KR20150018412A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20150018412A
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김기웅
최재훈
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 제조가 용이하고, 배터리 셀의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 배터리 팩이 개시된다.
일 예로, 제 1 도전성 탭과 제 2 도전성 탭 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 제 1 및 제 2 도전성 탭과 전기적으로 연결된 보호 회로 기판; 및 상기 제 1 및 제 2 도전성 탭들 중 적어도 하나가 상기 보호 회로 기판에 연결되는 연결부와 인접하되 전기적으로 절연된 온도 감응 소자를 포함하고, 상기 연결부는 상기 온도 감응 소자와 상기 배터리 셀 사이에 위치하는 배터리 팩하는 배터리 팩이 개시된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 제조가 용이하고, 배터리 셀의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는 충전 및 방전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지로, 휴대폰, 노트북, 컴퓨터, 카메라, 캠코더, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 및 전기 스쿠터 분야에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 고출력을 요구하는 분야에 적용되기 위해 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩으로 제조되고 있다. 여기서, 상기 복수의 배터리 셀은 통상적으로 와이어 또는 니켈 플레이트와 같은 연결 부재에 의해 전기적으로 연결된다.
한편, 배터리 팩에서는 배터리 셀의 온도를 측정하여, 충방전을 제어하기 위해 여러 온도 소자가 함께 실장된다. 그리고, 이러한 온도 소자는 보호 회로 기판에 전기적으로 연결되어 있어야 하고, 배터리 셀의 온도를 정확하게 측정할 수 있을 것이 요구된다.
본 발명은 제조가 용이하고, 배터리 셀의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 따른 배터리 팩은 제 1 도전성 탭과 제 2 도전성 탭 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 배터리 셀; 상기 제 1 및 제 2 도전성 탭과 전기적으로 연결된 보호 회로 기판; 및 상기 제 1 및 제 2 도전성 탭들 중 적어도 하나가 상기 보호 회로 기판에 연결되는 연결부와 인접하되 전기적으로 절연된 온도 감응 소자를 포함하고, 상기 연결부는 상기 온도 감응 소자와 상기 배터리 셀 사이에 위치할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 도전성 탭은 상기 제 1 도전성 탭에 비해 많은 열을 출력하고, 상기 온도 감응 소자와 상기 제 2 도전성 탭의 사이에는 다른 열 방출 소자가 구비되어 있지 않을 수 있다.
그리고 상기 제 2 도전성 탭은 음극 탭이고, 상기 온도 감응 소자는 양극 탭 보다 상기 음극 탭에 더 가깝게 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 1 도전성 탭은 인접한 배터리 셀들을 연결하는 대전류 라인이고, 상기 제 2 도전성 탭은 인접한 배터리 셀들에 연결된 감지 라인일 수 있다.
또한, 상기 온도 감응 소자는 상기 대전류 라인에 비해 상기 감지 라인에 더 가깝게 위치할 수 있다.
또한, 상기 감지 라인의 연결부로부터 상기 온도 감응 소자를 향하여 연장되되 상기 온도 감응 소자와는 접촉하지 않는 열 전도 패턴을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열 전도 패턴은 상기 감지 라인의 연결부에 비해 좁을 수 있다.
또한, 상기 연결부는 상기 보호 회로 기판의 제 1 면 상의 제 1 열 전도 패턴이고, 상기 온도 감응 소자는 상기 보호 회로 기판의 제 1 면 또는 제 2 면 중 어느 하나에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제 2 면에 형성된 제 2 열 전도 패턴을 포함하되, 상기 온도 감응 소자는 상기 제 2 열 전도 패턴에 인접하나 전기적으로 절연되고, 상기 제 1 열 전도 패턴과 제 2 열 전도 패턴의 사이에 상기 보호 회로 기판를 통해 연장되는 열 전도 비아를 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 온도 감응 소자 및 제 2 열 전도 패턴은 그 사이에 열 전도 실리콘을 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 감응 소자 및 연결부와 열적으로 결합하기 위해 상기 보호 회로 기판을 통해 연장된 열 전도 비아를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 면에 형성된 제 2 열 전도 패턴을 더 포함하고, 상기 온도 감응 소자는 상기 제 2 열 전도 패턴과 인접하나 전기적으로 절연되도록 형성되고, 상기 열 전도 비아는 상기 제 1 열 전도 패턴과 제 2 열 전도 패턴의 사이에서 연장될 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 각형 배터리 셀의 음극탭이 보호 회로 기판과 연결된 위치에 인접하여 와이어 구조 없이 간단하게 칩 써미스터를 형성함으로써, 제조 공정을 줄일 수 있고, 배터리 셀의 열을 음극탭으로부터 인접한 써미스터까지 손실없이 전달할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 배터리 팩은 원통형 배터리 셀의 사이를 연결하는 도전성 탭과 보호 회로 기판이 결합된 위치에 인접하여 칩 써미스터를 형성함으로써, 제조 공정을 줄이고, 배터리 셀의 열이 손실없이 전달되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 적어도 하나의 배터리 셀(110), 보호 회로 기판(120), 써미스터(130), 연성 인쇄 회로 기판(140)을 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 상기 연성 회로 기판(140)에 연결된 회로 모듈(150)을 더 포함할 수도 있다.
상기 배터리 셀(110)은 외부 부하로 전원을 공급하는 방전 동작 및 충전기 등으로부터 전원을 공급받는 충전 동작을 수행한다. 상기 배터리 셀(110)은 적어도 하나 이상의 각형 전지로서 구비되며, 본 발명의 일 실시예에서는 복수의 배터리 셀(110)이 4개로 구성된 것을 도시하였으나 상기 배터리 셀(110)의 갯수를 한정하는 것은 아니며, 원하는 출력에 따라 배터리 셀(110)의 갯수 조절이 가능하다.
이러한 배터리 셀(110) 각각은 내부에 양극판, 음극판 및 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와 전해액을 수용하고, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며 상기 배터리 셀(110)의 외부로 노출된 양극탭(112) 및 음극탭(112)을 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 별도로 도시하지는 않았지만 상기 양극탭(112)에는 통상의 열 차단기(Thermal cut-off,TCO)가 형성되어 있을 수 있다. 상기 열 차단기는 상기 양극탭(112)의 온도가 허용 범위 이상으로 올라가면, 전류가 흐르는 것을 차단하는 소자로서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(100)에서 과충전 또는 과방전 등으로 인해 허용 범위 이상의 고온에서는 충방전을 정지시켜, 안전을 도모할 수 있다.
상기 보호 회로 기판(120)은 상기 배터리 셀(110)의 전극탭(112, 113)에 대응되는 영역에 배치되어, 상기 배터리 셀(110) 각각의 전극탭(112, 113)과 중첩되어 연결된다. 상기 보호 회로 기판(120)은 상기 배터리 셀(110) 각각과 전기적으로 연결된다. 상기 보호 회로 기판(120)은 당업자의 선택에 따라 경성 회로 기판(Rigid Printed Circuit Board) 또는 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board)으로 형성될 수 있다.
이를 위해, 상기 보호 회로 기판(120)은 플레이트 형상의 절연층(121)을 기본으로 그 일면에 상기 배터리 셀(110)의 양극탭(111)에 결합되기 위한 제 1 결합부(122)와 상기 배터리 셀(110)의 음극탭(112)에 결합되기 위한 제 2 결합부(123)를 포함한다. 상기 배터리 셀(110)은 상기 양극탭(111) 및 음극탭(112)이 각각 상기 보호 회로 기판(120)의 제 1 결합부(122) 및 제 2 결합부(123)에 위치한 뒤 납땜 또는 용접의 방식을 통해 결합되는 것이 일반적이나, 상기 방법으로서 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 보호 회로 기판(120)의 상기 일면에 상기 제 2 결합부(123)와 인접한 위치에 위치한 상기 써미스터(130)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 후술할 바와 같이 상기 써미스터(130)에서 감지된 상기 배터리 셀(110)의 온도 측정 신호가 상기 보호 회로 기판(120)의 패턴을 통해 상기 회로 모듈(150)로 전달될 수 있다.
또한, 상기 보호 회로 기판(120)은 상기 일면에 상기 연성 인쇄 회로 기판(140)과 연결되기 위한 제 3 결합부(124)를 더 포함한다. 상기 제 3 결합부(124)는 상기 연성 인쇄 회로 기판(140)의 단자 갯수에 따라 대응되어 형성된다. 상기 연성 인쇄 회로 기판(140) 역시 상기 제 3 결합부(124)에 위치한 뒤, 용접 또는 납땜의 방식을 통해 결합될 수 있으나, 상기 방법으로 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.
상기 써미스터(130)는 온도에 따라 저항 성분이 가변하여, 상기 배터리 셀(110)의 온도를 측정할 수 있다. 상기 써미스터(130)는 양성 온도 계수(Positive Temperature Coefficient, PTC) 또는 음성 온도 계수(Negative Temperature Coefficiet, NTC) 써미스터 일 수 있다. 또한, 상기 써미스터(130)는 칩 써미스터(Chip Thermistor)로 구비되어, 와이어 구성 없이도 전기적 연결이 가능하다.
상기 써미스터(130)는 상기 보호 회로 기판(130)의 일면에 형성된다. 상기 써미스터(130)는 상기 보호 회로 기판(130)의 제 2 단자(123)에 인접하여 형성될 수 있고, 특히 제 2 단자(123)에 인접하여 형성될 수 있다. 상기 써미스터(130)는 상기 제 2 단자(123)에 결합된 상기 배터리 셀(110)의 음극탭(112)에 인접하여 형성된다. 이 때, 상기 써미스터(130)는 상기 음극탭(122)에 대해 3[mm] 이하의 거리를 갖도록 위치할 수 있다. 상기 써미스터(130)가 3[mm] 이내로 위치한 경우, 상기 음극탭(112)으로부터 상기 배터리 셀(110)의 온도를 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 상기 써미스터(130)는 상기 음극탭(112)에 근접할 수록 보다 정확한 배터리 셀(110) 온도 측정이 가능하기 때문에 별도의 하한을 정의하지 않는다.
또한, 상기 배터리 셀(110)의 양극탭(111)의 경우, 통상의 열 차단기(Thermal cut-off, TCO)가 형성되어 있는 경우, 상기 열 차단기로 인해 상기 써미스터(130)를 설치하기에 공간의 제약이 발생할 수 있다. 또한, 상기 써미스터(130)가 상기 열 차단기의 발열을 감지하게 되면, 상기 배터리 셀(110)의 정확한 온도 측정이 어렵고, 통상적으로 상기 음극탭(112)이 양극탭(111)에 비해 발열이 많기 때문에 상기 써미스터(130)는 상기 양극탭(111) 보다 음극탭(112)에 대해 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 별도로 도시하지는 않았지만, 상기 써미스터(130)와 상기 배터리 셀(110)의 음극탭(112)의 외주연에는 열 전도 실리콘이 더 형성될 수 있다. 따라서, 상기 음극탭(112)의 열이 상기 써미스터(130)에 대해 일반 대기에 비해 손실없이 전달되도록 함으로써, 보다 정확한 온도 측정이 가능하게 된다.
상기 연성 인쇄 회로 기판(140)은 상기 보호 회로 기판(120)의 일면에서 상기 제 3 결합부(124)에 결합된다. 상기 연성 회로 기판(140)은 절연층(141)을 기본으로 일단에 형성된 제 1 단자부(142), 타단에 형성된 제 2 단자부(143)를 포함한다. 상기 제 1 단자부(142)는 상기 보호 회로 기판(120)의 제 3 결합부(124)에 대응되고, 상기 제 2 단자부(143)는 상기 회로 모듈(150)의 해당 영역에 대응되어 각각 결합된다. 이를 통해, 상기 연성 회로 기판(140)은 상기 보호 회로 기판(120)과 상기 회로 모듈(150)을 상호간에 전기적으로 연결한다.
상기 회로 모듈(150)은 복수의 도전성 패드(151)를 포함하며, 복수의 제 2 단자부(143)와 복수의 도전성 패드(151)의 접촉에 의해 상기 연성 회로 기판(140)과 전기적으로 연결된다. 상기 회로 모듈(150)은 상기 연성 회로 기판(140) 및 보호 회로 기판(120)을 통해 상기 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결된다. 상기 회로 모듈(150)은 도시하진 않았지만 절연 기판에 상기 배터리 셀(110)의 충·방전을 가능하게 하는 회로, 상기 배터리 셀(110)의 과충전 또는 과방전을 방지하기 위한 보호 회로를 포함한다. 그리고, 상기 회로 모듈(150)은 외부 부하 또는 충전기 등과 같은 외부 전자 기기에 전기적으로 연결되기 위해 설치되는 커넥팅부(152)를 포함한다. 상기 회로 모듈(150)을 구성하는 절연 기판은 리지드 기판(rigid board)일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 평면도이다. 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 붙였으며, 이하에서는 앞선 실시예와의 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 하부 케이스(10)와 상부 케이스(20)로 이루어진 케이스의 내부에 구비된 적어도 하나의 배터리 셀(210), 상기 배터리 셀(210)에 전기적으로 연결된 보호 회로 기판(220), 상기 보호 회로 기판(120)에 구비된 써미스터(230)를 포함한다.
상기 배터리 셀(210)은 원통형 전지의 형상으로서 상면과 하면이 서로 다른 극성을 갖는다. 상기 배터리 셀(210)의 상면은 셀 내 전극 조립체(미도시)의 양극과 전기적으로 연결되고, 바닥면은 전극 조립체의 음극과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에서 직/병렬 연결된 배터리 셀(120)들의 양 끝단에 표시된 B+, B-는 대전류단을 표시한다.
또한, 상기 배터리 셀(210)들이 결합된 사이에는 도전성 탭(211, 212)이 연결된다. 상기 도전성 탭(211, 212)은 측부 방향에서 나란하게 위치한 상기 배터리 셀(210)들에 대해 양극간 및 음극간을 서로 연결하여 상기 배터리 셀(120)의 병렬 연결이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 상기 도전성 탭(211, 212)은 상하 방향에서 인접한 배터리 셀(120)간 결합되는 사이 또는 상기 배터리 셀(120)과 상기 보호 회로 기판(220)에 위치하여, 배터리 셀(120)들이 직렬로 연결되도록 할 수 있다. 상기 도전성 탭(211, 212)은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au) 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 도전성 탭(211, 212)은 대략 'ㄷ'자의 형상으로 구비되어 탄성력을 통해 상기 배터리 셀(210)들의 사이를 안정적으로 결합시킬 수 있으나 이러한 구조로 한정되지는 않으며, 단순한 플레이트 형상으로 구비되는 것도 가능하다.
또한, 또한, 상기 도전성 탭(211, 212)은 열적 도체이기 때문에 상기 배터리 셀(210)의 열을 비교적 손실없이 용이하게 전달할 수 있다. 따라서, 후술할 바와 같이 상기 도전성 탭(211, 212)은 인접하여 위치한 상기 써미스터(230)에 대해, 상기 배터리 셀(210)의 열을 전달하여 정확한 온도 측정이 가능하도록 한다.
이러한 상기 도전성 탭(211, 212)은 양 단부에 위치한 대전류 라인(211)과, 상기 배터리 셀(210)들이 연결된 사이에 위치한 감지 라인(212)을 포함하여 구성된다. 상기 대전류 라인(211)은 상기 보호 회로 기판(220)과 연결되어 배터리 셀(210) 전체의 충방전 전류를 인가하는 경로를 제공한다. 또한, 상기 대전류 라인(211)은 상기 배터리 셀(210)이 연결된 전체 전압 및 전류 신호를 감지하여 상기 보호 회로 기판(220)에 전달하는 경로의 역할도 수행할 수 있다. 상기 감지 라인(212)은 상기 배터리 셀(210)의 도전성 탭(211, 212) 중에서 가장자리의 대전류 라인(211)을 제외한 나머지에 연결된다. 상기 감지 라인(212)은 상기 배터리 셀(210)들이 연결된 사이에서 전압 신호를 상기 보호 회로 기판(220)에 전달하여, 상기 보호 회로 기판(220)이 직렬 연결된 상기 배터리 셀(210) 각각의 전압값을 확인하도록 할 수 있다.
상기 보호 회로 기판(220)은 상기 하부 케이스(10)의 내부 공간에 구비된다. 상기 보호 회로 기판(220)은 평평한 절연층(221)을 중심으로 적어도 일면에 형성된 배선 패턴이 형성되고, 그 일면에 적어도 하나의 반도체 소자(222)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 보호 회로 기판(220)은 상기 일면에 커넥터(223)을 구비하여, 외부 기기와 연결되도록 할 수 있다.
상기 보호 회로 기판(220)은 상기 배터리 셀(210)로부터 상기 도전성 탭(211, 212)을 통해 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 보호 회로 기판(220)은 상기 도전성 탭(211, 212)에 대한 충방전 제어를 수행할 수 있다.
상기 써미스터(230)는 앞의 실시예와 마찬가지로 칩 써미스터로 구비되며, 상기 보호 회로 기판(220)의 일면에 형성된다. 상기 써미스터(230)는 특히, 상기 보호 회로 기판(220)의 일면에서 상기 도전성 탭(211, 212)의 감지 라인(212)에 인접하여 형성된다. 상기 써미스터(230)는 상기 감지 라인(212)과 3[mm] 이하의 거리로서 형성될 수 있다. 앞의 실시예에서 설명한 것처럼, 상기 써미스터(230)가 상기 감지 라인에 대해 3[mm] 내에 위치하면, 상기 배터리 셀(210)로부터 상기 감지 라인(212)을 통해 전달된 열을 용이하게 감지할 수 있다. 또한, 상기 감지 라인(212)의 단부와 상기 써미스터(230)의 외주연에는 열 전도 실리콘이 더 형성되어, 상기 써미스터(230)에 전달되는 열의 손실을 줄일 수 있다.
한편, 상기 감지 라인(212) 대신 상기 대전류 라인(211)이 상기 배터리 셀(210)에 대한 열 전도체로서 동작하여 상기 써미스터(230)에 열을 전달하도록 구성하는 것도 가능하다. 다만, 상기 대전류 라인(211)은 상기 감지 라인(212)에 비해 상대적으로 폭이 넓어서 열 손실이 발생할 수 있기 때문에, 상기 감지 라인(212)을 열 전도체로 활용하는 것이 보다 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀(미도시), 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 보호 회로 기판(320), 상기 보호 회로 기판(320)에 구비된 써미스터(230)를 포함한다.
상기 보호 회로 기판(320)은 상기 절연층(321)의 일면에 상기 도전성 탭(211, 212) 중 감지 라인(212)의 하부에 대응되는 영역으로부터 상기 써미스터(230)를 향해 연장된 열 전도 패턴(322)을 포함한다. 상기 열 전도 패턴(322)은 열 전도성이 우수한 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au) 또는 그 등가물로 구성될 수 있다. 상기 열 전도 패턴(322)은 상기 감지 라인(212)으로부터 전달된 열을 상기 써미스터(230)의 근처 또는 상기 써미스터(230)의 하부까지 전달함으로써, 상기 써미스터(230)가 보다 손실없이 배터리 셀의 온도를 측정할 수 있도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀(미도시), 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 보호 회로 기판(420), 상기 보호 회로 기판(420)에 구비된 써미스터(430)를 포함한다.
상기 보호 회로 기판(420)은 상기 배터리 셀과 도전성 탭을 통해 연결된다. 또한, 상기 보호 회로 기판(420)은 절연층(421)을 기본으로, 일면(421a)을 따라서 특히 감지 라인(212)의 하부로부터 더 연장되어 형성된 제 1 열 전도 패턴(422), 상기 일면(421a)에 반대되는 타면(421b)을 따라 상기 제 1 열 전도 패턴(422)에 대응되도록 형성된 제 2 열 전도 패턴(423), 상기 제 1, 2 열 전도 패턴(422, 423)의 영역에 대응되어, 상기 절연층(421)의 두께 방향에서 관통하여 상기 제 1, 2 열 전도 패턴(422, 423)을 상호간에 연결하는 형성된 비아(424)를 포함한다.
상기 제 1 열 전도 패턴(422), 제 2 열 전도 패턴(423) 및 비아(424)는 앞선 실시예의 열 전도 패턴(322)와 동일하게 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au)과 같은 열 전도 특성이 우수한 재질로 구성되어, 상기 감지 라인(212)으로부터 전달된 배터리 셀의 열을 상기 써미스터(430)에까지 전달할 수 있다.
상기 써미스터(430)는 상기 보호 회로 기판(420)의 절연층(421)을 기준으로 타면(421b)에 형성되며, 상기 제 2 열 전도 패턴(423)에 대해 3[mm] 이하의 거리를 갖도록 형성된다. 또한, 상기 써미스터(430) 및 제 2 열 전도 패턴(423)의 외주연에는 열 전도 실리콘이 더 형성되어, 열 전달시 손실을 줄일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩에서 보호 회로 기판에 써미스터가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀(미도시), 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결된 보호 회로 기판(520), 상기 보호 회로 기판(520)에 구비된 써미스터(530)를 포함한다.
상기 보호 회로 기판(520)은 절연층(521)을 기본으로, 일면(521a)을 따라서 특히 감지 라인(212)의 하부로부터 더 연장되어 형성된 열 전도 패턴(522), 상기 열 전도 패턴(522)의 영역에 대응되어, 상기 절연층(521)의 두께 방향에서 관통하여 형성된 비아(524)를 포함한다. 앞선 실시예와 비교하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 상기 절연층(521)의 일면(521a)에 반대되는 타면(521b)에 별도의 열 전도 패턴을 구비하지 않는다. 상기 열 전도 패턴(522) 및 비아(524) 역시 앞선 실시예와 동일하게 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au)과 같은 열 전도 특성이 우수한 재질로 구성될 수 있다.
한편, 상기 써미스터(530)는 상기 보호 회로 기판(520)의 절연층(521)을 기준으로 상기 타면(521b)에 상기 열 전도 패턴(522)에 대응되는 위치에 형성된다. 상기 써미스터(530)는 상기 비아(524)의 상부에 위치하게 되며, 이에 따라 상기 감지 라인(212), 열 전도 패턴(522), 비아(524)를 통해 상기 배터리 셀의 열을 전달받을 수 있다. 또한, 상기 써미스터(530)의 외주연에는 열 전도 실리콘이 더 형성되어, 열 전달시 손실을 줄일 수 있다.
요약하면, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 팩은 와이어 구조 없이 보호 회로 기판에 연결된 각형 전지의 음극 탭이 연결된 영역의 인근에 간단히 형성된 칩 써미스터를 포함하여, 제조 공정 단계와 배터리 셀의 음극 탭으로부터 음극 탭에 인접한 써미스터로 배터리 셀의 열을 손실없이 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 팩은 도전성 탭이 원통형 전지를 연결하는 영역의 인근에 형성된 칩 써미스터와, 상호간에 연결된 보호 회로 기판을 포함하여, 제조 공정 단계를 줄이고 배터리 셀의 열이 손실없이 전달될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200; 배터리 팩 110, 210; 배터리 셀
211; 대전류 라인 212; 감지 라인
120, 220; 보호 회로 기판 322, 422, 423, 522; 열 전도 패턴
424, 524; 비아 130, 230, 430, 530; 써미스터
140; 연성 인쇄 회로 기판 150; 회로 모듈

Claims (12)

  1. 제 1 도전성 탭과 제 2 도전성 탭 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 배터리 셀;
    상기 제 1 및 제 2 도전성 탭과 전기적으로 연결된 보호 회로 기판; 및
    상기 제 1 및 제 2 도전성 탭들 중 적어도 하나가 상기 보호 회로 기판에 연결되는 연결부와 인접하되 전기적으로 절연된 온도 감응 소자를 포함하고, 상기 연결부는 상기 온도 감응 소자와 상기 배터리 셀 사이에 위치한 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도전성 탭은 상기 제 1 도전성 탭에 비해 많은 열을 출력하고, 상기 온도 감응 소자와 상기 제 2 도전성 탭의 사이에는 다른 열 방출 소자가 구비되어 있지 않은 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도전성 탭은 음극 탭이고, 상기 온도 감응 소자는 양극 탭 보다 상기 음극 탭에 더 가깝게 위치한 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전성 탭은 인접한 배터리 셀들을 연결하는 대전류 라인이고, 상기 제 2 도전성 탭은 인접한 배터리 셀들에 연결된 감지 라인인 배터리 팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 온도 감응 소자는 상기 대전류 라인에 비해 상기 감지 라인에 더 가깝게 위치한 배터리 팩.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 감지 라인의 연결부로부터 상기 온도 감응 소자를 향하여 연장되되 상기 온도 감응 소자와는 접촉하지 않는 열 전도 패턴을 더 포함하는 배터리 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열 전도 패턴은 상기 감지 라인의 연결부에 비해 좁은 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 보호 회로 기판의 제 1 면 상의 제 1 열 전도 패턴이고, 상기 온도 감응 소자는 상기 보호 회로 기판의 제 1 면 또는 제 2 면 중 어느 하나에 위치한 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 면에 형성된 제 2 열 전도 패턴을 포함하되, 상기 온도 감응 소자는 상기 제 2 열 전도 패턴에 인접하나 전기적으로 절연되고,
    상기 제 1 열 전도 패턴과 제 2 열 전도 패턴의 사이에 상기 보호 회로 기판를 통해 연장되는 열 전도 비아를 포함하는 배터리 팩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 온도 감응 소자 및 제 2 열 전도 패턴은 그 사이에 열 전도 실리콘을 포함하는 배터리 팩.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 온도 감응 소자 및 연결부와 열적으로 결합하기 위해 상기 보호 회로 기판을 통해 연장된 열 전도 비아를 더 포함하는 배터리 팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 면에 형성된 제 2 열 전도 패턴을 더 포함하고,
    상기 온도 감응 소자는 상기 제 2 열 전도 패턴과 인접하나 전기적으로 절연되도록 형성되고,
    상기 열 전도 비아는 상기 제 1 열 전도 패턴과 제 2 열 전도 패턴의 사이에서 연장되는 배터리 팩.
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