KR20090026698A

KR20090026698A - 전지 팩

Info

Publication number: KR20090026698A
Application number: KR1020070091822A
Authority: KR
Inventors: 박재순
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-03-13
Also published as: KR101429766B1

Abstract

본 발명은 복수의 이차전지를 사용하는 전지 팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 전기적으로 접속되는 복수의 이차전지에 대한 스마트 모듈이 둘 이상의 인쇄회로기판(PCB)를 포함하여 이루어지는 전지 팩에 관한 것이다.

본 발명의 전지 팩은 복수의 베어 셀이 전기적으로 연결되는 멀티 셀과, 상기 멀티 셀을 수용하는 외장 케이스를 포함하는 전지 팩에 있어서, 상기 멀티 셀의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되는 제1스마트회로기판과, 상기 멀티 셀과 외부 기기와의 전기적 연결을 위한 커넥터가 실장되는 제2스마트회로기판과, 상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판에 양단이 각각 전기적으로 연결되어 대전류를 흐르게 하는 제1도선과, 상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판에 양단이 각각 전기적으로 연결되어 소전류를 흐르게 하는 제2도선을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이차전지, 원통형 셀, 대전류, 소전류, FPCB

Description

전지 팩{Battery Pack}

이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전과 방전을 하는 전지이다. 상기 이차전지는 휴대폰이나 PDA 등 휴대 가능한 소형 전자기기에 대해서는 통상 단일의 이차전지를 수용한 전지 팩 형태로 사용되고, 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)나 노트북 컴퓨터 등 중대형 기기에 대해서는 통상 복수의 이차전지를 수용한 전지 팩 형태로 사용된다.

그리고, 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되는데, 대표적인 형상으로 원통형과 각형이 있다. 여기서, 각형 이차전지는 통상 휴대폰, PDA, 디지털 카메라등 저전력을 필요로 하는 소형 전자기기에 사용된다. 또한, 원통형 이차전지는 통상 팩에 복수로 수용된 전지 팩의 형태로써 전기 자동차나 노트북 컴퓨터 등 대전력을 필요로 하는 기기에 사용된다.

상기와 같이 하나의 전지 팩은 통상 전기적으로 접속되는 복수의 이차전지를 가지는 것으로서, 중공형 외장케이스의 내측에 복수의 이차전지가 나란히 정렬되어 전기적으로 접속되는 형태이다. 그리고, 상기 복수의 이차전지에 대한 보호회로모듈(PCM, Protect Circuit Module)이나 스마트 모듈(Smart Module)이 설치된다. 여기서, 보호회로 모듈은 이차전지의 폭발 위험을 방지하는 제한적인 기능을 갖는 것이며, 스마트 모듈은 상기 보호회로 모듈의 기능 이외에 전지 잔량 측정, 충전제어기능, 전지용량이나 잔량 및 사용횟수 등의 데이터 저장 기능까지 갖춘 지능형 전지 시스템을 말한다.

또한, 상기 보호회로 모듈이나 스마트 모듈은 인쇄회로기판(PCB)에 여러 전자소자가 실장된 구성이며, 이하의 설명에서는 스마트 모듈을 중심으로 설명한다.

노트북 컴퓨터에 사용되는 전지 팩을 예로 들면, 노트북 컴퓨터용 전지 팩은 통상 중공형 케이스의 내측에 복수의 원통형 베어 셀이 측면을 접하는 상태로 나란히 배열되어 서로 전기적으로 접속된다. 그리고, 상기 중공형 케이스의 내측에 스마트 모듈이 설치되는 것으로서, 상기 스마트 모듈은 인쇄회로기판(PCB)에 여러 전자소자와 커넥터가 실장된 형태이다. 여기서, 상기 커넥터는 전지 팩의 충전전류와 방전전류를 통전하는 단자 및 전지 팩의 내외로 교신되는 전기적 신호를 통전하는 단자를 구비한다. 즉, 상기 커넥터는 인쇄회로기판의 전체 크기 대비 상당한 크기를 가진다.

상기 이유로, 스마트 모듈의 인쇄회로기판에 커넥터와 여러 전자소자를 함께 실장하는데 어려움이 있다. 그리고, 커넥터를 통해 흐르는 대전류의 충전전류와 방전전류가 흐르는 도선이 여러 전자소자와 근접된 상태이므로, 충전전류와 방전전류 에서 발생하는 전기적 노이즈가 근접 설치된 여러 전자소자에 전달된다. 이는 여러 전자소자의 오작동의 원인이 될 수 있다. 또한, 충전전류나 방전전류의 대전류 도선과 전기적 신호의 소전류 도선이 인쇄회로기판의 비교적 좁은 공간에 배치되는 것이므로, 대전류에서 발생하는 많은 전기적 노이즈가 소전류에 영향을 주어 전기적 신호에 간섭을 일으킬 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스마트회로기판간의 전기적인 접속 라인에서, 충.방전용 대전류가 흐르는 라인의 전기적 노이즈로부터 소전류가 흐르는 신호 전달용 라인의 간섭 현상이 억제되어 양호한 신호 전달이 이루어지는 동시에, 충.방전용 대전류는 보다 원활하게 흘러 전지의 방전용량이나 신속한 충전을 가능토록 하는 전지 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 또한, 충.방전용 대전류가 흐르는 라인이 인쇄회로기판에 실장된 여러 전자소자로부터 가능한 더 이격되고, 그를 통해 인쇄회로기판에 실장된 여러 전자소자가 대전류의 전기적 노이즈에 의한 영향으로부터 더 안전하게 보호될 수 있도록 하는 전지 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 팩은, 복수의 베어 셀이 전기적으로 연결되는 멀티 셀과, 상기 멀티 셀을 수용하는 외장 케이스를 포함하는 전지 팩에 있어서, 상기 멀티 셀의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되는 제1스마트회로기판과, 상기 멀티 셀과 외부 기기와의 전기적 연결을 위한 커넥터가 실장되는 제2스마트회로기판과, 상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판에 양단이 각각 전기적으로 연결되어 대전류를 흐르게 하는 제1도선과, 상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판에 양단이 각각 전기적으로 연결되어 소전류를 흐르게 하는 제2도선을 포함할 수 있다.

상기 제1도선을 통하여 흐르는 대전류는 상기 멀티 셀의 충전 전류 및 방전 전류이며, 상기 제2도선을 통하여 흐르는 소전류는 전기적 신호일 수 있다.

상기 커넥터는 상기 제1도선과 전기적으로 연결되는 전원 단자부와, 상기 제2도선과 전기적으로 연결되는 신호 단자부를 포함할 수 있다.

상기 외장 케이스는 하부 케이스와 상부 커버를 포함하는 육면체의 박스 형상으로 형성되며, 상기 베어 셀은 측면이 서로 접하면서 배열되도록 상기 하부 케이스의 내부에 내장될 수 있다.

상기 하부케이스는 일측면이 외부로 돌출되는 형태로 형성되는 커넥터 수용부와, 상기 커넥터의 단자들과 대응되도록 상기 커넥터 수용부에 형성되는 단자 노출부를 포함할 수 있다.

상기 제1스마트회로기판은 상기 멀티 셀과 상기 상부 커버 사이에 위치하며, 상기 제2스마트회로기판은 상기 멀티셀과 상기 하부 케이스의 일측면 사이에 위치할 수 있다.

상기 제1스마트회로기판과 상기 멀티셀의 사이 및 상기 제2스마트회로기판과 상기 멀티 셀의 사이에는 절연시트가 위치할 수 있다.

상기 제2스마트회로기판은 상기 멀티셀과 상기 하부 케이스의 일측면 사이에 위치하며, 상기 제2스마트회로기판이 위치하는 상기 하부 케이스의 일측면에는 상기 커넥터 수용부가 형성될 수 있다.

상기 제1도선은 금속 플레이트로 형성될 수 있다.

상기 제2도선은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 이루어질 수 있다.

상기 제1도선은 멀티 셀의 양극과 전기적으로 연결되는 양극 도선 및 멀티 셀의 음극과 전기적으로 연결되는 음극 도선으로 이루어질 수 있다.

상기 제2도선은 상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판의 중앙부에 배치되고, 상기 제1도선은 상기 제2도선의 양측에 각각 배치될 수 있다.

상기 제1도선의 양극 도선 및 음극 도선은 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판의 중앙부에서 어느 한쪽으로 편중되어 배치되고, 상기 제2도선은 상기 제1도선의 반대쪽에 편중되어 배치될 수 있다.

상기한 실시예를 통하여 알 수 있는바와 같이, 본 발명에 따른 전지 팩에 의해서, 전지 팩의 내부 회로 중 충전전류나 방전전류의 대전류 도선과 전기적 신호의 소전류 도선이 별개의 도선으로 형성되어 이격 배치됨에 따라, 소전류 도선이 대전류 도선의 전기적 노이즈로부터 충분히 이격되어 영향을 받지 않거나 영향을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 소전류 도선을 통한 전기적 신호의 전달이 더 양호하게 이루어진다. 또한, 대전류 도선을 통한 전기적 신호의 전달이 더 양호하게 이루어진다. 또한, 대전류 도선을 통한 충전전류나 방전전류의 흐름이 원활하게 진행되고, 그 결과 전지 팩의 충전 효율이나 방전 효율이 향상된다.

그리고, 스마트모듈의 인쇄회로기판에 실장되는 여러 전자소자가 비교적 넓게 기판 면적을 통해 대전류 도선과 충분히 이격되면서 배치될 수 있으므로, 여러 전자소자는 대전류 도선에서 방출되는 전기적 노이즈로부터 충분히 이격되어 오작동이나 기타 이상 현상으로부터 보호될 수 있다.

이하에서 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 전지 팩에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 전지 팩의 외장케이스를 결합한 사시도이다. 본 발명에 일 실시예에 따른 전지 팩(100)은 멀티 셀(110), 외장케이스(120), 제1스마트회로기판(130), 제2스마트회로기판(140), 커넥터(150), 제1도선(160), 제2도선(170)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 제1스마트회로기판(130)과 상기 멀티 셀(110) 사이, 상기 제2스마트회로기판(140)과 멀티 셀(110) 사이에는 절연시트(180)가 개재될 수 있다.

상기 멀티 셀(110)은 복수의 원통형 베어 셀(111)이 측면을 접하며 나란히 정렬되고 전기적으로 접속됨으로써 형성된다. 상기 원통형 베어 셀(111)은 충전과 방전을 하는 이차전지를 말하며, 상기 원통형 베어 셀(111)은 일반적으로 채용될 수 있는 원통형 베어 셀을 말하는바 이하에서 상기 원통형 베어 셀에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 실시예는 복수의 원통형 베어 셀(111)이 도 1에 도시된 바와 같이 멀티 셀(110)을 형성하는 형태이나. 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 복수의 각형 베어 셀이 나란히 정렬되어 멀티 셀을 형성하는 형태일 수 있다.

상기 외장케이스(120)는 하부 케이스(121)와 상부 커버(122)를 포함하는 육면체의 박스 형상이며, 상기 하부 케이스(121)의 내측에 상기 멀티 셀(110)이 수용 될 수 있다. 그리고, 본 실시예의 도면에는 상세히 도시하지 않았지만, 상기 멀티 셀(110)은 복수의 원통형 베어 셀(111)이 사전에 전기적으로 연결된 상태에서 상기 하부 케이스(121)에 수용되는 것일 수 있다. 또한, 상기 하부 케이스(121)에 원통형 베어 셀(111) 간의 전기적 연결을 위한 단자구조가 설치되고, 상기 하부 케이스(121)에 복수의 원통형 베어 셀(111)이 측면을 접하며 정렬된 상태로 수용되어 상기 단자구조에 의해 서로 전기적으로 연결되는 형태일 수 있다.

그리고, 하부 케이스(121)는 일측면에 돌출된 형태의 커넥터 수용부(121a)를 가지며, 상기 커넥터 수용부(121a)에 커넥터(150)의 단자를 직접 또는 간접적으로 노출하기 위한 단자 노출부(121b)가 형성된다. 여기서, 상기 단자 노출부(121b)는 하부 케이스(121)의 일측면에 형성되는 홀 형태이고, 이러한 홀 형태의 단자 노출부(121b)를 통해 커넥터(150)의 단자가 외부에 직접 노출되는 형태일 수 있다. 또한, 상기 커넥터 수용부(121a)는 도 1에 도시된 바와 같이 상부를 개방한 형태이며, 상부 커버(122)의 일측면에 수용부 덮개(122a)가 돌출된 형태로 형성되어, 상기 수용부 덮개(122a)가 상기 커넥터 수용부(121a)의 개방된 상부를 외부로부터 차단하는 형태일 수 있다.

상기 하부 케이스(121)와 상기 상부 커버(122)의 결합된 상태를 나타낸 사시도는 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 외장케이스(120)를 형성하는 상기 하부 케이스(121)와 상기 상부 커버(122)는 같은 크기를 가지는 육면체의 박스 형상으로서 서로 결합되어 전지 팩(100)을 이루게 된다. 상기 결합은 기계적인 체결을 통한 결합이거나, 양면 테이프등을 이용한 접착을 통한 결합일 수 있으나, 여기서 상기 하부 케이스(121)와 상기 상부 커버(122)의 결합 방법을 한정하는 것은 아니며, 상기 하부 케이스(121)와 상기 상부 커버(122)가 결합되어 이루게 되는 전지 팩(100)의 내측에 멀티 셀(110)이 수용될 수 있는 구조이면 족하다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하부 케이스(121)의 커넥터 수용부(121a) 및 상부 커버(122)의 수용부 덮개(122a) 부분이 결합되어 형성되는 공간에는 후술할 커넥터(150)가 내장될 수 있으며, 상기 커넥터(150)는 상기 하부 케이스(121)의 일측에 형성된 단자 노출부(121b)를 통하여 외부 기기와 전기적으로 연결되어 질 수 있다.

상기 제1스마트회로기판(130)은 상부 커버(122)의 내면과 멀티 셀(110)의 사이에 위치하며, 이러한 제1스마트회로기판(130)에 상기 멀티 셀(110)의 양극과 음극이 각각 전기적으로 연결된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 멀티 셀(110)의 양극과 음극에 양극 리드탭(112)과 음극 리드탭(113)이 각각 연결되고, 상기 양극 리드탭(112)과 상기 음극 리드탭(113)에 상기 제1스마트회로기판(130)이 전기적으로 연결된다.

상기 제2스마트회로기판(140)은 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 케이스(121)의 일측면과 멀티 셀(110)의 사이에 설치될 수 있다. 또한, 상기 제2스마트회로기판(140)의 일면에는 상기 멀티 셀(110)과 외부기기와의 전기적 연결을 위한 커넥터(150)가 실장될 수 있다.

상기 제1스마트회로기판(130) 및 상기 제2스마트회로기판(140)은 인쇄회로기판(PCB)을 사용할 수 있다.

상기 커넥터(150)는 전원단자부와 신호단자부를 포함하는 형태일 수 있는데, 상기 커넥터(150)에 관한 설명은 도 3a, 3b에대한 설명시 함께 하기로 한다.

상기 제1도선(160)은 양단이 각각 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)에 전기적으로 연결되며, 상기 제1도선(160)을 통해 멀티 셀(110)의 충전전류나 방전전류가 흐른다. 다시 말해, 상기 제1도선(160)을 통해 전지 팩(100)의 대전류가 흐르게 된다. 여기서 상기 제1도선(160)은 내부저항의 감소를 위해 금속 플레이트의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1도선(160)은 전도성 있는 니켈 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있으나, 여기서 상기 제 1도선(160)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 이와 같이 하여 상기 제1도선(160)을 통해 흐르는 충전전류와 방전전류의 대전류는 저항에 의한 손실을 줄이며 흐르게 된다.

또한, 상기 제1도선(160)은 멀티 셀(110)의 양극과 연결되는 양극도선(160a) 및 멀티 셀(110)의 음극과 연결되는 음극도선(160b)으로 이루어지고, 상기 양극도선(160a)과 음극도선(160b)은 후술되는 제2도선(170)을 중심으로 양측에 각각 배치될 수 있다. 다만, 상기 양극도선(160a)과 상기 음극도선(160b)의 배치는 도 1에 도시된 바와 달리 다양하게 변형될 수 있으며, 이는 도 4a 및 도 4b의 설명에서 후술하기로 한다.

상기 제2도선(170)은 양단이 각각 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로 기판(140)에 전기적으로 연결되며, 상기 제2도선(170)을 통해 전지 팩(100) 내외로 전송되는 전기적 신호가 흐른다. 다시 말해, 상기 제2도선(170)을 통해 전지 팩(100)의 소전류가 흐르게 된다. 그리고, 상기 제2도선(170)은 복수의 신호선으로 이루어지며, 전지 팩(100) 내외로 흐르는 전기적 신호가 상기 제2도선(170)의 복수의 신호선을 통해 흐른다. 따라서, 상기 제2도선(170)은 복수의 신호선이 일체를 이루도록 형성된 형태인 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 이루어져, 그 양단이 각각 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제2도선(170)은 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)의 중앙부에 배치되어, 상기 제2도선(170)을 중심으로 양측에 제1도선(160)의 양극도선(160a)과 음극도선(160b)이 각각 배치되는 형태일 수 있다. 다만, 도 4a 및 도4b에서 후술할 바와 같이 상기 양극도선(160a) 및 음극도선(160b)의 배치는 다양한 형태일 수 있으며, 여기서 상기 양극도선(160a) 및 음극도선(160b)의 배치 형태를 한정하는 것은 아니다.

상기 절연시트(180)는 상기 제1스마트회로기판(130)과 상기 멀티 셀(110) 사이, 상기 제2스마트회로기판(140)과 상기 멀티 셀(110) 사이에 개재될 수 있다. 물론, 이러한 절연시트(180)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1도선(160)과 멀티 셀(110)사이, 상기 제2도선(170)과 멀티 셀(110) 사이에 개재되는 형태일 수 있다.

상기 절연시트(180)는 상기 멀티 셀(110)과 마주하는 일면이 접착성을 가져, 상기 멀티 셀(110)에 접착 방식으로 부착될 수 있다. 그리고, 상기 절연시트(180) 는 상기 멀티 셀(110)이나 멀티 셀(110)을 구성하는 일부 원통형 베어 셀(111)이 과열되었을 때, 열로부터 상기 제1스마트회로기판(130)이나 상기 제2스마트회로기판(140)을 보호하는 기능을 가질 수 있다. 또한, 상기 절연시트(180)는 상기 제1스마트회로기판(130)이나 상기 제2스마트회로기판(140)이 충격을 받았을 때 완충시키는 역할을 가질 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 모듈의 구성도이고, 도 3b는 도 3a의 스마트 모듈에 커넥터가 결합된 모습을 도시한 구성도이며, 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 모듈의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 모듈은 제1스마트회로기판(130), 제2스마트회로기판(140), 제1도선(160) 및 제2도선(170)을 포함하여 형성된다. 또한, 제1스마트회로기판(130)은 양극 리드탭(112, 도1참조) 및 음극 리드탭(113, 도1참조)을 통하여 멀티 셀(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 구성에 의해, 멀티 셀(110)의 충전전류나 방전전류가 제1스마트회로기판(130), 제1도선(160), 제2스마트회로기판(140) 및 커넥터(150)를 통해 외부 기기와 전기적으로 연결되어 흐를 수 있게 된다. 또한, 전지 팩(100)의 내외로 흐르는 여기 전기적 신호가 상기 제1스마트회로기판(130), 제2도선(170), 제2스마트회로기판(140) 및 커넥터(150)를 통해 외부 기기와 전기적으로 연결되어 흐를 수 있게 된다.

즉, 전지 팩(100)의 내부회로를 통해 흐르는 대전류와 소전류가 제1스마트회 로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)을 전기적으로 연결하는 별개의 제1도선(160)과 제2도선(170)을 통해 구분되어 흐른다. 또한, 상기 대전류와 소전류가 상기 제1스마트회로기판(130)과 상기 제2스마트회로기판(140)의 비교적 넓은 기판 영역을 통해 분산 배치되어 흐를 수 있게 된다. 이에 따라, 멀티 셀(110)의 충전전류나 방전전류가 흐르는 제1도선(160), 상기 멀티 셀(110)과 외부 기기와의 전기적 신호가 흐르는 제2도선(170)을 그에 적합한 형태와 소재로 형성할 수 있게 된다.

여기서, 상기 제1도선(160)은 상기 제1도선(160)을 통하여 대전류가 흐를 때 내부저항을 줄일 수 있는 금속 플레이트의 형태로 제작됨으로써, 상기 멀티 셀(110)의 충전이 신속하게 이루어지거나, 상기 멀티 셀(110)의 방전 전압을 크게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 대전류가 흐르는 상기 제1도선(160)과 소전류가 흐르는 제2도선(170)이 별개로 형성되어 서로 충분히 이격될 뿐만 아니라, 상기 제1스마트회로기판(130)과 상기 제2스마트회로기판(140)에 형성되는 상기 소전류와 대전류의 회로패턴 역시 서로 충분히 이격된다. 이에 따라, 상기 제2도선(170)은 그를 통해 흐르는 전기적 신호에 대해서 상기 제1도선(160)을 통해 흐르는 대전류의 전기적 노이즈로부터 간섭을 받지 않거나 최소화될 수 있다. 그 결과, 전지 팩(100)과 외부 기기 간의 신호 전달이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제1스마트회로기판(130)과 상기 제2스마트회로기판(140)에 실장되는 여러 전자소자가 비교적 넓은 기판 영역에 충전전류나 방전전류의 대전류 회로패턴과 충분히 이격되어 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 충전전류나 방전전류의 대전류에서 방출되는 전기적 노이즈로부터 여러 전자소자들이 충분히 이격된 다.

도 3a, 도3b 및 도 3c에서는 상기 제1도선(160)을 이루는 양극도선(160a)과 음극도선(160b) 사이에 상기 제2도선(170)이 배치되는 형태가 도시되어 있으나, 후술하게 될 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1도선(160)과 제2도선(170)의 배치 형태는 다양할 수 있다.

아울러, 도 3a을 참조하면, 제2스마트회로기판(140)의 상면에 커넥터가 실장될 위치를 점선으로 도시하였으며, 도 3b를 참조하면, 상기 커넥터(150)가 상기 제2스마트회로기판(140)의 상면에 실장된 모습을 도시하였다. 상기 커넥터(150)는 상술한 바와 같이 상기 제2스마트회로기판(140)에 실장되어 전지 팩(100)과 외부 기기가 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 그리고, 상기 커넥터(150)는 전원단자부와 신호단자부를 포함하는 형태일 수 있다. 여기서, 상기 전원단자부는 멀티 셀(110)의 충전전류나 방전전류가 외부 기기와 통전되기 위한 단자이고, 신호단자부는 외부 기기와 멀티 셀(110) 간의 전기적 신호의 교환이 이루어지는 단자이다. 상기 커넥터(150)를 구성하는 전원단자부와 신호단자부는 여러 형태로 구성할 수 있으며, 따라서 본 실시예에서 구체적인 도시는 생략하였다.

아울러, 도 3c에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트모듈을 참조하면, 제 1스마트회로기판(130)이 2개가 형성되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 스마트 모듈의 제 1스마트회로기판(130)은 하나 내지 그 이상의 복수로서 설치될 수 있다.

물론, 도 3a 및 도 3b에서는 상기 제 1스마트회로기판(130) 한 개가 설치되는 형태를 도시하였고, 도 3c에서는 상기 제 1스마트회로기판(130a, 130b) 두 개가 설치되는 형태를 도시하였으나, 상기 제 1스마트회로기판(130)의 개수로서 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 제 1스마트회로기판(130)은 하나 내지 그 이상의 복수로서 설치될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 모듈의 구성도이다. 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 모듈은 제1스마트회로기판(130), 제2스마트회로기판(140), 제1도선(160) 및 제2도선(170)을 포함하여 형성된다. 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 모듈은 도 3에 도시된 스마트 모듈과 제1도선(160) 및 제2도선(170)의 구조가 다르게 형성된다. 따라서, 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 모듈은 상기 제1도선(160) 및 제2도선(170)을 중심으로 설명한다. 또한, 도 4에서는, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 모듈과 동일한 부분은 동일한 도면 부호를 사용하였으며, 여기서 상기 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 제1도선(160)은 양극도선(160a)과 음극도선(160b)으로 이루어진다. 그리고, 상기 양극도선(160a)과 음극도선(160b)은 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)의 중앙부를 기준으로 어느 한쪽에 편중되게 배치되고, 상기 양극도선(160a)과 음극도선(160b)의 양단은 상기 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)에 각각 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 양극도선(160a) 및 음극도선(160b)은 각각 금속 플레이트의 형태로 형성될 수 있으며, 상기 양극도선(160a) 및 음극도선(160b) 중 적어도 어느하나 또는 각각에 대해 도 4에 도시된 바와 같이 절연재(161)에 의해 절연되어질 수 있다.

상기 제2도선(170)은 복수의 신호선이 일체형으로 형성된 FPCB의 형태이다. 그리고, 상기 제2도선(170)은 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)의 중앙부를 기준으로 제1도선(160)과 반대쪽에 편중되어 배치되고, 상기 제2도선(170)의 양단은 제1스마트회로기판(130)과 제2스마트회로기판(140)에 각각 전기적으로 연결된다.

상기 구성에 따라, 상기 제1스마트회로기판(130) 및 제2스마트회로기판(140)은 대전류 패턴과 소전류 패턴을 중앙부를 기준으로 서로 반대되는 방향에 각각 형성시키게 된다. 또한, 상기 제2도선(170)이 상기 제1도선(160)의 반대쪽에 배치되어 어느 한쪽만 상기 제1도선(160)과 마주하는 상태가 된다. 따라서, 전기적 신호가 흐르는 소전류의 흐름이 충전전류나 방전전류가 흐르는 대전류의 흐름으로부터 더 벗어나는 상태가 된다. 그 결과, 상기 전기적 신호는 상기 대전류에서 방출되는 전기적 노이즈로부터 더 이격될 수 있다. 물론, 도 4에는 상기 제 1도선(160)을 형성하는 양극도선(160a)과 음극도선(160b)이 상기 제 2도선(170)의 좌측에 배치되어 있는 실시예가 개시되어 있으나, 상기 양극도선(160a)과 음극도선(160b)이 상기 제 2도선(170)의 우측에 배치되어 있는 실시예 역시 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 전지 팩의 외장케이스를 결합한 사시도이다.

도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트모듈의 구성도이다.

도 3b는 도 3a의 스마트 모듈에 커넥터가 결합된 모습을 도시한 구성도이다.

도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트모듈의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트모듈의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100; 전지 팩 110; 멀티 셀

111; 베어 셀 112; 양극 리드탭

113; 음극 리드탭 120; 외장 케이스

121; 하부 케이스 121a; 커넥터 수용부

121b; 단자 노출부 122; 상부 커버

122a; 수용부 덮개 130; 제1스마트 회로기판

140; 제2스마트 회로기판 150; 커넥터 160; 제1도선 160a; 양극 도선

160b; 음극 도선 161; 절연재

170; 제2도선 180; 절연시트

Claims

복수의 베어 셀이 전기적으로 연결되는 멀티 셀과, 상기 멀티 셀을 수용하는 외장 케이스를 포함하는 전지 팩에 있어서,

상기 멀티 셀의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되는 제1스마트회로기판;

상기 멀티 셀과 외부 기기와의 전기적 연결을 위한 커넥터가 실장되는 제2스마트회로기판;

상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판에 양단이 각각 전기적으로 연결되어 대전류를 흐르게 하는 제1도선;

상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판에 양단이 각각 전기적으로 연결되어 소전류를 흐르게 하는 제2도선을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 1항에 있어서,

상기 제1도선을 통하여 흐르는 대전류는 상기 멀티 셀의 충전 전류 및 방전 전류이며, 상기 제2도선을 통하여 흐르는 소전류는 전기적 신호인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 1항에 있어서,

상기 커넥터는 상기 제1도선과 전기적으로 연결되는 전원 단자부와, 상기 제2도선과 전기적으로 연결되는 신호 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 1항에 있어서,

상기 외장 케이스는 하부 케이스와 상부 커버를 포함하는 육면체의 박스 형상으로 형성되며, 상기 베어 셀은 측면이 서로 접하면서 배열되도록 상기 하부 케이스의 내부에 내장되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 4항에 있어서,

상기 하부케이스는 일측면이 외부로 돌출되는 형태로 형성되는 커넥터 수용부와, 상기 커넥터의 단자들과 대응되도록 상기 커넥터 수용부에 형성되는 단자 노출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 4항에 있어서,

상기 제1스마트회로기판은 상기 멀티 셀과 상기 상부 커버 사이에 위치하며, 상기 제2스마트회로기판은 상기 멀티셀과 상기 하부 케이스의 일측면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 6항에 있어서,

상기 제1스마트회로기판과 상기 멀티셀의 사이 및 상기 제2스마트회로기판과 상기 멀티 셀의 사이에는 절연시트가 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 6항에 있어서,

상기 제2스마트회로기판은 상기 멀티셀과 상기 하부 케이스의 일측면 사이에 위치하며, 상기 제2스마트회로기판이 위치하는 상기 하부 케이스의 일측면에는 상기 커넥터 수용부가 형성된 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 1항에 있어서,

상기 제1도선은 금속 플레이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 1항에 있어서,

상기 제2도선은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 1항에 있어서,

상기 제1도선은 멀티 셀의 양극과 전기적으로 연결되는 양극 도선 및 멀티 셀의 음극과 전기적으로 연결되는 음극 도선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 11항에 있어서,

상기 제2도선은 상기 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판의 중앙부에 배치되고, 상기 제1도선은 상기 제2도선의 양측에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 11항에 있어서,

상기 제1도선의 양극 도선 및 음극 도선은 제1스마트회로기판 및 제2스마트회로기판의 중앙부에서 어느 한쪽으로 편중되어 배치되고, 상기 제2도선은 상기 제1도선의 반대쪽에 편중되어 배치되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.