KR20180099437A - 프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

적층된 복수의 배터리 셀을 고정시키기 위한 프레임 조립체가 제공된다. 프레임 조립체는, 상면, 상면의 일 단에 연결된 제1 측면, 상면의 타 단에 연결된 제2 측면을 포함하여 복수의 배터리 셀을 감싸도록 구성된 프레임, 프레임의 제1 측면에 배치된 복수의 제1 버스바, 프레임의 제2 측면에 배치된 복수의 제2 버스바, 및 프레임의 상면, 제1 측면 및 제2 측면을 따라 배치되어 복수의 배터리 셀을 센싱하도록 구성된 연성회로기판을 포함하고, 연성 회로기판은, 상면에 배치되는 회로부, 및 회로부의 일 단으로부터 연장되어 복수의 제1 버스바에 결합되는 제1 연결 회로부, 및 회로부의 타 단으로부터 연장되어 복수의 제2 버스바에 결합되는 제2 연결 회로부를 포함할 수 있다.

Description

프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법{BATTERY FRAME ASSEMBLY AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 개시는 프레임 조립체 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차 또는 전기자동차는 자동차 내부에 설치된 이차 전지를 전력원으로서 사용할 수 있고, 일반 도로용 자동차, 레저용 카트 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 이러한 하이브리드 자동차 또는 전기자동차는 이차전지에 충전된 전력으로 전기 모터를 회전시켜 휠을 구동할 수 있고, 이차전지가 방전된 후에 전기자동차는 외부 전력에 의하여 이차 전지를 충전하고 하이브리드 자동차는 내연 기관의 구동 또는 외부 전력에 의하여 이차 전지를 충전할 수 있다. 또한, 다수의 전기자동차 제조 업체가 시장에 새롭게 진입하고 있으며 그 숫자가 지속적으로 증가하고 있다.
이차전지는 하나의 배터리 형태로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 배터리 셀들이 하나의 배터리 모듈로 클러스터링(clustering)되어 사용될 수 있다. 이러한 복수의 배터리 모듈은 직렬로 연결되도록 자동차의 차체 하부에 설치되고, 내연기관의 출력에 상당하는 전기 모터를 구동시키기 위한 고전압을 생성한다. 또한, 복수의 배터리 셀들이 클러스터링될 때, 각각의 배터리 셀들의 단자들은 프레임 조립체에 의하여 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
연성회로기판(FPCB, flexible printed circuit board)은, 유연한 재료로 구성된 기판층을 제조하고 이러한 기판층을 얇은 절연층으로 감싸는 것에 의하여 제조된다. FPCB는 무게가 가볍고, 공간을 적게 차지하는 장점이 있으며, 이러한 특성 때문에, 최근 다양한 분야에 연성회로기판을 채용하고 있다. 그러나, FPCB는 일반 PCB와 달리 상당히 얇은 두께를 가지므로, 외부 충격에 의하여 잘 찢어지거나 파손되는 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위한 다양한 연구 개발이 진행되고 있다.
본 개시에 따른 실시예들은, 연성회로기판의 연결 회로부가 다양한 접합 공법(예, 레이저 웰딩, 울트라 소닉, 저항용접 등)에 의하여 프레임에 부착된 버스바에 직접적으로 접합되는 프레임 조립체를 제공한다. 또한, 회로부와 버스바의 결합성을 강화하기 위한 다양한 구조를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 적층된 복수의 배터리 셀을 고정시키기 위한 프레임 조립체에서, 상면, 상면의 일 단에 연결된 제1 측면, 상면의 타 단에 연결된 제2 측면을 포함하여 복수의 배터리 셀을 감싸도록 구성된 프레임; 프레임의 제1 측면에 배치된 복수의 제1 버스바; 프레임의 제2 측면에 배치된 복수의 제2 버스바; 및 상기 프레임의 상면, 제1 측면 및 제2 측면을 따라 배치되어 상기 복수의 배터리 셀을 센싱하도록 구성된 연성회로기판을 포함하고, 연성 회로기판은, 상면에 배치되는 회로부; 및 회로부의 일 단으로부터 연장되어 복수의 제1 버스바에 결합되는 제1 연결 회로부; 및 회로부의 타 단으로부터 연장되어 복수의 제2 버스바에 결합되는 제2 연결 회로부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 연결 회로부의 일 면은 복수의 제1 버스바에 접합되고, 제2 연결 회로부는 일 면은 복수의 제2 버스바에 접합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프레임은 상면에 배치되는 제1 프레임; 제1 측면에 배치되고, 제1 프레임의 일 단에 대해 회동가능하게 결합되고, 복수의 제1 버스바가 배치되는 제2 프레임; 및 제2 측면에 배치되고, 제1 프레임의 타 단에 대해 회동가능하게 결합되고, 복수의 제2 버스바가 배치되는 제3 프레임을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 제1 버스바는, 제1 연결 회로부를 안착시키도록 구성된 제1 안착부가 형성되고, 복수의 제2 버스바는, 제2 연결 회로부를 안착시키도록 구성된 제2 안착부가 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 연결 회로부가 제1 버스바에 결합된 상태에서, 제1 연결 회로부 및 제1 연결 회로부 주변의 제1 버스바의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리되고, 제2 연결 회로부가 제2 버스바에 결합된 상태에서, 제2 연결 회로부 및 제2 연결 회로부 주변의 제2 버스바의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 연결 회로부 각각은, 유연한 재질로 구성된 도전성 기판층; 기판층의 일 면 상에 배치되고, 적어도 하나의 제1 개구가 형성되어 기판층의 제1 면이 노출된 제1 절연층; 및 기판층의 타 면 상에 배치되고, 기판층을 기준으로 제1 개구의 반대측 위치에서 적어도 하나의 제2 개구가 형성되어 기판층의 제2 면이 노출된 제2 절연층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 연결 회로부의 제2 면은 버스바에 인접하도록 배치되고, 제2 면은 제1 면에 접합 공법을 적용하는 것에 의하여 버스바에 접합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 개구는 제1 개구에 비하여 크기가 크도록 형성되고, 제1 및 제2 회로부의 단면 방향에서, 제1 절연층의 일부는 제2 개구가 형성하는 영역과 부분적으로 겹칠 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 연결 회로부 각각은, 제1 면의 적어도 일부를 덮도록 도금되는 제1 도금층; 및 제2 면의 적어도 일부를 덮도록 도금되는 제2 도금층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 도금층의 두께는 각각 제1 및 제2 절연층의 두께와 대응하는 크기의 두께를 갖도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 회로부는, 제1 절연층 상에 배치되고, 제1 개구와 대응하는 위치에 적어도 하나의 제3 개구가 형성되는 제3 절연층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 연결 회로부 각각은, 제1 절연층의 부분 및 제1 절연층의 부분에 인접한 제1 도금층의 부분에 부착되는 제3 절연층; 및 제2 절연층의 부분 및 제2 절연층의 부분에 인접한 제2 도금층의 부분에 부착되는 제4 절연층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 절연층은 제1 절연층과 제1 도금층이 접촉하는 위치에 밀착하도록 부착되고, 제4 절연층은 제2 절연층과 제2 도금층이 접촉하는 위치에 밀착하도록 부착될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제4 절연층의 단부는 버스바의 단부와 접촉하도록 배치될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 프레임 조립체의 제조 방법은, 제1 프레임, 복수의 제1 버스바가 결합되고 제1 프레임의 일 단에 회동 가능하게 결합되는 제2 프레임, 및 복수의 제2 버스바가 결합되고 제1 프레임의 타 단에 회동 가능하게 결합되는 제3 프레임을 포함하는 프레임을 제조하는 단계; 제1 프레임에 배치되는 회로부, 제2 프레임에 배치되고 회로부의 일 단으로부터 연장된 제1 연결 회로부, 제3 프레임에 배치되고 회로부의 타 단으로부터 연장된 제2 연결 회로부를 포함하는 연성회로기판을 제조하는 단계; 제1 연결 회로부의 일 면을 복수의 제1 버스바 상에 배치시키고 제2 연결 회로부의 일 면을 복수의 제2 버스바 상에 배치시키는 단계; 제1 연결 회로부의 타 면에 접합 공법을 가하여 제1 연결 회로부의 일 면을 복수의 제1 버스바에 접합시키고 제2 연결 회로부의 타 면에 접합 공법을 가하여 제2 연결 회로부의 일 면을 복수의 제2 버스바에 접합시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지그를 이용하여 복수의 제1 및 제2 연결 회로부의 타 면을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 연결 회로부 및 제1 및 제2 연결 회로부 각각의 주변의 제1 및 제2 버스바의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연성회로기판을 제조하는 단계는, 도전성 재료로부터 미리 정해진 형상으로 절단하여 기판층을 제조하는 단계; 절연성 재료로부터 기판층을 커버하는 크기를 갖는 형상으로 절단하여 제1 절연층을 제조하는 단계; 절연성 재료로부터 기판층을 커버하는 크기를 갖는 형상으로 절단하여 제2 절연층을 제조하는 단계; 제1 절연층의 미리 정해진 위치에 적어도 하나의 제1 개구를 형성하는 단계; 기판층을 기준으로 제1 개구의 반대측 위치에서, 제2 절연층에 적어도 하나의 제2 개구를 형성하는 단계; 및 제1 절연층을 기판층의 일 면 상에 배치하고 제2 절연층을 기판층의 타 면 상에 배치하고 제1 절연층, 기판층, 제2 절연층을 일체로 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연성회로기판을 제조하는 단계는, 적어도 하나의 제1 개구를 통해 노출된 기판층의 일 면의 적어도 일부에 도전성 재료를 도금하여 제1 도금층을 형성하고 적어도 하나의 제2 개구를 통해 노출된 기판층의 타 면의 적어도 일부에 도전성 재료를 도금하여 도금층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연성회로기판을 제조하는 단계는, 제1 절연층의 부분 및 제1 절연층의 부분에 인접한 제1 도금층의 부분에 제3 절연층을 부착하는 단계; 및 제2 절연층의 부분 및 제2 절연층의 부분에 인접한 제2 도금층의 부분에 제4 절연층을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 연성회로기판의 연결 회로부가 버스바에 다양한 접합 공법(레이저 웰딩, 울트라 소닉, 저항용접 등)에 의하여 직접적으로 접합되므로, 연결 회로부와 버스바의 접합 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 부품 종류 및 개수가 축소되어 원가가 절감될 있고, 연결 회로부와 버스바 사이의 접촉 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체를 포함하는 배터리 모듈이 차량에 설치되는 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체를 포함하는 배터리 모듈의 조립된 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체를 포함하는 배터리 모듈의 분해된 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체와 배터리 셀이 결합된 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 연성회로기판의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6은 제1 실시예에 따라 연성회로기판의 연결 회로부와 버스바가 접합된 구성을 나타낸 사시도이다.
도 7은 제1 실시예에 따라 연성회로기판의 연결 회로부와 버스바가 분해된 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시된 연결 회로부 및 버스바를 I-I선에 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 연성회로기판의 연결 회로부를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 연결 회로부를 II-II 방향으로 절단한 단면도이다.
도 11은 제3 실시예에 따라 연결 회로부와 버스바가 접합된 구성을 나타낸 사시도이다.
도 12는 제3 실시예에 따라 연결 회로부와 버스바가 접합된 구성을 나타낸 단면도이다.
도 13은 제4 실시예에 따라 지그를 이용하여 연결 회로부를 버스바에 접합하는 과정을 나타낸 단면도이다.
도 14는 제4 실시예에 따라 연결 회로부와 버스바가 접합된 상태에서 컨포멀 코팅 처리된 구성을 나타낸 상면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 컨포멀 코팅 처리된 구성을 III-III 선에 따라 절단한 단면도이다.
도 16은 제5 실시예에 따라 연결 회로부의 제1 및 제2 절연층 각각에 형성된 개구의 크기가 다른 구성을 나타낸 단면도이다.
도 17은 제6 실시예에 따라 연결 회로부의 기판층에 도금층이 도금된 구성을 나타낸 단면도이다.
도 18은 제7 실시예에 따라 연결 회로부의 제1 및 제2 절연층 각각에 제3 및 제4 절연층을 적층한 구성을 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 개시의 다른 실시예에 따른 프레임 조립체의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 20은 도 19에 도시된 프레임 조립체의 제조 방법에서 연성회로기판을 제조하는 단계를 나타낸 순서도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체를 포함하는 배터리 모듈(M)이 차량에 설치되는 구조를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체를 포함하는 배터리 모듈(M)의 조립된 구성을 나타낸 사시도이다.
배터리 모듈(M)은 차량의 차체 바닥에 복수 개로 배열될 수 있다. 동일한 출력 전압을 나타내는 복수 개의 배터리 모듈(M)들은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어서 최종 출력 전압을 형성할 수 있다. 이러한 최종 출력 전압으로 부하(load)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 부하의 한 종류인 모터에서 발생하는 구동력은 차량의 휠을 회전시킬 수 있다. 복수 개의 배터리 모듈(M)들 각각의 충전/방전에 대한 제어는 제어기(controller)에 의하여 제어될 수 있다.
도 1에는 배터리 모듈(M)들은 서로 직렬로 연결된 구성이 도시되어 있으나, 각 배터리 모듈(M)의 출력 전압, 차량의 레이아웃, 부하가 요구하는 전압 등의 조건에 따라, 배터리 모듈(M)의 배열이 달라질 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체(1)를 포함하는 배터리 모듈(M)의 분해된 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 프레임 조립체(1)와 배터리 셀(C)이 결합된 구성을 나타낸 사시도이다.
배터리 모듈(M)은, 적층된 복수의 배터리 셀(C, battery cell), 이들을 고정시키기 위한 프레임 조립체(1), 프레임 조립체(1)의 양 측면을 덮는 절연 커버(3), 모듈 커버(4), 및 하우징(H)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(C)은 예를 들어 이차 전지가 될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 충전 또는 방전이 가능한 전지 형태면 어떤 것이든 적용될 수 있다.
배터리 셀(C)의 단자는 도전성이고 변형 가능한 재료로 구성된 탭 단자(tap terminal)일 수 있다. 배터리 셀(C)은, 셀 바디(C1), 셀 바디(C1)의 일 측에 형성된 (+) 탭(T1), 및 셀 바디(C1)의 타 측에 형성된 (-) 탭(T2)을 포함할 수 있다. (+) 탭(T1) 및 (-) 탭(T2)은 도전성이고 유연한 재질로 변형 가능한(flexible) 탭 단자일 수 있다. (+) 및 (-) 탭(T1, T2)은, 예를 들어 납 또는 알루미늄을 포함하는 재료로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유연하게 구부러질 수 있는 금속 재료이면 종류에 관계없이 적용될 수 있다.
도 3를 참고하면, 복수의 배터리 셀(C) 중 서로 인접한 배터리 셀(C)의 탭 단자가 연결되어 있는 구성이 도시되어 있다. 예를 들어, 동일 극성을 갖는 탭 단자끼리 연결되는 경우, 상기 인접한 배터리 셀(C)들은 서로 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 또한, 인접한 배터리 셀(C)의 탭 단자는 면 접합 공정을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
모듈 커버(4)는 차량의 사고 발생시 배터리 셀(C)의 찌그러짐 또는 파손에 의한 차량 화재를 방지하고 프레임 조립체(1)가 배터리 셀(C)들과 결합된 조립체 내부를 보호할 수 있다. 또한, 하우징(H)은 외부 충격으로부터 프레임 조립체(1) 및 복수의 배터리 셀(C)들의 결합 상태를 보호할 수 있다. 예를 들어, 모듈 커버(4) 및 하우징(H)은 고강도를 갖는 금속 재료로 구성될 수 있다.
프레임 조립체(1)는 프레임(10), 복수의 버스바(121, 122, 131, 132), 연성회로기판(20, FPCB) 및 커넥터(5)를 포함할 수 있다. 연성회로기판(20)은 프레임(10)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 커넥터(5)는 복수의 배터리 셀(C)의 상태를 나타내는 신호. 예를 들어, 전압 센싱 및 온도 센싱과 관련된 신호를 도 1에 도시된 제어기로 송수신하도록 구성되며, 연성회로기판(20)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 프레임(10)은 프레임(10)의 상면에 배치되는 제1 프레임(110), 프레임(10)의 제1 측면에 배치되고 제1 프레임(110)의 일 단에 대해 회동가능하게 결합되는 제2 프레임(120), 및 프레임(10)의 제2 측면에 배치되고 제1 프레임(110)의 타 단에 대해 회동가능하게 결합되는 제3 프레임(130)을 포함할 수 있다. 또한, 프레임(10)은 복수의 배터리 셀(C)의 상면 및 양 측면을 감싸도록 구성될 수 있다. 프레임(10)은 비전도성의 합성수지 재료로 구성될 수 있다.
복수의 버스바(121, 122, 131, 132)는 전도성의 금속 재료로 구성될 수 있고, 복수의 제1 버스바(121, 122) 및 복수의 제2 버스바(131, 132)를 포함할 수 있다. 제2 프레임(120)에는 복수의 제1 버스바(121, 122)가 배치되고, 제3 프레임(130) 복수의 제2 버스바(131, 132)가 배치될 수 있다. 복수의 제1 버스바(121, 122) 및 복수의 제2 버스바(131, 132)는 복수의 배터리 셀(C)의 단자와 접합되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 복수의 배터리 셀(C)은 인접한 N개(N≥2, 정수)의 배터리 셀의 동일 극 단자끼리 병렬로 연결되어 하나의 단자 쌍을 갖는 복수의 배터리 셀 그룹으로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 배터리 셀 그룹은, 복수의 배터리 셀 그룹의 단자가 복수의 버스바(122, 124, 132, 134)에 접합됨에 따라 직렬 및/또는 병렬 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 복수의 배터리 셀 그룹이 직렬 및/또는 병렬 연결되어 배터리 모듈(M)의 출력 전압을 형성할 수 있다.
예를 들어, 12개의 배터리 셀을 적층한 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 셀 2개를 병렬로 연결(배터리 셀 2개의 동일 극 단자를 직접 연결)한 배터리 셀 그룹 6개로 구성할 수 있다. 이와 달리, 배터리 셀 4개를 병렬로 연결한 배터리 셀 그룹 3개로 구성할 수도 있다. 복수의 배터리 셀 그룹의 단자는 버스바에 접합됨으로써 직렬 연결될 수 있다.
배터리 셀(C)은 프레임 조립체(1)와 연결되기 전 상태에서는, (+) 및 (-) 탭(T1, T2)이 곧게 펴져있는 형태를 가질 수 있다. 이러한 펴져있는 탭들(T1, T2)은 제1 버스바(121, 122)에 형성된 개구(1211, 1221) 및 제2 버스바(131, 132)에 형성된 개구(1311, 1321)을 통과할 수 있다.
배터리 셀(C)과 프레임 조립체(1)는 아래와 같은 과정을 통해 결합될 수 있다. 프레임 조립체(1)의 제2 및 제3 프레임(120, 130)은 배터리 셀(C)의 바깥쪽으로 벌어지면서 배터리 셀(C) 위에 씌워질 수 있다. 다음으로, 벌어진 제2 및 제3 프레임(120, 130)을 다시 오무리면서 배터리 셀(C)의 탭들(T1, T2)을 제1 버스바(121, 122)에 형성된 개구(1211, 1221) 및 제2 버스바(131, 132)에 형성된 개구(1311, 1321)을 통과시킨다. 다음으로, 탭들(T1, T2)의 일 면이 제1 버스바(121, 122) 및 제2 버스바(131, 132)의 전면과 접하도록 구부린다. 다음으로, 탭들(T1, T2)의 타면 상에 접합 공법을 적용하여, 탭들(T1, T2)과 제1 버스바(121, 122) 및 제2 버스바(131, 132)를 전기적으로 접합 연결시킨다.
위와 같은 방식은, 각각의 배터리 셀(C)을 일렬로 연결하는 방식에 비하여, 버스바(121, 122, 131, 132)를 이용하므로 탭 단자 사이의 접합 공정을 절반 이상으로 감소시킬 수 있다. 또한, 버스바에 의하여 배터리 셀 그룹이 서로 직렬로 연결되므로, 버스바를 사용하여 차량의 종류에 따라 전지 용량 및 출력 전압을 제약없이 구성 가능하다. 도 4 및 5을 참고하면, 버스바(121, 122)와 연성회로기판(20)이 직접 전기적으로 연결되므로, 연성회로기판(20)을 통해 배터리 셀(C)의 과전압 및 과전류 센싱이 가능하다.
도 3을 참고하면, 절연 커버(3)는 복수의 버스바(121, 122, 131, 132)와 모듈 커버(4) 사이에 배치될 수 있고, 프레임 조립체(1)의 양 측에 배치될 수 있다. 또한, 절연 커버(3)는 비전도성의 합성수지 재질로 구성될 수 있다. 따라서, 프레임 조립체(1)에 결합된 버스바(122, 124, 132, 134)와 모듈 커버(4) 사이의 쇼트 현상을 방지할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 연성회로기판(20)의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3 및 4를 참고하면, 연성회로기판(20)은 제1 내지 제3 프레임(110, 120, 130)을 따라 밀착하도록 배치될 수 있다. 연성회로기판(20)은 도전성 금속 재료의 기판층 및 비도전성 합성수지 재료의 절연층을 포함할 수 있다. 연성회로기판(20)은 전도성 기판층을 비전도성의 절연층이 감싸는 형태가 될 수 있고, 실질적으로 얇은 두께(예를 들어, 2mm 이하)로 형성되어 전체적으로 유연하게 휘어질 수 있다.
도 3 및 4를 참고하면, 연성회로기판(20)은 프레임(10)의 상면 및 양 측면을 따라 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 연성회로기판(20)은 제1 프레임(110)에 배치되는 회로부(230), 회로부(230)의 일 단으로부터 연장되어 복수의 제1 버스바(121, 122)에 결합되는 제1 연결 회로부(210), 및 회로부(230)의 타 단으로부터 연장되어 복수의 제2 버스바(131, 132)에 결합되는 제2 연결 회로부(220)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 연결 회로부(210)는, 일 측으로 연장된 제1a 접합부(211) 및 타 측으로 연장된 제1b 접합부(212)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 연결 회로부(220)는, 일 측으로 연장된 제2a 접합부(221) 및 타 측으로 연장된 제2b 접합부(222)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 연성회로기판(20)은 회로부(230)로부터 연장되고 온도측정센서가 고정되는 온도센서부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 연성회로기판(20)은 제2 연결 회로부(220)와 인접한 위치에서 회로부(230)로부터 연장된 단자부(250)를 포함할 수 있다. 단자부(250)는 도 3에 도시된 커넥터(5)가 직접 결합될 수 있다.
도 6은 제1 실시예에 따라 연성회로기판(20)의 연결 회로부와 버스바가 접합된 구성을 나타낸 사시도이고, 도 7은 제1 실시예에 따라 연성회로기판(20)의 연결 회로부와 버스바가 분해된 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 8은 도 6에 도시된 연결 회로부 및 버스바를 I-I선에 따라 절단한 단면도이다. 상술한 실시예에서 설명된 내용과 중복된 설명은 생략한다.
도 5 및 6을 참고하면, 복수의 제1 버스바(121, 122)는 제1a 버스바(121) 및 제1b 버스바(122)를 포함할 수 있다. 제1a 버스바(121)에는 두 개의 슬릿(1211)이 형성될 수 있다. 또한, 제1b 버스바(122)에는 하나의 슬릿(1221)이 형성될 수 있다. 이러한 슬릿(1211, 1221)으로는 배터리 셀(C)의 탭 단자가 관통될 수 있다.
제1 연결 회로부(210)는, 일 측으로 연장된 제1a 접합부(211) 및 타 측으로 연장된 제1b 접합부(212)를 포함할 수 있다. 제1a 접합부(211)는 제1a 버스바(121)에 접합되고, 제1b 접합부(212)는 제1b 버스바(122)에 접합될 수 있다. 도 8을 참고하면, 제1a 및 제1b 접합부(211, 212)는 각각, 유연한 재질로 구성된 도전성 기판층(2112, 2122), 기판층(2112, 2122)의 일 면 상에 배치되고 적어도 하나의 제1 개구(2111a, 2122a)이 형성되어 기판층(2112, 2122)의 제1 면(2112a, 2122a)이 노출된 제1 절연층(2111, 2121) 및 기판층(2112, 2122)의 타 면 상에 배치되고 적어도 하나의 제2 개구(2113a, 2123b)이 형성되어 기판층(2112, 2122)의 제2 면(2112b, 2122b)이 노출된 제2 절연층(2113, 2123)을 포함할 수 있다.
제1 연결 회로부(210)를 제1 버스바(121, 122)에 접합하는 공정은 아래와 같이 진행될 수 있다. 먼저, 제1a 및 제1b 접합부(211, 212)의 제2 면(2112b, 2122b)을 각각의 제1a 및 제2a 버스바(121, 122)의 상면의 코너에 배치된 접합면(1212, 1222)에 접촉시킨다. 다음으로, 제1a 및 제1b 접합부(211, 212)의 제1 면(2112a, 2122a)에 접합 공법(레이저 웰딩, 울트라 소닉, 저항용접 등)을 적용하여 융착시키면, 제2 면(2112b, 2122b)과 접합면(1212, 1222)이 직접적으로 접합되어 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 접합면(1212, 1222)은 제1a 및 제1b 버스바(121, 122)로부터 돌출되거나, 내측으로 들어가거나, 제1a 및 제1b 버스바(121, 122)의 접합면(1212, 1222)과 인접한 부분과 평행하게 형성될 수 있다.
상술한 방식은, 제1a 및 제1b 접합부(211,212)와 제1a 및 제1b 버스바(121, 122)가 상술한 접합 공법 중 하나 이상을 이용하여 직접 전기적으로 연결되므로, 연결 회로부와 버스바 사이의 전기 전도도를 향상시킬 수 있고, 고정 안정성이 향상될 수 있다. 또한, 제1 연결 회로부(210)와 버스바(121, 122) 사이에 클램프와 같은 결합 수단이 없으므로 전기 접촉에 대한 안정성이 향상될 수 있고, 부품 가지 수가 축소되어 원가가 절감되고, 공정과정이 단축될 수 있다. 또한, 기판층(2112, 2122)의 양 면이 노출되므로, 연결 회로부가 버스바에 직접적으로 결합될 수 있는 구조가 확보될 수 있고, 적용 부품 수량 감소 및 작업 공수 절감이 가능하고, 중량 및 원가 절감이 가능하다.
도 6 내지 8을 참고하면, 제1 연결 회로부(210)와 제1 버스바(121, 122)의 결합 과정에 대하여 설명하였으나, 상술한 접합 공정과 동일한 접합 공정이 제2 연결 회로부(220)와 제2 버스바(131, 132)의 접합 공정에 대해서도 적용될 수 있다. 따라서, 이와 관련된 중복된 설명에 대해서는 생략한다.
도 9는 제2 실시예에 따른 연성회로기판의 연결 회로부(260)를 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 연결 회로부(260)를 II-II 방향으로 절단한 단면도이다. 상술한 실시예에서 설명된 내용과 중복된 설명은 생략한다.
연결 회로부(260)는 일 방향으로 연장되어 양 면이 노출 된 제1 접합부(261) 및 일 방향의 반대측 타 방향으로 연장되어 양 면이 노출된 제2 접합부(262)를 포함할 수 있다. 연결 회로부(260)는 도전성 재료로 구성된 기판층(2611) 및 기판층(2611)을 감싸는 비도전성 재료로 구성된 절연층(2612, 2613, 2614)을 포함할 수 있다. 또한, 도전성 재료는 구리를 포함할 수 있고, 비도전성 재료는 PEN 또는 PI 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 절연층(2612, 2613, 2614)은 기판층(2611)의 일 면에 부착되는 제1 절연층(2612), 기판층(2611)의 타 면에 부착되는 제2 절연층(2613), 및 제1 기판층(2611) 상에 부착되는 제3 기판층(2614)을 포함할 수 있다. 각각의 제1 내지 제3 절연층(2612, 2613, 2614)은 비도전층(2612a, 2613a, 2614a) 및 이를 접착하기 위한 접착층(2612b, 2613b, 2614b)으로 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 프레임 조립체의 작업 공정 또는 연결 회로부(260)에 대하여 요구되는 인장 강도에 따라 적층되는 층의 개수 또는 배치가 달라질 수 있다. 예를 들어, 기판층(2611)의 타 면에 대해서도 2개의 절연층이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기판층(2611)의 양 면을 각각 한 개의 절연층이 감싸는 것에 비하여, 기판층(2611)의 타 면에 제2 절연층(2613)이 배치되고 기판층(2612)의 일 면에 제1 및 제3 절연층(2612, 2614)이 배치되므로, 연결 회로부(260)의 인장에 대한 파손가능성을 감소시킬 수 있다. 또한, 프레임 조립체의 이송 또는 조립 과정에서 연결 회로부(260)에 외력이 가해지는 경우, 절연층이 한 개로 구성되는 경우 이를 버티지 못하고 일부가 단절될 가능성이 있으므로, 위와 같이 연결 회로부(260)의 일 면에 두 개의 절연층을 배치시켜 연결 회로부(260)의 인장력을 향상시킬 수 있다. 또한, 연성회로기판에서 기판층을 감싸는 커버 층을 이중으로 구성하므로, 회로 부분의 인장력 신뢰성을 확보하고 파손을 방지할 수 있다.
상술한 실시예와 같이 기판층의 일 면에 두 개의 절연층을 배치시키는 방식은 파손되기 쉬운 연결 회로부(260)에 적용될 수 있다. 또한, 차량의 특성 및 차량제작원가 상황에 따라 연결 회로부(260)를 비롯한 연성회로기판(20) 전체에도 적용될 수 있다. 절연층(2231a, 2231b)에 형성된 개구는, 도 10에 도시된 형태로 기판층(2611)의 양 면을 노출시킬 수 있도록 형성될 수 있다. 따라서, 회로부가 버스바에 직접적으로 결합될 수 있는 구조가 확보될 수 있고, 적용 부품 수량 감소 및 작업 공수 절감이 가능하고, 중량 및 원가 절감이 가능하다.
도 11은 제3 실시예에 따라 연결 회로부(270)와 버스바(125)가 접합된 구성을 나타낸 사시도이고, 도 12는 제3 실시예에 따라 연결 회로부(270)와 버스바(125)가 접합된 구성을 나타낸 단면도이다. 상술한 실시예에서 설명된 내용과 중복된 설명은 생략한다.
연결 회로부(270)는 일 방향으로 연장되어 양 면이 노출 된 제1 접합부(271) 및 일 방향의 반대측 타 방향으로 연장되어 양 면이 노출된 제2 접합부(272)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 버스바(125, 126)에는 제1 및 제2 접합부(271, 272)를 각각 안착시키도록 구성된 안착부(1251, 1261)이 형성될 수 있다. 안착부(1251, 1261)는 측부 프레임(140)을 향하여 구부러진 형상을 가질 수 있고, 제1 및 제2 접합부(271, 272)에 대응하는 크기를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 안착부(1251, 1261)의 깊이(T1)는 제1 및 제2 접합부(271, 272)의 두께(T2) 보다 크도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 접합부(271)의 하면(2711)은 안착부(1251)의 상면(1252)에 접합될 수 있고, 이와 마찬가지로 제2 접합부(272)의 하면은 안착부(1252)의 상면에 접합될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 접합부(271, 272)가 안착부(1251, 1261)에 접합된 상태에서는, 프레임 조립체를 이송 또는 조립하는 과정에서 제1 및 제2 접합부(271, 272)에 손상이 발생하는 상황을 감소시킬 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 버스바에 회로부가 안착될 수 있는 포지셔닝 구조를 형성하여, 작업자의 육안으로 접합 위치를 식별하게 할 수 있으므로 작업성 향상시킬 수 있고, 회로부를 요구되는 위치에 정위치 시킴으로 품질을 향상시킬 수 있다.
도 13은 제4 실시예에 따라 지그를 이용하여 연결 회로부(275)를 버스바(127)에 접합하는 과정을 나타낸 단면도이다. 상술한 실시예에서 설명된 내용과 중복된 설명은 생략한다.
연결 회로부(275)는 기판층(277), 기판층(277)의 상면(2771)에 부착되는 제1 절연층(276) 및 기판층(277)의 하면(2772)에 부착되는 제2 절연층(278)을 포함할 수 있다. 연결 회로부(275)를 버스바(127) 상에 안착시킨 상태에서, 기판층(277)의 하면(2772)과 버스바(127)의 상면(1271) 사이에는 제2 절연층(278)의 두께와 대응하는 크기의 갭(G), 즉 에어 갭이 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 갭(G)이 존재한 상태에서 접합 공법(welding, W)을 기판층(277)의 상면(2771)에 진행하는 경우, 요구되는 수준의 접합 품질을 달성하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 또한, 기판층(277)의 하면(2772)에 버스바(127)의 상면(1271)과 접촉하지 못하는 부분이 존재하는 경우, 접합 공법(W)이 가해지는 기판층(277)의 부분이 그을리는 현상이 발생하거나, 절연층이 연소되는 현상이 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 연결 회로부(270)를 버스바(127) 상에 접촉시킨 후, 지그(zig, Z)를 이용하여 기판층(277)의 상면(2771)을 가압할 수 있다. 이 상태에서, 기판층(277)과 버스바(127) 사이의 갭(G)이 사라지게 되므로, 기판층(277)의 하면(2772)과 버스바(127)의 상면(1271) 사이의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 또한, 지그(Z)로 기판층(277)을 누르고 있는 상태에서, 기판층(277)의 상면(2771)에 접합 공법(W)을 적용하는 경우, 웰딩 성능이 향상될 수 있으며, 작업성이 향상될 수 있다.
도 14는 제4 실시예에 따라 연결 회로부(280)와 버스바(128)가 접합된 상태에서 컨포멀 코팅 처리된 구성을 나타낸 상면도이고, 도 15는 도 14에 도시된 컨포멀 코팅 처리된 구성을 III-III 선에 따라 절단한 단면도이다.
일 실시예에서, 연결 회로부(280)가 버스바(128)에 결합된 상태에서, 연결 회로부(280) 및 연결 회로부(280) 주변 영역, 즉 연결 회로부(280)를 둘러싸는 영역의 버스바(128)의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리될 수 있다. 컨포멀 코팅층(30)은 비전도성 재료로 구성될 수 있고, 예를 들어, 아크릴, 우레탄 등의 재료를 포함할 수 있다. 또한, 컨포멀 코팅층(30)은 노즐(미도시)을 이용하여 요구되는 영역에만 도포될 수 있다.
도 15를 참고하면, 먼저, 연결 회로부(280)를 버스바(128)에 형성된 안착부(1281)에 안착시킨다. 다음으로, 연결 회로부(280)의 기판층(281)의 하면(2811)과 버스바(128)의 상면(1282)을 접합시킨다. 이후, 연결 회로부(280) 상에 컨포멀 코팅을 진행하여 컨포멀 코팅층(30)을 형성한다. 이와 같이, 연결 회로부(280) 상에 컨포멀 코팅층(30)이 형성된 경우, 기판층(281)의 부식을 방지할 수 있고, 연결 회로부(280)와 버스바(128)를 보호할 수 있다. 또한, 연결 회로부(280)와 버스바(128)의 접합 강도가 향상될 수 있다.
도 16은 제5 실시예에 따라 연결 회로부(290)의 제1 및 제2 절연층(292, 293) 각각에 형성된 개구의 크기가 다른 구성을 나타낸 단면도이다.
일 실시예에서, 연결 회로부(290)는 유연한 재질로 구성된 도전성 기판층(291), 기판층(291)의 일 면 상에 배치되고 적어도 하나의 제1 개구(2921)이 형성되어 기판층(291)의 제1 면(2911)이 노출된 제1 절연층(292), 및 기판층(291)의 타 면 상에 배치되고 기판층(291)을 기준으로 제1 개구(2921)의 반대측 위치에서 적어도 하나의 제2 개구(2941)이 형성되어 기판층(291)의 제2 면(2912)이 노출된 제2 절연층(293)을 포함할 수 있다. 제1 절연층(292)은 버스바를 향하도록 배치될 수 있고, 제1 절연층(292)은 버스바의 외측을 향하도록 배치될 수 있다.
제2 개구(2931)은 제1 개구(2921)에 비하여 크기가 크도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 면(2911)의 면적은 제2 면(2912)의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 연결 회로부(290)의 단면 방향에서, 제1 절연층(292)의 일부는 제2 개구(2931)이 형성하는 영역과 부분적으로 겹치게 될 수 있다. 연결 회로부(290)를 버스바에 접합하는 동안, 기판층(291)은 버스바를 향하여 구부러지게 되며, 이 과정에서 기판층(291)과 제1 절연층(292) 사이에 벌어짐이 발생할 수 있다. 또한, 연결 회로부(290)에서 기판층(291)의 제1 면(2911)을 둘러싸는 경계선 부분은 파손에 취약할 수 있다. 따라서, 제1 절연층(292)에 의하여 노출되는 제1 면(2911)의 면적을 더 작게 함으로써, 연결 회로부(290)의 강성을 증가시켜 연결 회로부(290)의 파손을 방지할 수 있다.
도 17은 제6 실시예에 따라 연결 회로부(300)의 기판층(320)에 도금층(340, 350)이 도금된 구성을 나타낸 단면도이다.
연결 회로부(300)는 기판층(320), 제1 절연층(310), 및 버스바(129)를 향하여 배치되는 제2 절연층(330)을 포함할 수 있다. 제1 절연층(310)에는 기판층(320)의 제1 면(321)을 노출시키기 위하여 제1 개구(310a)이 형성될 수 있다. 제2 절연층(330)에는 기판층(320)의 제2 면(322)을 노출시키기 위하여 제2 개구(330a)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 개구(330a)에는 제2 면(322)의 적어도 일부를 덮도록 제2 도금층(350)이 도금될 수 있다. 또한, 제1 개구(310a)에는 제1 면(321)의 적어도 일부를 덮도록 제1 도금층(340)이 도금될 수 있다. 제1 및 제2 도금층(340, 350)은 도전성 재료로 구성될 수 있고, 예를 들어, 기판층(320)과 동일한 재료로 구성될 수 있다.
연결 회로부(290)가 버스바(129) 상에 접촉하도록 배치된 상황에서, 제2 도금층(350)은 기판층(320)과 버스바(129) 사이에 존재하는 에어 갭(air gap)을 메울 수 있다. 또한, 제2 도금층(350)의 두께는 제2 절연층(330)의 두께(T3)와 대응하는 크기를 가질 수 있다. 따라서, 제1 도금층(340) 또는 제1 면(321) 상에 접합 공법(W)이 적용되는 경우, 지그를 사용하여 기판층(320)을 구부리는 공정을 진행하지 않고도 제2 도금층(350)과 버스바(129)의 상면(1291)을 접합시킬 수 있다.
도 18은 제7 실시예에 따라 연결 회로부(400)의 제1 및 제2 절연층(410, 430) 각각에 제3 및 제4 절연층(440, 450)을 적층한 구성을 나타낸 단면도이다.
연결 회로부(400)는, 기판층(420), 기판층(420)의 일 면 상에 배치되고 적어도 하나의 제1 개구(410a)가 형성되어 기판층(420)의 제1 면(421)이 노출된 제1 절연층(410), 및 기판층(420)의 타 면 상에 배치되고 적어도 하나의 제2 개구(430a)가 형성되어 기판층(420)의 제2 면(422)이 노출된 제2 절연층(430)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 개구(410a, 430a)를 통해 노출된 제1 면(421) 및 제2 면(422) 상의 적어도 일부에는 제1 및 제2 도금층(460, 470)이 도금될 수 있다.
일 실시예에서, 연결 회로부(400)는, 제1 절연층(410)의 부분(410) 및 제1 절연층(410)의 부분에 인접한 제1 도금층(460)의 부분에 부착되는 제3 절연층(440), 및 제2 절연층(430)의 부분 및 제2 절연층(430)의 부분에 인접한 제2 도금층(470)의 부분에 부착되는 제4 절연층(450)을 더 포함할 수 있다.
제3 절연층(440)은 제1 절연층(410)과 제1 도금층(460)이 접촉하는 위치에 밀착하도록 부착되고, 제4 절연층(450)은 제2 절연층(430)과 제2 도금층(470)이 접촉하는 위치에 밀착하도록 부착될 수 있다. 즉, 제3 및 제4 절연층(440, 450)의 일부는 제1 및 제2 도금층(460, 470)의 가장자리 부분을 덮도록 구성될 수 있다. 따라서, 연결 회로부(400)의 단면 방향에서, 제3 및 제4 절연층(440, 450))의 일부는 제1 및 제2 도금층(460, 470)이 형성하는 영역과 부분적으로 겹치게 될 수 있다.
제 4 절연층(450)의 단부는 버스바(150)의 단부와 접촉하도록 배치될 수 있다. 제2 도금층(470)이 버스바(150)에 접합되는 과정에서, 제1 도금층(460)과 제3 절연층(440) 사이 및 제2 도금층(470)과 제4 절연층(450) 사이에 크랙(crack)이 발생할 수 있으며, 제3 및 제4 절연층(440, 450)이 제1 및 제2 도금층(460, 470)의 일부를 덮도록 구성되기 때문에 이러한 크랙 현상의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 절연층(440, 450)은 연결 회로부(400)의 굽힘 강도를 향상시키는 보강재 역할을 할 수 있고, 기판층(420)의 단선을 방지할 수 있다.
도 19는 본 개시의 다른 실시예에 따른 프레임 조립체의 제조 방법(S1200)을 나타낸 순서도이다. 상술한 실시예에서 설명한 내용과 중복된 설명은 생략한다.
프레임 조립체의 제조 방법(S1200)은, 제1 프레임, 복수의 제1 버스바가 결합되고 제1 프레임의 일 단에 회동 가능하게 결합되는 제2 프레임, 및 복수의 제2 버스바가 결합되고 제1 프레임의 타 단에 회동 가능하게 결합되는 제3 프레임을 포함하는 프레임을 제조하는 단계(S1210), 제1 프레임에 배치되는 회로부, 제2 프레임에 배치되고 회로부의 일 단으로부터 연장된 제1 연결 회로부, 제3 프레임에 배치되고 회로부의 타 단으로부터 연장된 제2 연결 회로부를 포함하는 연성회로기판을 제조하는 단계(S1220), 제1 연결 회로부의 일 면을 복수의 제1 버스바 상에 배치시키고 제2 연결 회로부의 일 면을 복수의 제2 버스바 상에 배치시키는 단계(S1230), 제1 연결 회로부의 타 면에 접합 공법을 가하여 제1 연결 회로부의 일 면을 복수의 제1 버스바에 접합시키고 제2 연결 회로부의 타 면에 접합 공법을 가하여 제2 연결 회로부의 일 면을 복수의 제2 버스바에 접합시키는 단계(S1250)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 조립체의 제조 방법(S1200)은, 지그를 이용하여 복수의 제1 및 제2 연결 회로부의 타 면을 가압하는 단계(S1240) 및 제1 및 제2 연결 회로부 및 제1 및 제2 연결 회로부 각각의 주변의 제1 및 제2 버스바의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리하는 단계(S1260)를 더 포함할 수 있다.
도 20은 도 19에 도시된 프레임 조립체의 제조 방법(S1200)에서 연성회로기판을 제조하는 단계(S1220)를 나타낸 순서도이다.
연성회로기판을 제조하는 단계(S1220)는, 도전성 재료로부터 미리 정해진 형상으로 절단하여 기판층을 제조하는 단계(S1221), 절연성 재료로부터 기판층을 커버하는 크기를 갖는 형상으로 절단하여 제1 절연층을 제조하는 단계(S1222), 절연성 재료로부터 기판층을 커버하는 크기를 갖는 형상으로 절단하여 제2 절연층을 제조하는 단계(S1223), 제1 절연층의 미리 정해진 위치에 적어도 하나의 제1 개구를 형성하는 단계(S1224), 기판층을 기준으로 제1 개구의 반대측 위치에서, 제2 절연층에 적어도 하나의 제2 개구를 형성하는 단계(S1225), 및 제1 절연층을 기판층의 일 면 상에 배치하고 제2 절연층을 기판층의 타 면 상에 배치하고 제1 절연층, 기판층, 제2 절연층을 일체로 결합시키는 단계(S1226)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 연성회로기판을 제조하는 단계(S1220)는, 적어도 하나의 제1 개구를 통해 노출된 기판층의 일 면의 적어도 일부에 도전성 재료를 도금하여 제1 도금층을 형성하고 적어도 하나의 제2 개구를 통해 노출된 기판층의 타 면의 적어도 일부에 도전성 재료를 도금하여 도금층을 형성하는 단계하는 단계(S1227), 제1 절연층의 부분 및 제1 절연층의 부분에 인접한 제1 도금층의 부분에 제3 절연층을 부착하는 단계(S1228), 및 제2 절연층의 부분 및 제2 절연층의 부분에 인접한 제2 도금층의 부분에 제4 절연층을 부착하는 단계(S1229)를 포함할 수 있다.
도 19 및 도 20에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동하도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 개시의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 개시에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 개시의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
M: 배터리 모듈, C: 배터리 셀, T1, T2: 탭 단자, H: 하우징, 1: 프레임 조립체, 3: 절연 커버, 4: 모듈 커버, 10: 프레임, 20: 연성 회로 기판, 121, 122, 131, 132: 버스바, 210, 220: 연결 회로부, 230: 회로부, 240: 온도센서부, 260: 커넥터, 340, 350: 도금층, 1251, 1261: 안착부, 2111, 2113, 2121, 2123: 절연층, 2112, 2122: 기판층

Claims (20)

  1. 적층된 복수의 배터리 셀을 고정시키기 위한 프레임 조립체에서,
    상면, 상기 상면의 일 단에 연결된 제1 측면, 상기 상면의 타 단에 연결된 제2 측면을 포함하여 상기 복수의 배터리 셀을 감싸도록 구성된 프레임;
    상기 프레임의 제1 측면에 배치된 복수의 제1 버스바;
    상기 프레임의 제2 측면에 배치된 복수의 제2 버스바; 및
    상기 프레임의 상면, 제1 측면 및 제2 측면을 따라 배치되어 상기 복수의 배터리 셀을 센싱하도록 구성된 연성회로기판을 포함하고,
    상기 연성회로기판은,
    상기 상면에 배치되는 회로부;
    상기 회로부의 일 단으로부터 연장되어 상기 복수의 제1 버스바에 결합되는 제1 연결 회로부; 및
    상기 회로부의 타 단으로부터 연장되어 상기 복수의 제2 버스바에 결합되는 제2 연결 회로부를 포함하는, 프레임 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결 회로부의 일 면은 상기 복수의 제1 버스바에 접합되고,
    상기 제2 연결 회로부의 일 면은 상기 복수의 제2 버스바에 접합되는, 프레임 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은
    상기 상면에 배치되는 제1 프레임;
    상기 제1 측면에 배치되고, 상기 제1 프레임의 일 단에 대해 회동가능하게 결합되고, 상기 복수의 제1 버스바가 배치되는 제2 프레임; 및
    상기 제2 측면에 배치되고, 상기 제1 프레임의 타 단에 대해 회동가능하게 결합되고, 상기 복수의 제2 버스바가 배치되는 제3 프레임을 포함하는, 프레임 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 버스바는, 상기 제1 연결 회로부를 안착시키도록 구성된 제1 안착부가 형성되고,
    상기 복수의 제2 버스바는, 상기 제2 연결 회로부를 안착시키도록 구성된 제2 안착부가 형성되는, 프레임 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결 회로부가 상기 제1 버스바에 결합된 상태에서, 상기 제1 연결 회로부 및 상기 제1 연결 회로부의 주변의 상기 제1 버스바의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리되고,
    상기 제2 연결 회로부가 상기 제2 버스바에 결합된 상태에서, 상기 제2 연결 회로부 및 상기 제2 연결 회로부의 주변의 상기 제2 버스바의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리되는, 프레임 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연결 회로부 각각은,
    유연한 재질로 구성된 도전성 기판층;
    상기 기판층의 일 면 상에 배치되고, 적어도 하나의 제1 개구가 형성되어 상기 기판층의 제1 면이 노출된 제1 절연층; 및
    상기 기판층의 타 면 상에 배치되고, 상기 기판층을 기준으로 상기 제1 개구의 반대측 위치에서 적어도 하나의 제2 개구가 형성되어 상기 기판층의 제2 면이 노출된 제2 절연층을 포함하는, 프레임 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연결 회로부의 제2 면은 상기 버스바에 인접하도록 배치되고,
    상기 제2 면은 상기 제1 면에 접합 공법을 적용하는 것에 의하여 상기 버스바에 접합되는, 프레임 조립체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 개구는 상기 적어도 하나의 제1 개구에 비하여 크기가 크도록 형성되고
    상기 회로부의 단면 방향에서, 상기 제1 절연층의 일부는 상기 적어도 하나의 제2 개구가 형성하는 영역과 부분적으로 겹치는, 프레임 조립체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연결 회로부 각각은,
    상기 제1 면의 적어도 일부를 덮도록 도금되는 제1 도금층; 및
    상기 제2 면의 적어도 일부를 덮도록 도금되는 제2 도금층을 포함하는, 프레임 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도금층의 두께는 각각 상기 제1 및 제2 절연층의 두께와 대응하는 크기의 두께를 갖도록 구성된, 프레임 조립체.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 회로부는,
    상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 적어도 하나의 제1 개구와 대응하는 위치에 적어도 하나의 제3 개구가 형성되는 제3 절연층을 더 포함하는 프레임 조립체.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연결 회로부 각각은,
    상기 제1 절연층의 부분 및 상기 제1 절연층의 부분에 인접한 상기 제1 도금층의 부분에 부착되는 제3 절연층; 및
    상기 제2 절연층의 부분 및 상기 제2 절연층의 부분에 인접한 상기 제2 도금층의 부분에 부착되는 제4 절연층을 더 포함하는, 프레임 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 절연층은 상기 제1 절연층과 상기 제1 도금층이 접촉하는 위치에 밀착하도록 부착되고,
    상기 제4 절연층은 상기 제2 절연층과 상기 제2 도금층이 접촉하는 위치에 밀착하도록 부착되는, 프레임 조립체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제4 절연층의 단부는 상기 버스바의 단부와 접촉하도록 배치되는 프레임 조립체.
  15. 제1 프레임, 복수의 제1 버스바가 결합되고 상기 제1 프레임의 일 단에 회동 가능하게 결합되는 제2 프레임, 및 복수의 제2 버스바가 결합되고 상기 제1 프레임의 타 단에 회동 가능하게 결합되는 제3 프레임을 포함하는 프레임을 제조하는 단계;
    상기 제1 프레임에 배치되는 회로부, 상기 제2 프레임에 배치되고 상기 회로부의 일 단으로부터 연장된 제1 연결 회로부, 상기 제3 프레임에 배치되고 상기 회로부의 타 단으로부터 연장된 제2 연결 회로부를 포함하는 연성회로기판을 제조하는 단계;
    상기 제1 연결 회로부의 일 면을 상기 복수의 제1 버스바 상에 배치시키고 상기 제2 연결 회로부의 일 면을 상기 복수의 제2 버스바 상에 배치시키는 단계; 및
    상기 제1 연결 회로부의 타 면에 접합 공법을 가하여 상기 제1 연결 회로부의 일 면을 상기 복수의 제1 버스바에 접합시키고 상기 제2 연결 회로부의 타 면에 접합 공법을 가하여 상기 제2 연결 회로부의 일 면을 상기 복수의 제2 버스바에 접합시키는 단계를 포함하는 프레임 조립체의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    지그를 이용하여 상기 제1 및 제2 연결 회로부의 타 면을 가압하는 단계를 더 포함하는, 프레임 조립체의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연결 회로부 및 상기 제1 및 제2 연결 회로부 각각의 주변의 상기 제1 및 제2 버스바의 일부를 커버하도록 컨포멀 코팅 처리하는 단계를 더 포함하는, 프레임 조립체의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 연성회로기판을 제조하는 단계는,
    도전성 재료로부터 미리 정해진 형상으로 절단하여 기판층을 제조하는 단계;
    절연성 재료로부터 상기 기판층을 커버하는 크기를 갖는 형상으로 절단하여 제1 절연층을 제조하는 단계;
    절연성 재료로부터 상기 기판층을 커버하는 크기를 갖는 형상으로 절단하여 제2 절연층을 제조하는 단계;
    상기 제1 절연층의 미리 정해진 위치에 적어도 하나의 제1 개구를 형성하는 단계;
    상기 기판층을 기준으로 상기 적어도 하나의 제1 개구의 반대측 위치에서, 상기 제2 절연층에 적어도 하나의 제2 개구를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 절연층을 상기 기판층의 일 면 상에 배치하고 상기 제2 절연층을 상기 기판층의 타 면 상에 배치하고 상기 제1 절연층, 상기 기판층 및 상기 제2 절연층을 일체로 결합시키는 단계를 포함하는, 프레임 조립체의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연성회로기판을 제조하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 제1 개구를 통해 노출된 상기 기판층의 일 면의 적어도 일부에 도전성 재료를 도금하여 제1 도금층을 형성하고 상기 적어도 하나의 제2 개구를 통해 노출된 상기 기판층의 타 면의 적어도 일부에 도전성 재료를 도금하여 제2 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 프레임 조립체의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 연성회로기판을 제조하는 단계는,
    상기 제1 절연층의 부분 및 상기 제1 절연층의 부분에 인접한 상기 제1 도금층의 부분에 제3 절연층을 부착하는 단계; 및
    상기 제2 절연층의 부분 및 상기 제2 절연층의 부분에 인접한 상기 제2 도금층의 부분에 제4 절연층을 부착하는 단계를 더 포함하는, 프레임 조립체의 제조 방법.
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