KR102419002B1 - 에너지 저장장치 모듈 - Google Patents

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KR102419002B1 KR1020180150357A KR20180150357A KR102419002B1 KR 102419002 B1 KR102419002 B1 KR 102419002B1 KR 1020180150357 A KR1020180150357 A KR 1020180150357A KR 20180150357 A KR20180150357 A KR 20180150357A KR 102419002 B1 KR102419002 B1 KR 102419002B1
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Abstract

본 발명은 에너지 저장장치 모듈에 관한 것으로, 복수의 에너지 저장장치들; 상기 복수의 에너지 저장장치들 중 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널과 상기 제1 에너지 저장장치와 인접한 제2 에너지 저장장치의 제2 외부 터미널을 체결하는 연결 부재; 및 상기 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널을 관통하는 홀과, 상기 제1 에너지 저장장치의 바디 케이스에 형성된 커링 가공부에 의해 지지되는 기판 돌출부와, 상기 홀의 인접 영역에 형성되어 상기 연결 부재와 접촉되는 제1 전도성 메탈층과, 상기 기판 돌출부의 일 영역에 형성되어 상기 커링 가공부와 접촉되는 제2 전도성 메탈층을 구비하는 회로기판을 포함한다.

Description

에너지 저장장치 모듈{ENERGY STORAGE DEVICE MODULE}
본 발명은 에너지 저장장치 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에너지 저장장치의 양극 단자 및 음극 단자와 전기적으로 연결 가능한 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비하는 에너지 저장장치 모듈에 관한 것이다.
전기 에너지를 저장하는 대표적인 에너지 저장장치로는 전지(battery)와 캐패시터(capacitor)가 있다. 이러한 캐패시터 중 울트라 캐패시터(Ultra-Capacitor, UC)는 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor, SC) 또는 전기 이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)라고도 불리며, 전해 콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로써 높은 효율, 반영구적인 수명 특성으로 이차전지와의 병용 및 대체 가능한 차세대 에너지 저장장치이다.
울트라 캐패시터는, 유지보수(Maintenance)가 용이하지 않고 장기간의 사용 수명이 요구되는 애플리케이션(Application)에 대해서는 축전지 대체용으로 이용되기도 한다. 울트라 캐패시터는 빠른 충/방전 특성을 가지며, 이에 따라 이동통신 정보기기인 핸드폰, 노트북, PDA 등의 보조 전원뿐만 아니라, 고 용량이 요구되는 전기자동차, 야간 도로 표시등, UPS(Uninterrupted Power Supply) 등의 주 전원 혹은 보조 전원으로 매우 적합하며, 이와 같은 용도로 많이 이용되고 있다.
이러한 울트라 캐패시터를 적용함에 있어서, 고전압용 전지로 사용되기 위해서는 수천 패럿(Farad) 또는 수백 볼트(Voltage)의 고전압 모듈(module)이 필요하다. 고전압 모듈은 각각의 단위 셀인 울트라 캐패시터가 필요한 수량만큼 직렬로 연결되어 고전압용 울트라 캐패시터 어셈블리로 구성된다. 이와 같이 직렬로 연결된 고전압용 울트라 캐패시터 모듈은 특성 인자의 차이로 인해 충전, 대기 또는 방전 중에 셀 전압이 쉽게 불균형 상태가 된다. 이로 인해 셀의 노화가 촉진됨은 물론 해당 모듈의 SOC(State Of Charge) 용량이 감소하게 된다. 또한, 일부 셀의 과전압 상태로 인해 해당 셀이 파괴되거나 폭발이 발생하는 경우가 발생하므로 이를 제어하기 위한 셀 밸런싱(cell balancing)이 필요하다.
이를 해결하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 울트라 캐패시터들(11)과, 상기 울트라 캐패시터들(11)을 체결하기 위한 연결 부재(15)와, 상기 울트라 캐패시터들(11)의 전압을 제어하는 복수의 밸런싱 회로기판(17)을 포함하는 울트라 캐패시터 모듈(10)이 제안되었다.
종래의 울트라 캐패시터 모듈(10)은 너트 형상의 연결 부재(15)를 통해 서로 인접하는 울트라 캐패시터들(11)의 음극 단자(13)와 양극 단자(12)를 전기적으로 연결할 수 있다.
한편, 각각의 밸런싱 회로기판(17)을 이용하여 각각의 울트라 캐패시터(11)의 전압을 제어하기 위해서는, 밸런싱 회로기판(17)과 울트라 캐패시터(11)가 전기적으로 연결되어야 한다. 이를 위하여, 종래의 울트라 캐패시터 모듈(10)은 밸런싱 회로기판(17)에 결합된 커넥터(18)를 하네스(또는 와이어, 19)로 연결하여 (+) 전류를 인가 받고, 밸런싱 회로기판(17)이 연결 부재(15)에 접촉하여 (-) 전류를 인가 받음으로써, 각각의 밸런싱 회로기판(17)과 각각의 울트라 캐패시터(11)를 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 각각의 밸런싱 회로기판(17)은 너트 형상의 연결 부재(15)를 통해 울트라 캐패시터(11)의 음극 단자(13)와 전기적으로 연결될 수 있고, 하네스를 통해 해당 울트라 캐패시터(11)의 양극 단자(12)와 전기적으로 연결될 수 있다.
하지만, 복수의 커넥터(18)와 복수의 하네스(19)를 이용하는 울트라 캐패시터 모듈은 작업자의 실수로 커넥터의 연결을 누락할 수 있고, 탄성 부재(16)가 각각의 밸런싱 회로기판(17)을 제대로 지지하지 못하여 각각의 밸런싱 회로기판(17)에 전류를 공급하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 복수의 하네스(19)에서 발생하는 열로 인해 울트라 캐패시터 모듈의 성능이 저하될 수 있고, 울트라 캐패시터 사이에 하네스(19)가 끼여 하네스(19)의 피복이 벗겨지거나 끊어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한 복수의 커넥터(18) 및 복수의 하네스(19)로 인하여 울트라 캐패시터 모듈의 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 하네스 및 커넥터 없이 에너지 저장장치의 양극 단자 및 음극 단자와 전기적으로 연결 가능한 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비하는 에너지 저장장치 모듈을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 상부 방향의 힘을 받는 지점과 하부 방향의 힘을 받는 지점의 차이로 인한 스트레스(stress)를 감소하기 위해 미리 결정된 모양의 절개 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비하는 에너지 저장장치 모듈을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수의 에너지 저장장치들; 상기 복수의 에너지 저장장치들 중 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널과 상기 제1 에너지 저장장치와 인접한 제2 에너지 저장장치의 제2 외부 터미널을 체결하는 연결 부재; 및 상기 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널을 관통하는 홀과, 상기 제1 에너지 저장장치의 바디 케이스에 형성된 커링 가공부에 의해 지지되는 기판 돌출부와, 상기 홀의 인접 영역에 형성되어 상기 연결 부재와 접촉되는 제1 전도성 메탈층과, 상기 기판 돌출부의 일 영역에 형성되어 상기 커링 가공부와 접촉되는 제2 전도성 메탈층을 구비하는 회로기판을 포함하는 에너지 저장장치 모듈을 제공한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 에너지 저장장치 모듈은 제1 에너지 저장장치의 상면과 회로기판 사이에 배치되어, 상기 회로기판을 지지하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 회로기판은 제1 에너지 저장장치의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 회로기판은 제1 전도성 메탈층을 통해 연결 부재의 하면과 접촉되어 음극의 극성을 갖는 제1 외부 터미널과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 회로기판은 제2 전도성 메탈층을 통해 커링 가공부의 상면과 접촉되어 양극의 극성을 갖는 바디 케이스와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제2 전도성 메탈층은 기판 돌출부의 하면, 상면 및 측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 회로기판은 회로기판의 적어도 일 부분을 나선형으로 커팅한 절개부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 절개부는, 기판 돌출부의 일 측면과 회로기판의 외 측면이 서로 만나는 지점을 기산점으로 하여 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 미리 결정된 각도만큼 나선형으로 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 절개부는, 기판 돌출부의 일 측면을 따라 수직 방향으로 커팅한 다음, 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 미리 결정된 각도만큼 나선형으로 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 회로기판은 회로기판의 적어도 일 부분을 아치형으로 커팅한 절개부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 절개부는 기판 돌출부의 일 측면을 따라 수직 방향으로 커팅한 다음, 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 미리 결정된 각도만큼 아치형으로 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 절개부는 회로기판의 내 측면과 외 측면 사이에 존재하는 기판 영역을 아치형으로 미리 결정된 각도만큼 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 회로기판은 기판 돌출부의 중심부를 일직선으로 커팅한 절개부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 절개부는, 회로기판을 고정시키기 위해, 연결 부재에 형성된 돌기부와 결합되는 고정 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 회로기판은, 기판 돌출부와 인접하여 배치되며 상기 회로기판의 외 측면으로부터 함몰되어 형성되는 기판 오목부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 기판 오목부는, 기판 돌출부의 일 측면과 연결되는 제1 기판 연결부와, 상기 기판 돌출부를 제외한 회로기판의 원주 면과 연결되는 제2 기판 연결부와, 상기 제1 기판 연결부의 일 단에서부터 상기 제2 기판 연결부의 일 단까지 연장되는 기판 연장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 기판 돌출부는, 바디 케이스를 피복하는 슬리브 부재와 바디 케이스의 일 단에 형성된 커링 가공부 사이에 삽입되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 회로기판은, 기판 돌출부를 제외한 회로기판의 외 측면으로부터 일정 높이만큼 함몰되도록 형성되어, 슬리브 부재와 중첩되지 않도록 배치되는 단차 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 에너지 저장장치 모듈에서, 제1 에너지 저장장치의 상면과 기판 돌출부 사이의 높이는 제1 에너지 저장장치의 상면과 회로기판의 타 지점들 사이의 높이보다 큰 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 회로기판에서, 기판 돌출부의 외주면을 따라 형성되는 제1 원의 반지름(r2)이 상기 기판 돌출부를 제외한 회로기판의 외주면을 따라 형성되는 제2 원의 반지름(r1)보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 에너지 저장장치의 양극 단자 및 음극 단자와 전기적으로 연결 가능한 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비함으로써, 하네스 및 커넥터를 마련하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 에너지 저장장치의 양극 단자 및 음극 단자와 전기적으로 연결 가능한 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비함으로써, 하네스 및 커넥터를 기판에 제조하는 공정을 생략하여 제품 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 저장장치 모듈이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 에너지 저장장치 모듈을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명과 관련된 에너지 저장장치의 내부 구조를 도시한 단면도;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈의 단면도;
도 4는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 분리 사시도;
도 5a는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 C 부분을 확대한 도면;
도 5b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 일 부분인 밸런싱 회로기판이 장착된 에너지 저장장치의 평면도;
도 5c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 일 부분인 밸런싱 회로기판이 장착된 에너지 저장장치의 사시도;
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈의 단면도;
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면;
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면;
도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면;
도 12는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 첨부된 도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명은 하네스 및 커넥터 없이 에너지 저장장치의 양극 단자 및 음극 단자와 전기적으로 연결 가능한 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비하는 에너지 저장장치 모듈을 제안한다. 또한, 본 발명은 상부 방향의 힘을 받는 지점과 하부 방향의 힘을 받는 지점의 차이로 인한 스트레스(stress)를 감소하기 위해 미리 결정된 모양의 절개 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비하는 에너지 저장장치 모듈을 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명과 관련된 에너지 저장장치의 내부 구조를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치(또는 에너지 저장 셀, 100)는 베어셀(105)과, 상기 베어셀(105)의 음극 전극과 양극 전극에 각각 대면하여 배치되는 제1 및 제2 내부 터미널(120, 140)과, 상기 베어셀(105)과 제1 및 제2 내부 터미널(120, 140)을 수용하는 바디 케이스(110)와, 상기 바디 케이스(110)의 상부를 커버하는 상부 케이스(130)와, 상기 제1 및 제2 내부 터미널(120, 140)에 전기적으로 연결되며 상기 상부 케이스(130)의 상면과 상기 바디 케이스(110)의 하면에 각각 형성되는 제1 및 제2 외부 터미널(131, 111)과, 상기 바디 케이스(110)의 외 측면 중 적어도 일 부분을 피복하는 슬리브 부재(180)를 포함할 수 있다.
베어셀(105)은 양극 전극, 음극 전극, 세퍼레이터 및 전해질로 구성되어 전기화학적 에너지 저장기능을 제공한다.
바디 케이스(110)는 권취소자 형태로 가공된 베어셀(105)을 수용할 수 있는 수용공간이 형성된 원통형의 몸체를 갖는다. 상기 원통형 몸체는 베어셀(105)을 소정 간격만큼 이격된 상태로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 또한, 바디 케이스(110)는 알루미늄 원통 형태로 구성될 수 있다.
바디 케이스(110)에는 상부 케이스(130)를 고정하기 위하여 상단에서 내측으로 구부러진 형태의 커링 가공부(160)가 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 커링 가공부(160)는 곡면 형상을 갖도록 바디 케이스(110)의 단부가 굴곡되어 형성될 수 있다. 상기 커링 가공부(160)에 의해 바디 케이스(110)의 내부 압력을 유지할 수 있다.
바디 케이스(110)에는 제2 내부 터미널(140)과 전기적으로 연결되는 제2 외부 터미널(111)이 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 내부 터미널(140)과 전기적으로 연결되는 제2 외부 터미널(111), 바디 케이스(110) 및 커링 가공부(160)는 양극의 극성을 가질 수 있다.
바디 케이스(110)의 외 측면에는 바디 케이스(110)의 외부 형상에 대응하는 슬리브 부재(또는 포장 부재, 180)가 형성될 수 있다. 상기 슬리브 부재(또는 포장 부재, 180)는 얇은 두께를 갖는 필름(film) 형태로 형성될 수 있다. 상기 슬리브 부재(180)는 바디 케이스(110)의 바닥면에서부터 커링 가공부(160)까지 연장되도록 형성될 수 있다.
제2 외부 터미널(111)은 바디 케이스(110)의 하단 중심부에서 하부 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 제2 외부 터미널(111)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다.
상부 케이스(130)는 바디 케이스(110)의 상부에 끼워져서 개방부가 밀폐되도록 결합되고, 원형의 외주를 가지는 판상 형 구조를 갖는다. 일 예로, 상기 상부 케이스(130)는 상판 부재(133)와, 상기 상판 부재(133)의 상부에 형성되는 터미널 돌출부(132)와, 상기 터미널 돌출부(132)의 상부에 형성되는 제1 외부 터미널(131)과, 상기 상판 부재(133)의 하부에 형성되는 결합 돌출부(134)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 상판 부재(133), 터미널 돌출부(132), 제1 외부 터미널(131) 및 결합 돌출부(134)는 일체로 형성될 수 있다.
상판 부재(133)는 베어셀(105)의 상부에 배치되며, 바디 케이스(110)의 상부와 결합될 수 있다. 상기 상판 부재(133)는 바디 케이스(110)의 상부에 형성된 개방부를 밀폐하도록 원형의 판상 구조로 형성될 수 있다.
터미널 돌출부(132)는 상판 부재(133)의 중심부에서 상부 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 터미널 돌출부(132)는 원형의 판상 구조로 형성될 수 있다.
제1 외부 터미널(131)은 터미널 돌출부(132)의 중심부에서 상부 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 제1 외부 터미널(131)의 지름은 터미널 돌출부(132)의 지름보다 작게 형성될 수 있다. 상기 제1 외부 터미널(131)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 또한, 제1 외부 터미널(131)은 상판 부재(133), 터미널 돌출부(132) 및 결합 돌출부(134)와 일체로 형성되기 때문에, 제1 내부 터미널(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
결합 돌출부(134)는 상판 부재(133)의 하부 측으로 돌출되어 원형의 외주와 동심원을 가지며 내부가 개방되도록 형성될 수 있다. 상기 결합 돌출부(134)는 적어도 일 부분이 제1 내부 터미널(120)과 접촉되어, 상기 제1 내부 터미널(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 결합 돌출부(134)는 제1 내부 터미널(120)의 측면 프레임에 삽입 결합되어 상부 케이스(130)와 제1 내부 터미널(120) 사이에 내부 공간(135)을 제공할 수 있다.
상부 케이스(130)에는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)가 위치하는 부분에 기밀용 절연부재(152)가 구비될 수 있다. 상기 기밀용 절연부재(152)는 상부 케이스(130)의 외주면을 따라 배치될 수 있으며, 원형의 고리 모양으로 형성될 수 있다. 상기 기밀용 절연부재(152)는 제2 외부 터미널(111)과 전기적으로 연결되는 바디 케이스(110)와 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결되는 상부 케이스(130)가 서로 쇼트(short)되는 것을 방지할 수 있다.
상부 케이스(130)에는 전해질을 주입하기 위한 패스와 진공 작업을 위한 에어 벤트(Air Vent)로 사용되는 중공이 형성될 수 있고, 이러한 중공에는 바디 케이스(110) 내의 증가된 압력을 외부로 배출하기 위한 안전변(170)이 설치될 수 있다.
제1 내부 터미널(120)은 바디 케이스(110)의 내부에서 베어셀(105)의 음극 전극과 대면하도록 배치될 수 있고, 제2 내부 터미널(140)은 바디 케이스(110)의 내부에서 베어셀(105)의 양극 전극과 대면하도록 배치될 수 있다.
제1 내부 터미널(120)은 바디 케이스(110)의 상부에 배치되며, 베어셀(105)의 음극 전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 절연 부재(151)에 의해 바디 케이스(110)에 대하여 절연되는 동시에 상부 케이스(130)에 접촉되어 상부 케이스(130)의 상단부 중심에 마련된 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 내부 터미널(140)은 바디 케이스(110)의 하부에 배치되며, 베어셀(105)의 양극 전극과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 바디 케이스(110)에 접촉되어 바디 케이스(110)의 하단부 중심에 마련된 제2 외부 터미널(111)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 제1 내부 터미널(120)과 제1 외부 터미널(131)이 베어셀(105)의 음극 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 내부 터미널(140)과 제2 외부 터미널(111)이 베어셀(105)의 양극 전극과 전기적으로 연결되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않는다. 따라서, 제1 내부 터미널(120)과 제1 외부 터미널(131)이 베어셀(105)의 양극 전극과 전기적으로 연결되고, 제2 내부 터미널(140)과 제2 외부 터미널(111)이 베어셀(105)의 음극 전극과 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈의 단면도이고, 도 4는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 분리 사시도이고, 도 5a는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 C 부분을 확대한 도면이고, 도 5b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 일 부분인 밸런싱 회로기판이 장착된 에너지 저장장치의 평면도이며, 도 5c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 에너지 저장장치 모듈의 일 부분인 밸런싱 회로기판이 장착된 에너지 저장장치의 사시도이다. 여기서, 도 3a는 도 5b에 도시된 A-A'를 따라 절단한 에너지 저장장치 모듈의 단면도이고, 도 3b는 도 5b에 도시된 B-B'를 따라 절단한 에너지 저장장치 모듈의 단면도이다.
도 3a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)은, 복수의 에너지 저장장치들(100a, 100b)과, 상기 복수의 에너지 저장장치들(100a, 100b) 사이에 배치되는 밸런싱 회로기판(210), 연결 부재(220) 및 탄성 부재(230)를 포함할 수 있다.
각 에너지 저장장치(100a, 100b)의 전압은 3V 이하에 불과하므로 고전압 어플리케이션에 이용하고자 할 경우에는 다수 개의 에너지 저장장치를 직렬로 연결할 수 있다. 이때, 서로 이웃하는 에너지 저장장치들은 연결 부재(220)를 통해 체결될 수 있다. 즉, 제1 에너지 저장장치(100a)의 하부에 형성된 제2 외부 터미널(111)과 제2 에너지 저장장치(100b)의 상부에 형성된 제1 외부 터미널(131)를 연결 부재(220)를 이용하여 체결함으로써 제1 및 제2 에너지 저장장치(100a, 100b)를 직렬로 연결시킬 수 있다. 다수 개의 에너지 저장장치를 연결하는 경우에는 해당 절차를 반복함으로써 다수의 에너지 저장장치를 직렬로 연결할 수 있다.
각 에너지 저장장치(100a, 100b)의 상부 및 하부에 위치하는 제1 및 제2 외부 터미널(131, 111)의 외주면에는 나사산(A)이 형성될 수 있으며, 연결 부재(220)의 내주면에는 상기 제1 및 제2 외부 터미널(131, 111)의 나사산(A)에 대응하는 형상을 갖는 나사구(B)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 나사산(A)과 나사구(B)는 서로 같은 방향으로 형성될 수 있다.
연결 부재(220)의 일 측에 제1 에너지 저장장치(100a)의 제2 외부 터미널(111)을 연결하고, 연결 부재(220)의 타 측에 제2 에너지 저장장치(100b)의 제1 외부 터미널(131)을 연결한 다음 같은 방향으로 회전시킴으로써 제1 및 제2 에너지 저장장치(100a, 100b)를 제1 및 제2 외부 터미널(131, 111)이 형성된 길이 방향으로 연결시킬 수 있다.
한편, 다른 실시 예로, 각 에너지 저장장치(100a, 100b)의 제1 외부 터미널(131)에 형성된 나사산의 방향과 제2 외부 터미널(111)에 형성된 나사산의 방향을 서로 다른 방향으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 연결 부재(220)의 일 측에 제1 에너지 저장장치(100a)의 제2 외부 터미널(111)을 연결하고, 연결 부재(220)의 타 측에 제2 에너지 저장장치(100b)의 제1 외부 터미널(131)을 연결한 다음 반대 방향으로 회전시킴으로써 제1 및 제2 에너지 저장장치(100a, 100b)를 제1 및 제2 외부 터미널이 형성된 길이 방향으로 연결시킬 수 있다.
본 실시 예에서 사용되는 연결 부재(220)는 전기 전도성을 가진 금속 재질의 너트(nut)일 수 있으며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 연결 부재(220)의 일 측에는 가스 배출 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 가스 배출 홀은 에너지 저장장치(100a)의 충/방전 시 발생하는 가스를 외부로 배출시키는 역할을 수행할 수 있다.
밸런싱 회로기판(210)은 연결 부재(220)와 탄성 부재(230) 사이에 배치되어, 셀 즉, 에너지 저장장치(100a)의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 기능을 수행할 수 있다. 상기 밸런싱 회로기판(210)은 에너지 저장장치(100a)의 셀 밸런싱을 수행하기 위한 회로부를 포함할 수 있다. 상기 밸런싱 회로기판(210)은 인쇄회로기판(PCB)일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
밸런싱 회로기판(210)의 중심부에는 에너지 저장장치(100a)의 상부에 형성된 제1 외부 터미널(131)과 터미널 돌출부(132)를 관통하기 위한 홀(hole)이 형성될 수 있다. 상기 밸런싱 회로기판(210)은 중심부에 형성된 홀을 통해 터미널 돌출부(132)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이러한 배치 구조를 위해, 밸런싱 회로기판(210)의 중심부에 형성된 홀의 지름(l4)은 터미널 돌출부(132)의 지름(l1)보다 크게 형성될 수 있다.
밸런싱 회로기판(210)은 양극의 극성을 갖는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 전기적으로 연결되고, 연결 부재(220)를 통해 음극의 극성을 갖는 상부 케이스(130)의 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있다.
예를 들어, 밸런싱 회로기판(210)의 중심부에 형성된 홀의 주변을 따라 제1 전도성 메탈층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 밸런싱 회로기판(210)은 제1 전도성 메탈층을 통해 연결 부재(220)의 하면과 접촉되어 음극의 극성을 갖는 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 밸런싱 회로기판(210)은 연결 부재(220)로부터 음극 전류를 제공 받을 수 있다.
밸런싱 회로기판(210)의 주변부에는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 접촉하기 위한 기판 돌출부(215)가 형성될 수 있다. 여기서, 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)는 상기 기판 돌출부(215)의 하면과 접촉될 수 있다. 상기 기판 돌출부(215)의 일 영역에는 제2 전도성 메탈층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 제2 전도성 메탈층을 통해 양극의 극성을 갖는 바디 케이스(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 밸런싱 회로기판(210)은 바디 케이스(110)로부터 양극 전류를 제공 받을 수 있다.
밸런싱 회로기판(210)의 기판 돌출부(215)는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 삽입되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 슬리브 부재(180)가 기판 돌출부(215)를 아래 방향으로 누르는 힘에 의해, 상기 기판 돌출부(215)는 연결 부재(220) 등에 의한 외력이 인가되더라도 제자리에 고정될 수 있으며, 상기 기판 돌출부(215)와 상기 커링 가공부(160) 사이의 접촉력을 강화시킬 수 있다.
기판 돌출부(215)를 제외한 밸런싱 회로기판(210)의 주변부 중 적어도 일 부분은 슬리브 부재(180) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 슬리브 부재(180) 상에 위치하는 밸런싱 회로기판(210)은 상기 슬리브 부재(180)에 의해 상부 방향의 힘을 받게 된다.
한편, 상기 기판 돌출부(215)를 제외한 밸런싱 회로기판(210)의 주변부 중 적어도 일 부분은 슬리브 부재(180) 상에 배치되지 않을 수 있다. 즉, 밸런싱 회로기판(210)의 주변부 중 적어도 일 부분은 슬리브 부재(180)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 슬리브 부재(180)와 만나는 회로기판 영역을 줄여줌으로써, 밸런싱 회로기판(210)의 주변부에서 상기 슬리브 부재(180)가 밀어 올리는 힘을 덜 받기 위함이다.
이처럼 하네스와 커넥터 없이 밸런싱 회로기판(210)을 에너지 저장장치(100a)의 양극과 음극에 연결할 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)은 하네스와 커넥터를 마련하는데 소요되는 비용을 절감하여 해당 모듈의 시장 경쟁력을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)은 하네스와 커넥터를 기판에 연결하는 제작 공정을 생략할 수 있어 해당 모듈의 생산성을 향상시킬 수 있다.
밸런싱 회로기판(210)은, 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160), 슬리브 부재(180) 및 연결 부재(220)를 통해 서로 다른 지점들에서 가해지는 힘(또는 스트레스)의 차이로 의해, 에너지 저장장치(100a)의 상면과 수평하게 배치되거나 혹은 약간 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 에너지 저장장치(100a)의 상면과 기판 돌출부(215) 사이의 높이는 상기 에너지 저장장치(100a)의 상면과 회로기판(210)의 타 지점들 사이의 높이와 동일하게 배치되거나 혹은 그 보다 약간 크게 배치될 수 있다.
밸런싱 회로기판(210)은 서로 이웃하는 에너지 저장장치들(100a, 100b) 간의 간섭을 피하기 위해 각 에너지 저장장치(100a, 100b)의 지름과 동일한 지름을 갖거나 혹은 그보다 작은 지름을 갖도록 형성될 수 있다.
밸런싱 회로기판(210)의 하부에 탄성 부재(230), 바람직하게는 웨이브 와셔(wave washer)와 같은 탄성이 있는 부재를 구비함으로써, 연결 부재(220)에 의해 서로 이웃하는 에너지 저장장치들이 결합될 경우 상기 탄성 부재(230)의 탄성력에 의해 상기 밸런싱 회로기판(210)이 연결 부재(220) 측으로 밀어 올려져 상기 연결 부재(220)에 접촉될 수 있다. 한편, 상기 탄성 부재(230)에 의해 연결 부재(220) 측으로 밀어 올려지는 밸런싱 회로기판(210)이 연결 부재(220)에 접촉되기 위해서는 상기 연결 부재(220)의 지름(l5)이 상기 밸런싱 회로기판(210)의 중앙에 형성된 홀의 지름(l4)보다 커야 한다. 그렇지 않고 밸런싱 회로기판(210)의 중앙에 형성된 홀의 지름(l4)이 연결 부재(220)의 지름(l5)보다 크게 되면, 상기 밸런싱 회로기판(210)은 탄성 부재(230)의 탄성력에 의해 연결 부재(300)를 이탈하여 상기 연결 부재(300)와 접촉이 이루어지지 않기 때문이다.
탄성 부재(230)는 밸런싱 회로기판(210)과 상판 부재(133) 사이에 배치되어, 상기 밸런싱 회로기판(210)의 홀 주변 영역이 상판 부재(133) 방향으로 과도하게 휘는 것을 방지할 수 있다. 상기 탄성 부재(230)는 터미널 돌출부(132)의 외주면을 둘러싸도록 상기 터미널 돌출부(132)의 지름(l1)보다 큰 지름(l3)을 갖는 홀을 구비할 수 있다. 또한, 상기 탄성 부재(230)는 기밀용 절연부재(152)의 홀 지름(l2)보다 작은 지름(l3)을 갖는 홀을 구비할 수 있다. 또한, 상기 탄성 부재(230)는 밸런싱 회로기판(210)의 중앙에 형성된 홀의 지름(l4)보다 큰 지름(l3)을 갖는 홀을 구비할 수 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시 양태에 따라, 상기 탄성 부재(230)는 생략 가능하도록 구성될 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈은 에너지 저장장치의 양극 단자 및 음극 단자와 전기적으로 연결 가능한 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비함으로써, 하네스 및 커넥터를 마련하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 하네스와 커넥터를 기판에 제조하는 공정을 생략할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈의 단면도이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(300)의 기본적인 구성은 상술한 에너지 저장장치 모듈(200)과 동일하나, 에너지 저장장치(100)의 배치 방법과 연결 방법에 있어서 상술한 에너지 저장장치 모듈(200)과 차이점을 갖는다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 상술한 에너지 저장장치 모듈(200)과 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 사용하고, 상술한 에너지 저장장치 모듈(200)과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(300)은, 복수의 에너지 저장장치(100a, 100b), 복수의 밸런싱 회로기판(310), 복수의 탄성 부재(320), 복수의 연결 부재(330) 및 복수의 체결 부재(340)를 포함할 수 있다.
복수의 에너지 저장장치들(100a, 100b)은 미리 정해진 거리만큼 이격되어, 에너지 저장장치의 폭 방향으로 나란하게 배치될 수 있다. 여기서, 제1 에너지 저장장치(100a)의 제1 외부 터미널(131)과 상기 제1 에너지 저장장치(100a)와 인접한 제2 에너지 저장장치(100b)의 제2 외부 터미널(111)이 동일 선상에 위치하도록 배치될 수 있다.
연결 부재(또는 부스바, 330)는 제1 에너지 저장장치(100a)의 제1 외부 터미널(131)과 제2 에너지 저장장치(100b)의 제2 외부 터미널(111)을 전기적으로 연결할 수 있다.
연결 부재(330)는 바 형상일 수 있으며, 제1 에너지 저장장치(100a)의 제1 외부 터미널(131)과 연결 가능한 제1 체결 홈(미도시)과 제2 에너지 저장장치(100b)의 제2 외부 터미널(111)과 연결 가능한 제2 체결 홈(미도시)을 구비할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 연결 부재(330)의 제1 체결 홈에 제1 에너지 저장장치(100a)의 제1 외부 터미널(131)를 삽입하고, 연결 부재(330)의 제2 체결 홈에 제2 에너지 저장장치(100b)의 제2 외부 터미널(111)을 삽입함으로써, 상기 제1 및 제2 에너지 저장장치들(100a, 100b)을 직렬로 연결할 수 있다.
연결 부재(330)의 제1 체결 홈을 관통한 제1 외부 터미널(131)의 상부와, 연결 부재(330)의 제2 체결 홈을 관통한 제2 외부 터미널(111)의 상부에는 각각 체결 부재(340)가 나사 결합되며, 이를 통해 연결 부재(330)의 이탈을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는 연결 부재(330)를 고정하기 위해 체결 부재(340)를 사용하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 상기 체결 부재 대신 용접 등의 방법으로 연결 부재(330)를 고정할 수 있다.
밸런싱 회로기판(310)은 연결 부재(330)와 탄성 부재(320) 사이에 배치되어, 셀 즉, 에너지 저장장치(100a)의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 기능을 수행할 수 있다.
밸런싱 회로기판(310)은 양극의 극성을 갖는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 전기적으로 연결되고, 연결 부재(330)를 통해 음극의 극성을 갖는 상부 케이스(130)의 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있다.
밸런싱 회로기판(310)의 기판 돌출부(315)는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 삽입되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 슬리브 부재(180)가 기판 돌출부(315)를 아래 방향으로 누르는 힘에 의해, 상기 기판 돌출부(315)는 연결 부재(330) 등에 의한 외력이 인가되더라도 제자리에 고정될 수 있으며, 상기 기판 돌출부(315)와 상기 커링 가공부(160) 사이의 접촉력을 강화시킬 수 있다.
탄성 부재(320)는 밸런싱 회로기판(310)과 상판 부재(133) 사이에 배치되어, 상기 밸런싱 회로기판(310)의 중심부가 상판 부재(133) 방향으로 과도하게 휘는 것을 방지할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시 양태에 따라, 상기 탄성 부재(320)는 생략 가능하도록 구성될 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에너지 저장장치 모듈은 에너지 저장장치의 양극 단자 및 음극 단자와 전기적으로 연결 가능한 구조를 갖는 밸런싱 회로기판을 구비함으로써, 하네스 및 커넥터를 마련하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 하네스와 커넥터를 기판에 제조하는 공정을 생략할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예들에 따른 에너지 저장장치 모듈(200, 300)에서, 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 접촉하는 지점에 대응하는 밸런싱 회로기판(210, 310)의 높이와 연결 부재(220, 330)와 접촉하는 지점에 대응하는 밸런싱 회로기판(210, 310)의 높이 사이에는 어느 정도의 단차가 발생할 수 있다. 이는 밸런싱 회로기판(210, 310)의 기판 돌출부(215, 315)는 커링 가공부(160)에 의해 지지되어 상부 방향으로 힘을 받고 있는 반면, 밸런싱 회로기판(210)의 홀 주변부는 연결 부재(220, 330)로 인해 하부 방향으로 힘을 받고 있기 때문이다.
이러한 단차의 발생으로 인해 밸런싱 회로기판(210)에 인가되는 스트레스(stress)를 줄이기 위해서는 밸런싱 회로기판(210)의 형상을 변경할 필요가 있다. 따라서, 이하 본 명세서에서는, 밸런싱 회로기판(210)에 인가되는 스트레스를 효과적으로 분산시키기 위한 형상들에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(700)은 에너지 저장장치(100)의 제1 외부 터미널(131) 및 터미널 돌출부(132)를 관통하기 위한 홀(710)과, 상기 밸런싱 회로기판(700)의 외 측면으로부터 돌출되어 형성된 기판 돌출부(720)와, 에너지 저장장치(100)의 셀 밸런싱을 수행하기 위한 회로부(730)와, 상기 밸런싱 회로기판(700)의 적어도 일 부분을 나선형으로 커팅한 절개부(740)를 포함할 수 있다.밸런싱 회로기판(700)의 중심부에 형성된 홀(710) 주변을 따라 원형으로 제1 전도성 메탈층(715)이 형성될 수 있다. 밸런싱 회로기판(700)은 제1 전도성 메탈층(715)을 통해 연결 부재(220)의 하면과 접촉되어 음극의 극성을 갖는 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결될 수 있다.
밸런싱 회로기판(700)의 주변부에 형성된 기판 돌출부(720)에는 제2 전도성 메탈층(725)이 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 전도성 메탈층(725)은 기판 돌출부(720)의 배면뿐만 아니라, 기판 돌출부(720)의 상면 및 측면 등에 형성될 수 있다. 상기 제2 전도성 메탈층(725)은 기판 돌출부(720)의 상면에 형성되는 상부 메탈층(725a)과, 기판 돌출부(720)의 하면에 형성되는 하부 메탈층(725b), 기판 돌출부(720)의 측면에 배치되는 사이드 메탈층(725c)으로 구성될 수 있다.
밸런싱 회로기판(700)은 제2 전도성 메탈층(725)을 통해 커링 가공부(160)의 상면과 접촉되어 양극의 극성을 갖는 바디 케이스(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 기판 돌출부(720)에는 접촉 면적을 향상시키기 위한 메탈 패드(미도시)가 추가로 부착될 수도 있다.
밸런싱 회로기판(700)의 기판 돌출부(720)는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 삽입되도록 배치될 수 있다. 상기 슬리브 부재(180)가 기판 돌출부(720)를 아래 방향으로 누르는 힘에 의해, 상기 기판 돌출부(720)는 연결 부재(220, 330) 등에 의한 외력이 인가되더라도 제자리에 고정될 수 있으며, 상기 기판 돌출부(720)와 상기 커링 가공부(160) 사이의 접촉력을 강화시킬 수 있다. 한편, 상기 기판 돌출부(720)를 제외한 밸런싱 회로기판(700)의 주변부는 슬리브 부재(180) 상에 배치되거나 혹은 슬리브 부재(180)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
밸런싱 회로기판(700)의 중심에서부터 기판 돌출부(720)의 맨 가장자리까지의 거리(r2)는 해당 회로기판(700)의 중심에서부터 상기 기판 돌출부(720)를 제외한 회로기판(700)의 가장자리까지의 거리(r1)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 기판 돌출부(720)의 외주면을 따라 형성되는 제1 원의 반지름(r2)이 상기 기판 돌출부(720)를 제외한 회로기판(700)의 외주면을 따라 형성되는 제2 원의 반지름(r1)보다 크게 형성될 수 있다.
회로부(또는 셀 밸런싱 회로부, 730)는 배선 패턴(미도시)을 통해 제1 및 제2 전도성 메탈층(715, 725)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배선 패턴은 밸런싱 회로기판(700)의 상면에 형성되거나 혹은 배면에 형성될 수 있다. 상기 회로부(730)는 절개부(740)가 형성되지 않은 기판 영역 상에 설치되는 것이 바람직하다.
절개부(740)는 밸런싱 회로기판(700)의 적어도 일 부분을 나선형으로 커팅(cutting)하여 형성될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 절개부(740)는 기판 돌출부(720)의 일 측면을 따라 수직 방향으로 커팅한 다음, 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 약 180도 정도 나선형으로 커팅하여 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(800)은 에너지 저장장치(100)의 제1 외부 터미널(131) 및 터미널 돌출부(132)를 관통하기 위한 홀(810)과, 상기 밸런싱 회로기판(800)의 외 측면으로부터 돌출되어 형성된 기판 돌출부(820)와, 에너지 저장장치(100)의 셀 밸런싱을 수행하기 위한 회로부(830)와, 상기 밸런싱 회로기판(800)의 적어도 일 부분을 나선형으로 커팅한 절개부(840, 850)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(800)은 상술한 도 7의 밸런싱 회로기판(700)의 형상과 유사하므로, 그 차이점을 중심으로 설명하도록 한다. 본 실시 예에서, 상기 절개부(840)는 기판 돌출부(820)의 일 측면과 밸런싱 회로기판(800)의 외 측면이 서로 만나는 지점을 기산점(start point)으로 하여 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 약 180도 정도 나선형으로 커팅하여 형성될 수 있다.
한편, 상술한 실시 예들에서는, 밸런싱 회로기판(700, 800)을 나선 형태로 약 180도 정도 커팅하여 절개부(740, 840)를 형성하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 상기 밸런싱 회로기판(700, 800)을 상기 180도보다 작거나 혹은 크게 나선형으로 커팅하여 형성할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 다만, 밸런싱 회로기판(700, 800)이 분리되지 않도록, 상기 절개부(740, 840)의 종료 지점은 밸런싱 회로기판(700, 800)의 내 측면과 만나지 않도록 형성되어야 한다.
또한, 절개부(740, 840)는 서로 인접하는 절개면과 절개면 사이에 마찰이 발생하지 않도록 상기 절개면과 절개면 사이의 간격을 일정 거리만큼 이격되도록 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 나선형 절개 구조로 인해, 에너지 저장장치 모듈(200, 300) 공정 시, 밸런싱 회로기판(700, 800)의 기판 돌출부(720, 820)는 커링 가공부(160)에 의해 고정되고, 밸런싱 회로기판(700, 800)의 주변부는 슬리브 부재(180)에 의해 고정되며, 밸런싱 회로기판(700, 800)의 홀 주변부(또는 중심부)는 연결 부재(220, 330)로 인해 상부 케이스(110) 방향(즉, 하부 방향)으로 이동하게 된다. 이에 따라, 밸런싱 회로기판(700, 800)의 중심부로 인가되는 힘이 골고루 분산되므로, 상기 밸런싱 회로기판(700, 800)에 인가되는 스트레스를 효율적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 밸런싱 회로기판(700, 800)에 나선형 절개 구조를 형성함으로써, 연결부재 및 부스바와 결합 시, 해당 회로기판(700, 800)의 상면이 연결부재로부터 받는 압력과, 해당 회로기판(700, 800)의 하면이 슬리브 부재로부터 받는 압력을 분산시켜 주는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 밸런싱 회로기판(700, 800)이 받는 응력이 감소되어 연결부재 및 부스바와의 결합 시에는 체결이 용이하게 하도록 하고, 결합 후에는 해당 회로기판(700, 800)의 파손을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(900)은 에너지 저장장치(100)의 제1 외부 터미널(131) 및 터미널 돌출부(132)를 관통하기 위한 홀(910)과, 상기 밸런싱 회로기판(900)의 외 측면으로부터 돌출되어 형성된 기판 돌출부(920)와, 에너지 저장장치(100)의 셀 밸런싱을 수행하기 위한 회로부(930)와, 상기 밸런싱 회로기판(900)의 적어도 일 부분을 원형(또는 아치형)으로 커팅한 절개부(940)를 포함할 수 있다.
밸런싱 회로기판(900)의 중심부에 형성된 홀(910) 주변을 따라 원형으로 제1 전도성 메탈층(915)이 형성될 수 있다. 밸런싱 회로기판(900)은 제1 전도성 메탈층(915)을 통해 연결 부재(220)의 하면과 접촉되어 음극의 극성을 갖는 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결될 수 있다.
밸런싱 회로기판(900)의 주변부에 형성된 기판 돌출부(920)에는 제2 전도성 메탈층(925)이 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 전도성 메탈층(925)은 기판 돌출부(920)의 배면뿐만 아니라, 기판 돌출부(920)의 상면 및 측면 등에 형성될 수 있다. 상기 제2 전도성 메탈층(925)은 기판 돌출부(920)의 상면에 형성되는 상부 메탈층(925a)과, 기판 돌출부(920)의 하면에 형성되는 하부 메탈층(925b), 기판 돌출부(920)의 측면에 배치되는 사이드 메탈층(925c)으로 구성될 수 있다.
밸런싱 회로기판(900)은 제2 전도성 메탈층(925)을 통해 커링 가공부(160)의 상면과 접촉되어 양극의 극성을 갖는 바디 케이스(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.
밸런싱 회로기판(900)의 기판 돌출부(920)는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 삽입되도록 배치될 수 있다. 상기 슬리브 부재(180)가 기판 돌출부(920)를 아래 방향으로 누르는 힘에 의해, 상기 기판 돌출부(920)는 연결 부재(220, 330) 등에 의한 외력이 인가되더라도 제자리에 고정될 수 있으며, 상기 기판 돌출부(920)와 상기 커링 가공부(160) 사이의 접촉력을 강화시킬 수 있다. 한편, 기판 돌출부(920)를 제외한 밸런싱 회로기판(900)의 주변부는 슬리브 부재(180) 상에 배치되거나 혹은 슬리브 부재(180)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
밸런싱 회로기판(900)의 중심에서부터 기판 돌출부(920)의 맨 가장자리까지의 거리(r2)는 해당 회로기판(900)의 중심에서부터 상기 기판 돌출부(920)를 제외한 회로기판(900)의 가장자리까지의 거리(r1)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 기판 돌출부(920)의 외주면을 따라 형성되는 제1 원의 반지름(r2)이 상기 기판 돌출부(920)를 제외한 회로기판(900)의 외주면을 따라 형성되는 제2 원의 반지름(r1)보다 크게 형성될 수 있다.
회로부(930)는 배선 패턴(미도시)을 통해 제1 및 제2 전도성 메탈층(915, 925)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배선 패턴은 밸런싱 회로기판(900)의 상면에 형성되거나 혹은 배면에 형성될 수 있다. 상기 회로부(930)는 절개부(940)가 형성되지 않은 기판 영역 상에 설치되는 것이 바람직하다.
절개부(940)는 밸런싱 회로기판(900)의 적어도 일 부분을 원형(또는 아치형)으로 커팅(cutting)하여 형성될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 절개부(940)는 기판 돌출부(920)의 일 측면을 따라 수직 방향으로 커팅한 다음, 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 약 120도 정도 원형(또는 아치형)으로 커팅하여 형성될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 밸런싱 회로기판(900)을 약 120도 정도 커팅하여 절개부(940)를 형성하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 상기 밸런싱 회로기판(900)을 상기 120도보다 작거나 혹은 크게 커팅하여 형성할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(1000)은 에너지 저장장치(100)의 제1 외부 터미널(131) 및 터미널 돌출부(132)를 관통하기 위한 홀(1010)과, 상기 밸런싱 회로기판(1000)의 외 측면으로부터 돌출되어 형성된 기판 돌출부(1020)와, 에너지 저장장치(100)의 셀 밸런싱을 수행하기 위한 회로부(1030)와 상기 밸런싱 회로기판(1000)의 적어도 일 부분을 원형(또는 아치형)으로 커팅한 절개부(1040)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(1000)은 상술한 도 9의 밸런싱 회로기판(900)의 형상과 유사하므로, 그 차이점을 중심으로 설명하도록 한다. 본 실시 예에서, 상기 절개부(1040)는 밸런싱 회로기판(1000)의 내 측면과 외 측면 사이에 존재하는 기판 영역을 원형(또는 아치형)으로 약 300도 정도 커팅하여 형성될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 밸런싱 회로기판(1000)을 약 300도 정도 커팅하여 절개부(1040)를 형성하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며, 상기 밸런싱 회로기판(1000)을 상기 300도보다 작거나 혹은 크게 커팅하여 형성할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 다만, 밸런싱 회로기판(1000)이 분리되지 않도록, 상기 절개부(1040)의 종료 지점은 절개부(1040)의 시작 지점과 만나지 않도록 형성되어야 한다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 원형(또는 아치형) 절개 구조로 인해, 에너지 저장장치 모듈(200, 300) 공정 시, 밸런싱 회로기판(900, 1000)의 기판 돌출부(920, 1020)는 커링 가공부(160)에 의해 고정되고, 밸런싱 회로기판(900, 1000)의 주변부는 슬리브 부재(180)에 의해 고정되며, 밸런싱 회로기판(900, 1000)의 홀 주변부(또는 중심부)는 연결 부재(220, 330)로 인해 상부 케이스(110) 방향(즉, 하부 방향)으로 이동하게 된다. 이에 따라, 밸런싱 회로기판(900, 1000)의 중심부로 인가되는 힘이 골고루 분산되므로, 상기 밸런싱 회로기판(900, 1000)에 인가되는 스트레스를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 밸런싱 회로기판(900, 1000)에 아치형 절개 구조를 형성함으로써, 연결부재 및 부스바와 결합 시, 해당 회로기판(900, 1000)의 상면이 연결부재로부터 받는 압력과, 해당 회로기판(900, 1000)의 하면이 슬리브 부재로부터 받는 압력을 분산시켜 주는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 밸런싱 회로기판(900, 1000)이 받는 응력이 감소되어 연결부재 및 부스바와의 결합 시에는 체결이 용이하게 하도록 하고, 결합 후에는 해당 회로기판(900, 1000)의 파손을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(1100)은 에너지 저장장치(100)의 제1 외부 터미널(131) 및 터미널 돌출부(132)를 관통하기 위한 홀(1110)과, 상기 밸런싱 회로기판(1100)의 외 측면으로부터 돌출되어 형성된 기판 돌출부(1120)와, 상기 밸런싱 회로기판(1100)의 외 측면으로부터 함몰되어 형성된 기판 오목부(1150)와, 에너지 저장장치(100)의 셀 밸런싱을 수행하기 위한 회로부(1130)와, 상기 밸런싱 회로기판(1100)의 일 영역을 수직 방향으로 커팅한 절개부(1140)를 포함할 수 있다.
밸런싱 회로기판(1100)의 중심부에 형성된 홀(1110) 주변을 따라 원형으로 제1 전도성 메탈층(1115)이 형성될 수 있다. 밸런싱 회로기판(1100)은 제1 전도성 메탈층(1115)을 통해 연결 부재(220)의 하면과 접촉되어 음극의 극성을 갖는 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결될 수 있다.
밸런싱 회로기판(1100)의 주변부에 형성된 기판 돌출부(1120)에는 제2 전도성 메탈층(1125)이 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 전도성 메탈층(1125)은 기판 돌출부(1120)의 배면뿐만 아니라, 기판 돌출부(1120)의 상면 및 측면 등에 형성될 수 있다. 상기 제2 전도성 메탈층(1125)은 기판 돌출부(1120)의 상면에 형성되는 상부 메탈층(1125a)과, 기판 돌출부(1120)의 하면에 형성되는 하부 메탈층(1125b)과, 기판 돌출부(1120)의 측면에 배치되는 사이드 메탈층(1125c)으로 구성될 수 있다.
밸런싱 회로기판(1100)은 제2 전도성 메탈층(1125)을 통해 커링 가공부(160)의 상면과 접촉되어 양극의 극성을 갖는 바디 케이스(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.
밸런싱 회로기판(1100)의 기판 돌출부(1120)는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 삽입되도록 배치될 수 있다. 상기 슬리브 부재(180)가 기판 돌출부(1120)를 아래 방향으로 누르는 힘에 의해, 상기 기판 돌출부(1120)는 연결 부재(220, 330) 등에 의한 외력이 인가되더라도 제자리에 고정될 수 있으며, 상기 기판 돌출부(1120)와 상기 커링 가공부(160) 사이의 접촉력을 강화시킬 수 있다.
한편, 기판 돌출부(1120)를 제외한 밸런싱 회로기판(1100)의 주변부는 슬리브 부재(180) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 해당 밸런싱 회로기판(1100)의 주변부는 슬리브 부재(180)에 의해 지지됨과 동시에 상부 방향의 힘을 받게 된다.
밸런싱 회로기판(1100)의 중심에서부터 기판 돌출부(1120)의 맨 가장자리까지 거리(r2)는 해당 회로기판(1100)의 중심에서부터 상기 기판 돌출부(1120)를 제외한 회로기판(1100)의 가장자리까지의 거리(r1)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 기판 돌출부(1120)의 외주면을 따라 형성되는 제1 원의 반지름(r2)이 상기 기판 돌출부(1120)를 제외한 회로기판(1100)의 외주면을 따라 형성되는 제2 원의 반지름(r1)보다 크게 형성될 수 있다.
밸런싱 회로기판(1100)의 기판 돌출부(1120)와 인접하여 형성된 기판 오목부(1150)는, 해당 회로기판(1100)의 주변부와 슬리브 부재(180)가 서로 중첩되지 않도록 하여 기판 돌출부(1120)가 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 용이하게 삽입될 수 있도록 한다.
이러한 기판 오목부(1150)는, 기판 돌출부(1120)의 일 측면과 연결되는 제1 기판 연결부(1150a)와, 상기 기판 돌출부(1120)를 제외한 회로기판(1100)의 원주 면과 연결되는 제2 기판 연결부(1150c), 제1 기판 연결부(1150a)의 일 단에서 제2 기판 연결부(1150c)의 일 단으로 연장되는 기판 연장부(1150b)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 기판 연결부(1150a)는 기판 돌출부(1120)의 일 측면으로부터 밸런싱 회로기판(1100)의 안쪽 방향으로 연장되도록 형성될 수 있고, 제2 기판 연결부(1150c)는 밸런싱 회로기판(1100)의 바깥쪽 방향으로 연장되도록 형성될 수 있으며, 기판 연장부(1150b)는 밸런싱 회로기판(1100)의 원주 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
회로부(또는 셀 밸런싱 회로부, 1130)는 배선 패턴(미도시)을 통해 제1 및 제2 전도성 메탈층(1115, 1125)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배선 패턴은 밸런싱 회로기판(1100)의 상면에 형성되거나 혹은 배면에 형성될 수 있다. 상기 회로부(1130)는 절개부(1140)가 형성되지 않은 기판 영역과 연결 부재(가령, 부스바)와 접촉되지 않는 기판 영역 상에 설치되는 것이 바람직하다.
절개부(1140)는 밸런싱 회로기판(1100)의 적어도 일 부분을 일직선 형태로 커팅(cutting)하여 형성될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 절개부(1140)는 기판 돌출부(1120)의 중심부를 수직 방향으로(또는 일직선으로) 커팅하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 절개부(1140)는 밸런싱 회로기판(1100)의 외주면과 내주면 사이를 완전히 관통하도록 형성되거나 혹은 상기 밸런싱 회로기판(1100)의 외주면과 내주면 중 어느 하나만을 관통하도록 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판의 형상을 나타내는 도면이다. 한편, 상술한 도 5b 및 도 5c는 도 12의 밸런싱 회로기판이 장착된 에너지 저장장치의 평면도 및 사시도이다.
도 5b, 도 5c 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제6 실시 예에 따른 밸런싱 회로기판(1200)은 에너지 저장장치(100)의 제1 외부 터미널(131) 및 터미널 돌출부(132)를 관통하기 위한 홀(1210)과, 상기 밸런싱 회로기판(1200)의 외 측면으로부터 돌출되어 형성된 기판 돌출부(1220)와, 상기 밸런싱 회로기판(1200)의 외 측면으로부터 함몰되어 형성된 기판 오목부(1250)와, 상기 밸런싱 회로기판(1200)의 외 측면과 일정한 높이 차를 형성하는 단차 형성부(1260), 에너지 저장장치(100)의 셀 밸런싱을 수행하기 위한 회로부(1230)와, 상기 밸런싱 회로기판(1200)의 일 영역을 수직 방향으로 커팅한 절개부(1240)를 포함할 수 있다.
밸런싱 회로기판(1200)의 중심부에 형성된 홀(1210) 주변을 따라 원형으로 제1 전도성 메탈층(1215)이 형성될 수 있다. 밸런싱 회로기판(1200)은 제1 전도성 메탈층(1215)을 통해 연결 부재(220)의 하면과 접촉되어 음극의 극성을 갖는 제1 외부 터미널(131)과 전기적으로 연결될 수 있다.
밸런싱 회로기판(1200)의 주변부에 형성된 기판 돌출부(1220)에는 제2 전도성 메탈층(1225)이 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 전도성 메탈층(1225)은 기판 돌출부(1220)의 배면뿐만 아니라, 기판 돌출부(1220)의 상면 및 측면 등에 형성될 수 있다. 상기 제2 전도성 메탈층(1225)은 기판 돌출부(1220)의 상면에 형성되는 상부 메탈층(1225a)과, 기판 돌출부(1220)의 하면에 형성되는 하부 메탈층(1225b)과, 기판 돌출부(1220)의 측면에 배치되는 사이드 메탈층(1225c)으로 구성될 수 있다.
밸런싱 회로기판(1200)은 제2 전도성 메탈층(1225)을 통해 커링 가공부(160)의 상면과 접촉되어 양극의 극성을 갖는 바디 케이스(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.
밸런싱 회로기판(1200)의 기판 돌출부(1220)는 바디 케이스(110)의 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 삽입되도록 배치될 수 있다. 상기 슬리브 부재(180)가 기판 돌출부(1220)를 아래 방향으로 누르는 힘에 의해, 상기 기판 돌출부(1220)는 연결 부재(220, 330) 등에 의한 외력이 인가되더라도 제자리에 고정될 수 있으며, 상기 기판 돌출부(1220)와 상기 커링 가공부(160) 사이의 접촉력을 강화시킬 수 있다.
기판 돌출부(1220)를 제외한 밸런싱 회로기판(1200)의 주변부 중 적어도 일 부분은 슬리브 부재(180) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 해당 밸런싱 회로기판(1200)의 주변부는 슬리브 부재(180)에 의해 지지됨과 동시에 상부 방향의 힘을 받게 된다.
한편, 기판 돌출부(1220)를 제외한 회로기판(1200)의 모든 주변부가 슬리브 부재(180) 상에 배치되면, 해당 회로기판(1200)은 슬리브 부재(180)에 의해 상부 방향으로 큰 힘을 받게 되므로, 에너지 저장장치 모듈(200) 조립 시, 에너지 저장장치(100a)의 제1 및 제2 외부 터미널(131, 111)에 형성된 나사산이 무너지는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 밸런싱 회로기판(1200)의 주변부 중 적어도 일 부분에 단차 형성부(1260)를 마련할 수 있다. 상기 단차 형성부(1260)는 밸런싱 회로기판(1200)의 외 측면으로부터 일정 높이만큼 함몰되도록 형성되어, 슬리브 부재(180)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 이는 슬리브 부재(180)와 만나는 회로기판 영역을 줄여줌으로써, 밸런싱 회로기판(1200)의 주변부에서 슬리브 부재(180)가 밀어 올리는 힘을 덜 받기 위함이다.
밸런싱 회로기판(1200)의 기판 돌출부(1220)와 인접하여 형성된 기판 오목부(1250)는, 해당 회로기판(1200)의 주변부와 슬리브 부재(180)가 서로 중첩되지 않도록 하여 기판 돌출부(1220)가 커링 가공부(160)와 슬리브 부재(180) 사이에 용이하게 삽입될 수 있도록 한다.
이러한 기판 오목부(1250)는, 기판 돌출부(1220)의 일 측면과 연결되는 제1 기판 연결부(1250a)와, 상기 기판 돌출부(1220)를 제외한 회로기판(1200)의 원주 면과 연결되는 제2 기판 연결부(1250c), 제1 기판 연결부(1250a)의 일 단에서 제2 기판 연결부(1250c)의 일 단으로 연장되는 기판 연장부(1250b)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 기판 연결부(1250a)는 기판 돌출부(1220)의 일 측면으로부터 밸런싱 회로기판(1200)의 안쪽 방향으로 연장되도록 형성될 수 있고, 제2 기판 연결부(1250c)는 밸런싱 회로기판(1200)의 바깥쪽 방향으로 연장되도록 형성될 수 있으며, 기판 연장부(1250b)는 밸런싱 회로기판(1200)의 원주 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
회로부(또는 셀 밸런싱 회로부, 1230)는 배선 패턴(미도시)을 통해 제1 및 제2 전도성 메탈층(1215, 1225)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 배선 패턴은 밸런싱 회로기판(1200)의 상면에 형성되거나 혹은 배면에 형성될 수 있다. 상기 회로부(1230)는 절개부(1240)가 형성되지 않은 기판 영역과 연결 부재(가령, 부스바)와 접촉되지 않는 기판 영역 상에 설치되는 것이 바람직하다.
절개부(1240)는 밸런싱 회로기판(1200)의 외주면과 내주면 사이를 수직 방향으로(또는 일직선으로) 커팅(cutting)하여 형성될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 절개부(1240)는 기판 돌출부(1220)의 중심부를 수직 방향으로(또는 일직선으로) 커팅하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 절개부(1240)는 회로기판(1200)의 외부면 및 내주면을 모두 관통하도록 형성되거나 혹은 외주면만을 관통하도록 형성될 수 있다.
이러한 절개부(1240)의 일 영역에는, 부스바에 형성된 돌기부가 삽입되는 고정 홈(1245)이 생성될 수 있다. 이때, 상기 고정 홈(1245)은 부스바에 형성된 돌기부의 형상에 대응할 수 있다. 상기 고정 홈(1245)은 부스바의 돌기부와 결합되어, 에너지 저장장치 모듈(200) 조립 시, 체결 부재의 회전 방향에 따라 밸런싱 회로기판(1200)이 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예들에서는, 밸런싱 회로기판 자체의 텐션(tension)이 높아 연결 부재 및 부스바에 과도한 힘을 주게 되므로, 밸런싱 회로기판 자체의 면적으로 줄여 텐션을 줄어들게 함으로써 에너지 저장장치 모듈의 조립을 용이하게 하는 장점이 있다.
한편, 본 실시 예들에서는, 밸런싱 회로기판의 일 부분이 원형, 아치형, 나선형 또는 직선형 등으로 절개되는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않으며 기타 다양한 모양으로 절개될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 이상에서 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 에너지 저장장치 105: 베어셀
110: 바디 케이스 120: 제1 내부 터미널
130: 상부 케이스 135: 내부 공간
140: 제2 내부 터미널 151, 152: 절연 부재
160: 커링 가공부 170: 안전변
200, 300: 에너지 저장장치 모듈 210, 310: 밸런싱 회로기판
220, 330: 연결 부재 230, 320: 탄성 부재
340: 체결 부재

Claims (20)

  1. 복수의 에너지 저장장치들;
    상기 복수의 에너지 저장장치들 중 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널과 상기 제1 에너지 저장장치와 인접한 제2 에너지 저장장치의 제2 외부 터미널을 체결하는 연결 부재; 및
    상기 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널을 관통하는 홀과, 상기 제1 에너지 저장장치의 바디 케이스에 형성된 커링 가공부에 의해 지지되는 기판 돌출부와, 상기 홀의 인접 영역에 형성되어 상기 연결 부재와 접촉되는 제1 전도성 메탈층과, 상기 기판 돌출부의 일 영역에 형성되어 상기 커링 가공부와 접촉되는 제2 전도성 메탈층을 구비하는 회로기판을 포함하되,
    상기 제2 전도성 메탈층은 상기 기판 돌출부의 하면 및 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판은, 상기 제1 에너지 저장장치의 전압을 제어하는 셀 밸런싱 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장장치의 상면과 상기 회로기판 사이에 배치되어, 상기 회로기판을 지지하는 탄성 부재를 더 포함하는 에너지 저장장치 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판은, 상기 제1 전도성 메탈층을 통해 상기 연결 부재의 하면과 접촉되어 음극의 극성을 갖는 제1 외부 터미널과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전도성 메탈층은 상기 기판 돌출부의 상면에 추가적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판은, 상기 제2 전도성 메탈층을 통해 상기 커링 가공부의 상면과 접촉되어 양극의 극성을 갖는 바디 케이스와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  7. 복수의 에너지 저장장치들;
    상기 복수의 에너지 저장장치들 중 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널과 상기 제1 에너지 저장장치와 인접한 제2 에너지 저장장치의 제2 외부 터미널을 체결하는 연결 부재; 및
    상기 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널을 관통하는 홀과, 상기 제1 에너지 저장장치의 바디 케이스에 형성된 커링 가공부에 의해 지지되는 기판 돌출부와, 상기 홀의 인접 영역에 형성되어 상기 연결 부재와 접촉되는 제1 전도성 메탈층과, 상기 기판 돌출부의 일 영역에 형성되어 상기 커링 가공부와 접촉되는 제2 전도성 메탈층을 구비하는 회로기판을 포함하되,
    상기 회로기판은, 상기 회로기판의 적어도 일 부분을 나선형으로 커팅한 절개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절개부는, 상기 기판 돌출부의 일 측면과 상기 회로기판의 외 측면이 서로 만나는 지점을 기산점으로 하여 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 미리 결정된 각도만큼 나선형으로 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 절개부는, 상기 기판 돌출부의 일 측면을 따라 수직 방향으로 커팅한 다음, 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 미리 결정된 각도만큼 나선형으로 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  10. 복수의 에너지 저장장치들;
    상기 복수의 에너지 저장장치들 중 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널과 상기 제1 에너지 저장장치와 인접한 제2 에너지 저장장치의 제2 외부 터미널을 체결하는 연결 부재; 및
    상기 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널을 관통하는 홀과, 상기 제1 에너지 저장장치의 바디 케이스에 형성된 커링 가공부에 의해 지지되는 기판 돌출부와, 상기 홀의 인접 영역에 형성되어 상기 연결 부재와 접촉되는 제1 전도성 메탈층과, 상기 기판 돌출부의 일 영역에 형성되어 상기 커링 가공부와 접촉되는 제2 전도성 메탈층을 구비하는 회로기판을 포함하되,
    상기 회로기판은, 상기 회로기판의 적어도 일 부분을 아치형으로 커팅한 절개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 절개부는, 상기 기판 돌출부의 일 측면을 따라 수직 방향으로 커팅한 다음, 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 미리 결정된 각도만큼 아치형으로 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 절개부는, 상기 회로기판의 내 측면과 외 측면 사이에 존재하는 기판 영역을 아치형으로 미리 결정된 각도만큼 커팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  13. 복수의 에너지 저장장치들;
    상기 복수의 에너지 저장장치들 중 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널과 상기 제1 에너지 저장장치와 인접한 제2 에너지 저장장치의 제2 외부 터미널을 체결하는 연결 부재; 및
    상기 제1 에너지 저장장치의 제1 외부 터미널을 관통하는 홀과, 상기 제1 에너지 저장장치의 바디 케이스에 형성된 커링 가공부에 의해 지지되는 기판 돌출부와, 상기 홀의 인접 영역에 형성되어 상기 연결 부재와 접촉되는 제1 전도성 메탈층과, 상기 기판 돌출부의 일 영역에 형성되어 상기 커링 가공부와 접촉되는 제2 전도성 메탈층을 구비하는 회로기판을 포함하되,
    상기 회로기판은, 상기 기판 돌출부의 중심부를 일직선으로 커팅한 절개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절개부는, 상기 회로기판을 고정시키기 위해, 상기 연결 부재에 형성된 돌기부와 결합되는 고정 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 회로기판은, 상기 기판 돌출부와 인접하여 배치되며 상기 회로기판의 외 측면으로부터 함몰되어 형성되는 기판 오목부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기판 오목부는, 상기 기판 돌출부의 일 측면과 연결되는 제1 기판 연결부와, 상기 기판 돌출부를 제외한 회로기판의 원주 면과 연결되는 제2 기판 연결부와, 상기 제1 기판 연결부의 일 단에서부터 상기 제2 기판 연결부의 일 단까지 연장되는 기판 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 기판 돌출부는, 상기 바디 케이스를 피복하는 슬리브 부재와 상기 커링 가공부 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 회로기판은, 상기 기판 돌출부를 제외한 회로기판의 외 측면으로부터 일정 높이만큼 함몰되도록 형성되어, 상기 슬리브 부재와 중첩되지 않도록 배치되는 단차 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장장치의 상면과 상기 기판 돌출부 사이의 높이는 상기 제1 에너지 저장장치의 상면과 상기 회로기판의 타 지점들 사이의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 기판 돌출부의 외주면을 따라 형성되는 제1 원의 반지름(r2)이 상기 기판 돌출부를 제외한 회로기판의 외주면을 따라 형성되는 제2 원의 반지름(r1)보다 큰 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
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