전지 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 다수의 배터리 셀과 기판 조립체 간의 전기적인 연결 구조에서 외부의 진동이나 충격에도 불구하고 서로 다른 극성을 갖는 배선들 간의 전기적인 단락이 확실하게 방지되도록 전기적인 절연 특성이 향상된 배터리 팩을 제공한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 배터리 팩은,

적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀들; 및

상기 배터리 셀의 전극 탭을 가로질러 연장되며 배터리 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 제1, 제2 기판을 포함하는 기판 조립체; 및

상기 배터리 셀과 기판 조립체 사이에 개재되는 본체와, 상기 본체로부터 전방으로 연장되어 상기 기판 조립체의 모서리부를 둘러싸도록 절곡된 절곡부를 포함하는 절연 부재;를 포함한다.

예를 들어, 상기 절곡부는 상기 본체와 인접한 제1 기판의 모서리부를 둘러싸도록 형성된다.

예를 들어, 상기 절곡부는, 상기 제1 기판의 모서리부를 둘러싸도록 절곡되면서 상기 제1, 제2 기판 사이로 연장된다.

예를 들어, 상기 전극 탭 중 적어도 하나는 후방의 배터리 셀로부터 전방의 절연 부재와 제1 기판을 가로질러 제2 기판에 결합된다.

예를 들어, 상기 전극 탭 중 적어도 하나는, 상기 제1 기판의 모서리부와, 상기 모서리부를 둘러싸는 절곡부를 가로질러 전방의 제2 기판에 결합된다.

예를 들어, 상기 절연 부재의 본체와 절곡부는 일체적으로 형성된다.

예를 들어, 상기 절연 부재는 절연 테이프로 형성된다.

예를 들어, 상기 절곡부는, 상기 본체의 상부 모서리부로부터 절곡된 형태로 연장된다.

예를 들어, 상기 절곡부는, 상기 절연 부재의 길이방향을 따라 서로에 대해 이격된 다수로 마련된다.

예를 들어, 상기 절곡부는, 상기 전극 탭이 결합되는 제2 기판의 셀 접속부에 대응되는 위치에 형성된다.

예를 들어, 상기 절곡부는,

상기 제1 기판의 모서리부를 감싸도록 형성되며,

상기 제1 기판의 전방에 배치된 제2 기판 중에서 상기 전극 탭이 결합되는 셀 접속부에 대응되는 위치에 형성된다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 기판은 전후방으로 서로 겹쳐지게 배치된다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 기판은 서로 다른 전위 레벨을 갖는 제1, 제2 배선을 포함한다.

예를 들어, 상기 제1 기판은, 배터리 팩의 양극 또는 음극에 해당되는 제1 배선을 포함한다.

예를 들어, 상기 기판 조립체의 전방에는 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 셀의 충방전 동작을 제어하기 위한 보호회로모듈이 배치된다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 기판 각각에는 상기 보호회로모듈과의 전기적인 접점을 형성하기 위한 PCM 접속부가 마련된다.

예를 들어, 상기 제1 기판은 제1 배선 및 절연 피복을 포함하고,

상기 제1 배선은 절연 피복 및 절연 부재에 의해 이중으로 절연된다.

예를 들어, 상기 절연 피복은 폴리이미드를 포함한다.

예를 들어, 상기 배터리 셀은 병렬 연결 및 직렬 연결을 포함한다.

예를 들어, 상기 배터리 셀은 서로 병렬로 연결된 배터리 셀의 쌍을 포함하고,

각각의 서로 다른 배터리 셀의 쌍은 서로 직렬로 연결된다.

본 발명의 일 실시형태에서는 다수의 배터리 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 기판 조립체의 일부를 둘러싸는 구조의 절연 부재를 통하여 배터리 셀로부터 인출되는 전극 탭과 기판 조립체 간에 서로 다른 전기적인 극성을 갖는 배선이 전기적인 단락을 일으키지 않고 기판 조립체의 전기적인 절연 특성이 향상될 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 셀의 전기적인 연결관계를 모식적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 3에는 도 2에 도시된 기판 조립체의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에는 도 3의 일부를 확대하여 도시한 도면들이 도시되어 있다.
도 6에는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 도면들이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은, 적어도 하나 이상 다수의 배터리 셀(C)과, 상기 배터리 셀(C)의 수용공간(G)을 제공하도록 서로 마주하는 방향으로 결합되는 제1, 제2 케이스(110,120)를 포함한다.

상기 제1, 제2 케이스(110,120)는 그 사이에 적어도 하나 이상의 배터리 셀(C)을 개재하여 마주하게 조립되며, 배터리 셀(C)의 수용공간(G)을 제공한다.

상기 제1, 제2 케이스(110,120)에 의해 구획되는 수용공간(G)은 배터리 셀(C)의 수납을 위한 셀 수납공간(G1)과, 배터리 셀(C)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 회로부의 수납을 위한 회로 수납공간(G2)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 셀 수납공간(G1)은 수용공간(G)의 대부분 면적을 차지할 수 있으며, 전체 배터리 팩(100)의 요구되는 출력 성능을 맞추기 위해 적정 개수의 배터리 셀(C)들을 수용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 셀 수납공간(G1)에는 6개의 배터리 셀(C)이 수용될 수 있다.

배터리 셀(C)의 배치에 관하여, 배터리 셀(C)은 서로 나란하게(side by side) 같은 레벨을 이루도록 평행으로 배치될 수 있고, 어느 하나의 배터리 셀(C) 상에 다른 배터리 셀(C)이 쌓여(stack) 서로 다른 상위/하위 레벨을 이루도록 적층될 수도 있다. 이러한 배터리 셀(C)의 평행 배치 또는 적층 배치는 서로 혼용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 서로 나란하게 배치된 4개의 배터리 셀(C)이 1층을 형성하고, 그 위로 2개의 배터리 셀(C)이 2층을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 케이스(110) 상으로 4개의 배터리 셀(C)이 나란하게 배치되고, 이렇게 배치된 4개의 배터리 셀(C) 위로 좌우 양단에 2개의 배터리 셀(C)이 적층될 수 있다.

이웃한 배터리 셀(C)들이 서로 다른 층수로 적층되었을 때, 이웃한 배터리 셀(C)의 주면(150b)은 서로 높이 단차(150c)를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 주면(150b) 상에 배치되는 제2 케이스(120)는, 주면(150b)의 프로파일에 정합되는 단차(120a) 형상을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 케이스(120)는 장변 방향(x 방향)을 따라 좌우 양단이 상방으로 오프셋된 단차(120a)를 가질 수 있다. 이러한 제2 케이스(120)의 단차(120a)는 선택적으로 2층으로 적층된 좌우 양단의 배터리 셀(C)에 밀착되어 배터리 셀(C)을 견고하게 위치 고정시키고, 낭비되는 공간없이 전체 배터리 팩(100)을 컴팩트화하기 위한 것이다.

상기 배터리 셀(C)은 재충전이 가능한 이차전지로서, 예를 들어, 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 상기 배터리 셀(C)은 전극 조립체(미도시) 및 전극 조립체를 수용하는 외장재(151)를 포함할 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 전극 조립체(미도시)는, 예를 들어, 양극판과 음극판 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 적층한 후, 젤리 롤 형태로 권취하여 형성될 수 있다. 상기 외장재(151)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 배터리 셀(C)의 외부로는 배터리 셀(C)과 보호회로모듈(130) 간의 전기적인 연결을 매개하는 기판 조립체(140)가 배치될 수 있다. 상기 기판 조립체(140)는 배터리 셀(C)로부터 생산된 전력을 인출하거나, 외부 충전기(미도시)로부터의 충전 전력을 입력하기 위한 배선을 제공할 수 있다. 상기 기판 조립체(140)는 배터리 셀(C)의 전극 조립체(미도시)와 전기적인 연결을 형성하며, 전극 조립체의 전력을 외부로 인출할 수 있다.

상기 기판 조립체(140)는, 서로 이웃하게 배치된 배터리 셀(C)을 전기적으로 결속시키는 역할을 하는데, 예를 들어, 서로 이웃하게 배치된 배터리 셀(C)들을 직렬 접속하기 위해 서로 반대 극성끼리 연결하거나, 또는 서로 이웃하게 배치된 배터리 셀(C)들을 병렬 접속하기 위해 서로 같은 극성끼리 연결할 수 있다. 상기 직렬 접속 또는 병렬 접속은 혼용될 수 있으며, 예를 들어, 상하방향으로 적층된 배터리 셀(C)을 병렬 접속하면서 동시에, 서로 나란하게 배치된 배터리 셀(C)들을 직렬 접속할 수 있다.

예를 들어, 상기 기판 조립체(140)는 유연성 회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)으로 형성될 수 있다. 상기 기판 조립체(140)는 다수의 배터리 셀(C)들을 전기적으로 결속시키고, 충, 방전 경로를 형성하기 위한 배선을 포함할 수 있으며, 외부 환경으로부터 배선을 절연시키기 위한 절연 피복을 포함할 수 있다. 상기 절연 피복은 폴리이미드를 포함할 수 있다.

상기 수용공간(G)의 일 측에는 회로 수납공간(G2)이 마련된다. 상기 회로 수납공간(G2)은 배터리 셀(C)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 보호회로모듈(130, Protect Circuit Module)이 수용된다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(130)은 배터리 셀(C)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 것으로, 예를 들어, 각 배터리 셀(C)의 상태를 모니터링하기 위해 배터리 셀(C)의 전류, 온도 등의 상태 변수를 측정하고, 배터리 셀(C)의 충, 방전을 제어할 수 있다. 또한, 과충전, 과방전 또는 과전류 등과 같은 오동작을 사전에 포착하여 과열 및 폭발을 방지하기 위한 안전동작을 수행할 수 있다.

상기 보호회로모듈(130)은 배터리 셀(C)의 충, 방전 경로 상에 배치되어 충, 방전 경로의 개폐를 제어할 수 있으며, 이를 위해 스위칭 소자 등을 포함할 수 있다. 상기 보호회로모듈(130)의 일 측에는 기기 본체로 전력을 공급하기 위한 커넥터(미도시)가 마련될 수 있다.

상기 회로 수납공간(G2)은 배터리 셀(C)과 전기적으로 연결된 보호회로모듈(130)을 수용하기 위한 것으로, 배터리 셀(C)과의 접속을 위하여 배터리 셀(C)의 전극 탭(미도시)이 돌출되는 수용공간(G)의 가장자리 측에 배치될 수 있다. 이때, 회로 수납공간(G2)의 양편으로는 제1, 제2 플랜지부(1141,1142)가 배치될 수 있다. 상기 제1, 제2 플랜지부(1141,1142)는 배터리 팩(100)과 기기 본체(미도시) 간의 결합을 매개하기 것이다. 이를 위해, 상기 제1, 제2 플랜지부(1141,1142)는 기기 본체와의 결합을 위한 보스(114a)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1, 제2 플랜지부(1141,1142)는 기계적인 강성을 보충하기 위한 보강 리브(114b)를 포함할 수 있다. 제1, 제2 플랜지부(1141,1142)와 회로 수납공간(G2)을 효율적으로 배치함으로써, 낭비되는 사 공간이 없이 배터리 팩(100)을 컴팩트화시킬 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀(C)의 전기적인 연결관계를 모식적으로 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 다수의 배터리 셀(C)의 전극 탭(Ct)들은 기판 조립체(140)를 통하여 전기적으로 연결된다. 상기 기판 조립체(140)는 배터리 셀(C)의 전극 탭(Ct)들을 가로질러 연장되면서 각각의 배터리 셀(C)들을 서로 병렬 또는 직렬로 연결한다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(C)의 배열방향을 따라 양단으로는 상하방향을 따라 복층으로 적층된 제1 배터리 셀(C1-1,C1-2)과 제4 배터리 셀(C4-1,C4-2)이 배치된다. 그리고, 이렇게 상하로 적층된 제1, 제4 배터리 셀(C1-1,C1-2,C4-1,C4-2) 끼리는 그 전극 탭(Ct)들이 하나의 접점에서 결속됨으로써, 서로 병렬적으로 연결된다. 예를 들어, 상측의 제1-1 배터리 셀(C1-1)과 하측의 제1-2 배터리 셀(C1-2)로부터 인출된 동일한 극성의 전극 탭(Ct), 즉, 각각의 양극 및 음극 전극 탭들끼리는 기판 조립체(140)를 통하여 함께 결속됨으로써, 제1 배터리 셀(C1-1,C1-2)들 끼리 병렬적으로 연결된다. 유사하게, 상측의 제4-1 배터리 셀(C4-1)과 하측의 제4-2 배터리 셀(C4-2)로부터 인출된 동일한 극성의 전극 탭(Ct), 즉, 각각의 양극 및 음극 전극 탭들끼리는 기판 조립체(140)를 통하여 함께 결속됨으로써, 제4 배터리 셀(C4-1,C4-2)들 끼리 서로 병렬적으로 연결된다.

서로 이웃하게 배치된 제2 및 제3 배터리 셀(C2,C3)끼리는 병렬적으로 연결된다. 즉, 제2 배터리 셀(C2) 및 제3 배터리 셀(C3)로부터 인출된 동일한 극성의 전극 탭(Ct), 즉, 양극 및 음극 전극 탭끼리는 기판 조립체(140)를 통하여 서로 전기적으로 결속됨으로써, 제2 배터리 셀(C2) 및 제3 배터리 셀(C3)은 서로 병렬적으로 연결된다.

한편, 서로 이웃한 제1 배터리 셀(C1-1,C1-2)과 제2 배터리 셀(C2)은 서로 반대 극성의 전극 탭(Ct)들끼리 서로 연결되어 직렬 연결된다. 그리고, 서로 이웃한 제3 배터리 셀(C3)과 제4 배터리 셀(C4-1,C4-2)은 서로 반대 극성의 전극 탭(Ct)들끼리 서로 연결되어 직렬로 연결된다.

전체적으로, 상하로 적층된 제1 배터리 셀(C1-1,C1-2)끼리와, 상하로 적층된 제4 배터리 셀(C4-1,C4-2)끼리는 각각 병렬로 연결되며, 서로 이웃한 제2, 제3 배터리 셀(C2,C3) 끼리는 서로 병렬로 연결된다. 그리고, 제1 배터리 셀(C1-1,C1-2)및 제2 배터리 셀(C2) 끼리와, 제3 배터리 셀(C3) 및 제4 배터리 셀(C4-1,C4-2) 끼리는 각각 직렬로 연결된다.

상기한 바와 같이, 배터리 셀(C)은 3개의 병렬 연결과 2개의 직렬 연결을 갖는 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판 조립체(140)는 4개의 서로 다른 전위레벨을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기판 조립체(140)는 배터리 팩의 양극 및 음극 레벨과, 이들 사이의 중간 전위에 해당되는 B1, B2 레벨을 가질 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 기판 조립체(140)는 서로 다른 전위 레벨에 해당되는 서로 다른 배선(140_1,140_2,140_3,140_4)들을 포함할 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 기판 조립체(140)는 배터리 팩의 양극 레벨에 해당되는 제1 배선(140_1)과, 배터리 팩의 음극 레벨에 해당되는 제4 배선(140_4)과, 각각 B1, B2 레벨에 해당되는 제2, 제3 배선(140_2,140_3)을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서 상기 제1, 제4 배선(140_1,140_4)은 각각 배터리 팩의 음극 및 양극 레벨을 가질 수도 있다.

도 3에는 도 2에 도시된 기판 조립체(140)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5는 도 3의 일부를 확대하여 도시한 도면들이다. 도 3을 참조하면, 상기 기판 조립체(140)는 상기 제1 배선(140_1)을 포함하는 제1 기판(141)과, 상기 제2 내지 제4 배선(140_2,140_3,140_4)을 포함하는 제2 기판(142)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 기판(141,142)의 배선(140_1,140_2,140_3,140_4)들은 절연 피복에 의해 외부 환경으로부터 절연되어 있으며, 예를 들어, 서로 이웃하게 배치되는 제1, 제2 기판(141,142)은 절연 피복을 개재하여 서로 전기적으로 단락을 일으키지 않게 된다.

상기 제1, 제2 기판(141,142)은 후방의 배터리 셀(C)과 전방의 보호회로모듈(130) 사이에서 전류의 흐름을 매개할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(141)은 배터리 셀(C)의 전극 탭(Ct)과 연결되기 위한 셀 접속부(141a)와 보호회로모듈상기 제1, 제2 기판(141,142)은 후방의 배터리 셀(C)과 전방의 보호회로모듈(130) 사이에서 전류의 흐름을 매개할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 기판(141)은 배터리 셀(C)의 전극 탭(Ct)과 연결되기 위한 셀 접속부(141a)와 보호회로모듈(130)과 연결되기 위한 PCM 접속부(141b)를 포함할 수 있다. 유사하게 제2 기판(142)은 배터리 셀(C)의 전극 탭(Ct)과 연결되기 위한 셀 접속부(142a)와 보호회로모듈(130)과 연결되기 위한 PCM 접속부(142b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(C)의 전극 탭(Ct)은 배터리 셀(C)의 본체로부터 전방을 향하여 돌출되며, 제1 기판(141) 또는 제2 기판(142)의 셀 접속부(141a,142a)로 연장되어 각각의 기판(141,142)과 전기적인 접점을 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 기판(141,142)의 PCM 접속부(141b,142b)는 보호회로모듈(130)로 연장되며 보호회로모듈(130)과 전기적인 접점을 형성할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1, 제2 기판(141,142) 위로는 배터리 셀(C)로부터 인출된 전극 탭(Ct)이 가로질러 연장된다. 상기 제1, 제2 기판(141,142)의 절연 피복은 전극 탭(Ct)과의 전기적인 절연을 담당하게 된다. 예를 들어, 상기 전극 탭(Ct)은 제1 기판(141) 상부를 가로질러 제2 기판(142)에 접속될 수 있다. 이때, 상기 전극 탭(Ct)과 제1 기판(141)은 서로 다른 극성을 갖게 되므로, 제1 기판(141)의 절연 피복은 전극 탭(Ct)과 제1 기판(141) 간의 전기적인 절연을 담당하게 된다.

기판 조립체(140)와 배터리 셀(C) 사이에는 절연 부재(180)가 배치된다. 예를 들어, 상기 절연 부재(180)는 전방의 기판 조립체(140)와 후방의 배터리 셀(C) 간의 전기적인 절연을 담당할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 부재(180)는 절연 테이프와 같이 점착물질을 통하여 기판 조립체(140) 및/또는 배터리 셀(C)의 일면에 부착될 수 있다.

상기 절연 부재(180)는 배터리 셀(C)과 기판 조립체(140) 사이에 개재되는 본체(181)와, 상기 본체(181)로부터 전방으로 연장되어 기판 조립체(140)의 모서리부를 커버하도록 절곡된 절곡부(185)를 포함할 수 있다.

상기 본체(181)는, 배터리 셀(C)과 제1 기판(141) 간에 개재되어 이들 간의 전기적인 절연을 확보할 수 있다. 상기 절연 부재(180)의 본체(181)는 일 방향을 따라 연장되는 세장형 플레이트 형태로 형성될 수 있다.

상기 절곡부(185)는 본체(181)의 모서리부, 예를 들어, 상부 모서리부로부터 연장되며, 제1 기판(141)을 감싸도록 절곡된 형태를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 절곡부(185)는 상기 본체(181)로부터 연장되어 전방 제1 기판(141)의 일 모서리부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 절곡부(185)는 제1 기판(141)과, 상기 제1 기판(141) 상부를 가로질러 연장되는 전극 탭(Ct) 간의 전기적인 절연 특성을 보강해줄 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면 이하와 같다.

배터리 셀(C)로부터 인출되는 전극 탭(Ct)은 제1 기판(141) 또는 제2 기판(142)에 접속될 수 있다. 적어도 일부 전극 탭(Ct)은 절연 부재(180)와 제1 기판(141)을 가로질러 전방으로 연장되며, 전방에 배치된 제2 기판(142)의 셀 접속부(142a)에서 전기적인 접점을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 탭(Ct)은 절연 부재(180)와 제1 기판(141) 상부로 우회하여 제2 기판(142)의 셀 접속부(142a)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 탭(Ct)과 셀 접속부(142a) 간의 접점은 용접을 통하여 형성될 수 있다. 이때, 제1 기판(141) 상부를 가로질러 연장되는 전극 탭(Ct)과 제1 기판(141) 간의 물리적인 간섭이나 마찰 등으로 제1 기판(141)의 절연 피복이 손상될 수 있으며, 전극 탭(Ct)과의 전기적인 단락이 발생될 수 있다.

예를 들어, 전극 탭(Ct)의 용접부가 외부 진동이나 충격에 의해 좌우 방향으로 흔들리게 되면, 전극 탭(Ct)의 에지 부분이 제1 기판(141)과 마찰 접촉을 일으키게 되면서 제1 기판(141)의 절연 피복이 손상될 수 있다. 예를 들어, 전극 탭(Ct)의 에지 부분이 제1 기판(141) 상에 찍힘으로써 절연 피복이 벗겨질 수 있다. 제1 기판(141)의 절연 피복은 0.05mm 폴리이미드 필름과 같은 박형 절연 필름으로 형성되므로, 전극 탭(Ct)의 예리한 에지 부분의 유동에 따라 제1 기판(141)의 절연 피복이 손상될 우려가 크다.

본 발명에서는 전극 탭(Ct)이 가로지르는 제1 기판(141)의 모서리부를 절연 부재(180)의 일부(절곡부 185)로 둘러쌈으로써, 전극 탭(Ct)과 제1 기판(141) 간의 물리적인 접촉이나 마모 등에 따른 절연 불량을 방지할 수 있다. 즉, 전극 탭(Ct)과의 마찰 접촉에 따라 제1 기판(141)의 일부에서 절연 피복이 벗겨지더라도 제1 기판(141)를 한층 더 둘러싸는 절연 부재(180)를 통하여 전극 탭(Ct)과의 절연 불량을 방지할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 상기 제1 기판(141)의 모서리부는, 제1 기판(141)의 자체적인 절연 피복과 더불어 상기 절연 부재(180)의 절곡부(185)에 의해 이중으로 절연될 수 있다.

상기 절곡부(185)는 전극 탭(Ct)과 제1 기판(141)의 물리적인 간섭에 따른 절연 불량을 방지하고자 하는 것이므로, 전극 탭(Ct)과 인접한 제1 기판(141)의 모서리부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 구체적인 실시형태에 따라 상기 절곡부(185)는 제1 기판(141)의 상부 모서리부 또는 하부 모서리부를 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 상부 모서리부 및 하부 모서리부를 모두 둘러싸도록 형성될 수도 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 절곡부(185)는 제1 기판(141)의 일 모서리부를 둘러싸도록 절곡되며 제1, 제2 기판(141,142) 사이로 연장될 수 있다. 상기 절곡부(185)는 제1, 제2 기판(141,142)의 사이로 연장되어, 제1, 제2 기판(141,142) 간의 전기적인 단락을 방지하는 절연 특성을 강화시킬 수 있다.

상기 절곡부(185)는 제1, 제2 기판(141,142) 사이를 전체적으로 커버하거나, 또는 일부만을 커버하도록 형성될 수 있다. 제1, 제2 기판(141,142) 사이에 개재된 절곡부(185)는 이들 사이에서 절연 특성을 보강해 줄 수 있고, 이들 간에 적정의 스페이스를 형성해줄 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 제1 기판(141)의 제1 배선(140_1)과, 제2 기판(142)의 제2 내지 제4 배선(140_2,140_3,140_4)은 서로 다른 전위 레벨을 갖고, 이렇게 서로 다른 극성의 제1 기판(141)과 제2 기판(142)이 전후방향으로 중첩된 기판 조립체(140)에서 제1, 제2 기판(141,142)의 절연 피복이 손상될 경우, 제1, 제2 기판(141,142) 간의 전기적인 단락이 발생될 수 있다. 이때, 상기 절곡부(185)가 제1, 제2 기판(141,142) 사이에 개재되어 이들 간의 절연 특성을 한층 더 보강해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판(141)의 제1 배선(140_1)은, 제1 기판(141)의 자체적인 절연 피복과 더불어 상기 절곡부(185)에 의해 이중으로 절연될 수 있다.

상기 절연 부재(180)는 본체(181)를 통하여 배터리 셀(Ct)과 기판 조립체(140) 간의 전기적인 절연을 확보하면서, 상기 본체(181)로부터 전방으로 돌출되어 제1 기판(141)의 모서리를 둘러싸는 절곡부(185)를 통하여, 전극 탭(Ct)으로부터의 전기적인 절연 특성을 보강할 수 있다.

상기 절연 부재(180)의 본체(181)와 절곡부(185)는 일체적으로 형성될 수 있으며, 본체(181)의 길이방향을 따라 간헐적으로 이격된 위치에서 절곡부(185)가 연장 형성될 수 있다.

도 3을 참조하여 상기 절연 부재(180) 중에서 절곡부(185)가 형성되는 위치에 대해 설명하면, 이하와 같다. 즉, 상기 절연 부재(180)의 연장방향을 따라 전극 탭(Ct)에 해당되는 위치에 절곡부(185)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 절곡부(185)는 절연 부재(180)의 길이방향을 따라 전극 탭(Ct)에 해당되는 위치에 형성될 수 있으며, 서로에 대해 이격된 위치에서 간헐적으로 다수 형성될 수 있다. 환언하면, 상기 전극 탭(Ct)은 제2 기판(142)의 셀 접속부(142a)에 결합되므로, 상기 절곡부(185)은 제2 기판(142)의 셀 접속부(142a)에 해당되는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 절곡부(185)은 절연 부재(180)의 길이방향을 따라, 제2 기판(142)의 셀 접속부(142a)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 참고로, 상기 전극 탭(Ct)은 배터리 셀(C)과 기판 조립체(140) 간의 전기적인 연결을 매개하는 것으로, 배터리 셀(C)로부터 인출되어 기판 조립체(140)와 연결되는 부분을 의미할 수 있으며, 형태적인 특징보다는 기능적인 관점에서 정의될 수 있다.

도 6에는 도 1에 도시된 A 부분의 확대 도면이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 배터리(C)로부터 인출된 전극 탭(Ct)은 제1 기판(141)의 상부를 가로질러 제2 기판(142)의 셀 접속부(142a)에 용접될 수 있다. 그리고, 제1 기판(141)의 상부 모서리부를 둘러싸는 절연 부재(180)의 절곡부(185)를 통하여 제1 기판(141)의 상부 모서리부와 전극 탭(Ct) 간의 전기적인 절연 특성이 강화될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 탭(Ct)과 셀 접속부(142a) 간의 용접부가 외부 진동이나 충격 등에 의해 좌우로 흔들리게 되면, 예리한 전극 탭(Ct)의 에지 부분(E)과 제1 기판(141)의 상부 모서리부 간의 마찰 접촉에 따라, 제1 기판(141)의 절연 피복이 벗겨져서 전극 탭(Ct)과의 전기적인 단락이 발생될 수 있다. 본 발명에서는 제1 기판(141)의 모서리부를 둘러싸는 절연 부재(180)의 절곡부(185)를 통하여 제1 기판(141)의 절연 특성을 강화시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 배터리 팩 110 : 제1 케이스
114 : 플랜지부 1141 : 제1 플랜지부
1142 : 제2 플랜지부 120 : 제2 케이스
120a : 제2 케이스의 단차 130 : 보호회로모듈
140 : 기판 조립체
140_1~140_4 : 제1 내지 제4 배선
141 : 제1 기판 141a,142a : 셀 접속부
141b,142b : PCM 접속부 142 : 제2 기판
150 : 배터리 셀의 주면 180 : 절연 부재
181 : 절연 부재의 본체 185 : 절연 부재의 절곡부
G : 수용공간 G1 : 셀 수용공간
G2 : 회로 수납공간 C : 배터리 셀
Ct : 배터리 셀의 전극 탭

Claims

적어도 둘 이상 다수의 배터리 셀들; 및
상기 배터리 셀의 전극 탭을 가로질러 연장되며 배터리 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 제1, 제2 기판을 포함하는 기판 조립체; 및
상기 배터리 셀과 기판 조립체 사이에 개재되는 본체와, 상기 본체로부터 전방으로 연장되어 상기 기판 조립체의 모서리부를 둘러싸도록 절곡된 절곡부를 포함하는 절연 부재;를 포함하며,
상기 절곡부는 상기 본체와 인접한 제1 기판의 모서리부를 둘러싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
삭제
제1항에 있어서,
상기 절곡부는, 상기 제1 기판의 모서리부를 둘러싸도록 절곡되면서 상기 제1, 제2 기판 사이로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 전극 탭 중 적어도 하나는 후방의 배터리 셀로부터 전방의 절연 부재와 제1 기판을 가로질러 제2 기판에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 전극 탭 중 적어도 하나는, 상기 제1 기판의 모서리부와, 상기 모서리부를 둘러싸는 절곡부를 가로질러 전방의 제2 기판에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 절연 부재의 본체와 절곡부는 일체적으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 절곡부는,
상기 본체의 상부 모서리부로부터 절곡된 형태로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 절곡부는,
상기 절연 부재의 길이방향을 따라 서로에 대해 이격된 다수로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 절곡부는,
상기 전극 탭이 결합되는 제2 기판의 셀 접속부에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제8항에 있어서,
상기 절곡부는,
상기 제1 기판의 전방에 배치된 제2 기판 중에서 상기 전극 탭이 결합되는 셀 접속부에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 기판은 전후방으로 서로 겹쳐지게 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 기판은 서로 다른 전위 레벨을 갖는 제1, 제2 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은 제1 배선 및 절연 피복을 포함하고,
상기 제1 배선은 절연 피복 및 절연 부재에 의해 이중으로 절연되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.