KR102348683B1 - 이차전지 배터리 팩 - Google Patents

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KR102348683B1
KR102348683B1 KR1020210119202A KR20210119202A KR102348683B1 KR 102348683 B1 KR102348683 B1 KR 102348683B1 KR 1020210119202 A KR1020210119202 A KR 1020210119202A KR 20210119202 A KR20210119202 A KR 20210119202A KR 102348683 B1 KR102348683 B1 KR 102348683B1
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신수용
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노진호
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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 셀들이 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀 모듈을 감싸도록 면상발열필름을 설치하여 동절기 영하의 온도로 내려가는 경우 면상발열필름에서 열을 발생시켜 배터리 셀의 온도를 올려줌으로서 배터리 팩을 안정적으로 사용할 수 있게 하여 효율을 향상시켜 항상 최적 온도 상태로 작동할 수 있도록 하고, 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀들을 테이핑 필름과 수축필름으로 견고하게 2차 고정하여 어떠한 경우에도 배터리 셀들이 유동되지 않게 하며, 배터리 셀의 전극을 통해 수분이 침투하지 못하도록 수분침투 방지필름이 전극에 부착되어 배터리 팩의 전체적인 성능 및 효율이 향상되도록 한 이차전지 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

이차전지 배터리 팩{rechargeable battery pack}
본 발명은 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단에 장착되어 사용되는 이차전지 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 배터리 셀이 전기적으로 서로 연결되도록 배터리 셀들이 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀 모듈을 감싸도록 면상발열필름을 설치하여 동절기 영하의 온도로 내려가는 경우 면상발열필름에서 열을 발생시켜 배터리 셀의 온도를 올려줌으로서 배터리 팩을 안정적으로 사용할 수 있게 하여 효율을 향상시켜 항상 최적 온도 상태로 작동할 수 있도록 하고, 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀들을 테이핑 필름과 수축필름으로 견고하게 2차 고정하여 어떠한 경우에도 배터리 셀들이 유동되지 않게 하며, 배터리 셀의 전극을 통해 수분이 침투하지 못하도록 수분침투 방지필름이 전극에 부착되어 배터리 팩의 전체적인 성능 및 효율이 향상되도록 한 이차전지 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단은 생활 스포츠에 사용하는 운동기구로서 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라, 도심지의 근거리교통에도 매우 유익하게 사용하고 있는 교통수단이다.
교통체증을 감소시키고 이에 따른 공해 방지에 효과적이어서 선진국에서는 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단의 이용을 적극 활성화하고 도심에는 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단 전용도로를 만들어 환경 보호, 교통체증의 해소, 국민 건강에 매우 많은 도움을 주고 있는 실정이다.
최근 우리나라에서도 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단 이용을 활성화하기 위한 여러 가지 방안이 검토되고 있으며, 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단 대여소는 그 중 한 가지 대안이 될 수 있다.
이러한 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단 대여소는 전기전자 및 정보통신기술이 통상의 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단기술과 접목되어 점차 기능이 고도화되고 있다.
예를 들어, 근거리통신기술, 위성항법기술 등이 접목될 경우, 해당 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단에는 이러한 기술들을 구현하기 위한 구성요소를 탑재해야 하며, 해당 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단에는 충전식 배터리를 필수적으로 구비해야 한다.
자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단에 구비되는 충전식 배터리는 이차 전지를 배터리 팩의 형태로 제작하여 사용되는데, 배터리 팩은 복수 개의 배터리 셀들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 구성되며, 각각의 배터리 셀은 최근 리튬 배터리가 주로 이용되며, 리튬 배터리는 액체 전해질을 이용하는 리튬 이온 배터리와 고체 폴리머를 이용하는 리튬 폴리머 배터리가 있다.
이러한 배터리 팩의 본질적인 전기 화학 또는 전기 물리적 특성은 배터리 팩이 사용되는 외부 환경에 영향을 받지 않을 수 없으며, 배터리 팩이 노출되는 외부 환경에 따라 배터리 팩의 내재적인 전기 화학적 특성이 급변하기도 하며, 이에 따라 배터리 팩의 수명이나 안정성 또는 구동 성능 등도 변화하게 된다.
특히, 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리의 경우, 배터리 팩이 사용되는 외부 환경 온도는 배터리 팩의 성능 및 수명에 큰 영향을 미친다. 즉, 동절기 영하의 온도에서는 배터리 팩의 성능 및 수명이 크게 단축되게 된다.
통상 배터리 셀의 최적 사용 온도 조건은 대략 25℃ 전후이며, 최적 사용 온도 조건인 25℃ 전후 온도에서 사용하는 경우, 배터리 셀은 99% 이상의 효율을 나타낸다.
이와 같이 배터리 셀이 최적 사용 온도 조건에서 사용되는 경우, 배터리 셀의 효율도 우수하고 그 수명 또한 증가하게 되는데, 배터리 셀의 사용 환경에 따라서는 이러한 최적 사용 온도 조건에서 사용하지 못하게 되는 경우가 많다.
예를 들어, 자전거, 킥보드를 포함하는 이동수단 대여소는 동절기에도 하절기와 마찬가지로 자전거, 킥보드가 외부에 거치되므로, 자전거, 킥보드에 장착되는 배터리 셀은 영하의 온도에 그대로 노출되어 배터리 셀의 온도를 떨어지게 된다. 즉, 동절기 자전거, 킥보드에 장착된 배터리 팩은 열악한 환경에 놓이게 되기 때문에 배터리의 성능 및 효율이 많이 떨어지는 등의 이유로 자전거, 킥보드의 대여소를 운용하는데 어려움이 있다.
또한, 종래에는 자전거, 킥보드에 장착되는 배터리 팩에 내장되는 배터리 셀들이 견고히 고정되지 않았음으로, 자건거, 킥보드의 운행시 도로 상황에 따라 자전거, 킥보드에 진동이 가해지는 경우 그 진동이 배터리 팩에 그대로 전달되어 패터리 셀의 불량을 발생시키는 요인이 되었다.
특히, 종래의 배터리 팩에는 수분이 배터리 팩을 통해 침투하여 수명을 단축시키는 등의 문제점도 있었다.
국내 특허 공개번호 10-2019-0000048호, 면상발열체가 구비된 배터리 모듈.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 배터리 셀들이 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀 모듈을 감싸도록 면상발열필름을 설치하여 동절기 영하의 온도로 내려가는 경우 면상발열필름에서 열을 발생시켜 배터리 셀의 온도를 올려줌으로서 배터리 팩을 안정적으로 사용할 수 있게 하여 효율을 향상시켜 항상 최적 온도 상태로 작동할 수 있도록 하고, 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀들을 테이핑 필름과 수축필름으로 견고하게 2차 고정하여 어떠한 경우에도 배터리 셀들이 유동되지 않게 하며, 배터리 셀의 전극을 통해 수분이 침투하지 못하도록 수분침투 방지필름이 전극에 부착되어 배터리 팩의 전체적인 성능 및 효율이 향상되도록 한 이차전지 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이차전지 배터리 팩으로, 상하부에 (+)전극과 (-)전극을 갖는 복수의 배터리 셀이 전기적으로 서로 연결되도록 배터리 셀들이 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀 모듈; 상기 배터리 셀 모듈의 상하면에 설치되며, 상기 배터리 셀의 (+)전극과 (-)전극으로 수분이 침투하는 것을 방지하도록 배터리 셀의 (+)전극과 (-)전극에 밀착되도록 부착되는 수분침투 방지필름; 상기 수분침투 방지필름이 부착된 배터리 셀 모듈을 감싸도록 테이핑필름이 설치되어 상기 배터리 셀들이 유동되지 않게 1차 고정하는 제1 고정수단; 상기 제1 고정수단에 양면접착테이프로 부착되어 상기 배터리 셀 모듈을 감싸도록 설치되며, 상기 배터리 셀 모듈의 온도를 제어하도록 배터리 셀 모듈로부터 전원을 공급받아 발열하는 면상발열필름; 상기 면상발열필름이 설치된 배터리 셀 모듈의 전체를 감싸 고정하도록 최외곽에 수축필름이 설치되어 배터리 셀들이 유동되지 않게 최종적으로 2차 고정하는 제2 고정수단; 상기 제2 고정수단에 의해 최종적으로 고정되는 배터리 셀 모듈이 내부에 삽입되도록 설치되는 외부케이스; 및 상기 외부케이스의 내부에 삽입되도록 설치된 배터리 셀 모듈의 충전 및 방전을 제어하는 제1 제어기와, 상기 배터리 셀 모듈의 온도에 따라 면상발열필름을 제어하는 제2 제어기로 이루어지는 제어수단;을 포함하고, 상기 제2 제어기는 배터리 셀 모듈의 온도가 0℃ 이하로 내려가면 면상발열필름에 전원을 공급하도록 제어하고, 배터리 셀 모듈의 온도가 15℃ 이상 올라가면 면상발열필름에 전원을 차단하도록 제어하며, 상기 면상발명필름은: 소정 면적을 갖는 하부필름부; 상기 하부필름부의 상면에서 면상으로 발열되도록 카본재질로 소정 면적을 이루게 형성되는 발열셀들을 포함하되, 상기 발열셀들이 하부필름부의 상면에 열과 행을 이루게 배열되도록 5마이크로 두께로 프린팅 인쇄되어 형성되는 면상발열부; 상기 면상발열부의 각 발열셀들에 전류를 전달하여 발열시키도록 실버재질로 이루어지는 전류선들을 포함하되, 상기 전류선들에 열과 행을 이루는 발열셀들의 양단이 각각 연결되도록 하부필름부의 상면에 일정 간격으로 배열되고, 각 발열셀들의 사이에 종방향으로 배열되도록 3마이크로 두께로 프린팅 인쇄되어 형성되는 전류전달부; 상기 전류전달부의 전류선에 (+)전류와 (-)전류를 각각 공급하도록 실버재질로 전류선 보다는 넓은 폭으로 형성되는 (+)전류공급선과 (-)전류공급선을 포함하고, 상기 (+)전류공급선과 (-)전류공급선에 종방향으로 배열되는 전류선들이 교호적으로 연결되어 (+)전류와 (-)전류를 각각 공급하도록 발열셀들의 외측 양단에 배치되도록 하부필름부의 양단에 횡방향으로 배열되도록 3마이크로 두께로 프린팅 인쇄되어 형성되며, 상기 (+)전류공급선과 (-)전류공급선에는 20~50마이크로 두께로 이루어지는 구리 박판이 적층 설치되는 전류공급부; 및 상기 전류공급부와 전류전달부 및 면상발열부가 프린팅 인쇄되어 형성된 하부필름부의 상부에 라미네이팅 되도록 설치되는 두께로 이루어지는 상부필름부;를 포함하고, 상기 상부필름부 측이 배터리 셀 모듈을 향하도록 상기 면상발열필름으로 상기 배터리 셀 모듈을 감싸도록 설치되되, 상기 하부필름부의 양단에 횡방향으로 배열되는 전류공급부가 상기 배터리 셀 모듈의 일면에 길이 방향으로 배열되어 (+)전류공급선과 (-)전류공급선이 평행을 이루며 상호 인접하게 설치되는 것이 바람직하다.
삭제
상기 면상발열필름을 부착하는 양면접착테이프는 60~120마이크로 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 의하면, 복수의 배터리 셀이 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀 모듈을 감싸도록 면상발열필름을 설치하여 동절기 영하의 온도로 내려가는 경우 면상발열필름에서 열을 발생시켜 배터리 셀의 온도를 올려줌으로서 배터리 팩을 안정적으로 사용할 수 있게 하여 배터리 팩의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀들을 테이핑 필름과 수축필름으로 견고하게 2차 고정하여 어떠한 경우에도 배터리 셀들이 유동되지 않게 하여, 배터리 팩이 자전거, 킥보드에 장착된 상태에서 도로 상황에 따라 자전거, 킥보드에 진동이 발생되는 경우 그 진동에 의해서도 배터리 셀들이 유동됨이 없이 견고한 상태로 고정되게 하여 배터리의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배터리 셀의 전극을 통해 수분이 침투하지 못하도록 수분침투 방지필름이 전극에 부착되어 배터리 팩의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1표시의 "A"부 확대도이고,
도 3은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 면상발열필름을 배터리 셀 모듈을 감싸도록 설치되는 상태를 보인 도면이고,
도 4는 도 3표시의 "B" 부 확대도이고,
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 면상발열필름을 펼친 상태의 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 면상발열필름의 구성을 나타낸 확대 단면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 배터리 셀 모듈을 제2 고정수단의 수축필름으로 감싸 고정한 상태의 사진이고,
도 8은 도 7표시의 수축필름으로 감싸 고정된 배터리 셀 모듈을 외부케이스의 내부에 삽입 설치하는 상태의 사진이고,
도 9는 배터리 팩 보듈이 외부케이스의 내부에 삽입 완료된 완성품의 사진이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 구성들은 직접적인 접촉이나 연결뿐만 아니라 구성과 구성 사이에 다른 구성을 통해 접촉이나 연결된 것도 같은 범위로 해석하도록 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1표시의 "A"부 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 면상발열필름을 배터리 셀 모듈을 감싸도록 설치되는 상태를 보인 도면이고, 도 4는 도 3표시의 "B" 부 확대도이고, 도 5는 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 면상발열필름을 펼친 상태의 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 면상발열필름의 구성을 나타낸 확대 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에 구비되는 배터리 셀 모듈을 제2 고정수단의 수축필름으로 감싸 고정한 상태의 사진이고, 도 8은 도 7표시의 수축필름으로 감싸 고정된 배터리 셀 모듈을 외부케이스의 내부에 삽입 설치하는 상태의 사진이고, 도 9는 배터리 팩 보듈이 외부케이스의 내부에 삽입 완료된 완성품의 사진이다.
이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에는 배터리 셀 모듈(110)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 배터리 셀 모듈(110)은 상하부에 (+)전극과 (-)전극을 갖는 복수의 배터리 셀(112)이 전기적으로 서로 연결되도록 배터리 셀(112)들이 상호 인접하게 설치되어 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 배터리 셀(112)은 충전 가능한 이차전지로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(112)은 리튬이온전지, 리튬폴리머전지, 또는 리튬이온폴리머전지로 구성될 수 있으며, 셀은 비수성 전해질을 포함할 수 있다. 전해질은 리튬염을 함유하는 고체 폴리머이거나, 리튬염이 유기 용매에서 해리된 액상 폴리머일 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에는 수분침투 방지필름(120)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 수분침투 방지필름(120)은 배터리 셀 모듈(110)의 상하면에 설치되어 배터리 셀(112)의 (+)전극과 (-)전극으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 것으로, 상기 수분침투 방지필름(120)은 배터리 셀(112)의 (+)전극과 (-)전극에 밀착되도록 부착되어, 그 밀착력에 의해 수분이 전극으로 침투되는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에는 제1 고정수단(130)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제1 고정수단(130)은 수분침투 방지필름(120)이 부착된 배터리 셀 모듈(110)을 감싸도록 테이핑필름이 설치되어 상기 배터리 셀(112)들이 유동되지 않게 1차 고정한다.
이러한 제1 고정수단(130)은 상기 배터리 셀 모듈(110)을 테이핑필름으로 감싸도록 테이핑하므로 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀(112)들이 유동되지 않도록 견고한 상태로 고정할 수 있다. 여기서, 테이핑필름은 통상의 테이핑필름을 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 배터리 팩은 자전거, 킥보드 등에 장착된 상태로 사용하게 되는데, 이때 자전거, 킥보드의 운행시 도로 상황에 따라 많은 진동이 발생되고, 그 진동은 자전거, 킥보드에 전달되어 상호 인접하는 배터리 셀(112)들이 유동되게 하는데, 본 발명은 제1 고정수단의 테이핑필름으로 감싸 고정함으로서 유동을 방지하며 견고한 고정상태를 유지할 수 있음으로, 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에는 면상발열필름(140)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 면상발열필름(140)은 제1 고정수단(130)의 테이핑필름에 양면접착테이프(180)로 부착되어 상기 배터리 셀 모듈(110)을 감싸도록 설치되며, 상기 배터리 셀 모듈(110)의 온도를 제어하도록 배터리 셀 모듈로부터 전원을 공급받아 발열한다.
이러한 면상발열필름(140)은 동절기에 영하의 온도로 내려가는 경우 발열되어 배터리의 온도를 높여 줌으로서 배터리 성능을 향상시킬 수 있으며, 상기 면상발열필름에 대한 자세한 설명은 후술한다.
또한, 상기 면상발열필름(140)을 부착 고정하도록 설치되는 양면접착테이프(180)는 60~120마이크로의 두께로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 양면접착테이프(180)의 두께가 120마이크로 보다 두꺼우면, 상기 면상발열필름(140)에서 발열되는 열이 배터리 셀 모듈(110)로 전달되는 효율이 떨어지고, 60마이크로 보다 얇으면 면상발열필름에서 발열되는 열에 의해 영면접착테이프의 기능이 상실될 수 있음으로, 양면접착테이프(180)의 두께는 60~120마이크로로 형성되는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 양면접착테이프(180)는 100℃의 고온에서도 견딜 수 있는 소재로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 면상발명필름에서 발열되는 온도 보다 높은 온도에서도 견딜 수 잇는 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 만약, 열에 약한 일반 양면테이프를 사용하게 되면 사용시 열에 경화되고 고체화되어 하얗게 부서지는 문제가 발생될 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에는 제2 고정수단(150)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제2 고정수단(150)은 면상발열필름(140)이 설치된 배터리 셀 모듈(110)의 전체를 감싸 고정하도록 최외곽에 설치되는 수축필름이다. 즉 수축필름에 의해 배터리 셀(112)들이 유동되지 않게 최종적으로 2차 고정한다.
이러한 제2 고정수단(150)에 의한 수축필름으로 배터리 셀 모듈을 감싸 고정한 상태의 사진이 도 7에 나타나 있으며, 도 7과 같이 수축필름으로 견고하게 배터리 셀 모듈을 고정함으로서, 상기 제1 고정수단(130)에 의해 1차적으로 고정된 배터리 셀 모듈(110)을 제2 고정수단(150)에 의해 더욱 견고하게 고정할 수 있다.
따라서, 자전거, 킥보드에 배터리 팩이 장착되어 사용될 수 있으며, 도로 등의 악조건상에서 많이 유동이 발생되어도 배터리 셀들의 유동을 방지할 수 있어 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에는 베터리 외부케이스(160)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 외부케이스(160)는 직사각 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제2 고정수단(150)에 의해 최종적으로 고정되는 배터리 셀 모듈이 직사각 형상의 외부케이스(160) 내부에 삽입되어 고정되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 외부케이스(160)의 내부에 상기 배터리 셀 모듈(110)이 밀착되는 상태로 삽입 설치되며, 경우에 따라서는 그 사이에 완충시트 등을 개재할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 배터리 팩에는 제어수단(170)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제어수단(170)은 외부케이스(160)의 내부에 삽입되도록 설치된 배터리 셀 모듈(110)의 충전 및 방전을 제어하는 제1 제어기(172)와, 상기 배터리 셀 모듈(110)의 온도에 따라 면상발열필름(140)을 제어하는 제2 제어기(174)로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 제어수단(170)의 제1,제2 제어기는 통상의 기술로 자세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 제2 제어기(174)는 배터리 셀 모듈(110)의 온도가 0℃ 이하로 내려가면 면상발열필름(140)에 전원을 공급하도록 제어하고, 배터리 셀 모듈(110)의 온도가 15℃ 이상 올라가면 면상발열필름(140)에 전원을 차단하도록 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 제2 제어기(174)에는 온도센서와 스위치 등이 구비되는 것이 바람직함, 이러한 온도센서와 스위치 등의 구성은 통상의 구성이다.
이와 같은 제2 제어기(174)에 의해 제어되는 상기 면상발열필름(140)은 배터리 셀 모듈(110)을 감쌀 수 있도록 수 있도록 20~100마이크로 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 면상발열필름(140)은 통상 잘 알려진 구성이기는 하나, 본 발명에서는 면상발열부와 전류전달부의 배열을 달리하여 보다 좋은 성능을 갖게 한 것으로, 상기 면상발열필름(140)에는 소정 면적을 갖는 하부필름부(141)가 설치된다. 상기 하부필름부(141)은 15~75마이크로 두께로 형성되는 시트 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 하부필름부(141)의 상면에는 면상발열부(142)와 전류전달부(143) 및 전류공급부(144)가 프리팅 인쇄되도록 형성되는 것으로, 상기 면상발열부(142)는 하부필름부(141)의 상면에서 면상으로 발열되도록 카본재질로 이루어지며 소정 면적을 갖는 발열셀들을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 발열셀들은 소정 면적을 갖는 직사각 형상으로 열과 행을 이루게 배열 설치되어 열을 발생하는 부분이다.
상기 발열셀들은 카본재질로 5마이크로 두께를 갖도록 상기 하부필름부(141)의 상면에 열과 행을 이루게 배열되도록 프린팅 인쇄되어 면상발열부(142)가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전류전달부(143)는 면상발열부(142)의 각 발열셀들에 전류를 전달하여 발열시키도록 실버재질로 이루어지는 전류선들을 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 전류선들에 열과 행을 이루는 발열셀들의 양단이 각각 연결되도록 상기 하부필름부(141)의 상면에 전류선들이 일정 간격으로 배열되되, 상기 전류선들은 각 발열셀들의 사이에 종방향으로 배열되도록 실버재질로 3마이크로 두께를 갖도록 프린팅 인쇄되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전류공급부(144)는 전류전달부(143)의 전류선에 (+)전류와 (-)전류를 각각 공급하도록 실버재질로 3마이크로 두께를 가지며 전류선의 폭 보다는 넓은 폭으로 형성되는 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)에 종방향으로 배열되는 전류선들이 교호적으로 연결되어 (+)전류와 (-)전류를 각각 공급하도록 발열셀들의 외측 양단에 횡방향으로 배열되도록 프린팅 인쇄되어 형성된다. 따라서, 상기 발열셀들은 양측에서 (+)전류와 (-)전류가 공급되어 저항에 의해 발열된다.
또한, 상기 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)에는 구리 박판(144c)이 적층 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 구리 박판(144c)은 20~50마이크로 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이 전류공급부(144)와 전류전달부(143) 및 면상발열부(142)가 프린팅 인쇄되어 형성된 하부필름부(141)의 상부에 라미네이팅 되도록 상부필름부(145)가 설치되어 면상발열필름을 구성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 상부필름부(145)는 5~25마이크로 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 상부필름부(145)의 두께가 얇게 구성됨에 의해 면상발열부에서 발생되는 열이 배터리 셀 모듈로 용이하게 전달될 수 있다.
이와 같은 면상발열필름은 상기 상부필름부(145) 측이 배터리 셀 모듈(110)을 향하도록 배터리 셀 모듈(110)을 감싸도록 설치되는 것으로, 이때 상기 하부필름부(141)의 양단에 횡방향으로 배열되는 전류공급부(144)가 상기 배터리 셀 모듈(110)의 일면에 길이 방향으로 배열되어 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)이 평행을 이루며 상호 인접하게 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 면상발열필름(140)으로 배터리 셀 모듈(110)을 감싸도록 설치할 때, 상기 면상발열필름(140)은 배터리 셀 모듈(110)의 4면을 감싸게 설치하거나, 배터리 셀 모듈의 3면이나, 2면 혹은 1면 만을 감싸게 설치할 수 있다. 한편, 상기 면상발열필름(140)에서 발열되도록 작용은 통상의 기술이다.
본 발명에 따르면, 상기 배터리 셀 모듈(110)을 면상발열필름(140)으로 감싸 동절기에 영하의 온도로 내려가는 경우 면상발열필름의 발열에 의해 배터리 셀의 온도를 높여주어 배터리의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 고정수단(130)의 테이핑필름과 상기 제2 고정수단(150)의 수축필름을 이용하여 상기 배터리 셀 모듈(110)을 구성하도록 상호 인접하게 설치되는 복수의 배터리 셀(112)들이 유동됨이 없이 견고한 상태로 고정할 수 있어 배터리 팩이 자전거 혹은 킥보드에 장착되어 사용시 자전거, 킥보드가 도로 상태에 따라 진동이 발생되는 경우에도 견고한 상태를 유지할 수 있다.
특히, 본 발명은 배터리 셀 모듈(110)을 구성하는 배터리 셀(112)의 (+)전극과 (-)전극에 수분침투 방지필름(120)이 설치되어, 전극을 통해 배터리 셀에 수분이 침투되지 않게 함으로서 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.
110 - 배터리 셀 모듈 112 - 배터리 셀
120 - 수분침투 방지필름 130 - 제1 고정수단
140 - 면상발열필름 150 - 제2 고정부
160 - 외부케이스 170 - 제어수단

Claims (3)

  1. 이차전지 배터리 팩에 있어서,
    상하부에 (+)전극과 (-)전극을 갖는 복수의 배터리 셀(112)이 전기적으로 서로 연결되도록 배터리 셀(112)들이 상호 인접하게 설치되는 배터리 셀 모듈(110);
    상기 배터리 셀 모듈(110)의 상하면에 설치되며, 상기 배터리 셀(112)의 (+)전극과 (-)전극으로 수분이 침투하는 것을 방지하도록 배터리 셀(112)의 (+)전극과 (-)전극에 밀착되도록 부착되는 수분침투 방지필름(120);
    상기 수분침투 방지필름(120)이 부착된 배터리 셀 모듈(110)을 감싸도록 테이핑필름이 설치되어 상기 배터리 셀(112)들이 유동되지 않게 1차 고정하는 제1 고정수단(130);
    상기 제1 고정수단(130)에 양면접착테이프(180)로 부착되어 상기 배터리 셀 모듈(110)을 감싸도록 설치되며, 상기 배터리 셀 모듈(110)의 온도를 제어하도록 배터리 셀 모듈(110)로부터 전원을 공급받아 발열하는 면상발열필름(140);
    상기 면상발열필름(140)이 설치된 배터리 셀 모듈(110)의 전체를 감싸 고정하도록 최외곽에 수축필름이 설치되어 배터리 셀(112)들이 유동되지 않게 최종적으로 2차 고정하는 제2 고정수단(150);
    상기 제2 고정수단(150)에 의해 최종적으로 고정되는 배터리 셀 모듈(110)이 내부에 삽입되도록 설치되는 외부케이스(160); 및
    상기 외부케이스(160)의 내부에 삽입되도록 설치된 배터리 셀 모듈(110)의 충전 및 방전을 제어하는 제1 제어기(172)와, 상기 배터리 셀 모듈(110)의 온도에 따라 면상발열필름(140)을 제어하는 제2 제어기(174)로 이루어지는 제어수단(170);을 포함하고,
    상기 제2 제어기(174)는 배터리 셀 모듈(110)의 온도가 0℃ 이하로 내려가면 면상발열필름(140)에 전원을 공급하여 발열되도록 제어하고, 배터리 셀 모듈(110)의 온도가 15℃ 이상 올라가면 면상발열필름(140)에 전원을 차단하도록 제어하며,
    상기 면상발열필름(140)은:
    소정 면적을 갖는 하부필름부(141);
    상기 하부필름부(141)의 상면에서 면상으로 발열되도록 카본재질로 소정 면적을 이루게 형성되는 발열셀들을 포함하되, 상기 발열셀들이 하부필름부(141)의 상면에 열과 행을 이루게 배열되도록 5마이크로 두께로 프린팅 인쇄되어 형성되는 면상발열부(142);
    상기 면상발열부(142)의 각 발열셀들에 전류를 전달하여 발열시키도록 실버재질로 이루어지는 전류선들을 포함하되, 상기 전류선들에 열과 행을 이루는 발열셀들의 양단이 각각 연결되도록 하부필름부(141)의 상면에 일정 간격으로 배열되고, 각 발열셀들의 사이에 종방향으로 배열되도록 3마이크로 두께로 프린팅 인쇄되어 형성되는 전류전달부(143);
    상기 전류전달부(143)의 전류선에 (+)전류와 (-)전류를 각각 공급하도록 실버재질로 전류선 보다는 넓은 폭으로 형성되는 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)을 포함하되, 상기 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)에 종방향으로 배열되는 전류선들이 교호적으로 연결되어 (+)전류와 (-)전류를 각각 공급하도록 발열셀들의 외측 양단에 배치되도록 하부필름부(141)의 양단에 횡방향으로 배열되도록 3마이크로 두께로 프린팅 인쇄되어 형성되며, 상기 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)에는 30~50마이크로 두께로 이루어지는 구리 박판(144c)이 적층 설치되는 전류공급부(144); 및
    상기 전류공급부(144)와 전류전달부(143) 및 면상발열부(142)가 프린팅 인쇄되어 형성된 하부필름부(141)의 상부에 라미네이팅 되도록 설치되는 두께로 이루어지는 상부필름부(145);를 포함하고,
    상기 상부필름부(145) 측이 배터리 셀 모듈(110)을 향하도록 상기 면상발열필름(140)으로 상기 배터리 셀 모듈(110)을 감싸도록 설치되되, 상기 하부필름부(141)의 양단에 횡방향으로 배열되는 전류공급부(144)가 상기 배터리 셀 모듈(110)의 일면에 길이 방향으로 배열되어 (+)전류공급선(144a)과 (-)전류공급선(144b)이 평행을 이루며 상호 인접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 배터리 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 면상발열필름(140)을 부착하는 양면접착테이프(180)는 60~120마이크로 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지 배터리 팩.
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