KR102344363B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 전극 조립체를 수용하는 수용부와, 수용부의 전방에 형성된 테라스부를 포함하는 배터리 셀과, 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판과, 배터리 셀과 회로기판 사이에 개재되는 것으로, 테라스부 상에 배치된 온도 보호 소자와, 온도 보호 소자와 회로기판 사이에 개재되는 제1 리드를 포함하되, 제1 리드는, 각각 온도 보호 소자 및 회로기판에 연결되는 일단의 소자 연결부 및 타단의 기판 연결부와, 소자 연결부 및 기판 연결부의 후방 위치에서 소자 연결부 및 기판 연결부 사이를 휘어진 형태로 연결하는 만곡부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀과 회로기판 사이의 전기적 연결을 매개하는 리드의 손상을 막고, 변형된 리드와 회로기판 사이의 밀착 불량 내지는 연결 불량이 방지될 수 있는 배터리 팩이 제공될 수 있다.

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 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 배터리 셀과 회로기판 사이의 전기적 연결을 매개하는 리드의 손상을 막고, 변형된 리드와 회로기판 사이의 밀착 불량 내지는 연결 불량이 방지될 수 있는 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는, 배터리 셀과 회로기판을 포함하는 전체 배터리 팩의 사이즈가 컴팩트화되도록 구조가 개선된 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
전극 조립체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 전방에 형성된 테라스부를 포함하는 배터리 셀;
상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판;
상기 배터리 셀과 회로기판 사이에 개재되는 것으로, 상기 테라스부 상에 배치된 온도 보호 소자; 및
상기 온도 보호 소자와 회로기판 사이에 개재되는 제1 리드를 포함하되,
상기 제1 리드는,
각각 온도 보호 소자 및 회로기판에 연결되는 일단의 소자 연결부 및 타단의 기판 연결부와, 상기 소자 연결부 및 기판 연결부의 후방 위치에서 상기 소자 연결부 및 기판 연결부 사이를 휘어진 형태로 연결하는 만곡부를 포함한다.
예를 들어, 상기 수용부는, 상기 테라스부에 대해 상방을 향하여 돌출되며,
상기 만곡부는, 상기 소자 연결부로부터 상방을 향하여 부상된 높이로 상기 기판 연결부를 지지해줄 수 있다.
예를 들어, 상기 테라스부는, 상기 테라스부에 대해 수용부가 돌출되는 상방을 향하는 제1 면 및 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하고,
상기 소자 연결부는, 테라스부의 제1 면 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는 상기 수용부에 인접한 후방 위치에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는, 상기 수용부와 접촉할 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는, 상기 제1 리드의 최후방을 형성하고,
상기 기판 연결부는, 상기 제1 리드의 최전방을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는 부드럽게 휘어진 곡면으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는, 원호 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드는, 상기 소자 연결부 및 기판 연결부 사이를 연결하면서 상기 만곡부를 포함하는 중간 연결부를 더 포함할 수 있고,
상기 중간 연결부는, 상기 소자 연결부 및 기판 연결부 보다 얇은 폭으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드는 상기 온도 보호 소자의 일 편에 연결되며,
상기 배터리 팩은, 상기 온도 보호 소자의 타 편에 연결되는 제2 리드를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드는, 상기 온도 보호 소자와 회로기판 사이를 전기적으로 연결하고,
상기 제2 리드는, 상기 온도 보호 소자와 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어, 상기 온도 보호 소자는, 상기 테라스부의 제1 면 상에 배치되고,
상기 제1 리드는 상기 만곡부를 통하여 상기 제1 면으로부터 상방으로 부상된 높이로 연장되며,
상기 제2 리드는, 벤딩부를 통하여 상기 제1 면으로부터 하방으로 절곡되어 테라스부의 제1 면과 반대되는 제2 면으로 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드의 만곡부와 제2 리드의 벤딩부는 각각 테라스부의 전후방으로 서로 반대되는 위치에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며 상기 테라스부를 통하여 인출되는 제1, 제2 전극탭을 더 포함하고,
상기 제1 전극탭은 상기 제2 리드와 온도 보호 소자를 경유하고 제1 리드를 통하여 회로기판에 연결되며,
상기 제2 전극탭은 직접 회로기판에 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀과 회로기판 사이의 전기적인 연결을 매개하는 리드에 있어, 리드의 기판 연결부를 회로기판을 향하여 부상된 높이로 지지해주는 만곡부가 기판 연결부와 반대되는 후방 위치에 형성됨으로써, 기판 연결부를 회로기판에 대해 압박해주는 용접 지그에 의해 만곡부가 변형되거나 또는 만곡부의 변형에 따라 기판 연결부와 회로기판 사이의 밀착 상태가 흐트러지면서 기판 연결부와 회로기판 사이가 들뜨게 되어 용접 불량으로 이어질 위험이 원천적으로 제거될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀과 회로기판 사이의 전기적인 연결을 매개하는 리드에 있어, 리드의 기판 연결부를 회로기판을 향하여 부상된 높이로 지지해주는 만곡부가 기판 연결부와 반대되는 후방 위치에 형성됨으로써, 전체 배터리 팩의 전후 방향의 사이즈가 컴팩트화될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 셀을 설명하기 위한 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부를 확대하여 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는 도 3에 도시된 배터리 팩의 일부를 확대하여 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 도 3 및 도 4에 도시된 제1 리드의 구성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 6 및 도 7에는 각각 본 발명 및 본 발명과 대비되는 비교예에서 제1 리드와 회로기판 사이의 레이저 용접 공정을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 8에는 도 4에 도시된 온도 보호 소자를 도시한 도면이 도시되어 있다.
도 9에는 온도 보호 소자와 연결되는 제1, 제2 리드의 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 배터리 팩은, 배터리 셀(100)과 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(100)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 회로기판(200)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩은, 배터리 셀(100) 및 회로기판(200)을 함께 수용하기 위한 프레임(300)과 상기 프레임(300) 상에 안착되어 배터리 셀(100)과 회로기판(200)을 함께 덮도록 상기 프레임(300)과 마주하게 결합되는 커버(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 프레임(300)은 상기 배터리 셀(100)이 안착되는 셀 수용부(300C)와 상기 셀 수용부(300C)와 인접한 위치에서 상기 회로기판(200)이 안착되는 회로 수용부(300M)를 포함할 수 있다. 상기 회로기판(200)은 다수의 배터리 셀(100)을 가로지르는 방향으로 연장되면서 각각의 배터리 셀(100)과 전기적인 연결을 형성할 수 있고, 상기 회로기판(200)이 안착되는 회로 수용부(300M)는 각각 배터리 셀(100)이 안착되는 다수의 셀 수용부(300C)와 마주하는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서 상기 배터리 셀(100)은 둘 이상 다수로 마련될 수 있고, 둘 이상 다수의 배터리 셀(100)은, 회로기판(200)을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(200)은 각각의 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결되며, 각각의 배터리 셀(100)과 연결되는 충, 방전 경로를 제공하기 위한 도전 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(200)은, 상기 회로기판(200) 상에 형성된 도전 패턴(미도시)을 포함할 수 있고, 회로기판(200) 상에는 다수의 회로소자(210)들이 탑재될 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판(200)은, 다수의 배터리 셀(100)을 가로지르는 방향으로 연장되면서 배터리 셀(100) 각각과 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(200)은, 다수의 배터리 셀(100)의 테라스부(T)를 따라 연장되면서 테라스부(T)로부터 인출된 각각의 전극탭(120)과 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 그리고, 각각의 전극탭(120)으로부터의 충, 방전 전류를 취합하여 외부 회로(미도시)로 전달해줄 수 있다.
도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 셀(100)을 설명하기 위한 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부를 확대하여 도시한 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 배터리 팩의 일부를 확대하여 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 3 및 도 4에 도시된 제1 리드(161)의 구성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 상기 배터리 셀(100)은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극판(111,112)과, 상기 제1, 제2 전극판(111,112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)를 포함하는 전극 조립체(110)와, 상기 전극 조립체(110)와 함께 전해질(미도시)을 수용하기 위한 외장재(P)와, 상기 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결되어 외장재(P)의 외부로 인출되는 전극탭(120)을 포함할 수 있다. 상기 전극탭(120)은, 제1, 제2 전극판(111,112)과 각각 전기적으로 연결되는 제1, 제2 전극탭(121,122)을 포함할 수 있고, 상기 제1, 제2 전극탭(121,122)은 배터리 셀(100)의 서로 다른 극성을 형성할 수 있다.
상기 외장재(P)는, 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(A)를 제공하도록 서로 마주하게 결합되는 제1, 제2 외장재(P1,P2)를 포함할 수 있으며, 수용부(A)를 둘러싸고 남는 여분의 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 실링부(TS)를 형성하면서 수용부(A)를 기밀하게 밀봉할 수 있다. 상기 외장재(P)는 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 서로 마주하게 접힐 수 있도록 제1, 제2 외장재(P1,P2)를 서로 연결하는 폴딩부(P3)를 포함할 수 있고, 상기 제1, 제2 외장재(P1,P2)의 테두리를 따라 상기 폴딩부(P3)를 제외한 다른 테두리 영역은 실링부(TS)를 형성할 수 있다. 상기 실링부(TS)는, 테라스부(T)와 테라스부(T)를 제외한 사이드 실링부(S)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 테라스부(T)를 통해서는 제1, 제2 전극탭(121,122)이 인출될 수 있으며, 상기 테라스부(T)는 폴딩부(P3)와 반대되는 맞은 편에 형성될 수 있다. 상기 테라스부(T)를 통하여 인출된 제1, 제2 전극탭(121,122)은, 테라스부(T)와 인접한 위치에 배치된 회로기판(200, 도 3 참조)에 연결될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 테라스부(T)는 상기 수용부(A) 보다 전방 위치에 배치될 수 있으며, 역으로 상기 수용부(A)는 상기 테라스부(T) 보다 후방 위치에 배치될 수 있다. 본 명세서를 통하여 전후 방향이란 배터리 셀(100)의 테라스부(T)와 수용부(A)가 배열된 방향을 의미할 수 있으며, 테라스부(T)의 위치는 상대적으로 전방 위치에 해당될 수 있고, 수용부(A)의 위치는 상대적으로 후방 위치에 해당될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 배터리 팩은, 배터리 셀(100)과 회로기판(200) 사이의 충, 방전 경로 상에 개재되어 이상 과열시 배터리 셀(100)의 충, 방전 경로를 차단하기 위한 온도 보호 소자(150)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(100)의 제1 전극탭(121)은 온도 보호 소자(150)를 경유하여 회로기판(200)에 연결될 수 있고, 상기 제2 전극탭(122)은 회로기판(200)에 직접 연결될 수 있다.
상기 온도 보호 소자(150)는 테라스부(T) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 온도 보호 소자(150)는 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 테라스부(T)는, 서로 반대되는 제1, 제2 면(T1,T2)을 포함할 수 있는데, 상기 테라스부(T)의 제1 면(T1)은, 수용부(A)와 같은 상부에 형성된 면으로, 테라스부(T)를 기준으로 수용부(A)가 돌출되는 상방을 향하는 면에 해당될 수 있다. 또한, 상기 테라스부(T)의 제2 면(T2)은 수용부(A)와 반대되는 하부에 형성된 면에 해당될 수 있다. 예를 들어, 상기 테라스부(T)의 제1 면(T1)은, 제1, 제2 외장재(P1,P2) 중에서 수용부(A)를 제공하는 제1 외장재(P1) 측의 테라스부(T)에 해당될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 수용부(A)는 상기 제1, 제2 외장재(P1,P2) 중에서 제1 외장재(P1) 측에 형성될 수 있고, 이때, 제1 외장재(P1) 측의 테라스부(T)는 제1 면(T1)을 형성할 수 있고, 제2 외장재(P2) 측의 테라스부(T)는 제2 면(T2)을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 수용부(A)는 제1, 제2 외장재(P1,P2)에 분산되어 형성될 수 있고, 이때, 상기 제1 면(T1)은 상대적으로 돌출된 높이(h)가 높은 수용부(A)를 제공하는 외장재(P) 측에 형성되거나 또는 상기 수용부(A)가 제1, 제2 외장재(P1,P2)에 균등하게 형성될 경우, 상기 제1 면(T1)은 제1, 제2 외장재(P1,P2) 중에서 임의로 선택된 외장재(P) 측에 형성될 수 있다.
상기 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상으로는 수용부(A)가 차지하는 높이(h)에 의해 상대적으로 높은 여유 공간이 제공될 수 있으므로, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에는 온도 보호 소자(150)가 배치될 수 있다. 테라스의 제2 면(T2) 상으로는 수용부(A)가 차지하는 높이가 형성되지 않으므로, 온도 보호 소자(150)를 수용하기 충분한 높이가 제공되지 않을 수 있다.
상기 온도 보호 소자(150)는, 양편에 연결된 제1 리드(161) 및 제2 리드(162)를 통하여 각각 회로기판(200) 및 배터리 셀(100)에 연결될 수 있고, 회로기판(200) 및 배터리 셀(100) 사이의 충, 방전 경로를 형성할 수 있다. 이하에서는, 온도 보호 소자(150)와 회로기판(200) 사이에 개재되는 제1 리드(161)의 구성에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 리드(161)는 각각 온도 보호 소자(150) 및 회로기판(200)에 연결되는 일단의 소자 연결부(161a) 및 타단의 기판 연결부(161b)와, 상기 소자 연결부(161a) 및 기판 연결부(161b)의 후방 위치에서 상기 소자 연결부(161a) 및 기판 연결부(161b) 사이를 휘어진 형태로 연결하는 만곡부(161c)를 포함할 수 있다.
상기 만곡부(161c)는, 상기 소자 연결부(161a)로부터 상방을 향하여 부상된 높이(HD, 도 5 참조)로 상기 기판 연결부(161b)를 지지해줄 수 있다. 환언하면, 상기 만곡부(161c)는 소자 연결부(161a)가 배치된 테라스부(T1)의 제1 면(T1) 상으로부터 부상된 높이(HD)로 기판 연결부(161b)를 지지해줄 수 있다. 상기 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b) 사이의 높이 차이에 따라, 소자 연결부(161a)와 결합되는 온도 보호 소자(150)와 상기 기판 연결부(161b)와 결합되는 회로기판(200)도 서로에 대한 높이 차이를 가질 수 있다.
상기 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b)는, 소자 연결부(161a) 및 기판 연결부(161b)의 후방 위치에 배치된 만곡부(161c)를 통하여 서로 연결될 수 있으며, 이에 따라, 소자 연결부(161a)의 전방 위치나 기판 연결부(161b)의 전방 위치에는 두 연결부(161a,161b)를 서로 연결하는 구조가 형성되지 않는다. 환언하면, 상기 만곡부(161c)는 소자 연결부(161a) 및 기판 연결부(161b)의 후방 위치, 그러니까, 소자 연결부(161a) 및 기판 연결부(161b) 중에서 상대적으로 후방 위치에 배치된 연결부(예를 들어, 소자 연결부 161a) 보다 더 후방 위치에 배치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 만곡부(161c)는 소자 연결부(161a)의 후방 위치이면서 동시에 기판 연결부(161b)의 후방 위치에 배치될 수 있고, 소자 연결부(161a)의 전방 위치나 기판 연결부(161b)의 전방 위치에는 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 만곡부(161c)는 제1 리드(161)의 최후방을 형성할 수 있고, 상기 소자 연결부(161a) 및 기판 연결부(161b)는 만곡부(161c)에 비해 상대적으로 전방 위치에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 만곡부(161c)는, 상기 제1 리드(161)의 최후방을 형성할 수 있으며, 상기 기판 연결부(161b)는, 상기 제1 리드(161)의 최전방을 형성할 수 있다.
도 6 및 도 7에는 각각 본 발명 및 본 발명과 대비되는 비교예에서 제1 리드(161,16)와 회로기판(200) 사이의 레이저 용접 공정을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명 및 비교예에서, 상기 기판 연결부(161b,16b)는 용접 지그(PS)에 의해 회로기판(200)에 대해 밀착된 상태에서 레이저 빔(L)이 조사됨에 따라 레이저 용접될 수 있다. 이때, 도 6에 도시된 본 발명에서는, 기판 연결부(161b)를 부상된 높이(HD)로 지지해주는 만곡부(161c)가 전방 위치의 기판 연결부(161b)와 반대되는 후방 위치에 배치되어 있으므로, 기판 연결부(161b)를 압박하는 용접 지그(PS)에 의해 만곡부(161c)가 변형되거나 또는 만곡부(161c)의 변형에 따라 기판 연결부(161b)와 회로기판(200) 사이의 밀착 상태가 흐트러지면서 기판 연결부(161b)와 회로기판(200) 사이가 들뜨게 되어 용접 불량으로 이어질 위험이 원천적으로 제거될 수 있다.
도 7에 도시된 비교예에서는, 기판 연결부(16b)를 부상된 높이로 지지해주는 절곡부(16c)가 기판 연결부(16b)와 인접한 전방 위치에 형성되므로, 기판 연결부(16b)를 압박하는 용접 지그(PS)에 의해 절곡부(16c)가 변형되면서 기판 연결부(16b)와 회로기판(200)이 서로로부터 들뜬 상태에서 용접될 수 있고, 이때, 기판 연결부(16b)와 회로기판(200) 사이의 높은 전기 저항으로 배터리 팩의 출력 성능이 저하될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에서는 기판 연결부(161b)를 부상된 높이(HD)로 지지해주는 만곡부(161c)가 기판 연결부(161b)와 반대되는 후방 위치, 그러니까, 수용부(A)와 인접한 후방 위치에 형성됨으로써, 기판 연결부(161b)의 위치가 수용부(A)와 근접한 위치로 이동 배치될 수 있고, 이에 따라, 기판 연결부(161b)에 결합되는 회로기판(200)의 위치가 수용부(A)와 근접한 위치로 이동 배치될 수 있으므로, 전체 배터리 팩의 전후 방향의 사이즈가 컴팩트화될 수 있다.
도 7에 도시된 비교예에서는, 기판 연결부(16b)를 부상된 높이로 지지해주는 절곡부(16c)가 기판 연결부(16b)와 인접한 전방 위치에 형성되며, 상기 기판 연결부(16b)는 절곡부(16c)를 벗어난 단부 위치에 형성되어야 하는 특성 상, 그만큼 기판 연결부(16b)의 위치는 수용부(A)로부터 상대적으로 멀리 떨어진 전방 위치에 형성될 수 밖에 없고, 이에 따라 기판 연결부(161b)에 결합되는 회로기판(200)의 위치가 수용부(A)로부터 멀리 떨어진 전방 위치에 배치되게 되므로, 배터리 팩의 전후 방향의 사이즈가 증대되고 컴팩트화에 불리하게 된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 비교예에서 온도 보호 소자(150)와 회로기판(200) 사이의 거리(d2)는, 도 6에 도시된 본 발명에서 온도 보호 소자(150)와 회로기판(200) 사이의 거리(d1) 보다 길게 형성될 수 있다(d2 > d1).
도 5를 참조하면, 상기 만곡부(161c)는 전방 위치의 기판 연결부(161b)와 반대되는 후방 위치, 그러니까, 수용부(A)와 인접한 후방 위치에서 기판 연결부(161b)를 부상된 높이(HD)로 지지해줄 수 있다. 상기 만곡부(161c)는 수용부(A)와 인접한 위치에 형성될 수 있는데, 본 발명의 일 실시형태에서 상기 만곡부(161c)는 수용부(A)와 맞닿는 위치에 형성될 수 있다. 만곡부(161c)의 위치를 수용부(A) 측을 향하여 후방으로 이동 배치함으로써, 기판 연결부(161b)의 위치를 후방으로 이동시킬 수 있고, 기판 연결부(161b)에 결합되는 회로기판(200)의 위치를 후방 측으로 이동시켜서 전체 배터리 팩의 전후 방향의 사이즈를 컴팩트화시킬 수 있다.
상기 만곡부(161c)는 기판 연결부(161b)를 부상된 높이(HD)로 지지해줄 수 있다. 즉, 상기 만곡부(161c)는 테라스부(T)의 제1 면(T1) 또는 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 안착된 소자 연결부(161a)로부터 부상된 높이(HD)로 기판 연결부(161b)를 지지해줄 수 있다. 이때, 기판 연결부(161b)의 부상된 높이(HD)는, 적어도 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 안착된 온도 보호 소자(150)의 높이 보다는 높게 설정되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 부상된 높이(HD)의 기판 연결부(161b)에 결합되는 회로기판(200)은, 온도 보호 소자(150)와의 물리적인 간섭을 일으키지 않도록 온도 보호 소자(150)를 벗어난 높이에 형성될 수 있다.
상기 기판 연결부(161b)의 부상된 높이(HD)는 수용부(A)의 높이 보다는 낮게 형성될 수 있다. 만일 기판 연결부(161b)의 부상된 높이(HD)가 수용부(A) 보다 높게 형성되면, 기판 연결부(161b)에 결합되는 회로기판(200)의 높이가 수용부(A)를 벗어나 수용부(A)로부터 돌출되므로, 전체 배터리 팩의 상하 방향의 사이즈가 증가하여 컴팩트화에 불리하게 될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기판 연결부(161b)의 부상된 높이(HD)는, 기판 연결부(161b)에 결합된 회로기판(200)의 최상부(200u, 도 5 참조)가 수용부(A)로부터 돌출되지 않도록, 즉, 회로기판(200)의 최상부(200u)가 수용부(A)의 높이와 같거나 또는 수용부(A)의 높이 보다 낮게 형성되도록 기판 연결부(161b)의 부상된 높이(HD)는 적정 수준으로 설정될 수 있다.
상기 만곡부(161c)는, 상기 기판 연결부(161b)를 부상된 높이(HD)로 지지해줄 수 있으며, 기판 연결부(161b)를 탄성적으로 지지해줄 수 있다. 이때, 상기 기판 연결부(161b)에 연결된 회로기판(200)도 만곡부(161c)를 통하여 탄성적으로 지지될 수 있으며, 외부 충격에 대응하여 유연하게 탄성 변형되면서 외부 충격을 흡수 내지는 완화시킬 수 있고, 외부 충격에 의한 회로기판(200)의 손상이 방지될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 만곡부(161c)는 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b) 사이를 연결하는 부드러운 곡면을 포함할 수 있으며, 각지거나 모난 형태로 꺾어진 형상을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 만곡부(161c)는 일정한 반경을 갖는 원호 형상으로 형성될 수 있고, 부드러운 곡면으로 형성된 만곡부(161c)에 의해 상기 기판 연결부(161b)는 부상된 높이(HD)에서 탄성적으로 지지될 수 있다.
도 8에는 도 4에 도시된 온도 보호 소자(150)를 도시한 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 제1 리드(161) 중에서 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b)는, 각각 온도 보호 소자(150) 및 회로기판(200)과의 넓은 통전 면적을 확보하기 위해 상대적으로 넓은 폭(Wa,Wb)으로 형성될 수 있다. 본 명세서를 통하여 제1 리드(161)의 폭(Wa,Wb,Wd)이란 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b)를 연결하는 제1 리드(161)의 길이 방향과 수직한 방향으로 측정한 제1 리드(161)의 사이즈를 의미할 수 있다. 상기 제1 리드(161) 중에서 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b)는, 상대적으로 넓은 폭(Wa,Wb)으로 형성될 수 있으며, 상기 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b) 사이에는 상대적으로 얇은 폭(Wd)의 중간 연결부(161d)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 중간 연결부(161d)는 앞서 설명된 만곡부(161c)를 포괄하는 의미로서, 소자 연결부(161a)와 기판 연결부(161b) 사이를 통괄적으로 지칭할 수 있고, 상기 중간 연결부(161d) 중에서 휘어지는 형태로 연장되는 일부가 만곡부(161c)에 해당될 수 있다.
상기 중간 연결부(161d)는 소자 연결부(161a)를 노출시키도록 상대적으로 얇은 폭(Wd)으로 형성될 수 있고, 소자 연결부(161a)를 상방으로 노출시킴으로써, 소자 연결부(161a)와 온도 보호 소자(150) 간의 용접을 허용할 수 있다. 상기 중간 연결부(161d)는 상대적으로 넓은 폭(Wa)의 소자 연결부(161a)로부터 얇은 폭(Wd)으로 연장됨으로써 소자 연결부(161a)를 은폐하지 않도록 할 수 있다. 상기 중간 연결부(161d)는, 소자 연결부(161a)로부터 상방으로 휘어지도록 연장되면서 소자 연결부(161a)의 상방 위치에 배치되기 때문에, 소자 연결부(161a)를 노출시키도록 얇은 폭(Wd)으로 형성될 수 있다. 한편, 도 8에서 미설명된 도면번호 151 및 152는 각각 온도 보호 소자(150)의 서로 다른 전극을 나타내며, 각각 제1, 제2 리드(161,162)와 연결될 수 있다.
도 9에는 온도 보호 소자(150)와 연결되는 제1, 제2 리드(161,162)의 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 4 및 도 9를 함께 참조하면, 상기 온도 보호 소자(150)의 일 편에는 제1 리드(161)가 연결되며, 온도 보호 소자(150)의 타 편으로는 제2 리드(162)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 리드(161,162)는 온도 보호 소자(150)의 서로 다른 전극(151,152)에 각각 연결될 수 있다. 상기 제1, 제2 리드(161,162)는 배터리 셀(100)과 온도 보호 소자(150)와 회로기판(200)을 연결하는 충, 방전 경로를 형성할 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 제1 리드(161)는, 상기 온도 보호 소자(150)와 회로기판(200) 사이를 전기적으로 연결할 수 있고, 상기 제2 리드(162)는, 상기 온도 보호 소자(150)와 배터리 셀(100) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 제2 리드(162)는 온도 보호 소자(150)가 배치된 테라스부(T)의 제1 면(T1)으로부터 벤딩부(162c)를 통하여 테라스부(T)의 제2 면(T2)으로 연장되며, 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에서 배터리 셀(100) 또는 배터리 셀(100)의 제1 전극탭(121)과 연결될 수 있다. 상기 제2 리드(162)는 온도 보호 소자(150)와 연결되는 소자 연결부(162a)와, 배터리 셀(100)의 제1 전극탭(121)과 연결되는 탭 연결부(162b)와, 서로 다른 제1, 제2 면(T1,T2)에 배치된 소자 연결부(162a)와 탭 연결부(162b)를 연결하도록 테라스부(T)의 단부를 감싸도록 절곡되는 벤딩부(162c)를 포함할 수 있다. 한편, 상기 탭 연결부(162b)는 제1 전극탭(121)을 사이에 개재하여 서로 마주하게 절곡되도록 폴딩 라인(FL, 도 4 참조)을 경계로 인접한 한 쌍의 금속편을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탭 연결부(162b)를 형성하는 한 쌍의 금속편은, 제1 전극탭(121)을 개재하고 폴딩 라인(FL)을 통하여 서로 마주하게 접힌 상태에서 용접될 수 있고, 제1 전극탭(121)과 용접된 탭 연결부(162b)는 벤딩부(162c)를 통하여 테라스부(T)의 제2 면(T) 상으로 접힐 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 온도 보호 소자(150)는 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 배치될 수 있다. 이때, 상기 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에는, 온도 보호 소자(150)와 함께, 온도 보호 소자(150)의 일 편과 타 편에 각각 연결된 제1 리드(161) 및 제2 리드(162)의 소자 연결부(161a,162a)가 함께 배치될 수 있다. 이때, 상기 온도 보호 소자(150)를 기준으로, 일 편의 제1 리드(161)는 테라스부(T)의 제1 면(T1)으로부터 만곡부(161c)를 통하여 상방을 향하여 부상된 높이(HD)로 연장되고, 타 편의 제2 리드(162)는 제1 면(T1)으로부터 하방으로 절곡되는 벤딩부(162c)를 통하여 제2 면(T2)으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 제1 리드(161)의 만곡부(161c)와 제2 리드(162)의 벤딩부(162c)는 테라스부(T)의 서로 반대되는 전후방 위치에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 리드(161)의 만곡부(161c)는 수용부(A)와 인접한 후방 위치에 형성될 수 있으며, 제2 리드(162)의 벤딩부(162c)는 수용부(A)와 반대되는 테라스부(T)의 전방 단부를 감싸도록 형성될 수 있다.
본 발명에서 온도 보호 소자(150, TCO, Thermal Cut-Off)란 배터리 셀(10)의 온도를 포착하여, 이상 고온에서 충, 방전 전류를 차단 또는 제한할 수 있는 온도 안전 소자를 의미하며, 그 명칭에 구속되지 않고, 배터리 셀(10)의 온도에 따라 가변적인 저항을 제공함으로써 충, 방전 전류를 제한하거나, 또는 배터리 셀(10)의 온도에 따라 충, 방전 전류를 차단시킬 수 있는 온도 안전 소자를 포괄적으로 의미할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 배터리 셀 120: 전극탭
121: 제1 전극탭 122: 제2 전극탭
150: 온도 보호 소자 151,152: 온도 보호 소자의 전극
161: 제1 리드 161a: 소자 연결부
161b: 기판 연결부 161c: 만곡부
162: 제2 리드 162a: 소자 연결부
162b: 탭 연결부 162c: 벤딩부
200: 회로기판
A: 수용부 P: 외장재
P1,P2: 제1, 제2 외장재 T: 테라스부
T1,T2: 테라스부의 제1, 제2 면

Claims (14)

  1. 전극 조립체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 전방에 형성된 테라스부를 포함하는 배터리 셀;
    상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판;
    상기 배터리 셀과 회로기판 사이에 개재되는 것으로, 상기 테라스부 상에 배치된 온도 보호 소자; 및
    상기 온도 보호 소자와 회로기판 사이에 개재되는 제1 리드를 포함하되,
    상기 제1 리드는,
    각각 온도 보호 소자 및 회로기판에 연결되는 일단의 소자 연결부 및 타단의 기판 연결부와, 상기 소자 연결부 및 기판 연결부의 후방 위치에서 상기 소자 연결부 및 기판 연결부 사이를 휘어진 형태로 연결하는 만곡부를 포함하며,
    상기 만곡부는, 상기 제1 리드의 최후방을 형성하고,
    상기 기판 연결부는, 상기 제1 리드의 최전방을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용부는, 상기 테라스부에 대해 상방을 향하여 돌출되며,
    상기 만곡부는, 상기 소자 연결부로부터 상방을 향하여 부상된 높이로 상기 기판 연결부를 지지해주는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테라스부는, 상기 테라스부에 대해 수용부가 돌출되는 상방을 향하는 제1 면 및 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하고,
    상기 소자 연결부는, 테라스부의 제1 면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 만곡부는 상기 수용부에 인접한 후방 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 만곡부는, 상기 수용부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 만곡부는 부드럽게 휘어진 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 만곡부는, 원호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드는, 상기 소자 연결부 및 기판 연결부 사이를 연결하면서 상기 만곡부를 포함하는 중간 연결부를 더 포함하고,
    상기 중간 연결부는, 상기 소자 연결부 및 기판 연결부 보다 얇은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드는 상기 온도 보호 소자의 일 편에 연결되며,
    상기 온도 보호 소자의 타 편에 연결되는 제2 리드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 리드는, 상기 온도 보호 소자와 회로기판 사이를 전기적으로 연결하고,
    상기 제2 리드는, 상기 온도 보호 소자와 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 온도 보호 소자는, 상기 테라스부의 제1 면 상에 배치되고,
    상기 제1 리드는 상기 만곡부를 통하여 상기 제1 면으로부터 상방으로 부상된 높이로 연장되며,
    상기 제2 리드는, 벤딩부를 통하여 상기 제1 면으로부터 하방으로 절곡되어 테라스부의 제1 면과 반대되는 제2 면으로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 리드의 만곡부와 제2 리드의 벤딩부는 각각 테라스부의 전후방으로 서로 반대되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며 상기 테라스부를 통하여 인출되는 제1, 제2 전극탭을 더 포함하고,
    상기 제1 전극탭은 상기 제2 리드와 온도 보호 소자를 경유하고 제1 리드를 통하여 회로기판에 연결되며,
    상기 제2 전극탭은 직접 회로기판에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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