KR102619103B1 - 회로기판유닛을 구비한 배터리 및 그 회로기판유닛의 제조 방법 - Google Patents

회로기판유닛을 구비한 배터리 및 그 회로기판유닛의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예의 복수의 원통형 배터리 셀이 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 배터리는 복수의 상기 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 동시에 각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 센싱하는 회로기판유닛;을 구비하고, 상기 회로기판유닛은 각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 측정하는 회로부이 매설된 회로기판; 상기 회로기판의 일 측에 형성되어 상기 원통형 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 셀 터미널; 및 상기 회로부와 상기 셀 터미널을 동시에 관통하고, 내측으로 통전층이 형성된 통전홀;을 포함하여상기 원통형 배터리 셀과 상기 회로부가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하여 작업공수를 현저히 감소시키는 동시에 배터리의 품질을 향상시킨다.

Description

회로기판유닛을 구비한 배터리 및 그 회로기판유닛의 제조 방법{Battery with circuit board unit and method of manufacturing the circuit board unit}
본 발명은 회로기판유닛을 구비한 배터리 및 그 회로기판유닛의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 내의 배터리에 연결되어 전압을 센싱하는 회로기판유닛을 구비한 배터리 및 그 회로기판유닛의 제조 방법에 관한 것이다.
이차전지는 모바일 기기, 보조 전력장치 등에 광범위하게 사용되고 있다. 또한 종래 가솔린 차량이나 디젤 차량이 갖는 대기 오염 등의 각종 문제점을 해결하기 위한 대안으로 제기된 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그 인 하이브리드 전기자동차 등의 주된 동력원으로도 주목 받고 있다.
따라서 전기자동차 등에서 복수 개의 배터리 셀을 배치시킨 후 이를 직렬 또는 병렬의 방식으로 전기적으로 연결하여 고전압을 제공하는 고출력 대용량 배터리가 사용된다.
도 1은 종래 원통형 배터리 셀의 전기적인 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 배터리는 복수 개의 원통형 배터리 셀(1)을 일정하게 배치한 후, 금속으로 형성된 플레이트(3)를 통해 각 원통형 배터리 셀(1)이 전기적으로 연결하였다. 이때 각 원통형 배터리 셀(1)과 플레이트(3)는 원통형 배터리 셀(1)의 일 측과 플레이트(3)에 각각 접촉되는 와이어 리드(4)에 의해 전기적으로 연결된다.
따라서 종래의 배터리는 와이어리드(4)를 별물로 형성하여 원통형 배터리 셀(1)과 플레이트(3)에 각각 연결하여 생산에 소요되는 시간 및 작업자의 피로도를 크게 증가시키는 문제점이 있었으며, 원통형 배터리 셀(1)과 와이어리드(4)의 연결 공정 시 발생될 수 있는 불량 및 손상에 의한 생산성 및 품질이 현저히 저하되는 문제점 있었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 회로기판에 셀 터미널을 일체로 형성하여 개선된 작업성 및 품질을 가지는 회로기판유닛을 구비한 배터리 및 그 회로기판유닛의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 예는 복수의 원통형 배터리 셀이 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 배터리는 복수의 상기 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 동시에 각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 센싱하는 회로기판유닛;을 구비하고, 상기 회로기판유닛은 각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 측정하는 회로부이 매설된 회로기판; 상기 회로기판의 일 측에 형성되어 상기 원통형 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 셀 터미널; 및 상기 회로부와 상기 셀 터미널을 동시에 관통하고, 내측으로 통전층이 형성된 통전홀;을 포함하여상기 원통형 배터리 셀과 상기 회로부가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 회로기판은 복수의 상기 원통형 배터리 셀의 위치에 대응하여 복수의 연결홀이 형성될 수 있으며, 상기 셀 터미널은 서로 다른 상기 연결홀에 배치되도록 일 방향으로 연장되어 서로 다른 상기 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 통전홀은 하나의 상기 셀 터미널이 배치되는 서로 다른 상기 연결홀 사이에 형성되어 전기적으로 연결되는 서로 다른 상기 원통형 배터리 셀과 상기 회로부를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 통전홀은 하나의 상기 셀 터미널과 상기 회로부을 관통하는 복수 개의 홀로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 통전홀의 내측에 형성되는 내부통전층과, 상기 내부통전층과 연결되어 상기 회로부의 타 측및 상기 셀 터미널의 외측으로 형성되는 외부통전층으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시 예의 복수의 상기 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 동시에 각 상기 배터리 셀의 전압을 센싱하는 회로기판유닛의 제조 방법은 복수의 상기 원통형 배터리 셀의 위치에 대응하여 상기 회로기판의 내부 회로부을 형성하는 제1플레이트에 연결홀을 형성하는 제1성형단계; 서로 다른 상기 원통형 배터리 셀을 연결하는 셀 터미널이 서로 다른 상기 연결홀을 통해 노출되도록 배치하는 배치단계; 서로 다른 상기 연결홀 사이에 상기 셀 터미널과 상기 회로부을 관통하는 통전홀을 형성하는 제2성형단계; 및 상기 통전홀의 내측으로 상기 셀 터미널과 상기 회로부을 전기적으로 연결하는 통전층을 형성하는 제3성형단계;를 포함하여 상기 회로기판과 상기 셀 터미널이 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1성형단계 전, 상기 회로부을 형성하는 도체플레이트의 일 측에만 절연층을 적층시켜 상기 제1플레이트를 준비하는 준비단계;를 더 포함할 수 있으며, 상기 배치단계는 상기 절연층과 상기 셀 터미널 사이에 제2접착층을 형성시켜 인접하는 서로 다른 두 개의 상기 연결홀을 통해 상기 제1플레이트의 타 측으로 노출되도록 상기 셀 터미널을 고정할 수 있다.
상기 제2성형단계는 하나의 상기 배터리 셀의 노출되는 서로 다른 두 개의 상기 연결홀 사이에 복수의 상기 통전홀을 형성하는 것이 바람직하며, 상기 제3성형단계는 상기 통전홀의 내측으로 형성되는 내부통전층과, 상기 제1플레이트의 타 측 및 상기 셀 터미널의 외측으로 형성되는 외부통전층을 형성하는 전기 도금 단계인 것이 바람직하다.
상기 제3성형단계 후, 상기 제1플레이트의 타 측 및 상기 셀 터미널의 외측으로 절연층을 부착하는 부착단계;를 더 포함할 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명의 회로기판유닛을 구비한 배터리는 회로기판의 일 측에 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 셀 터미널을 일체로 형성시켜 작업공수를 현저히 감소시켜 작업자의 피로도 및 제품의 생산성을 향상시킨다.
또한 회로기판과 셀 터미널 연결 시 발생될 수 있는 불량, 손상 등을 근본적으로 방지하여 제품 생산성 향상 효과를 극대화하는 동시에 제품의 신뢰성을 향상시킨다.
또한 통전층은 복수의 홀로 형성되고, 홀의 내측으로 형성되는 내부통전층과, 회로부의 타 측 및 셀 터미널의 외측으로 형성되는 외부통전층으로 형성되어 원통형 배터리 셀의 전압을 측정하는 회로기판과 셀 터미널의 전기적인 연결 안정성을 향상시킨다.
도 1은 종래 원통형 배터리 셀의 전기적인 연결 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시 예의 회로기판유닛이 구비된 배터리의 사시도.
도 3은 도 2의 분해 사시도.
도 4는 도 3의 회로기판유닛의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 회로기판유닛의 Ⅴ-Ⅴ 방향의 단면도.
도 6은 도 3의 회로기판유닛의 Ⅵ-Ⅵ 방향의 단면도.
도 7(a)는 도 4의 셀 터미널의 사시도, 도 7(b)는 다른 실시 예의 셀 터미널의 사시도.
도 8은 본 발명의 일실시 예의 회로기판유닛의 제조 방법의 순서도.
도 9는 도 8의 제조 방법을 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 다만 상세한 설명에서 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위해 생략한다.
또한 이하에서 사용되는 있는 제1플레이트는 회로기판유닛의 제조 방법의 설명의 편의를 위한 것으로, 회로부를 형성는 도체플레이트의 일 측에만 절연층을 적층시킨 상태로 정의된다.
도 2는 본 발명의 일실시 예의 회로기판유닛이 구비된 배터리의 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해 사시도이며, 도 4는 도 3의 회로기판유닛의 분해 사시도이고, 도 5는 도 3의 회로기판유닛의 Ⅴ-Ⅴ 방향의 단면도이며, 도 6은 도 3의 회로기판유닛의 Ⅵ-Ⅵ 방향의 단면도이고, 도 7(a)는 도 4의 셀 터미널의 사시도이며, 도 7(b)는 다른 실시 예의 셀 터미널의 사시도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시 예는 복수의 원통형 배터리 셀(1)이 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 배터리는 복수의 상기 원통형 배터리 셀(1)을 전기적으로 연결하는 동시에 각 상기 원통형 배터리 셀(1)의 전압을 센싱하는 회로기판유닛(10)을 구비하고, 상기 회로기판유닛(10)은 각 상기 원통형 배터리 셀(1)의 전압을 측정하는 회로부(101)이 매설된 회로기판(100), 상기 회로기판(100)의 일 측에 형성되어 상기 원통형 배터리 셀(1)과 전기적으로 연결되는 셀 터미널(200) 및 상기 회로부(101)와 상기 셀 터미널(200)을 동시에 관통하고, 내측으로 통전층(320)이 형성된 통전홀(300)을 포함하여 상기 원통형 배터리 셀(1)과 상기 회로부(101)가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
배터리는 자동차 등에 사용되는 것으로, 복수의 원통형 배터리 셀(1)이 전기적으로 연결되어 고전압을 제공한다. 이때 배터리에는 복수의 원통형 배터리 셀(1)을 병렬 또는 직렬로 연결하여 필요한 고전압을 제공하는 동시에 각 원통형 배터리 셀(1)의 과전압, 과전류 등의 상태를 측정하는 회로기판유닛(10)이 구비된다.
회로기판유닛(10)은 일정한 패턴을 가지며 배치되는 복수의 원통형 배터리 셀(1)의 양 측에 형성되고, 각 원통형 배터리 셀(1)과 전기적으로 연결되어 복수의 원통형 배터리 셀(1)들을 직렬 또는 병렬로 연결한다. 이때 각 원통형 배터리 셀(1)의 과전류, 과전압 등의 상태를 측정하는 회로를 형성하여 외부장치로 전달한다.
이를 위해 본 발명의 배터리에 구비된 회로기판유닛(10)은 회로부(101)이 내부에 매설된 회로기판(100)과, 회로기판(100)의 일 측에 형성되어 원통형 배터리 셀(1)과 전기적으로 연결되는 셀 터미널(200)과, 회로부(101)과 셀 터미널(200)을 관통하고, 내측으로 통전층(320)이 형성된 통전홀(300)을 포함한다.
회로기판(100)은 원통형 배터리 셀(1)의 상태를 측정하는 회로부(101)와, 회로부(101)의 양 측으로 절연층(102)이 적층 형성되고, 회로부(101)와 절연층(102) 사이에는 제1접착층(103)이 형성되어 물리적인 강성을 보강하는 동시에 회로부(101)를 외부로부터 보호하고, 회로부(101)의 부식을 방지한다.
또한 회로기판(100)은 각 원통형 배터리 셀(1)의 위치에 대응하여 셀 터미널(200)이 노출되는 연결홀(110)이 형성되어 셀 터미널(200)과 원통형 배터리 셀(1)의 연결 공정이 가능하도록하며, 셀 터미널(200)의 배치 위치를 가이드하는 제1가이드(120)가 외측으로 돌출 형성되어 다수의 셀 터미널(200)이 안정적으로 배치되도록 한다.
따라서 연결홀(110)은 설계에 따라 복수의 원통형 배터리 셀(1)이 배치되는 위치에 회로부(101) 및 절연층(102)을 관통하여 형성되고, 이에 따라 연결홀(110)을 통해 셀 터미널(200)의 셀 연결부(220)가 노출되도록 한다.
이때 회로부(101)는 각 원통형 배터리 셀(1)의 전압 등의 상태를 측정할 수 있도록 각 통전홀(300)에서 연장되고, 바람직하게는 각 통전홀(300)에서 외부 장치로 측정된 원통형 배터리 셀(1)의 상태를 전기적인 신호로 전달하는 커넥터가 설치되는 위치로 각각 연장 형성된다.
이때 커넥터 설치 위치에 대응하여 회로부(101)와 연결되는 커넥터 연결부(130)가 형성되는 것이 바람직하다. 커넥터 연결부(130)는 회로기판(100)을 관통하여 형성되어 내부에서 회로부(101)가 노출되도록 하여 커넥터의 단자자 삽입되는 것만으로 쉽게 전기적 연결이 가능하도록 한다.
셀 터미널(200)은 회로부(101)와 전기적으로 연결되는 회로 연결부(210)와, 회로 연결부(210)에서 연장되어 원통형 배터리 셀(1)과 전기적으로 연결되는 셀 연결부(220)로 형성되어 인접하는 복수의 원통형 배터리 셀(1)들을 전기적으로 연결하는 동시에 회로부(101)와 연결되어 원통형 배터리 셀(1)의 상태를 측정하는 폐회로의 일부를 형성한다.
구체적으로 셀 연결부(220)는 회로 연결부(210)의 양 측으로 연장되어 서로 인접하는 2개의 원통형 배터리 셀(1)과 각각 연결되고, 회로 연결부(210)를 통해 2개의 원통형 배터리 셀(1)을 전기적으로 연결시키는 동시에 회로부(101)와 연결되어 2개의 원통형 배터리 셀(1)의 전기적인 연결 상태를 측정하고, 이를 외부 장치로 전달한다.
이때 셀 터미널(200)은 원통형 배터리 셀(1)과 전기적으로 연결되기 전 회로기판(100)의 일 측에 고정되므로 셀 연결부(220)와 원통형 배터리 셀(1)의 연결 공정을 위해 복수의 원통형 배터리 셀(1)의 각 위치에 대응하여 연결홀(110)이 형성되고, 연결홀(110)을 통해 셀 연결부(220)가 노출되도록 하여 솔더링 등의 공정이 가능하도록 한다.
이에 따라 도 7(a) 및 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 회로 연결부(210)에는 회로기판(100)과의 보다 향상된 고정력을 제공하기 위하여, 돌출되어 회로기판(100)의 일 측을 관통한 후 변형에 의해 회로기판(100)의 타 측으로 가압되는 보강돌기(211)가 더 형성될 수 있으며, 회로기판(100)에 형성된 제1가이드(120)에 안착되는 제2가이드(213)가 형성되어 다수의 셀 터미널(200)이 안정적으로 배치되도록 하는 동시에 연결홀(110)의 위치에 대응하여 셀 연결부(220)가 배치될 수 있도록 하여 작업성 또한 향상시킨다.
이때 회로 연결부(210)의 일 측 즉, 회로기판과 대향하는 면에는 접착층(212)이 더 형성되어, 고정력 향상 효과를 증대시키는 동시에 통전홀(300) 형성 공정에서 셀 터미널(200)이 움직이는 것을 방지하여 보다 안정적으로 통전층(320)을 형성하여 궁극적으로는 제품 신뢰성을 향상시킨다.
이때 제2가이드(213)는 제1가이드(120)와 동일한 형상을 가지며, 같은 방향으로 돌출 또는 요입되어 서로 상보적으로 결합될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한 셀 연결부(220)에는 일 측으로 밴딩부(221)가 형성되어 셀 연결부(220)가 연결홀(110)의 외측으로 돌출되지 않도록 하는 동시에 원통형 배터리 셀(1)과의 안정적으로 연결되도록 한다.
따라서 밴딩부(221)는 각 셀 연결부(220)의 일 측에서 연속적으로 왕곡되어 셀 연결부(220)가 평평하면서도, 회로기판(100)에 연결(고정)되었을 때 회로 연결부(210)보다 회로기판(100)의 일 측에서 멀리 이격되도록 한다.
이때 배터리 소형화를 위하여 원통형 배터리 셀(1)의 배치위치를 고려하였을 때, 하나의 셀 터미널(200)에 의해 연결되는 2개의 원통형 배터리 셀(1)은 대각선을 어느 하나의 원통형 배터리 셀(1)과 이와 인접하여 대각선으로 배치되는 다른 어느 하나의 원통형 배터리 셀(1)로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이는 일 예의 해당하며, 설계에 맞춰 전기적으로 연결되는 인접하는 원통형 배터리 셀(1)의 위치를 변경될 수 있다.
다시 말해 셀 터미널(200)은 회로 연결부(210)가 서로 다른 연결홀(110) 사이에 배치되어 통전홀(300)을 통해 회로부(101)와 전기적으로 연결되고, 셀 연결부(220)는 회로 연결부(210)의 양 측으로 형성되어 회로 연결부(210)가 연결된 위치에 인접하는 서로 다른 연결홀(110)을 통해 각각 외부로 노출된다.
따라서 본 발명의 회로기판유닛(10)을 구비한 배터리는 일정 패턴을 가지며 배치된 복수의 원통형 배터리 셀(1)의 양 측으로 회로기판유닛(10)을 형성하고, 셀 연결부(220)와 원통형 배터리 셀(1)의 전기적인 연결을 통해 복수의 원통형 배터리 셀(1)을 전기적으로 연결하여 고전압을 제공하는 동시에 회로부(101)와 연결되어 작업공수 현저히 감소시키고 이에 따라 개선된 작업성 및 제품 생산성을 제공한다.
통전홀(300)은 회로기판(100) 및 회로 연결부(210)를 관통하는 홀(310)과, 홀(310)의 내측으로 적층된 통전층(320)으로 형성되어 회로부(101)와 셀 터미널(200)을 전기적으로 연결한다. 구체적으로 홀(310)은 회로부(101)의 일 측에만 절연층(102)이 적층되고, 절연층(102)의 일 측으로 셀 터미널(200)이 연결(고정)된 상태에서 회로 연결부(210), 절연층(102) 및 회로부(101)를 동시에 관통하여 형성되며, 내측으로는 회로부(101)와 회로 연결부(210)를 전기적으로 연결하는 통전층(320)이 형성된다.
이때 하나의 셀 터미널(200)의 회로 연결부(210)를 관통하는 홀(310)은 복수 개로 형성되고, 통전층(320)은 홀(310)의 내부면에 적층되는 내부통전층(321)과, 회로부(101) 및 회로 연결부(210)의 외측으로 적층되는 외부통전층(322)으로 형성되어 회로부(101)와 셀 터미널(200)의 전기적 연결의 안정성을 확보하는 것이 바람직하다.
다시 말해 통전홀(300)은 회로부(101)와 셀 터미널(200)을 동시에 관통하는 홀(310) 내부에 전기전도성을 같는 통전홀(300)을 형성시켜 셀 터미널(200)과 원통형 배터리 셀(1)의 전기적인 연결시킴과 동시에 회로부(101)와 원통형 배터리 셀(1)을 전기적으로 연결하여 작업공수를 현저히 감소시킨다.
이때 통전홀(300)은 회로부(101)의 일 측에 적층된 절연층(102)만을 관통하도록 형성되어 타 측에 적층된 절연층(102)에 의해 외부 부품과 전기적인 연결이 차단되며, 통전홀(300)이 형성된 회로 연결부(210)의 외측으로도 절연층(102)이 추가적으로 적층되어 보다 안정적인 전기적 연결을 제공한다.
따라서 본 발명의 회로기판유닛(10)을 구비한 배터리는 회로기판(100)의 일 측에 인접하는 2개의 원통형 배터리 셀(1)과 전기적으로 연결되는 셀 터미널(200)이 일체로 형성하여 작업공수를 현저히 감소시켜 작업성을 향상시키는 동시에 생산에 소요되는 시간을 절감하여 제품 생산성을 현저히 향상시킨다.
또한 하나의 셀 터미널(200)을 관통하는 홀(310)을 복수 개로 형성하고, 내부통전층(321)와 연결되는 외부통전층(322)을 형성하여 전기적 연결의 안정성을 확보하고, 회로기판(100)과 원통형 배터리 셀(1)을 전기적으로 연결하는 공정을 제외할 수 있어 생산 공정을 간소화하여 생산 공정에서 발생할 수 있는 손상을 최소화하여 제품의 신뢰성 또한 현저히 향상시킨다.
이하에서는 배터리에 구비되는 회로기판유닛(10)의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 하며, 설명의 중복을 회피하기 위하여 앞서 설명한 부분에 대해서는 생략하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일실시 예의 회로기판유닛의 제조 방법의 순서도이고, 도 9는 도 8의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시 예의 복수의 상기 원통형 배터리 셀(1)을 전기적으로 연결하는 동시에 각 상기 배터리 셀의 전압을 센싱하는 회로기판유닛(10)의 제조 방법은 복수의 상기 원통형 배터리 셀(1)의 위치에 대응하여 상기 회로기판(100)의 내부 회로부(101)을 형성하는 제1플레이트에 연결홀(110)을 형성하는 제1성형단계(S20), 서로 다른 상기 원통형 배터리 셀(1)을 연결하는 셀 터미널(200)이 서로 다른 상기 연결홀(110)을 통해 노출되도록 배치하는 배치단계(S30), 서로 다른 상기 연결홀(110) 사이에 상기 셀 터미널(200)과 상기 회로부(101)을 관통하는 통전홀(300)을 형성하는 제2성형단계(S40) 및 상기 통전홀(300)의 내측으로 상기 셀 터미널(200)과 상기 회로부(101)을 전기적으로 연결하는 통전층(320)을 형성하는 제3성형단계(S50)를 포함하여 상기 회로기판(100)과 상기 셀 터미널(200)이 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
준비단계(S10)는 회로부(101)를 형성하는 도체플레이트의 일 측에만 절연층(102)을 적층시켜 제1플레이트를 형성하는 단계로, 제1플레이트의 일 측으로 셀 터미널(200)을 연결(고정)시키고, 이를 관통하는 제2성형단계(S40)를 위한 사전 단계이다.
제1성형단계(S20)는 복수의 원통형 배터리 셀(1)의 위치에 대응하여 제1플레이트를 관통하는 연결홀(110)을 형성하는 단계로, 제1플레이트의 일 측에서 펀칭 공정을 통해 복수의 원통형 배터리 셀(1)이 각각 배치되는 복수의 연결홀(110)을 형성한다.
이때 제1성형단계(S20)는 하나의 셀 터미널(200)이 배치되는 인접하는 2 개의 연결홀(110) 사이에 셀 터미널(200)의 연겨 위치를 가이드하는 제1가이드(120)를 함께 형성하는 것이 바람직하며, 이때 제1가이드(120)는 연결홀(110)과 달리 제1플레이트를 관통하지 않고 가압에 의해 제1플레이트의 일 측에서 요입되어 형성된다.
배치단계(S30)는 서로 다른 원통형 배터리 셀(1)들을 전기적으로 연결시키는 셀 터미널(200)을 제1플레이트의 일 측에 적층된 절연층(102)의 미리 설계된 위치에 배치시키고, 이를 고정하는 단계이다.
구체적으로 셀 터미널(200)은 전기적으로 연결되는 인접하는 2개의 원통형 배터리 셀(1)이 위치에 형성된 2개의 연결홀(110)에 셀 연결부(220)가 형성되도록 배치되고, 이때 정확한 배치를 위하여 제1가이드(120)와 상보적으로 결합되는 제2가이드(213)가 회로 연결부(210)에 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 제1,2가이드(120.213)는 어느 하나가 돌출 형성되는 경우에는 다른 하나는 요입되어 형성되고, 어느 하나가 요입 형성되는 경우에는 다른 하나가 돌출되어 형성되며, 동일한 형상을 가지되 다각형과 같이 방향성을 가지는 것이 바람직하다.
일 예의 제1,2가이드(120,213)는 사각형상을 가지며, 서로 대향하는 면을 기준으로 제1가이드(120)는 요입 형성되고, 제2가이드(213)는 돌출 형성되며, 요입된 제1가이드(120)에는 접착제가 미리 수용되어 제1플레이트와 셀 터미널(200) 사이의 고정력을 향상시킨다.
다시 말해 배치단계(S30)는 복수의 연결홀(110) 중 서로 전기적으로 연결되는 2개의 원통형 배터리 셀(1)이 배치되는 2개의 연결홀(110)을 가로지르도록 복수의 셀 터미널(200)을 배치하고 고정하는 단계로 제1플레이트의 일 측에 복수의 셀 터미널(200)을 연결(고정)시켜 일체로 형성한다.
제2성형단계(S40)는 제1플레이트와 셀 터미널(200)을 관통하여 홀(310)을 형성하는 단계로, 홀(310)의 내측으로 회로부(101) 및 회로 연결부(210)가 노출되도록 한다. 이는 홀(310)의 내측을 통해 회로부(101)와 셀 터미널(200)을 전기적으로 연결하기 위한 사전 단계로, 전기적 연결의 안정성을 위해 하나의 셀 터미널(200)을 관통하는 홀(310)은 복수 개로 형성되는 것이 바람직하다.
제3성형단계(S50)는 홀(310)의 내측으로 통전층(320)을 형성하는 단계로, 통전층(320)은 전기전도성을 가지는 물질로 형성되고, 홀(310)의 내부면에 적층되어 회로부(101)와 셀 터미널(200)을 전기적으로 연결한다.
이때 통전층(320)은 복수의 홀(310)의 내측으로 형성되는 내부통전층(321)(320)과, 각 내부통전층(321)(320)에서 연장되고, 회로부(101) 및 회로 연결부(210)의 외측으로 형성되는 외부통전층(322)(320)을 동 도금 단계로 형성되는 것이 바람직하다.
다시 말해 제3성형단계(S50)는 일체로 형성된 제1플레이트와 셀 터미널(200)을 전기적으로 연결하는 단계로, 이에 따라 셀 터미널(200)과 인접하는 원통형 배터리 셀(1)의 전기적 연결에 의해 인접하는 2개의 원통형 배터리 셀(1)이 전기적으로 연결되는 동시에 회로부(101)와도 연결될 수 있어 배터리 생산 시 작업공수를 현저히 감소시킨다.
또한 제3성형단계(S50) 후, 부착단계(S60)가 더 수행된다. 부착단계는 제1플레이트의 타 측 및 회로 연결부(210)의 외측으로 절연층(102)을 부착시키는 단계로, 회로부(101)를 수분 유입 등을 막아 회로부(101)의 부식 방지하고, 외부로부터 보호하고, 통전홀(300)로 불순물이 유입되는 것을 방지하여 전기적 연결 안정성을 향상시킨다.
이때 제1플레이트의 타 측 및 회로 연결부(210)의 외측에 적층되는 절연층(102) 각각에는 통전홀(300)이 형성되어, 셀 연결부(220)와 원통형 배터리 셀(1)이 접촉되도록 하는 동시에 연결홀(110)을 통해 셀 연결부(220)가 노출되도록하여 원통형 배터리 셀(1)과 셀 연결부(220)를 전기적으로 연결시키는 솔더링 등의 공정이 가능하도록 한다.
따라서 본 발명의 회로기판유닛(10)의 제조 방법은 회로기판(100)의 일 측에 복수의 셀 터미널(200)을 일체로 형성하고, 통전홀(300)을 형성하여 회로부(101)와 셀 터미널(200)을 전기적으로 연결하므로 배터리 제조 시 작업공수를 현저히 감소시켜 생산성을 현저히 향상시킨다.
또한 원통형 배터리 셀(1)과 회로부(101)를 연결하는 공정을 제외함으로써 전기적인 연결 안정성을 확보하고, 연결 공정에서 발생할 수 있는 불량 및 손상을 근본적으로 차단하여 배터리의 신뢰성 또한 현저히 향상시킨다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것은 본 발명의 보호범위에 해당한다.
1 원통형 배터리 셀
10 회로기판유닛
100 회로기판 101 회로부
102 절연층 103 제1접착층
110 연결홀 120 제1가이드
130 커넥터 연결부
200 셀 터미널
210 회로 연결부 211 보강돌기
212 제2접착층 213 제2가이드
220 셀 연결부 221 밴딩부
300 통전홀 310 홀
320 통전층 321 내부통전층
322 외부통전층

Claims (10)

  1. 복수의 원통형 배터리 셀이 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 배터리에 있어서,
    복수의 상기 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 동시에 각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 센싱하는 회로기판유닛;을 포함하고,
    상기 회로기판유닛은
    복수의 상기 원통형 배터리 셀의 위치에 대응하여 복수의 연결홀이 형성되고, 각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 측정하는 회로부가 매설된 회로기판;
    서로 다른 상기 연결홀에 배치되도록 일 방향으로 연장되어 서로 다른 상기 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 셀 터미널; 및
    상기 회로부와 상기 셀 터미널을 동시에 관통하고, 내측으로 통전층이 형성되며, 하나의 상기 셀 터미널이 배치되는 서로 다른 상기 연결홀 사이에 형성되어 전기적으로 연결되는 서로 다른 상기 원통형 배터리 셀과 상기 회로부를 전기적으로 연결시키는 통전홀;을 포함하여 상기 원통형 배터리 셀과 상기 회로부가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 회로기판유닛이 구비된 배터리.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통전홀은
    하나의 상기 셀 터미널과 상기 회로부를 관통하는 복수 개의 홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 회로기판유닛이 구비된 배터리.
  5. 복수의 원통형 배터리 셀이 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 배터리에 있어서,
    복수의 상기 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결시키는 동시에 각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 센싱하는 회로기판유닛;을 포함하고,
    상기 회로기판유닛은
    각 상기 원통형 배터리 셀의 전압을 측정하는 회로부가 매설된 회로기판;
    상기 회로기판의 일 측에 형성되어 상기 원통형 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 셀 터미널; 및
    상기 회로부와 상기 셀 터미널을 동시에 관통하고, 내측으로 통전층이 형성된 통전홀;을 포함하여 상기 원통형 배터리 셀과 상기 회로부가 전기적으로 연결되며,
    상기 통전층은
    상기 통전홀의 내측에 형성되는 내부통전층과, 상기 내부통전층과 연결되어 상기 회로부의 타 측및 상기 셀 터미널의 외측으로 형성되는 외부통전층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회로기판유닛이 구비된 배터리.
  6. 복수의 원통형 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 동시에 각 상기 배터리 셀의 전압을 센싱하는 회로기판유닛의 제조 방법에 있어서,
    복수의 상기 원통형 배터리 셀의 위치에 대응하여 상기 회로기판의 내부 회로부를 형성하는 제1플레이트에 연결홀을 형성하는 제1성형단계;
    서로 다른 상기 원통형 배터리 셀을 연결하는 셀 터미널이 서로 다른 상기 연결홀을 통해 노출되도록 배치하는 배치단계;
    서로 다른 상기 연결홀 사이에 상기 셀 터미널과 상기 회로부을 관통하는 통전홀을 형성하는 제2성형단계; 및
    상기 통전홀의 내측으로 상기 셀 터미널과 상기 회로부을 전기적으로 연결하는 통전층을 형성하는 제3성형단계;를 포함하여 상기 회로기판과 상기 셀 터미널이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1성형단계 전, 상기 회로부을 형성하는 도체플레이트의 일 측에만 절연층을 적층시켜 상기 제1플레이트를 준비하는 준비단계;를 더 포함하고,
    상기 배치단계는
    상기 절연층과 상기 셀 터미널 사이에 제2접착층을 형성시켜 인접하는 서로 다른 두 개의 상기 연결홀을 통해 상기 제1플레이트의 타 측으로 노출되도록 상기 셀 터미널을 고정하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2성형단계는
    하나의 상기 배터리 셀의 노출되는 서로 다른 두 개의 상기 연결홀 사이에 복수의 상기 통전홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제3성형단계는
    상기 통전홀의 내측으로 형성되는 내부통전층과, 상기 제1플레이트의 타 측 및 상기 셀 터미널의 외측으로 형성되는 외부통전층을 형성하는 동 도금 단계인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제3성형단계 후, 상기 제1플레이트의 타 측 및 상기 셀 터미널의 외측으로 절연층을 부착하는 부착단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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JP2011521403A (ja) * 2008-04-14 2011-07-21 エイ １２３ システムズ，インク． 自在電圧の重畳収納可能な電池モジュール設計

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