KR102479720B1 - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 전극 탭이 연결된 전극 조립체와, 서로 마주하게 결합되어, 전극 조립체를 수용하는 수용부와 수용부를 밀봉하도록 전극 탭을 가로질러 연장되는 테라스부를 함께 형성하는 제1, 제2 외장재를 포함하되, 테라스부는 제1 외장재 측의 제1 면과 제2 외장재 측의 제2 면을 포함하는 배터리 셀과, 배터리 셀과 전기적으로 연결된 것으로, 테라스부의 제1 면 상에 배치되는 보호회로모듈과, 보호회로모듈과 전기적으로 연결된 것으로, 테라스부의 제2 면 상에 배치되는 전류 차단 소자를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 충, 방전 패스를 형성하는 보호회로모듈과, 배터리 셀의 과열과 같은 이상 상황에서 충, 방전 전류를 제한하기 위한 전류 차단 소자를 포함하며, 보호회로모듈과 전류 차단 소자 간의 공간적인 간섭이 발생되지 않고 컴팩트화에 유리한 배터리 팩이 제공된다.

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 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 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 배터리 팩이 선호되며, 배터리 팩은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
이러한 배터리 팩에는, 배터리 셀의 전압, 온도 등의 배터리 셀의 상태 정보를 취합하고 배터리 셀의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 보호회로모듈 및 상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결되며, 배터리 셀의 과열과 같은 배터리 셀의 이상 동작을 포착하고 보호 동작을 취하기 위한 전류 차단 소자가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 배터리 셀의 충, 방전 패스를 형성하는 보호회로모듈과, 배터리 셀의 과열과 같은 이상 상황에서 충, 방전 전류를 제한하기 위한 전류 차단 소자를 포함하며, 보호회로모듈과 전류 차단 소자 간의 공간적인 간섭이 발생되지 않고 컴팩트화에 유리한 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
전극 탭이 연결된 전극 조립체와, 서로 마주하게 결합되어, 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부와 상기 수용부를 밀봉하도록 전극 탭을 가로질러 연장되는 테라스부를 함께 형성하는 제1, 제2 외장재를 포함하되, 상기 테라스부는 상기 제1 외장재 측의 제1 면과 상기 제2 외장재 측의 제2 면을 포함하는 배터리 셀;
상기 배터리 셀과 전기적으로 연결된 것으로, 상기 테라스부의 제1 면 상에 배치되는 보호회로모듈; 및
상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결된 것으로, 상기 테라스부의 제2 면 상에 배치되는 전류 차단 소자를 포함한다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 외장재는, 각각 전극 조립체의 서로 다른 일부를 수용하기 위한 제1, 제2 수용부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 수용부의 두께는, 제2 수용부의 두께 보다 두껍게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 전류 차단 소자와 보호회로모듈은, 상기 테라스부를 사이에 두고 서로 마주하게 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 전류 차단 소자는 접속 부재를 개재하여 상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 접속 부재는, 상기 전류 차단 소자로부터 상기 테라스부를 벗어난 위치로 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은, 상기 테라스부의 제1 면 상에 배치되되, 상기 테라스부를 벗어난 위치로 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 접속 부재와 보호회로모듈은 상기 테라스부를 벗어난 위치에서 서로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 전류 차단 소자는, 본체와 상기 본체를 통하여 서로 연결되는 제1, 제2 리드를 포함하고,
상기 접속 부재는, 상기 제1, 제2 리드에 각각 연결된 제1, 제2 접속 부재를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전극 탭은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭을 포함하고,
상기 제1 접속 부재는, 상기 제1, 제2 전극 탭의 쌍 보다 외측 위치에 배치되고,
상기 제2 접속 부재는 제1, 제2 전극 탭 사이의 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 접속 부재는, 전류 차단 소자의 제1, 제2 리드로부터 상기 전극 탭의 연장 방향을 따라, 테라스부를 벗어난 위치로 나란하게 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈 중, 상기 수용부와 마주하는 보호회로모듈의 측면은 평탄하게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 셀은, 둘 이상 다수의 배터리 셀을 포함하고,
상기 보호회로모듈은 다수의 배터리 셀을 가로질러 연장되며, 배터리 셀 각각과 전기적인 연결을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은, 다수의 배터리 셀의 테라스부를 따라 연장되면서 각각의 배터리 셀의 테라스부로부터 인출되는 전극 탭과 전기적인 연결을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 전극 탭은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭을 포함하고,
상기 제1, 제2 전극 탭은 상기 테라스부로부터 인출되어 상기 보호회로모듈에 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은,
상기 테라스부로부터 인출되는 제1, 제2 전극 탭과 겹쳐지도록 결합되며, 결합 공을 통하여 외부로 노출된 제1, 제2 접속 탭을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전류 차단 소자는, 상기 배터리 셀의 충, 방전 패스 상에 연결되어 배터리 셀의 오동작시 충, 방전 패스를 제한하거나 충, 방전 패스를 차단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 충, 방전 패스를 형성하는 보호회로모듈과, 배터리 셀의 과열과 같은 이상 상황에서 충, 방전 전류를 제한하기 위한 전류 차단 소자가, 테라스부의 서로 반대되는 면에 각각 분산 배치됨으로써, 보호회로모듈과 전류 차단 소자 간의 공간적인 간섭을 원천적으로 피할 수 있고, 전류 차단 소자와의 간섭을 피하기 위해 보호회로모듈에 별도의 홀이나 홈과 같은 구성이 마련될 필요가 없으며, 이에 따라 보호회로모듈의 폭이 감소하고 전체적으로 컴팩트한 구조의 배터리 팩이 제공될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 셀을 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는, 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부를 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에는, 도 3에 도시된 배터리 팩의 일부를 다른 방향에서 도시한 분해 사시도와 사시도가 각각 도시되어 있다.
도 6에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 배터리 팩이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩은, 배터리 셀(100)과, 상기 배터리 셀(100)과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(100)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 보호회로모듈(200)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 팩은, 배터리 셀(100) 및 보호회로모듈(200)을 함께 수용하기 위한 프레임(300)과, 상기 프레임(300)에 안착되는 배터리 셀(100)과 보호회로모듈(200)을 함께 덮도록 상기 프레임(300)과 마주하게 결합되는 커버(400)를 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 보호회로모듈(200)이 안착되는 회로 수용부(300M)를 포함할 수 있다. 상기 보호회로모듈(200)은, 다수의 배터리 셀(100)을 가로지르는 방향으로 연장되면서 각각의 배터리 셀(100)과 전기적인 연결을 형성할 수 있고, 상기 보호회로모듈(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 보호회로모듈(200)을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(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 보호회로모듈(200)은, 회로기판(200a)과 상기 회로기판(200a) 상에 형성된 도전 패턴(미도시)을 포함할 수 있고, 회로기판(200a) 상에 탑재되는 다수의 회로소자(210)들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈(200)은, 다수의 배터리 셀(100)을 가로지르는 방향으로 연장되면서 배터리 셀(100)의 각각과 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(200)은 다수의 배터리 셀(100)의 테라스부(T)를 따라 연장되면서 테라스부(T)로부터 인출되는 각각의 전극 탭(120)과 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 그리고, 각각의 전극 탭(170)으로부터의 충, 방전 전류를 취합하여 외부 회로(미도시)로 전달해줄 수 있다.
도 2는, 도 1에 도시된 배터리 셀을 도시한 사시도이다. 도 3은, 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부를 도시한 분해 사시도이다. 도 4 및 도 5는, 도 3에 도시된 배터리 팩의 일부를 다른 방향에서 도시한 분해 사시도와 사시도이다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110)와, 상기 전극 조립체(110)를 밀봉하는 외장재(P)를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체(110)는, 서로 반대 극성의 제1, 제2 전극판(111,112)과, 상기 제1, 제2 전극판(111,112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)를 포함할 수 있고, 세퍼레이터(113)를 개재하여 제1, 제2 전극판(111,112)이 롤 형태로 권취된 권취 타입으로 형성되거나, 또는 세퍼레이터(113)를 개재하여 다수의 제1, 제2 전극판(111,112)이 적층된 적층 타입으로 형성될 수도 있다.
상기 전극 조립체(110)에는 전극 탭(120)이 연결될 수 있다. 즉, 상기 전극 탭(120)은, 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 전극 조립체(110)를 둘러싸는 외장재(P)로부터 인출될 수 있고, 외장재(P)의 테라스부(T)로부터 인출될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전극 탭(120)은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭(121,122)을 포함할 수 있고, 각각 제1, 제2 전극판(111,112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 탭(120)에는 절연 테이프(130)가 부착되어 전극 탭(120)과 외장재(P) 간의 전기적인 절연 및 실링을 제공할 수 있다.
상기 외장재(P)는 파우치(pouch)와 같은 유연성 외장재로 형성될 수 있다. 상기 외장재(P)는, 알루미늄과 같은 박판의 금속층(미도시) 양면에 형성된 절연층(미도시)을 포함할 수 있고, 드로잉(drawing)과 같은 포밍 공정을 통하여 형성될 수 있다.
상기 외장재(P)는, 전극 조립체(110)를 사이에 두고 서로 마주하게 결합되는, 제1, 제2 외장재(P1,P2)를 포함할 수 있다. 상기 외장재(P)는, 상기 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 서로 포개지도록 접혀지는 폴딩부(P3)를 포함할 수 있으며, 상기 폴딩부(P3)를 중심으로 제1, 제2 외장재(P1,P2)를 서로 마주보는 방향으로 폴딩시킴으로써, 전극 조립체(110)를 수용한 외장재(P)를 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1, 제2 외장재(P1,P2)가, 전극 조립체(110)를 개재하여 서로 마주하게 포개짐으로써, 전극 조립체(110)가 수용되는 수용부(A)와 함께, 상기 수용부(A)를 밀봉하는 실링부(TS)가 형성될 수 있다. 상기 실링부(TS)는 전극 조립체(110)가 수용된 수용부(A)를 밀봉하도록 수용부(A)의 외곽을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 실링부(TS)는, 상기 폴딩부(P3)가 형성된 외장재(P)의 변부를 제외하고, 외장재(P)의 나머지 변부를 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외장재(P)는 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 결합됨으로써, 서로 마주하는 한 쌍의 단변부와 서로 마주하는 한 쌍의 장변부를 포함하는 직육면체의 외형을 형성할 수 있고, 이때, 상기 폴딩부(P3)가 형성된 단변부를 제외한 나머지 다른 단변부와 장변부의 쌍을 따라 연속적으로 실링부(TS)가 형성될 수 있다.
상기 실링부(TS)는, 전극 조립체(110)와 전기적으로 연결된 전극 탭(120)이 인출되는 테라스부(T)와, 상기 테라스부(T)와 접하며 테라스부(T)와 교차하는 방향으로 연장되는 사이드 실링부(S)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 테라스부(T)는, 외장재(P)의 일 단변부 측에 형성될 수 있고, 상기 사이드 실링부(S)는, 상기 외장재(P)의 한 쌍의 장변부 측에 형성될 수 있다. 즉, 상기 테라스부(T)는, 상기 전극 탭(120)과 교차하는 방향을 따라 연장되면서 상기 수용부(A)를 밀봉할 수 있고, 상기 사이드 실링부(S)는 상기 테라스부(T)와 교차하는 방향을 따라 연장되면서 상기 수용부(A)를 밀봉할 수 있다. 상기 테라스부(T)와 사이드 실링부(S)는 서로 접하여 연속적으로 연장되는 형태의 실링부(TS)를 형성하며, 수용부(A)를 함께 밀봉할 수 있다.
상기 실링부(TS)는, 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 서로 마주하는 방향으로 포개지도록 결합되어 형성되며, 상기 실링부(TS)는, 제1 외장재(P1) 측의 제1 면과 제2 외장재(P2) 측의 제2 면을 외부 면으로 하고, 상기 제1 면과 제2 면 사이에서 제1 외장재(P1)와 제2 외장재(P2)가 서로 맞닿는 내부 면인 실링면을 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 실링부(TS) 중 테라스부(T)는, 각각 제1 외장재(P1) 측의 제1 면(T1)과, 제2 외장재(P2) 측의 제2 면(T2)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 면(T1)과 제2 면(T2) 사이에서 제1 외장재(P1)와 제2 외장재(P2)가 서로 맞닿는 내부 면인 실링면(B)을 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 외장재(P1,P2)는, 각각 전극 조립체(110)의 서로 다른 일부를 수용하는 제1, 제2 수용부(A1,A2)를 포함할 수 있고, 상기 제1, 제2 외장재(P1,P2)가 서로 결합됨으로써, 전극 조립체(110)가 온전하게 수용되는 수용부(A)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(110)의 수용부(A)는, 제1, 제2 외장재(P1,P2)의 제1, 제2 수용부(A1,A2)가 서로 연결되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 수용부(A1)는 전극 조립체(110)의 일부를 수용하고, 상기 전극 조립체(110)의 나머지 일부는 제2 수용부(A2)에 의해 수용될 수 있다.
상기 제1, 제2 수용부(A1,A2)는, 서로 다른 두께(h1,h2)로 형성될 수 있다. 여기서, 제1, 제2 수용부(A1,A2)의 두께(h1,h2)는, 전극 조립체(110)의 두께 방향을 따라 측정될 수 있으며, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 또는 제2 면(T2)으로부터 각각 측정될 수 있다. 상기 제1 수용부(A1)의 두께(h1)가, 제2 수용부(A2)의 두께(h2) 보다 더 두껍게 형성됨으로써, 제1 수용부(A1)의 부피가 제2 수용부(A2)의 부피 보다 크게 형성될 수 있고, 제1 수용부(A1)가 제2 수용부(A2) 보다 더 큰 부피를 수용할 수 있다. 제1 수용부(A1)의 두께(h1)가 제2 수용부(A2)의 두께(h2) 보다 더 두껍게 형성됨으로써, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에는 상대적으로 두꺼운 보호회로모듈(200)이 탑재될 수 있고, 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에는 상대적으로 얇은 전류 차단 소자(150)가 배치될 수 있다. 이와 같이, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 및 제2 면(T2) 상에 서로 다른 두께의 보호회로모듈(200) 및 전류 차단 소자(150)가 각각 분산되어 배치됨으로써, 보호회로모듈(200) 및 전류 차단 소자(150)는, 제1, 제2 수용부(A1,A2)의 두께(h1,h2)를 초과하여 두드러진 두께를 형성하지 않고, 전체 배터리 팩의 박형화가 이루어질 수 있다.
상기 보호회로모듈(200)은, 상기 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 보호회로모듈(200)은, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 배치되며, 상기 테라스부(T)로부터 인출되는 전극 탭(120) 상에 배치되어 전극 탭(120)과 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 이때, 상기 보호회로모듈(200)에는 각각의 전극 탭(120) 위치에서 전극 탭(120)과 겹쳐지며 전기적인 연결을 형성하는 접속 탭(220)을 포함할 수 있다. 상기 접속 탭(220)은, 상기 제1, 제2 전극 탭(121,122)과 각각 전기적인 연결을 형성하는 제1, 제2 접속 탭(221,222)을 포함할 수 있다. 상기 접속 탭(220)은, 전극 탭(220)과 겹쳐진 상태에서 상호 용접 결합될 수 있으며, 이를 위해, 상기 접속 탭(220)은 보호회로모듈(200)의 결합 공(200`)을 통하여 외부로 노출될 수 있다. 상기 접속 탭(220)과 전극 탭(120)은 서로에 대해 겹쳐진 상태에서 결합 공(200`)을 통하여 보호회로모듈(200)의 외부로 노출되며, 레이저 조사를 통하여 레이저 용접될 수 있다.
상기 보호회로모듈(200)은, 전류 차단 소자(150)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전류 차단 소자(150)는 배터리 셀(100)의 온도에 따라 가변적인 저항을 제공하는 가변 저항체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 차단 소자(150)는, 배터리 셀(100)의 충, 방전 패스 상에 연결되며 배터리 셀(100)의 온도에 따라, 충, 방전 전류를 억제하거나 또는 충, 방전 전류의 패스를 차단할 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 차단 소자(150)는, 배터리 셀(100)과는 열적으로 연결되어 배터리 셀(100)의 과열 상태를 포착하고, 배터리 셀(100)의 충 방전 패스를 형성하는 보호회로모듈(200)과는 전기적으로 연결되어 배터리 셀(100)의 오동작시 배터리 셀(100)의 충, 방전 패스를 차단할 수 있다.
상기 전류 차단 소자(150)는, 가변 저항체를 포함하는 본체(150a)와, 상기 본체(150a)를 통하여 연결되어 있는 제1, 제2 리드(151,152)를 포함할 수 있다. 상기 전류 차단 소자(150)의 본체(150a)는, 배터리 셀(100) 상에 접촉되어 배터리 셀(100)의 과열을 포착할 수 있고, 상기 전류 차단 소자(150)의 제1, 제2 리드(151,152)는 보호회로모듈(200)과 전기적으로 연결되어 충, 방전 패스 상으로 상기 가변 저항체를 포함한 본체(150a)가 개재될 수 있다.
상기 전류 차단 소자(150)는, 배터리 셀(100)의 온도에 따라 충, 방전 전류를 제한하거나 차단할 수 있는 한도에서, 앞서 설명된 바에 한정되지 않고 여하의 구조를 가질 수 있으며, TCO(thermal cut off), PTC(positive temperature coefficient), 퓨즈(fuse) 등을 포함할 수 있다.
상기 전류 차단 소자(150)는, 배터리 셀(100)의 온도에 민감하게 반응할 필요가 있으므로, 전극 조립체(110)로부터 전극 탭(120)이 인출되는 테라스부(T) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전류 차단 소자(150)는 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에 배치될 수 있다.
상기 전류 차단 소자(150)는, 테라스부(T)를 사이에 두고, 보호회로모듈(200)과 반대 편에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 보호회로모듈(200)은 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 배치될 수 있고, 상기 전류 차단 소자(150)는 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에 배치될 수 있다. 이와 같이, 보호회로모듈(200)과 전류 차단 소자(150)가 테라스부(T)의 서로 반대되는 제1, 제2 면(T1,T2) 상에 각각 배치됨으로써, 테라스부(T) 상의 협소한 장착 공간의 제약을 피할 수 있고, 보호회로모듈(200)과 전류 차단 소자(150)가 테라스부(T)의 같은 편, 예를 들어, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 함께 배치됨에 따라 야기되는 문제, 즉, 전류 차단 소자(150)와의 공간적인 간섭을 피하기 위해, 충, 방전 패스를 형성하는 보호회로모듈(200)의 도전 패턴(미도시)이 우회 설계되어 결과적으로 보호회로모듈(200)의 크기가 증대되는 문제를 해소할 수 있다.
상기 전류 차단 소자(150)는, 배터리 셀(100)의 과열과 같은, 오동작시에 배터리 셀(100)의 충, 방전 패스를 제한하거나 차단하도록 배터리 셀(100)의 충, 방전 패스를 형성하는 보호회로모듈(200)과 전기적으로 연결될 필요가 있다.
만일, 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200)이, 테라스부(T)의 같은 편, 예를 들어, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 함께 배치되면, 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200) 사이에 테라스부(T)가 개재되지 않으므로, 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200) 간의 전기적인 연결이 직접 이루어질 수 있다. 본 발명과 같이, 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200)이 테라스부(T)의 서로 반대되는 제2 면(T2)과 제1 면(T1)에 각각 배치되는 구조에서는 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200) 사이에 테라스부(T)가 개재되므로, 이들 간의 전기적인 연결을 위한 접속 부재(160)가 추가될 수 있다.
상기 접속 부재(160)는, 제1, 제2 접속 부재(161,162)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 접속 부재(161,162)는, 각각 전류 차단 소자(150)의 제1, 제2 리드(151,152)와 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1, 제2 접속 부재(161,162)는 제1, 제2 리드(151,152)로부터 연장되며, 테라스부(T)를 벗어나 위치로 연장되어 테라스부(T)를 벗어난 위치에서 보호회로모듈(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 접속 부재(T)는, 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200) 간의 전기적인 접속을 매개하며, 상기 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200)이 테라스부(T)의 서로 반대되는 제2 면(T2)과 제1 면(T1)에 배치되는 위치 관계상, 상기 전류 차단 소자(150)는 상기 접속 부재(160)를 개재하여 테라스부(T)를 벗어난 위치에서 보호회로모듈(200)과 전기적인 연결을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 접속 부재(160)는, 전류 차단 소자(150)와 함께, 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에 함께 배치될 수 있으며, 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에서 전류 차단 소자(150)의 제1, 제2 리드(151,152)에 각각 연결된 제1, 제2 접속 부재(161,162)는, 테라스부(T)를 벗어난 위치로 연장되어 보호회로모듈(200)과 연결된다.
상기 접속 부재(160)는, 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에 배치되되, 테라스부(T)를 벗어난 위치로 연장되며, 상기 보호회로모듈(200)은, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 배치되되, 테라스부(T)를 벗어난 위치로 연장된다. 그리고, 상기 테라스부(T)를 벗어난 위치에서 상기 접속 부재(160)와 보호회로모듈(200)은 테라스부(T)의 개재 없이, 서로 마주하게 배치됨으로써, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 접속 부재(160)와 보호회로모듈(200)은, 용접이나 솔더링과 같은 열적 접합을 통하여 서로 결합될 수 있다.
상기 접속 부재(160)는, 전류 차단 소자(150)의 제1, 제2 리드(151,152)와 각각 연결된 제1, 제2 접속 부재(161,162)의 쌍을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 접속 부재(161,162)의 쌍은, 테라스부(T)의 제2 면(T2) 상에 배치되며, 테라스부(T)로부터 인출되는 제1, 제2 전극 탭(121,122) 쌍과의 전기적인 간섭을 피하기 위해, 제1, 제2 전극 탭(121,122) 쌍의 외측이나, 제1, 제2 전극 탭(121,122) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 접속 부재(161,162)의 쌍 중, 제1 접속 부재(161)는, 상기 제1, 제2 전극 탭(121,122) 쌍 보다 외측 위치에 배치되고, 제2 접속 부재(162)는 제1, 제2 전극 탭(121,122) 사이의 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제1, 제2 접속 부재(161,162)의 쌍은 테라스부(T)를 벗어난 위치로 연장되어 상기 보호회로모듈(200)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 접속 부재(161,162)는, 전류 차단 소자(150)의 제1, 제2 리드(151,152)로부터 테라스부(T)와 수직한 전극 탭(120)의 연장 방향을 따라, 테라스부(T)를 벗어난 위치로 나란하게 연장되어 보호회로모듈(200)에 연결될 수 있다.
도 6에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 배터리 팩이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 비교예에 따른 배터리 팩은, 배터리 셀(10)과 상기 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 보호회로모듈(20)을 포함하며, 상기 보호회로모듈(20)과 함께, 배터리 셀(10)의 테라스부(T) 상에 배치되는 전류 차단 소자(15)를 포함할 수 있다. 상기 비교예에 따른 배터리 팩에서는, 배터리 셀(10)의 테라스부(T) 상의 같은 편, 그러니까, 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 보호회로모듈(20)과 전류 차단 소자(15)가 함께 배치된다.
즉, 본 발명에 따른 배터리 팩에서는, 테라스부(T)의 서로 반대되는 제1 면(T1)과 제2 면(T2) 상에 각각 보호회로모듈(200)과 전류 차단 소자(150)가 배치되는데 반하여, 비교예에 따른 배터리 팩에서는 테라스부(T)의 제1 면(T1) 상에 보호회로모듈(20)과 전류 차단 소자(15)가 함께 배치되는 것이다.
이러한 비교예에 의하면, 보호회로모듈(20)과 전류 차단 소자(15) 간의 공간적인 간섭을 피하도록 보호회로모듈(20)에는 전류 차단 소자(15)의 장착 홀(V)이 형성되며, 보호회로모듈(20)의 도전 패턴(미도시)은, 장착 홀(V)을 우회하도록 설계된다. 상기 보호회로모듈(20)에 전류 차단 소자(15)의 장착 홀(V)이 형성됨에 따라 보호회로모듈(20)의 유효 면적이 그만큼 협소하게 제한되고, 이에 따라, 보호회로모듈(20)의 폭이 그만큼 증대될 필요가 있다. 예를 들어, 상기 보호회로모듈(20)은, 배터리 셀(10)의 충, 방전 경로를 형성하기 위해 회로기판 상에 형성된 도전 패턴(미도시)을 포함할 수 있는데, 도전 패턴(미도시)이 전류 차단 소자(15)의 장착 홀(V)을 우회하도록 폭 방향으로 돌출되게 형성되면, 전류 차단 소자(15)의 장착 홀(V)에 해당되는 폭만큼 전체 보호회로모듈(20)의 폭이 증가될 필요가 있고, 이것은 전체 배터리 팩의 크기가 증대되게 된다는 것을 의미한다.
본 발명에서는 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200)이, 테라스부(T)의 서로 반대되는 제2 면(T2)과 제1 면(T1) 상에 각각 장착됨으로써, 전류 차단 소자(150)와의 공간적인 간섭을 피하기 위해 보호회로모듈(200)에 별도의 장착 홀이 형성될 필요가 없고, 보호회로모듈(200)의 도전 패턴(미도시)이 장착 홀을 우회하여 설계될 필요가 없으므로, 그만큼 보호회로모듈(200)의 폭이 작아질 수 있고, 전체적으로 컴팩트한 구조의 배터리 팩이 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 전류 차단 소자(150)의 장착 홀이 형성될 필요가 없으므로, 홀이나 홈과 같은 구성이 형성되지 않은 평탄한 측면을 가질 수 있다. 즉, 상기 보호회로모듈(200) 중, 배터리 셀(100)과 인접한 측면, 그러니까, 배터리 셀(100)의 수용부(A)와 마주하는 보호회로모듈(200)의 측면은 홀이나 홈과 같은 구성을 포함하지 않고 평탄하게 형성될 수 있다. 여기서, 보호회로모듈(200)의 측면이 평탄하게 형성된다는 것은, 전류 차단 소자(150)를 수용하기 위한 홀이나 홈과 같은 구성을 포함하지 않는다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명에서는 테라스부(T)의 서로 반대되는 제2 면(T2)과 제1 면(T1) 상에 장착되는 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200)을 서로 전기적으로 연결하기 위해, 전류 차단 소자(150)로부터 연장되어 테라스부(T)를 벗어난 위치에서 보호회로모듈(200)과 연결되는 접속 부재(160)를 도입함으로써, 전류 차단 소자(150)와 보호회로모듈(200) 간의 전기적인 연결이 용이하게 이루어질 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: 전지 셀 110: 전극 조립체
111,112: 제1, 제2 전극판 113: 세퍼레이터
120: 전극 탭 121,122: 제1, 제2 전극 탭
130: 절연 테이프 150: 전류 차단 소자
150a: 전류 차단 소자의 본체 151,152: 제1, 제2 리드
160: 접속 부재 161,162: 제1, 제2 접속 부재
200: 보호회로모듈 200a: 회로기판
210: 회로소자 220: 접속 탭
221,222: 제1, 제2 접속 탭 300: 프레임
300C: 셀 수용부 300M: 회로 수용부
400: 커버 T: 테라스부
T1: 테라스부의 제1 면 T2: 테라스부의 제2 면
B: 테라스부의 실링면 S: 사이드 실링부
TS: 실링부 P: 외장재
P1,P2: 제1, 제2 외장재 P3: 폴딩부
A: 수용부 A1,A2: 제1, 제2 수용부
h1,h2: 제1, 제2 수용부의 두께

Claims (17)

  1. 전극 탭이 연결된 전극 조립체와, 서로 마주하게 결합되어, 상기 전극 조립체를 수용하는 수용부와 상기 수용부를 밀봉하도록 전극 탭을 가로질러 연장되는 테라스부를 함께 형성하는 제1, 제2 외장재를 포함하되, 상기 테라스부는 상기 제1 외장재 측의 제1 면과 상기 제2 외장재 측의 제2 면을 포함하는 배터리 셀;
    상기 배터리 셀과 전기적으로 연결된 것으로, 상기 테라스부의 제1 면 상에 배치되는 보호회로모듈; 및
    상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결된 것으로, 상기 테라스부의 제2 면 상에 배치되는 전류 차단 소자를 포함하고,
    상기 전류 차단 소자와 보호회로모듈은, 상기 테라스부를 사이에 두고 서로 마주하게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 외장재는, 각각 전극 조립체의 서로 다른 일부를 수용하기 위한 제1, 제2 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 수용부의 두께는, 제2 수용부의 두께 보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 차단 소자는 접속 부재를 개재하여 상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접속 부재는, 상기 전류 차단 소자로부터 상기 테라스부를 벗어난 위치로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은, 상기 테라스부의 제1 면 상에 배치되되, 상기 테라스부를 벗어난 위치로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접속 부재와 보호회로모듈은 상기 테라스부를 벗어난 위치에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전류 차단 소자는, 본체와 상기 본체를 통하여 서로 연결되는 제1, 제2 리드를 포함하고,
    상기 접속 부재는, 상기 제1, 제2 리드에 각각 연결된 제1, 제2 접속 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전극 탭은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭을 포함하고,
    상기 제1 접속 부재는, 상기 제1, 제2 전극 탭의 쌍 보다 외측 위치에 배치되고,
    상기 제2 접속 부재는 제1, 제2 전극 탭 사이의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2 접속 부재는, 전류 차단 소자의 제1, 제2 리드로부터 상기 전극 탭의 연장 방향을 따라, 테라스부를 벗어난 위치로 나란하게 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈 중, 상기 수용부와 마주하는 보호회로모듈의 측면은 평탄하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은, 둘 이상 다수의 배터리 셀을 포함하고,
    상기 보호회로모듈은 다수의 배터리 셀을 가로질러 연장되며, 배터리 셀 각각과 전기적인 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은, 다수의 배터리 셀의 테라스부를 따라 연장되면서 각각의 배터리 셀의 테라스부로부터 인출되는 전극 탭과 전기적인 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전극 탭은, 서로 다른 극성의 제1, 제2 전극 탭을 포함하고,
    상기 제1, 제2 전극 탭은 상기 테라스부로부터 인출되어 상기 보호회로모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은,
    상기 테라스부로부터 인출되는 제1, 제2 전극 탭과 겹쳐지도록 결합되며, 결합 공을 통하여 외부로 노출된 제1, 제2 접속 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 전류 차단 소자는, 상기 배터리 셀의 충, 방전 패스 상에 연결되어 배터리 셀의 오동작시 충, 방전 패스를 제한하거나 충, 방전 패스를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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