KR20120051579A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20120051579A
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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은 전극 조립체가 수용된 캔과, 캔을 마감하는 캡 플레이트를 포함하는 배터리 셀과, 캡 플레이트 상에 조립되는 상부커버와, 캡 플레이트와 상부커버 사이에 배치된 것으로, 전해액 누출을 감지하기 위한 가스센서와, 캡 플레이트와 상부커버 사이에 배치된 것으로, 가스센서의 출력신호에 따라 배터리 셀의 충, 방전을 중지시키고, 배터리 셀을 강제 방전시키는 보호회로모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 전해액의 누출을 높은 정확도로 신속하게 감지할 수 있고, 전해액의 누출에 따른 보호조치를 취할 수 있는 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 전해액이 내장된 배터리팩에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이 브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.
내부에 전해액을 가지는 이차전지에 있어서, 전해액이 외부로 누출되지 않도록 밀봉되지만, 과충전이 반복되고, 전지 온도의 상승, 케이스의 실링 이상 등에 따라 전해액이 이차전지의 외부로 누출될 수 있다. 전해액의 누출에 따라 전기회로에 쇼트가 발생되고 전기회로가 오동작하거나 또는 누출된 전해액을 따라 큰 전류가 흐르고 발열, 발연, 발화와 같은 사고의 우려가 있다.
본 발명의 일 실시형태는 전해액의 누출을 높은 정확도로 신속하게 감지할 수 있는 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태는 전해액의 누출에 따른 보호조치를 취할 수 있는 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
전극 조립체가 수용된 캔과, 상기 캔을 마감하는 캡 플레이트를 포함하는 배터리 셀;
상기 캡 플레이트 상에 조립되는 상부커버;
상기 캡 플레이트와 상부커버 사이에 배치된 것으로, 전해액 누출을 감지하기 위한 가스센서; 및
상기 캡 플레이트와 상부커버 사이에 배치된 것으로, 상기 가스센서의 출력신호에 따라 배터리 셀의 충, 방전을 중지시키고, 배터리 셀을 강제 방전시키는 보호회로모듈을 포함한다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은, 상기 캡 플레이트 상의 회로기판을 포함하고,
상기 가스센서는, 상기 캡 플레이트의 전해액 주입구와 마주하는 회로기판 면에 배치된다.
예를 들어, 상기 가스센서는 전해액 주입구 주변의 캡 플레이트 상에 배치된다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은, 상기 캡 플레이트 상의 회로기판을 포함하고,
상기 가스센서는, 상기 캡 플레이트의 전극 단자와 마주하는 회로기판 면에 배치된다.
예를 들어, 상기 가스센서는 전극 단자 주변의 캡 플레이트 상에 배치된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은,
양극 탭 및 음극 탭을 포함하는 전극 조립체와, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 노출되도록 상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치 케이스;를 포함하는 배터리 셀;
상기 양극 탭 및 음극 탭 주변에 배치된 것으로, 전해액 누출을 감지하기 위한 가스센서; 및
상기 가스센서의 출력신호에 따라 배터리 셀의 충, 방전을 중지시키고, 배터리 셀을 강제 방전시키는 보호회로모듈을 포함한다.
예를 들어, 상기 양극 탭 및 음극 탭은, 상기 파우치 케이스의 실링부를 통하여 인출되고,
상기 가스센서는, 상기 양극탭 및 음극탭 주변의 실링부 상에 배치된다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은,
상기 양극탭 및 음극탭과 전기적으로 연결된 제1, 제2 단자가 형성된 회로기판을 포함하고,
상기 가스센서는 상기 제1, 제2 단자 주변의 회로기판 상에 배치된다.
예를 들어, 상기 배터리 팩은, 배터리 셀, 보호회로모듈, 및 가스센서를 함께 기밀성 밀봉하는 상하부 커버를 더 포함한다.
예를 들어, 상기 가스센서는, 상기 양극탭 및 음극탭 주변의 상하부 커버에 배치된다.
예를 들어, 상기 가스센서는, 전해액의 누출에 의한 가스압 증가를 감지한다.
예를 들어, 상기 가스센서는, 전해액의 직접 접촉에 의한 저항 변화 또는 전기 용량 변화를 감지한다.
예를 들어, 상기 보호회로모듈은,
상기 가스센서의 출력신호에 근거하여 전해액의 누출 여부를 판단하기 위한 전해액 누출 판단부;
전해액 누출로 판단시, 배터리 셀을 강제 방전시키기 위한 강제 방전부; 및
전해액 누출로 판단시, 외부접속단자를 통한 충, 방전 동작을 중지시키기 위한 충, 방전 스위치;를 포함한다.
예를 들어, 상기 전해액 누출 판단부는,
상기 가스센서의 출력 신호를 증폭하는 신호 증폭부; 및
상기 신호 증폭부로부터 입력된 제1 전압과, 기준전압을 비교하여 전해액의 누출 여부를 판단하는 비교기;를 포함한다.
예를 들어, 상기 강제 방전부는,
상기 비교기의 출력 신호에 따라, 배터리 셀과 부하저항을 포함하는 전류 경로를 개폐하는 제1 스위치를 포함한다.
예를 들어, 상기 충, 방전 스위치는, 상기 제1 스위치와 연동하여, 외부접속단자와 연결된 충, 방전 경로를 개폐하는 제2 스위치를 포함한다.
본 발명에서는 전해액의 누출을 검출하기 위한 가스센서를 장착함으로써 전해액의 누출을 신속하고 정확하게 검출하여 사전에 안전조치를 취할 수 있는 배터리 팩이 제공된다. 즉, 전해액을 갖춘 이차전지에 있어서, 전해액 주입부나 전극 탭의 인출위치와 같이 전해액의 누출에 취약한 위치에 가스센서를 배치함으로써 전해액의 누출을 신속하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전해액의 누출을 감지하고 적정의 보호조치를 취할 수 있는데, 배터리의 충, 방전 동작을 중지시킴과 아울러, 배터리 셀의 충전 용량이 소진되도록 강제방전을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도들이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 적용될 수 있는 배터리 셀을 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터러 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명에 적용될 수 있는 보호회로모듈의 회로 구성을 도시한 도면이다.
이하, 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도들이다. 또한, 도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도이다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 팩은 충, 방전이 가능한 배터리 셀(100)과, 상기 배터리 셀(100) 상에 탑재되어 충, 방전 동작을 제어하는 보호회로모듈(150, protection circuit module)과, 상기 보호회로모듈(150)을 수용하도록 배터리 셀(100) 상에 결합되는 상부커버(160)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)은 재충전이 가능한 이차전지로서 리튬-이온 전지로 구성될 수 있으며, 양극판(11), 음극판(13), 및 세퍼레이터(15)를 포함하는 전극 조립체(10)를 전해액(미도시)과 함께 캔(20) 내부에 밀봉하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(100)은 양극판(11), 음극판(13) 및 세퍼레이터(15)의 적층체가 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 권취된 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)와 전해액(미도시)을 수용하도록 상단이 개구된 캔(20)과, 캔(20)의 상단을 밀봉하는 캡 플레이트(30)를 포함한다. 상기 캡 플레이트(30)와 캔(20)의 맞닿는 부분은 레이저 용접으로 기밀성 결합을 형성할 수 있다.
상기 양극판(11)과 음극판(13)의 적어도 일 개소에는 양극 탭(17) 및 음극 탭(19)이 접속될 수 있다. 예를 들어, 상기 양극 탭(17)은 캡 플레이트(30) 자체에 접속될 수 있고, 상기 음극 탭(19)은 캡 플레이트(30)의 상면으로 인출된 전극단자(31)에 접속될 수 있다. 상기 전극단자(31)는 캡 플레이트(30)와 절연성 결합을 이루며, 캡 플레이트(30)의 상면으로 돌출될 수 있다. 예를 들어, 전극단자(31)와 캡 플레이트(30) 사이에는 절연성 가스켓(33)이 개재될 수 있다.
상기 보호회로모듈(150)은 배터리 셀(100)의 충, 방전 동작을 제어하며, 과충전, 과방전시, 임계치 이상의 과대한 전류가 흐르는 경우, 배터리 셀(100)이 설정치 이상의 고온으로 상승하는 경우, 통전을 차단하고 배터리 셀(100)을 보호하기 위한 보호동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 보호회로모듈(150)은 전해액(미도시)의 누출을 감지하고 적정의 보호조치를 취할 수 있는데, 예를 들어, 배터리 셀(100)의 충, 방전 동작을 중지시킴과 아울러, 배터리 셀(100)의 충전 용량이 소진되도록 강제방전을 수행할 수 있다.
상기 보호회로모듈(150)은 전류, 전압 등의 상태정보를 검출하기 위한 센싱 회로나 충방전 보호회로 등을 갖춘 회로기판(140)과, 회로기판(140)에 연결되며 온도상승에 따라 충방전 전류를 제한하는 보호소자(120)를 포함할 수 있다.
상기 보호소자(120)는 배터리 셀(100)의 충, 방전 경로 상에 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 보호소자(120)는 캡 플레이트(30)의 전극단자(31)와 회로기판(140) 사이에서 충, 방전 전류패스를 형성한다. 상기 보호소자(120)는 배터리 셀(100)의 온도가 설정된 임계치를 넘으면 전기저항이 상승하게 됨으로써 충, 방전 전류를 강제적으로 감소시키는 기능을 한다. 상기 보호소자(120)는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자 또는 온도퓨즈를 포함할 수 있다.
PTC 소자로 구현된 보호소자(120)는 온도에 따라 전기 저항값이 변화하는 가변저항체(120c)와, 상기 가변저항체(120c)에 접속되어 서로 반대방향으로 연장되는 제1, 제2 접속부재(120a,120b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 접속부재(120a)는 캡 플레이트(30) 상의 전극단자(31)와 접속되는 한편으로, 상기 제2 접속부재(120b)는 회로기판(140)에 대해 접속된다.
배터리 셀(100)의 양극 탭(17) 및 음극 탭(19)은 회로기판(140)에 접속된다. 예를 들어, 배터리 셀(100)의 음극 탭(19)은 전극단자(31) 및 보호소자(120)를 통하여 회로기판(140)에 접속되고, 배터리 셀(100)의 양극 탭(17)은 캡 플레이트(30)와 리드부재(132)를 통하여 회로기판(140)에 접속된다. 상기 리드부재(132)는 캡 플레이트(30) 상에 접속된 하부와, 회로기판(140)에 맞닿도록 연장되는 상부를 포함하는 계단형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 상기 리드부재(132)는 캡 플레이트(30) 상에 용접되거나 또는 캡 플레이트(30)를 관통하는 체결부재(미도시)에 의해 캡 플레이트(30) 상에 체결될 수 있다.
보호회로모듈(150)과 배터리 셀(100) 사이에는 절연 부재(111,112)가 개재될 수 있다. 예를 들어, 보호회로모듈(150)과 캡 플레이트(30) 사이에는 절연성 테이프(111) 및 절연성 스페이서(112)가 개재될 수 있다. 상기 절연성 테이프(111) 및 절연성 스페이서(112)는 기본적으로 보호회로모듈(150)과 캡 플레이트(30)가 전기적으로 단락되는 것을 방지하는 절연 기능을 수행한다. 또한, 상기 절연성 테이프(111) 및 절연성 스페이서(112)는 캡 플레이트(30) 상에 보호회로모듈(150)을 고정시키는 기능을 할 수 있다. 상기 절연성 스페이서(112)는 보호회로모듈(150)의 일부를 캡 플레이트(30)로부터 일정한 높이로 지지해줄 수 있고, 보호소자(120) 양단의 접속부재들(120a,120b) 사이에 형성된 높이 단차를 지지해줄 수 있다.
보호회로모듈(150)이 탑재된 배터리 셀(100) 상으로는 보호회로모듈(150)을 수용하도록 상부커버(160)가 조립된다. 상부커버(160)에는 회로기판(140)의 외부접속단자(145)를 노출시키고, 외부기기와의 접속을 허용하기 위한 개구패턴의 단자 홀(160`)이 형성될 수 있다.
상기 배터리 셀(100)의 외주 면에는 절연성의 라벨시트(미도시)가 감겨 부착될 수 있으며, 상기 배터리 셀(100)의 바닥에는 양면 테이프 등의 접착수단(171)을 개재하여 하부커버(170)가 결합될 수 있다.
상기 캡 플레이트(30)에는 전해액 주입부(131)가 형성될 수 있다. 상기 전해액 주입부(131)는 캡 플레이트(30)를 관통하도록 형성된 주입홀(35)을 밀봉하는 밀봉 부재(135)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캡 플레이트(30)의 주입홀(35)을 통하여 캔(20) 내부로 전해액(미도시)을 주입하고, 전해액 주입이 완료된 후 밀봉 부재(135)를 이용하여 주입홀(35)을 실링할 수 있다. 상기 밀봉 부재(135)는, 예를 들어, 주입홀(35) 내에 끼워진 마개 또는 주입홀(35) 내에 충진된 수지 소재로 구현될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 마개는 알루미늄이나 알루미늄 합유 금속으로 형성된 볼형 모재로서, 주입홀(35) 위에 놓고 기계적으로 주입홀(35) 내에 압입될 수 있다. 또한, 밀봉을 위한 마개는 캡 플레이트(30)의 주입홀(35) 주변을 따라 용접될 수 있다.
상기 가스센서(180)는 전해액의 누출을 감지하기 위한 것으로, 캡 플레이트(30)와 상부커버(160) 사이에 배치될 수 있다. 상기 가스센서(180)는 전해액의 누출을 감지하기 위한 것으로, 전해액의 누출을 감지하여 불의의 사고를 미연에 방지하기 위한 것이다.
상기 가스센서(180)는 전해액의 누출에 의한 가스압의 증가를 감지하여 전해액의 누출 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 캡 플레이트(30)와 상부커버(160)는 기밀성 결합을 이룰 수 있으며, 캡 플레이트(30)와 상부커버(160) 간의 기밀성 공간에서 가스압의 변화를 감지함으로써, 상기 기밀성 공간 내로 전해액이 누출되었는지 여부를 포착할 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 상기 가스센서(180)는 전해액의 직접 접촉에 의한 저항 변화, 전기 용량 변화 등의 전기적인 특성 변화를 감지하여 전해액의 누출 여부를 판단하는 센서로 구현될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전해액 주입부(131)와 인접한 위치에는 가스센서(180)가 배치된다.
상기 가스센서(180)는 전해액 주입부(131)의 주변에 배치되는데, 전해액 누출이 염려되는 전해액 주입부(131)의 주변에 가스센서(180)를 배치함으로써 전해액의 누출을 신속하고 정확하게 감지하기 위한 것이다. 전해액의 누출은 전해액 주입부(131)의 실링 불량, 전해액과의 장시간 접촉에 따른 밀봉 부재(135)의 부식 등에 의해 발생될 가능성이 있으므로, 전해액 주입부(131)와 근접한 위치에 가스센서(180)를 배치하여 전해액 누출을 높은 정밀도로 신속하게 감지할 수 있다.
예를 들어, 상기 가스센서(180)의 신호출력 측(미도시)은 보호회로모듈(150)과 전기적으로 연결되며, 가스센서(180)는 전해액의 누출 여부를 판단할 수 있는 로 데이터(raw data)를 보호회로모듈(150) 측으로 출력할 수 있다. 보호회로모듈(150)은 가스센서(180)의 출력신호로부터 전해액의 누출 여부를 판단하며, 누출로 판단시 배터리 셀(100)의 충, 방전 동작을 중지시키는 한편으로, 배터리 셀(100)을 강제방전시키는 보호조치를 취하게 된다.
상기 가스센서(180)는 전해액 주입부(131)의 주변에 배치되는데, 도 3에서 볼 수 있듯이, 전해액 주입부(131)와 마주하는 회로기판(140)에 배치될 수 있다. 회로기판(140)상에 가스센서(180)를 탑재함으로써 가스센서(180)와 회로기판(140) 간의 접속구조가 간단해지고 짧아질 수 있다. 예를 들어, 상기 가스센서(180)의 출력신호는 곧바로 보호회로모듈(150) 측으로 입력될 수 있으며, 회로기판(140)상에 형성된 배선패턴을 통하여 보호회로모듈(150)의 담당영역으로 전달될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 또한, 도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 취한 단면도이다. 도면들을 참조하면, 캡 플레이트(30)에 형성된 전해액 주입부(131)의 주변에는 가스센서(280)가 배치된다. 예를 들어, 상기 가스센서(280)는 전해액의 누출에 의한 가스압의 증가를 감지하여 전해액의 누출을 포착한다. 가스센서(280)를 전해액 주입부(131) 주변에 배치함으로써 전해액 누출에 대해 상대적으로 취약한 전해액 주입부(131)로부터의 전해액 누출을 신속하고 정확하게 포착할 수 있다.
본 실시형태에서는 전해액 주입부(131)와 인접한 캡 플레이트(30) 상에 가스센서(280)를 탑재한다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 예를 들어, 가스센서(280)의 신호출력단자(미도시)는 보호회로모듈(150)과 전기적으로 연결되며, 가스센서(280)의 출력신호로부터 전해액 누출을 감지한 보호회로모듈(150)은 전해액의 누출에 따른 상응하는 보호조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 보호회로모듈(150)은 배터리 셀(100)의 충, 방전동작을 중지시키고, 배터리 셀(100)을 강제 방전시키는 동작을 개시한다.
이렇게 가스센서(280)를 캡 플레이트(30) 상에 탑재함으로써, 가스센서(280)의 추가에 따른 회로기판(140) 등의 설계 변경이나 재설계 등을 피하거나 또는 최소화할 수 있으며, 배터리 성능과 직결되는 각종의 회로소자 등이 장착된 회로기판(140)의 장착공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 7은 도 6의 VII-VII 선을 따라 취한 단면도이다. 도면들을 함께 참조하면, 상기 배터리 팩은 전해액(미도시)에 함침된 전극 조립체(10)를 내장한 배터리 셀(100)과, 배터리 셀(100) 상에 탑재된 보호회로모듈(150)과, 상기 보호회로모듈(150)을 수용하도록 배터리 셀(100) 상에 조립되는 상부커버(160)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(100)의 캡 플레이트(30)에는 전극 조립체(10)의 전극 탭(19)과 전기적으로 연결된 전극단자(31)가 노출되어 있다. 상기 전극단자(31)는 절연성 가스켓(33)을 개재하여 절연 상태로 캡 플레이트(30)에 조립되며, 보호회로모듈(150)과의 전기 접속을 위해 외부로 노출될 수 있다. 상기 절연성 가스켓(33)은 전극단자(31)와 캡 플레이트(30) 간의 틈새를 통한 전해액의 누수를 방지하고, 전극단자(31)와 캡 플레이트(30) 간의 절연성 결합을 목적으로 전극단자(31)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 캡 플레이트(30)의 상면에는 전해액의 주입을 위한 전해액 주입부(131)가 형성되어 있고, 전해액 주입부(131)는 캡 플레이트(30)를 관통하도록 형성된 주입홀(35)과, 상기 주입홀(35)을 밀봉하는 밀봉 부재(135)를 포함할 수 있다.
상기 전극단자(31)의 주변에는 전해액의 누출을 감지하기 위한 가스센서(380)가 배치된다. 예를 들어, 상기 가스센서(380)는 가스압의 증가를 감지하여 전해액의 누출 여부를 판단한다. 상기 가스센서(380)의 신호출력 측(미도시)은 보호회로모듈(150)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 전해액의 누출 여부를 판단할 수 있는 로 데이터(raw data)를 보호회로모듈(150) 측으로 출력할 수 있다. 상기 보호회로모듈(150)은 가스센서(380)의 출력신호로부터 전해액의 누출 여부를 판단할 수 있고, 예를 들어, 누출로 판단시 배터리 셀(100)의 충, 방전 동작을 중지시키는 한편으로, 배터리 셀(100)을 강제방전시키는 보호조치를 취할 수 있다.
상기 전극단자(31)는 보호회로모듈(150)에 접속되는데, 예를 들어, 보호소자(120)로부터 인출된 제1 접속패드(120a)에 용접될 수 있다. 이때, 전극단자(31)의 용접시 발생되는 용접 열로 인하여 전극단자(31)와 긴밀하게 접촉하고 있는 절연성 가스켓(33) 등이 손상될 수 있으며, 전극단자(31) 주변에서 전해액이 누출될 수 있다. 이에, 전해액의 누출이 염려되는 전극단자(31) 주변에 가스센서(380)를 배치함으로써 전해액의 누출을 신속하고 정확하게 포착할 수 있다. 전극단자(31) 주변의 전해액 누출은 전극단자(31)의 용접이나, 전극단자(31)를 둘러싸도록 배치되는 절연성 가스켓(33)의 실링 특성이 떨어지거나, 전해액과의 장시간 접촉에 따른 내약품성 약화 등으로 발생될 수 있으며, 전극단자(31)와 인접한 위치에 가스센서(380)를 배치함으로써 전해액의 누출을 높은 정밀도로 신속하게 감지할 수 있다.
상기 가스센서(380)는 전극단자(31)의 주변에 탑재되는데, 보다 구체적으로, 전극단자(31)와 마주하는 보호회로모듈(150)에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 전극단자(31)와 마주하는 회로기판(140)의 일면에 탑재될 수 있다. 이렇게 회로기판(140)상에 직접 가스센서(380)를 탑재시킴으로써 가스센서(380)의 신호출력 측(미도시)을 회로기판(140)으로 연결하기 위한 별도의 접속구조가 마련될 필요가 없고, 가스센서(380)의 출력신호는 회로기판(140)에 마련된 배선패턴(미도시)을 통하여 곧바로 보호회로모듈(150)의 담당영역으로 전달될 수 있다.
가스센서(380)의 탑재위치에 관하여, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전극단자(31)와 마주하는 회로기판(140)에 배치될 수도 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 캡 플레이트(30) 상에서 전극단자(31)와 이웃한 위치에 배치될 수도 있다. 캡 플레이트(30) 상에 가스센서(380)를 탑재함으로써, 가스센서(380)의 추가에 따른 보호회로모듈(150), 예를 들어, 회로기판(140)의 설계 변경이나 재설계를 피하거나 최소화시킬 수 있다. 한편, 도면상에 도시되어 있지는 않지만, 가스센서(380)의 신호출력단자(미도시)는 적정의 배선을 통하여 보호회로모듈(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 셀(300)을 도시한 분해 사시도이다. 도 9는 도 8의 배터리 셀(300)을 적용한 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다. 도면들을 함께 참조하면, 상기 배터리 팩은 배터리 셀(300)과, 상기 배터리 셀(300)과 전기적으로 연결된 보호회로모듈(410)을 포함한다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 셀(300)은 전극 조립체(310)와, 상기 전극 조립체(310)를 수용하는 케이스(320)를 포함한다. 상기 전극 조립체(310)는 양극판(311)과 음극판(312), 및 상기 양극판(311)과 음극판(312) 사이에 개재되는 세퍼레이터(313)를 포함한다. 상기 전극 조립체(310)에는 충, 방전 전류의 패스를 형성하는 전극 탭(314,315)이 형성되어 있다. 상기 전극 탭(314,315)은 양극 탭(314) 및 음극 탭(315)을 포함할 수 있고, 상기 양극 탭(314)과 음극 탭(315)은 각각 양극판(311)과 음극판(312)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전극 탭(314,315)에는 절연 테이프(316,317)가 감겨져 있다. 상기 절연 테이프(316,317)는 케이스(320)의 실링부(324)과 접하는 부분에 형성되어 전극 탭(314,315)을 케이스(320)로부터 절연시키고, 케이스(320)의 실링부(324)와 함께 열 융착되어 케이스(320)의 밀봉 특성을 향상시킨다.
상기 케이스(320)는 상부 케이스(321)와, 하부 케이스(322)를 포함하며, 예를 들어, 이들 상부 케이스(321)와 하부 케이스(322)는 적어도 일면이 일체로 결합되어 있을 수 있다. 상하부 케이스(321,322)가 일체로 결합된 부분은 접철부를 형성하며, 전극 조립체(310)를 수용한 공간부(323)가 밀폐되도록 상하부 케이스(321,322)는 접철부를 이용하여 서로 마주하는 방향으로 접철될 수 있다. 상기 케이스(320)는 금속 호일(320a)과, 상기 금속 호일(320a)의 양면에 적층된 절연성 필름(320b,320c)을 포함하는 유연성의 파우치형 케이스로 구현될 수 있다.
상기 전극 조립체(310)는 케이스(320)가 제공하는 공간부(323) 내에 위치한다. 전극 조립체(310)를 수용한 상하부 케이스(321,322)는 접철부를 따라 서로 마주보는 방향으로 접철될 수 있다. 상하부 케이스(321,322)의 서로 마주하는 실링부(324)들은 열 융착되어 접합되며, 전극 탭(314,315)에 감겨진 절연 테이프(316,317)는 상하부 케이스(321,322)의 실링부(324)들 사이에서 케이스(320)와 함께 열 융착될 수 있다. 상기 전극 탭(314,315)의 단부, 즉 양극 탭(314)과 음극 탭(315)의 단부는 케이스(320)로부터 인출될 수 있다.
도 9에서 볼 수 있듯이, 케이스(320)로부터 인출된 전극 탭(314,315)은 회로기판(411)에 형성된 단자(414,415)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 양극 탭(314)은 회로기판(411)의 제1 단자(414)와 전기적으로 연결되며, 음극 탭(315)은 회로기판(411)의 제2 단자(415)와 전기적으로 연결될 수 있다.
배터리 셀(300)과 전기적으로 연결된 보호회로모듈(410)은 전류, 전압 등의 상태정보를 검출하기 위한 센싱 회로나 충방전 보호회로 등을 갖춘 회로기판(411)과, 회로기판(411)에 연결되며 온도상승에 따라 충방전 전류를 제한하는 보호소자(413)를 포함할 수 있다.
상기 보호소자(413)는 배터리 셀(300)의 충, 방전 경로 상에 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 보호소자(413)는 전극 탭(314,315)으로부터 유도된 전류패스의 경로 상에 형성되며, 예를 들어, 상기 보호소자(413)는 회로배선을 통하여 음극 탭(315)이 접속되는 제2 단자(415)와 연결될 수 있다.
상기 보호소자(413)는 배터리 셀(300)의 온도가 설정된 임계치를 넘으면 전기저항이 상승하게 됨으로써 충, 방전 전류를 강제적으로 감소시키는 기능을 한다. 상기 보호소자(413)는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자 또는 온도퓨즈를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(300)의 전극 탭(314,315) 주변에는 가스센서(480)가 배치된다. 상기 가스센서(480)는 가스압의 변화를 전기적인 신호로 변환하여 출력하며, 가스센서(480)의 출력신호는 가스센서(480)의 출력 측(미도시)과 연결되어 있는 보호회로모듈(410)로 입력될 수 있다. 상기 가스센서(480)는 가스압의 변화를 측정함으로써 전해액의 누수 여부를 검출한다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(300), 보호회로모듈(410) 및 가스센서(480)는 이들을 함께 기밀성 밀봉하는 상하부 커버(490a,490b)에 수용될 수 있으며, 상하부 커버(490a,490b) 내의 기밀성 공간 내에 배치된 가스센서(480)는 전해액의 누출에 따른 가스압의 변화를 감지하여 전해액의 누출 여부를 감지할 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 상기 가스센서(480)는 전해액의 직접 접촉에 의한 저항 변화, 전기 용량 변화 등의 전기적인 특성 변화를 감지하여 전해액의 누출 여부를 판단하는 센서로 구현될 수도 있다.
배터리 셀(300)의 전극 탭(314,315)은 서로 맞닿게 결합되는 상,하부 케이스(321,322)의 실링부(324)를 통하여 외부로 인출되며, 배터리 셀(300) 내부에 충진된 전해액(미도시)은 전극 탭(314,315)과 상하부 케이스들(321,322) 간의 틈새를 통하여 외부로 누출될 수 있다. 이때, 전극 탭(314,315) 주변으로 가스센서(480)를 배치함으로써 전해액의 누출을 신속하고 확실하게 감지할 수 있다.
예를 들어, 전해액의 누출은 서로 맞닿게 결합되는 상하부 케이스(321,322)가 전극 탭(314,315)이 인출되는 단차 부분을 빈틈없이 밀봉할 수 있는지에 관한 단차 커버(step coverage) 특성이나, 장시간 동작에 따라 상하부 케이스(321,322)와 전극 탭(314,315) 간의 실링 특성 열화 등에 따라 발생될 수 있다. 본 실시형태에서는 전극 탭(314,315) 주변에 가스센서(480)를 배치함으로써 전해액의 누출을 신속하고 정확하게 감지할 수 있다.
상기 가스센서(480)는 전극 탭(314,315) 주변에 형성되는데, 보다 구체적으로, 전극 탭(314,315)과 마주하는 회로기판(411)상에 탑재될 수 있다. 상기 회로기판(411) 상에는 전극 탭(314,315)이 연장되며 그 연장단부가 접속되는 제1, 제2 단자(414,415)가 형성된다. 예를 들어, 상기 가스센서(480)는 제1, 제2 단자(414,415)와 인접한 회로기판(411) 상에 형성될 수 있다.
가스센서(480)를 회로기판(411) 상에 직접 탑재함으로써 가스센서(480)의 출력신호를 전달하기 위한 별도의 신호배선이 필요하지 않고, 가스센서(480)의 출력신호는 회로기판(411)상의 배선패턴(미도시)을 이용하여 곧바로 보호회로모듈(410)의 담당영역으로 전달될 수 있다.
상기 가스센서(480)는 케이스(320)로부터 인출되는 양극 탭(314) 및 음극 탭(315)에 대응하여 쌍을 이루어 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 양극 탭(314) 및 음극 탭(315) 중에서 어느 하나의 전극 탭(314,315)에 대응되는 위치에 단독으로 형성되거나 또는 양극 탭(314) 및 음극 탭(315)의 중간위치에서 하나의 가스센서(480)를 이용하여 전해액의 누출을 감시할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다. 도면을 참조하면, 케이스(320)의 실링부(324) 주변에는 전해액의 누출을 감지하기 위한 가스센서(580)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 가스센서(580)는 전극 탭(314,315)이 인출되는 케이스(320)의 실링부(324) 상에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 전극 탭(314,315)을 사이에 끼우고 서로 마주하는 케이스(320) 부분끼리 열 융착된 실링부(324) 상에 가스센서(580)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 가스센서(580)는 양극 탭(314) 및 음극 탭(315)에 대응하여 쌍을 이루어 배치될 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 가스센서(580)의 출력신호단자(미도시)는 보호회로모듈(410)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이를 위해 가스센서(580)와 보호회로모듈 (410)간에는 적정의 신호배선(미도시)이 마련될 수 있다.
가스센서(580)를 보호회로모듈(410) 상에 탑재하지 않고, 케이스(320)의 실링부(324) 상에 탑재함으로써 가스센서(580)의 추가에 따른 보호회로모듈(410), 예를 들어, 회로기판(411)의 설계 변경이나 재설계를 피하거나 또는 최소화시킬 수 있으며, 배터리 팩의 성능에 직결되는 다수의 전기소자들이 장착된 보호회로모듈(410)의 장착공간을 절약할 수 있다.
상기와 같이, 가스센서(480,580)는 상하부 케이스(321,322)를 통하여 외부로 인출되는 전극 탭(314,315) 주변에 배치될 수 있다. 즉, 상기 가스센서(480,580)는 전극 탭(314,315)과 전기적으로 연결되는 제1, 제2 단자(414,415) 주변의 회로기판(411) 상에 배치되거나, 또는 전극 탭(314,315) 주변의 실링부(324) 상에 배치될 수 있다.
도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 가스센서(480,580)는, 가스센서(480,580)와 더불어, 배터리 셀(300)과 보호회로모듈(410)을 함께 기밀성 밀봉하는 상하부 커버(490a,490b) 내면에 배치될 수도 있다. 즉, 상기 가스센서(480,580)는, 전극 탭(314,315) 주변의 상하부 커버(490a,490b) 내면에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 상기 가스센서(480,580)는 전극 탭(480,580)과 마주하는 상하부 커버(490a,490b)의 내면에 배치될 수 있고, 양극 탭(314) 및 음극 탭(315)에 대응하여 쌍을 이루어 배치될 수 있다.
도 11은 보호회로모듈의 회로구성을 보여주는 도면이다. 상기 보호회로모듈은 전해액의 누출을 감지하여 배터리 셀(610)의 충, 방전 동작을 중지시키는 한편으로, 강제 방전을 개시하기 위한 제1 회로부와, 외부기기(ex. 외부전원공급장치 또는 외부부하)와의 충방전 패스를 형성하며, 충방전 상태에 따라 배터리 셀(610)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 제2 회로부를 포함한다. 다만, 상기 보호회로모듈을 제1 회로부와 제2 회로부로 구분한 것은 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며, 다양한 실시형태를 통하여, 제1, 제2 회로부가 서로 혼재할 수 있으며, 기능적으로 또는 구조적으로 명확하게 구분되지 않을 수 있다.
상기 제1 회로부는 전해액 누출의 감지 및 이에 따른 보호동작에 관여한다. 상기 제2 회로부는 배터리 셀(610)의 충, 방전상태를 모니터링하여 충, 방전동작을 제어하고, 예를 들어, 전해액 누출과 관계없이 배터리 셀(610)의 과열 등을 감지하여 충, 방전을 제어하는 것도 가능하다.
상기 제1 회로부는 가스센서(680)의 출력신호에 근거하여 전해액의 누출 여부를 판단하기 위한 전해액 누출 판단부와, 전해액 누출로 판단시 배터리 셀(610)을 강제방전시키기 위한 강제 방전부와, 외부기기와의 접속을 통한 정상적인 충, 방전 동작을 중지시키기 위한 충, 방전 스위치(690)를 포함한다.
상기 가스센서(680)는, 예를 들어, 전해액 주입부 주변에서 감지된 가스압의 정보를 전기적인 신호로 변환한다. 가스센서(680)의 출력신호는 신호 증폭부(620)를 거쳐서 전해액 누출 판단부로 입력된다.
상기 전해액 누출 판단부는 가스센서(680)의 출력전압과 기준전압을 비교하여 전해액의 누출 여부를 판단한다. 보다 구체적으로, 상기 전해액 누출 판단부는 가스센서(680)의 출력전압과 기준전압을 비교하고, 비교결과를 나타내는 출력신호를 생성하는 비교기(630)를 포함할 수 있다. 상기 비교기(630)는 출력전압과 기준전압 간의 전압 차의 부호에 따라 고 레벨 또는 저 레벨의 신호를 출력한다.
상기 가스센서(680)의 출력전압은 비교기(630)의 비 반전단자로 입력될 수 있고, 기준전압은 비교기(630)의 반전단자로 입력될 수 있다. 예를 들어, 가스센서(680)의 출력전압이 기준전압보다 낮을 때, 비교기(630)는 가스압이 정상인 것을 나타내는 저 레벨의 신호를 출력하고, 가스센서(680)의 출력전압이 기준전압보다 높을 때, 비교기(630)는 가스압이 비정상인 것을 나타내는 고 레벨의 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 가스센서(680)가 전해액의 누출을 감지함과 동시에 비교기(630)의 출력 신호는 저 레벨에서 고 레벨로 천이하게 된다. 또는, 상기 가스센서(680)의 출력신호와 기준전압의 입력단자를 서로 바꾸거나 가스센서(680) 및 비교기(630)의 작동방식에 따라, 전해액 누출을 감지하는 순간, 비교기(630)의 출력신호는 고 레벨에서 저 레벨로 천이될 수 있다.
도 11에서 미설명된 기준전압 발생부는 사전에 정해진 기준전압을 생성하여 비교기(630)로 출력한다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 기준전압 발생부는 전원전압에 대해 전압분배를 수행하는 기준저항 요소들에 의해 구현될 수 있다.
비교기(630)의 출력 신호는 강제 방전부로 입력된다. 상기 강제 방전부는 상기 비교기(630)의 출력신호에 따라 온/오프 전환되는 제1 스위치(680)와, 상기 제1 스위치(680)의 온/오프 동작에 따라 배터리 셀(610)과 폐회로를 구성하는 부하저항을 포함한다.
상기 제1 스위치(680)는 비교기(630)의 출력 측과 연결되며, 저항소자를 개재하여 비교기(630)의 출력 측과 연결될 수 있다. 예를 들어, 비교기(630)의 출력신호가 하이 레벨이면, 제1 스위치(680)가 턴-온 된다. 이에 따라, 제1 스위치(680)와 연결된 부하저항이 도통되며, 배터리 셀(610)과 부하저항으로 폐회로가 구성되어 배터리 셀(610)의 강제방전이 개시된다. 즉, 전해액 누출 판단부의 출력신호가 정상상태를 지시하는 제1 레벨에서 전해액 누출을 지시하는 제2 레벨로 천이됨에 따라 배터리 셀(610)의 강제방전이 개시되는 것이다.
이렇게 상기 보호회로모듈은 전해액 누출이 감지됨에 따라 배터리 셀(610)을 강제적으로 방전시킴과 동시에, 외부전원공급장치 또는 외부부하와 같은 외부기기의 접속에 의한 정상적인 충, 방전 동작은 중지시키게 된다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 강제 방전이 개시됨에 따라 부하저항에 의한 전압강하가 이루어지고, 부하저항의 하류에 접속된 충전/방전 스위치(690, 또는 제2 스위치)가 턴-오프 됨에 따라 외부접속단자와 연결된 배터리 셀(610)의 충, 방전 경로가 차단된다.
상기 충전/방전 스위치(690)는 강제방전의 전류패스를 개폐하는 제1 스위치(680)와 연동하며, 강제방전의 개시와 함께 외부접속단자(605,606)와 연결된 배터리 셀(610)의 충, 방전 경로를 차단하게 된다. 결과적으로, 전해액 누출 판단부의 출력신호가 정상상태를 지시하는 제1 레벨에서 전해액 누출을 지시하는 제2 레벨로 천이됨에 따라 배터리 셀(610)의 강제방전이 개시됨과 동시에, 외부접속단자(605,606)와 연결된 배터리 셀(610)의 충,방전 경로는 차단된다. 상기 제1 스위치(680) 및 충전/방전 스위치(690)는 전계 효과 트랜지스터(FET), 반도체 스위치 등의 다양한 스위치 소자가 적용될 수 있다.
상기 제2 회로부는 외부기기와의 충, 방전 패스를 형성하며, 배터리 셀(610)의 충, 방전 동작을 제어한다. 상기 제2 회로부는 외부기기와의 접점을 형성하는 외부접속단자(605,606)와, 외부접속단자(605,606)와 배터리 셀(610) 사이의 전류패스 상에 형성된 스위칭 소자부와, 스위칭 소자부를 제어하기 위한 보호 IC(650)를 포함한다.
상기 보호 IC(650)는 Vdd-Vss 간의 전압을 전원으로 동작하고, 단자 Vss는 배터리 셀(610)의 음극 단자에 접속하고, 단자 Vdd를 풀업 저항(R2)을 이용하여 배터리 셀(610)의 양극 단자(Vcc)에 접속하고 있다. 그리고, 단자 Vdd와 단자 Vss 사이에 노이즈 신호 제거용 커패시터(C1)를 접속하고 있다. 또한, 보호 IC(650)의 V- 단자와 배터리 셀(610)의 음극 단자와의 사이에 저항(R3)을 접속하고 있다. 상기 보호 IC(650)는 스위칭 소자부에 대한 제어 단자 DOUT과 COUT을 구비하고 있다. 상기 단자 COUT은 충전 FET(F2)의 게이트 단자에 접속하고 있고, 상기 단자 DOUT은 방전 FET(F1)의 게이트 단자에 접속하고 있다.
상기 스위칭 소자부는 충전 스위칭 소자(F2,D2)와, 방전 스위칭 소자(F1,D1)를 포함하여 형성된다. 상기 충전 스위칭 소자(F2,D2)는 충전 FET(F2) 및 충전 FET용 기생 다이오드(D2)를 포함하여 형성된다. 상기 충전 FET(F2)는 드레인과 소오스가 배터리 셀(610)의 충, 방전 경로 상에 배치된다. 또한, 충전 FET(F2)는 게이트가 보호 IC(650)에서 입력되는 제어신호에 의해 턴-온 또는 턴-오프 된다. 충전 FET(F2)는 외부전원공급장치(미도시)가 외부접속단자(605,606)에 연결된 경우, 턴-온되어 배터리 셀(610)로 충전전류를 인가시키는 역할을 한다. 상기 충전 FET용 기생 다이오드(D2)는 충전 FET(F2)에 전기적으로 병렬 연결된다.
상기 방전 스위칭 소자(F1,D1)는 방전 FET(F1) 및 방전 FET용 기생 다이오드(D1)를 포함하여 형성된다. 상기 방전 FET(F1)는 드레인과 소오스가 배터리 셀(610)의 충, 방전 경로 상에 배치된다. 또한, 방전 FET(F1)는 게이트가 보호 IC(650)와 전기적으로 연결되고, 보호 IC(650)에서 입력되는 제어신호에 의해 턴-온 또는 턴-오프 된다. 방전 FET(F1)는 턴-온 되어 외부접속단자(605,606)에 연결된 외부부하(미도시)로 배터리 셀(610)의 방전 전류를 공급하게 된다. 상기 방전 FET용 기생 다이오드(D1)는 방전 FET(F1)에 전기적으로 병렬 연결된다.
예를 들어, 상기 보호 IC(650)는 배터리 셀(650)의 개로 전압(OCV, Open Circuit Voltage)을 산출하고, 이에 따라 충전 스위칭 소자(F2,D2) 및 방전 스위칭 소자(F1,D1)로 제어신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 보호 IC(650)는 배터리 셀(610)이 과충전되기 전에, 외부전원공급장치(미도시)로부터 충전전류가 흐르지 않도록 충전 스위칭 소자(F2,D2)를 턴-오프 시키고, 역으로, 배터리 셀(610)이 과방전되기 전에, 외부부하(미도시)로 방전전류가 흐르지 않도록 방전 스위칭 소자(F1,D1)를 턴-오프 시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10,310 : 전극조립체 11,311 : 양극판
13,312 : 음극판 15,313 : 세퍼레이터
17,314 : 양극 탭 19,315: 음극 탭
20 : 캔 30 : 캡 플레이트
31 : 전극단자 33 : 절연성 가스켓
35 : 주입홀 100,300 : 배터리 셀
111 : 절연성 테이프 112 : 절연성 스페이서
120,413 : 보호소자 120a, 120b : 제1, 제2 접속부재
120c : 가변저항체 131 : 전해액 주입부
132 : 리드부재 135 : 밀봉 부재
140,411 : 회로기판 145,605,606 : 외부접속단자
150,410 : 보호회로모듈 160 : 상부커버
160`: 단자 홀 170 : 하부커버
171 : 접착수단 180,280,480,580,680 : 가스센서
320 : 케이스 316,317 : 절연 테이프
414 : 제1 단자 415 : 제2 단자
490a,490b: 상하부 커버

Claims (16)

  1. 전극 조립체가 수용된 캔과, 상기 캔을 마감하는 캡 플레이트를 포함하는 배터리 셀;
    상기 캡 플레이트 상에 조립되는 상부커버;
    상기 캡 플레이트와 상부커버 사이에 배치된 것으로, 전해액 누출을 감지하기 위한 가스센서; 및
    상기 캡 플레이트와 상부커버 사이에 배치된 것으로, 상기 가스센서의 출력신호에 따라 배터리 셀의 충, 방전을 중지시키고, 배터리 셀을 강제 방전시키는 보호회로모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은, 상기 캡 플레이트 상의 회로기판을 포함하고,
    상기 가스센서는, 상기 캡 플레이트의 전해액 주입구와 마주하는 회로기판 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가스센서는 전해액 주입구 주변의 캡 플레이트 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은, 상기 캡 플레이트 상의 회로기판을 포함하고,
    상기 가스센서는, 상기 캡 플레이트의 전극 단자와 마주하는 회로기판 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스센서는 전극 단자 주변의 캡 플레이트 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 양극 탭 및 음극 탭을 포함하는 전극 조립체와, 상기 양극 탭 및 음극 탭이 노출되도록 상기 전극 조립체를 밀봉하는 파우치 케이스;를 포함하는 배터리 셀;
    상기 양극 탭 및 음극 탭 주변에 배치된 것으로, 전해액 누출을 감지하기 위한 가스센서; 및
    상기 가스센서의 출력신호에 따라 배터리 셀의 충, 방전을 중지시키고, 배터리 셀을 강제 방전시키는 보호회로모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 양극 탭 및 음극 탭은, 상기 파우치 케이스의 실링부를 통하여 인출되고,
    상기 가스센서는, 상기 양극탭 및 음극탭 주변의 실링부 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은,
    상기 양극탭 및 음극탭과 전기적으로 연결된 제1, 제2 단자가 형성된 회로기판을 포함하고,
    상기 가스센서는 상기 제1, 제2 단자 주변의 회로기판 상에 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 셀, 보호회로모듈, 및 가스센서를 함께 기밀성 밀봉하는 상하부 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가스센서는, 상기 양극탭 및 음극탭 주변의 상하부 커버에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 가스센서는, 전해액의 누출에 의한 가스압 증가를 감지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 가스센서는, 전해액의 직접 접촉에 의한 저항 변화 또는 전기 용량 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 보호회로모듈은,
    상기 가스센서의 출력신호에 근거하여 전해액의 누출 여부를 판단하기 위한 전해액 누출 판단부;
    전해액 누출로 판단시, 배터리 셀을 강제 방전시키기 위한 강제 방전부; 및
    전해액 누출로 판단시, 외부접속단자를 통한 충, 방전 동작을 중지시키기 위한 충, 방전 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전해액 누출 판단부는,
    상기 가스센서의 출력 신호를 증폭하는 신호 증폭부; 및
    상기 신호 증폭부로부터 입력된 제1 전압과, 기준전압을 비교하여 전해액의 누출 여부를 판단하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 강제 방전부는,
    상기 비교기의 출력 신호에 따라, 배터리 셀과 부하저항을 포함하는 전류 경로를 개폐하는 제1 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 충, 방전 스위치는, 상기 제1 스위치와 연동하여, 외부접속단자와 연결된 충, 방전 경로를 개폐하는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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