KR20200021791A - 버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제조 비용 절감하고, 제조 효율성을 높일 수 있는 배터리 모듈을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 복수의 이차전지를 구비한 셀 어셈블리; 인쇄회로가 구비되고, 상기 인쇄회로와 전기적으로 연결되도록 접속 도체가 내부 및 외부 주변부에 코팅된 접속부가 형성된 인쇄회로기판을 구비하는 배터리 관리 유닛; 및 플레이트 형상을 가지고, 상기 복수의 이차전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부, 및 상기 연결부의 일측단으로부터 길게 연장된 스트립 형태이고 길이 방향의 단부가 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조를 가지며 상기 절곡 구조의 적어도 일부위가 상기 접속부 내부에 탄력적으로 접촉된 센싱부를 구비한 버스바 플레이트를 포함한다.

Description

버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈{Battery Module Having Bus-Bar Plate}
본 발명은 버스바 플레이트를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 비용 절감하고, 제조 효율성을 높일 수 있는 배터리 모듈을 제조하는 제조방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 또한, 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
이러한, 이차전지를 사용함에 있어서 이차전지의 온도, 전류, 및 전압 등을 확인하는 것은 안전사고 발생의 방지 및 이차전지 수명 향상 등의 측면에서 매우 중요하다.
즉, 전자기기의 성능이 날로 향상되어 감에 따라, 한번에 고출력의 전력을 공급하는 이차전지의 성능 또한 향상되어 가고 있다. 특히, 이러한 고출력 전자기기에 사용되는 이차전지의 경우 발열량이 매우 커, 온도 상승에 적절히 대처하지 못하는 경우 발화/폭발 등의 사고를 유발할 수 있다.
이를 위해, 전자기기에 적용되는 배터리 관리 유닛은, 복수의 이차전지의 온도 측정을 위해 사용되는 온도 소자로 NTC 소자(negative temperature coefficient device), PTC 소자(positive temperature coefficient device) 등이 구비될 수 있다.
또한, 종래기술의 배터리 모듈은, 복수의 이차전지를 전기적으로 직렬 연결하거나, 또는 병열 연결하도록 전기 전도성의 버스바 플레이트를 구비하였다. 더욱이, 이러한 버스바 플레이트는, 배터리 관리 유닛과 전기적으로 연결되어, 복수의 이차전지의 충방전을 제어하거나, 외부입출력 단자를 통해 복수의 이차전지의 전력을 외부 전자 디바이스로 전달할 수 있도록 구성되는 것이 일반적이었다.
이때, 버스바 플레이트는, 인쇄회로와 전기적으로 연결되도록 인쇄회로기판에 형성된 접속부에 복수의 이차전지의 전력을 전달할 수 있도록 센싱부가 형성될 수 있다. 이러한 센싱부를 인쇄회로기판의 접속부에 전기적으로 연결 접합하기 위해서는 필수적으로 솔더링 공정이 이루어질 필요가 있었다.
그러나, 이러한 솔더링 공정은, 공정이 까다롭고 복수의 버스바 플레이트 각각을 인쇄회로기판에 솔더링 하는 것은 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있었다. 이에 따라, 배터리 모듈의 제조 비용의 상승이 불가피하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 상세하게는 제조 비용 절감하고, 제조 효율성을 높일 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은,
복수의 이차전지를 구비한 셀 어셈블리;
인쇄회로가 구비되고, 상기 인쇄회로와 전기적으로 연결되도록 접속 도체가 내부 및 외부 주변부에 코팅된 접속부가 형성된 인쇄회로기판을 구비하는 배터리 관리 유닛; 및
플레이트 형상을 가지고, 상기 복수의 이차전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부, 및 상기 연결부의 일측단으로부터 길게 연장된 스트립 형태이고 길이 방향의 단부가 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조를 가지며 상기 절곡 구조의 적어도 일부위가 상기 접속부 내부에 탄력적으로 접촉된 센싱부를 구비한 버스바 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접속부는, 상기 인쇄회로기판의 일부위가 내부 방향으로 내입된 접속홈이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 접속홈의 내부 폭 크기가 하단부에서부터 상부 방향으로 점진적으로 줄어드는 테이퍼 구조가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 센싱부의 절곡 구조의 적어도 일부위가 상기 접속부의 하단부에서 상부 방향으로 삽입 접속될 수 있다.
나아가, 상기 접속홈에는, 상기 센싱부의 절곡 구조의 적어도 일부위가 상부에 걸쳐지도록 수평 방향으로 연장된 걸림대가 형성될 수 있다.
또한, 상기 접속부는, 상기 인쇄회로기판의 일부위가 천공된 접속홀이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 인쇄회로기판에는, 상기 센싱부의 연장된 길이 방향의 말단부를 지지하도록 외측방향으로 돌출 연장된 지지벽이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 센싱부의 절곡 구조의 내측에는 상기 센싱부의 절곡 구조를 외측 방향으로 지지하도록 구성된 탄성 부재가 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 셀 어셈블리를 수용하는 내부 공간이 형성된 모듈 하우징을 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 모듈 하우징의 외측면에는, 상기 연결부로부터 연장된 센싱부의 일부위가 삽입 고정되도록 내부 방향으로 내입된 내입홈이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 모듈 하우징의 상부에는 상기 인쇄회로기판이 탑재될 수 있다.
나아가, 상기 센싱부는, 상기 모듈 하우징의 외측면에 형성된 내입홈에 삽입되는 고정 파트;
상기 고정 파트의 길이 방향으로 연장된 단부로부터 상부 방향으로 절곡되어 외부로 돌출된 직립 파트; 및
상기 직립 파트의 길이 방향으로 연장된 단부와 연결되고, 내측 방향, 또는 외측 방향, 또는 내측 방향 및 외측 방향으로 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조를 가지고, 상기 절곡 구조의 최상부가 상기 접속부에 가압 접촉되는 접속 파트를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 모듈 하우징에는 상기 직립 파트를 외측 방향으로 지지하도록 상부 방향으로 돌출된 지지 리브가 형성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한다.
더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 배터리 모듈은, 센싱부의 절곡 구조의 적어도 일부위가 접속부 내부에 접촉되도록 위치시킴으로써, 센싱부의 절곡 구조가 갖는 탄성력을 이용해, 센싱부의 일부위가 접속부에 코팅된 접속 도체에 탄력적으로 접속 유지될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 종래기술과 달리, 버스바 플레이트의 센싱부를 인쇄회로기판의 접속부에 솔더링하여 접속 연결하는 공정을 생략할 수 있어, 제조 시간을 단축하고, 제조 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 접속홈의 내면 하부에는 테이퍼 구조를 형성시킴으로써, 센싱부의 절곡 구조가 접속홈의 코팅된 접속 도체와 더 넓은 접촉면을 가질 수 있다. 또한, 센싱부의 절곡 구조의 적어도 일부위가 테이퍼 구조에 상부 방향으로 삽입 접속됨으로써, 센싱부의 절곡 구조와 좀더 넓은 면적으로 밀착된 형태를 적절하게 유지할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 인쇄회로기판의 상면 또는 하면에 외측 방향으로 돌출 연장된 지지벽을 형성시킴으로써, 센싱부의 연장된 길이 방향의 말단부를 상하 방향 및 수평 방향으로 지지할 수 있다. 이에 따라, 센싱부가 외부 충격으로 인해 유동되는 것을 미연에 방지할 수 있어, 센싱부 및 접속부 간의 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 접속홈에 센싱부의 절곡 구조의 적어도 일부위가 상부에 걸쳐지도록 수평 방향으로 연장된 걸림대를 형성시킴으로써, 센싱부의 절곡 구조와 접속홈에 형성된 접속 도체 간의 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면에 의하면, 센싱부의 절곡 구조의 내측에는 센싱부의 절곡 구조를 외측 방향으로 지지하도록 구성된 탄성 부재를 구비함으로써, 센싱부의 절곡 구조가 변형되어 접속부의 접속 도체와의 접촉 상태가 해제되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명은, 모듈 하우징에는 센싱부의 직립 파트를 외측 방향으로 지지하도록 상부 방향으로 돌출된 지지 리브를 형성시킴으로써, 센싱부의 직립 파트가 외부 충격 등으로 인해, 변형되는 것을 미연에 방지하고, 안정적으로 직립 파트가 상부 방향으로 연장된 형태를 유지할 수 있어, 인쇄회로기판의 접속부와 센싱부 간의 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 효과를 발휘한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 인쇄회로기판의 하면을 개략적으로 나타낸 저면도이다.
도 4는, 도 3의 C-C' 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 개략적인 부분 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부위를 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 구성들을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈에 대한 분리된 구성들을 개략적으로 나타낸 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 배터리 모듈(200)은, 셀 어셈블리(210), 배터리 관리 유닛(220), 및 버스바 플레이트(230)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 셀 어셈블리(210)는, 복수의 이차전지(100)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 이차전지(100)는, 원통형 전지셀일 수 있다. 또한, 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(120)은 알루미늄, 스틸, 또는 구리 소재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전지캔(120)의 수평 방향의 양 단부 각각에 전극 단자들(111A, 111B)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 전극 단자(111)는, 서로 전기적 극성이 다른 제1 전극 단자(111A) 및 제2 전극 단자(111B)를 포함할 수 있다. 또한, F 방향(도 1에 도시함)으로 바라봤을 때, 상기 전지캔(120)의 수평 방향의 일단부(전단부)에는 제1 전극 단자(111A)가 형성되고, 수평 방향의 타단부(후단부)에는 제2 전극 단자(111B)가 형성될 수 있다.
여기서, 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.
나아가, 상기 전극 조립체는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭(도시하지 않음)이 부착되어 전지캔(120)의 전단의 제1 전극 단자(111A)에 접속될 수 있다. 더욱이, 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭(도시하지 않음)이 부착되어 전지캔(120)의 후단의 제2 전극 단자(111B)에 접속될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200)은, 일방향으로 배열된 12개의 원통형 전지셀(100)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 12개의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)는 서로 다른 극성의 제2 전극 단자(111B)와 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 이차전지(100)는, 앞서 설명한 원통형 전지셀(100)로만 한정되는 것은 아니고, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 형태의 이차전지가 채용될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부 구성인 인쇄회로기판의 하면을 개략적으로 나타낸 저면도이다. 그리고, 도 4는, 도 3의 C-C' 선을 따라 절단된 배터리 모듈의 개략적인 부분 단면도이다.
다시 도 2와 함께, 도 3 및 도 4를 참조하면, 또한, 상기 배터리 관리 유닛(220)은, 인쇄회로기판(212)을 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 인쇄회로기판(212)은, 셀 어셈블리(210)의 충전 또는 방전 상태에 따라 스위치 소자(도시하지 않음)를 온/오프 제어하여 배터리의 충전 및 방전이 수행되도록 제어하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 인쇄회로기판(212) 내부에는, 복수의 절연층(도시하지 않음) 및 상기 복수의 절연층 사이에 개재된 복수의 도전 물질층들(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(212) 내부에는, 도전성 물질층으로 구성된 인쇄회로(212a)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 인쇄회로기판(212)은, 상기 인쇄회로(212a)와 전기적으로 연결되도록 구성된 접속부(213)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속부(213)는, 상기 인쇄회로기판(212) 외면의 일부위가 내부 방향으로 내입된 접속홈(213h1)이 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 접속홈(213h1)은, 상기 인쇄회로기판(212)의 절연층(212b)의 일부위가 내부 방향으로 파여져 형성될 수 있다. 그리고, 상기 접속홈(213h1)은, 상기 인쇄회로(212a)가 일부가 절연층(212b)의 외부로 노출될 수 있도록 내부 방향으로 파여져 형성될 수 있다.
나아가, 상기 접속홈(213h1)은, 상기 인쇄회로(212a)와 전기적으로 연결되도록 접속 도체(213c1)가 내부 및 외부 주변부에 코팅될 수 있다. 이때, 상기 접속 도체(213c1)는, 전기전도성이 우수한 은, 금, 구리, 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
그리고, 상기 배터리 관리 유닛(220)은, 외부 장치로부터 전력을 공급받거나, 전력을 공급하도록 구성된 외부입출력 단자(222)를 구비할 수 있다.
또한, 다시 도 2와 함께 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 버스바 플레이트(230)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 전극 단자(111)에 접촉되어 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바 플레이트(230)는, 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 버스바 플레이트(230)는, 전기 전도성의 금속 소재를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 버스바 플레이트(230)는, 연결부(232) 및 센싱부(234)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 연결부(232)는, 상기 복수의 이차전지(100)를 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 연결부(232)는, 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)와 다른 하나의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(111B)가 전기적으로 연결되도록, 일부위가 하나의 원통형 전지셀(100)의 제1 전극 단자(111A)에 접촉되고, 타부위가 다른 하나의 원통형 전지셀(100)의 제2 전극 단자(111B)에 접촉될 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연결부(232)는, 상하 방향 및/또는 좌우 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 버스바 플레이트(230)들 중, 하나(230b)는, 연결부(232)가 사각형으로 연장된 스트립 형태를 가질 수 있다. 그리고, 6개의 버스바 플레이트(230) 중, 어느 하나(230c)는 연결부(232)가 상하 방향으로 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 나아가, 4개의 버스바 플레이트들(230a)의 연결부(232)는, 상하 방향으로 연장된 부분 및 좌우 방향으로 연장된 부분을 가질 수 있다. 또한, 6개의 버스바 플레이트(230)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 양극 단자(111A) 및 음극 단자(111B)와 전기적으로 연결될 수 있다.
나아가, 상기 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)는, 외부 전자기기(도시하지 않음)에 전력을 전달하거나, 상기 원통형 전지셀(100)의 전압 센싱을 위해 상기 전극 단자(111)와 접촉된 연결부(232)의 일측단으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 이러한 센싱부(234)는 외부로 전력을 전달할 수 있도록 외부입출력 단자(222)가 형성된 상기 인쇄회로기판(212)의 접속부(213)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 센싱부(234)는, 상기 연결부(232)의 일측단으로부터 길게 연장된 스트립 형태일 수 있다. 또한, 상기 센싱부(234)는, 길게 연장된 길이 방향의 단부가 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조(234s)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(234)는, 길게 연장된 길이 방향의 단부는, 외측 방향으로 2회 절곡되고 내측 방향으로 2회 절곡된 절곡 구조(234s)를 가질 수 있다.
더욱이, 상기 센싱부(234)는, 상기 절곡 구조(234s)의 적어도 일부위가 상기 접속부(213) 내부에 탄력적으로 접촉되도록 위치될 수 있다. 이때, 상기 절곡 구조(234s)는, 상기 접속부(213)의 접속홈(213h1)에 코팅된 접속 도체(213c1)와 전기적으로 연결될 수 있도록 위치될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 상부는, 상기 접속홈(213h1)에 끼워진 형태로 위치될 수 있다. 이때, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)는, 상부 방향으로 뾰족한 형상을 가지도록 절곡된 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱부(234)의 상기 절곡 구조(234s)의 적어도 일부위가 상기 접속부(213) 내부에 접촉되도록 위치시킴으로써, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)가 갖는 탄성력을 이용해, 상기 센싱부(234)의 일부위가 상기 접속부(213)에 코팅된 접속 도체(213c1)에 탄력적으로 접속 유지될 수 있다. 이에 따라, 본 발명은, 종래기술과 달리, 상기 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)를 상기 인쇄회로기판(212)의 접속부(213)에 솔더링하여 접합 연결하는 공정을 생략할 수 있어, 제조 시간을 단축하고, 제조 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 접속부(213)의 접속홈(213h2)의 내부에는 테이퍼 구조(213t1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 테이퍼 구조(213t1)는, 상기 접속홈(213h2)의 내부 폭 크기가 하단부에서부터 상부 방향으로 점진적으로 줄어드는 형태일 수 있다. 또한, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 적어도 일부위가 상기 접속부(213)의 하단부에서 상부 방향으로 삽입 접속될 수 있다.
예를 들면, 도 5를 참조하면, 상기 접속홈(213h2)의 내면의 하부에는 테이퍼 구조(213t1)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 테이퍼 구조(213t1)는, 상기 접속홈(213h2)의 내부 폭 크기가 하단부에서부터 상부 방향으로 점진적으로 줄어드는 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 테이퍼 구조(213t1)의 내면에는, 접속 도체(213c1)가 코팅될 수 있다. 그리고, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 상부가 상기 테이퍼 구조(213t1)의 내면에 접촉되도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속홈(213h2)의 내면 하부에는 테이퍼 구조(213t1)를 형성시킴으로써, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)가 상기 접속홈(213h2)의 코팅된 접속 도체(213c1)와 더 넓은 접촉면을 가질 수 있다. 또한, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)는, 상기 절곡 구조(234s)의 적어도 일부위와 대응되는 형상을 가진 상기 테이퍼 구조(213t1)에 삽입 접속됨으로써, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)와 밀착된 형태를 적절하게 유지할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 접속부(213)는, 상기 인쇄회로기판(212)의 일부위가 천공된 접속홀(213h3)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 인쇄회로기판(212)의 일부위에는, 인쇄회로기판(212)의 상부면에서 하부면까지 천공된 접속홀(213h3)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로(212a)와 전기적으로 연결되도록 접속 도체(213c1)가 내부 및 외부 주변부에 코팅될 수 있다. 이때, 상기 접속 도체(213c1)는, 전기 전도성이 우수한 은, 금, 구리, 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
따라서, 상기 인쇄회로기판(212)의 접속부(213)의 접속홀(213h3)은, 상기 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)가 상부에서 하부 방향으로 삽입 접속될 수 있다. 또한, 마찬가지로, 상기 인쇄회로기판(212)의 접속홀(213h3)은, 상기 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)가 하부에서 상부 방향으로 삽입 접속될 수 있다. 이에 따라, 상기 인쇄회로기판(212)은, 상기 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)의 위치를 다양화할 수 있어, 다양한 형태의 배터리 모듈(200) 구현이 가능하다.
도 7은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(212)의 상면 또는 하면에는 외측 방향으로 돌출 연장된 지지벽(212w)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지벽(212w)은, 상기 센싱부(234)의 연장된 길이 방향의 말단부를 지지하도록 외측방향으로 돌출 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 지지벽(212w)은, 상기 인쇄회로기판(212)의 하면에서 하부 방향으로 연장된 본체부(212w1), 및 상기 본체부(212w1)로부터 수평 방향으로 연장된 받침부(212w2)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 본체부(212w1)는, 상기 센싱부(234)의 연장된 길이 방향의 말단부를 수평 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 받침부(212w2)는, 상기 센싱부(234)의 말단부를 상부 방향으로 지지하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(212)의 하면에는, 전체적으로 'L'자형의 지지벽(212w)이 형성될 수 있다. 나아가, 상기 지지벽(212w)은, 상기 인쇄회로기판(212)의 하면에서 하부 방향으로 연장된 본체부(212w1), 및 상기 본체부로부터 수평 방향으로 연장된 받침부(212w2)가 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 인쇄회로기판(212)의 상면 또는 하면에 외측 방향으로 돌출 연장된 지지벽(212w)을 형성시킴으로써, 상기 센싱부(234)의 연장된 길이 방향의 말단부를 상하 방향(도 2의 z 방향) 및 수평 방향(도 2의 y 방향)으로 지지할 수 있다. 이에 따라, 상기 센싱부(234)가 외부 충격으로 인해 유동되는 것을 미연에 방지할 수 있어, 상기 센싱부(234) 및 상기 접속부(213) 간의 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 접속홈(213h1)에는, 수평 방향(도 2의 x 방향)으로 연장되어 형성된 걸림대(212p)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 걸림대(212p)는, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 적어도 일부위가 상부에 걸쳐지도록 위치될 수 있다.
예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)는 1번 외측 방향(전방)으로 절곡되고, 2회 내측 방향(후방)으로 절곡되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판(212)은, 상기 접속홈(213h1)의 주변부의 하면으로부터 하부 방향을 돌출된 받침대(212p2)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 인쇄회로기판(212)은, 상기 받침대(212p2)로부터 수평 방향(도 2의 x 방향)으로 길게 연장된 걸림대(212p)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 가장 상부의 절곡된 부위가 상기 걸림대(212p) 상에 걸쳐지도록 위치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 접속홈(213h1)에 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 적어도 일부위가 상부에 걸쳐지도록 수평 방향으로 연장된 걸림대(212p)를 형성시킴으로써, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)와 상기 접속홈(213h1)에 형성된 접속 도체(213c1) 간의 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 9는, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 절단된 모습을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 내측에는 탄성 부재(260)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 탄성 부재(260)는, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)를 외측 방향으로 지지하도록 소정의 크기를 가질 수 있다. 그리고, 상기 탄성 부재(260)는, 예를 들면, 경량 소재이고 내연성을 가진 스폰지 또는 난연성 스티로폼일 수 있다. 또는, 상기 탄성 부재(260)는, 플라스틱 뼈대로 이루어진 공 형상을 가질 수 있다.
예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)는 1회 외측 방향으로 절곡되고, 2회 내측 방향으로 절곡되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 절곡 구조(234s)의 내측에는 탄성 부재(260)가 위치될 수 있다. 더욱이, 상기 탄성 부재(260)는, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 형상을 유지할 수 있도록 상기 절곡 구조(234s)를 외측 방향으로 지지할 수 있는 소정의 크기를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)의 내측에는 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)를 외측 방향으로 지지하도록 구성된 탄성 부재(260)를 구비함으로써, 상기 센싱부(234)의 절곡 구조(234s)가 변형되어 상기 접속부(213)의 접속 도체(213c1)와의 접촉 상태가 해제되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 10은, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 일부위를 확대하여 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.
도 1 및 도 2와 함께, 도 10을 참조하면, 상기 배터리 모듈(200)은, 상기 셀 어셈블리(210)를 수용하는 내부 공간이 형성된 모듈 하우징(240)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 모듈 하우징(240)은, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 모듈 하우징(240)은, PVC 등의 플라스틱 재질을 구비할 수 있다. 또한, 상기 모듈 하우징(240)은, 제1 케이스(241) 및 제2 케이스(242)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 케이스(241) 및 제2 케이스(242)에는, 복수의 원통형 전지셀(100)이 수용될 수 있도록 상기 원통형 전지셀(100)의 상부 또는 하부의 외측면을 감싸도록 복수의 중공 구조(H1)가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 제1 케이스(241) 및 상기 제2 케이스(242)는, 볼트 체결 구조가 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 케이스(241) 및 상기 제2 케이스(242)에는 4개의 볼트(252)가 삽입되도록 구성된 체결구(S1)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 4개의 볼트(252)가 상기 제1 케이스(241) 및 제2 케이스(242)의 체결구(S1)에 체결됨으로써, 상기 제1 케이스(241)의 후방부과 및 제2 케이스(242)의 전방부가 서로 결합되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 모듈 하우징(240)의 상기 제1 케이스(241) 및 상기 제2 케이스(242)의 외측면에는, 상기 버스바 플레이트(230)의 연결부(232) 및 상기 센싱부(234)의 적어도 일부위를 삽입 고정될 수 있도록 내입홈(242h)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 모듈 하우징(240)의 외측면에 형성된 내입홈(242h)은, 상기 버스바 플레이트(230)의 외형과 대응되는 크기의 내면을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 케이스(241)의 전방의 외측면에는, 상기 버스바 플레이트(230)의 연결부(232)가 삽입 내장될 수 있는 내입홈(242h)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 케이스(241)의 상부 외측면에는, 상기 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)의 일부가 삽입 고정될 수 있는 내입홈(242h)이 형성될 수 있다. 마찬가지로, 상기 모듈 하우징(240)의 제2 케이스(242)도, 상기 버스바 플레이트(230)의 연결부(232) 및 센싱부(234)의 일부가 삽입 고정될 수 있도록 후방 외측면 및 상부 외측면 각각에 내입홈(242h)이 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(240)의 외측면에 상기 버스바 플레이트(230)의 연결부(232) 및 센싱부(234)의 일부위를 삽입 고정할 수 있는 내입홈(242h)을 형성시킴으로써, 상기 버스바 플레이트(230)가 상기 셀 어셈블리(210) 간의 전기적 연결을 안정적으로 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 상기 버스바 플레이트(230)가 외부 물질로부터 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)가 외부 충격으로 인해 유동되는 것을 방지할 수 있어, 상기 배터리 관리 유닛(220)과, 상기 셀 어셈블리(210) 간의 전기적 연결을 안정적으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 다시 도 1, 도 2 및 도 4와 함께 도 10을 참조하면, 상기 모듈 하우징(240)의 상부에는 상기 인쇄회로기판(212)이 탑재될 수 있다. 또한, 상기 모듈 하우징(240)의 제2 케이스(242)에는, 상기 인쇄회로기판(212)을 상부에 탑재 고정할 수 있도록, 고정 돌기(P1)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 센싱부(234)는, 고정 파트(234a), 직립 파트(234b), 및 접속 파트(234c)로 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 고정 파트(234a)는, 상기 모듈 하우징(240)의 수평 방향의 외측면에 형성된 내입홈(242h)에 삽입되는 부분일 수 있다. 더욱이, 상기 직립 파트(234b)는, 상기 고정 파트(234a)의 길이 방향으로 연장된 단부로부터 상부 방향으로 절곡되어 외부로 돌출된 부분일 수 있다. 그리고, 상기 접속 파트(234c)는, 상기 직립 파트(234b)의 길이 방향으로 연장된 단부와 연결되고, 내측 방향, 또는 외측 방향, 또는 내측 방향 및 외측 방향으로 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조(234s)를 가질 수 있다. 나아가, 상기 접속 파트(234c)는, 상기 절곡 구조(234s)의 최상부가 상기 접속부(213)에 가압 접촉되도록 위치될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 3개의 버스바 플레이트(230)의 센싱부(234)는, 상기 모듈 하우징(240)의 내입홈(242h)에 삽입 고정된 고정 파트(234a), 상기 고정 파트(234a)의 일단부로부터 상부 방향으로 절곡 연장된 직립 파트(234b), 및 상기 접속 구조의 최상부가 상기 접속부(213)와 접촉 연결된 접속 파트(234c)로 나눌 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 센싱부(234)는, 상기 모듈 하우징(240)에 삽입 고정되는 고정 파트(234a)와, 상기 인쇄회로기판(212)의 접속부(213)와 접촉하도록 상부 방향으로 연장된 직립 파트(234b) 및 상기 접속부(213)와 접촉 연결되는 접속 파트(234c)를 구비함으로써, 상기 모듈 하우징(240)의 상부에 탑재되는 인쇄회로기판(212)과 안정적인 접속 상태를 이룰 수 있는데 최적화되어 있다.
한편, 다시 도 10을 참조하면, 상기 모듈 하우징(240)에는 상부 방향으로 돌출된 지지 리브(242r)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지 리브(242r)는, 상기 직립 파트(234b)를 외측 방향으로 지지하도록 지지면을 가질 수 있다. 즉, 상기 센싱부(234)의 직립 파트(234b)의 내측면을 외측 방향으로 지지하도록 상기 지지 리브(242r)는 상기 센싱부(234)의 직립 파트(234b)의 내측면과 접하도록 상부 방향으로 돌출 연장되어 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 모듈 하우징(240)의 상부면에 형성된 내입홈(242h)의 주변부에는, 상부 방향으로 돌출 연장된 지지 리브(242r)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 지지 리브(242r)는, 상기 센싱부(234)의 직립 파트(234b)의 내측면의 일부위를 외측 방향으로 지지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 모듈 하우징(240)에는 상기 직립 파트(234b)를 외측 방향으로 지지하도록 상부 방향으로 돌출된 지지 리브(242r)를 형성시킴으로써, 상기 센싱부(234)의 직립 파트(234b)가 외부 충격 등으로 인해, 변형되는 것을 미연에 방지하고, 안정적으로 상기 직립 파트(234b)가 상부 방향으로 연장된 형태를 유지할 수 있어, 상기 인쇄회로기판(212)의 접속부(213)와 상기 센싱부(234) 간의 접속 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(도시하지 않음)은, 상기 배터리 모듈(200)을 적어도 둘 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)은, 일 방향으로 정렬 배치된 구조일 수 있다. 경우에 따라, 상기 배터리 팩은, 방열 목적으로 히트 싱크(도시하지 않음)를 더 구비할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 전자 디바이스(도시하지 않음)는, 상기 배터리 팩을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 배터리 팩은, 상기 전자 디바이스의 외장 케이스 내부에 수용될 수 있다. 또한, 상기 전자 디바이스는, 전기 자전거와 같은 이동 수단일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
200: 배터리 모듈 100: 이차전지
210: 셀 어셈블리 220: 배터리 관리 유닛
212: 인쇄회로기판 212a: 인쇄회로
213: 접속부 213h1: 접속홈
213h3: 접속홀 213t1: 테이퍼 구조
213c1: 접속 도체 212w: 지지벽
212p: 걸림대 230: 버스바 플레이트
232: 연결부 234: 센싱부
234s: 절곡 구조 234a: 고정 파트
234b: 직립 파트 234c: 접속 파트
260: 탄성 부재 240: 모듈 하우징
241, 242: 제1 케이스, 제2 케이스
242h: 내입홈 242r: 지지 리브

Claims (12)

  1. 복수의 이차전지를 구비한 셀 어셈블리;
    인쇄회로가 구비되고, 상기 인쇄회로와 전기적으로 연결되도록 접속 도체가 내부 및 외부 주변부에 코팅된 접속부가 형성된 인쇄회로기판을 구비하는 배터리 관리 유닛; 및
    플레이트 형상을 가지고, 상기 복수의 이차전지를 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 연결부, 및 상기 연결부의 일측단으로부터 길게 연장된 스트립 형태이고 길이 방향의 단부가 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조를 가지며 상기 절곡 구조의 적어도 일부위가 상기 접속부 내부에 탄력적으로 접촉된 센싱부를 구비한 버스바 플레이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속부는, 상기 인쇄회로기판의 일부위가 내부 방향으로 내입된 접속홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접속홈의 내부 폭 크기가 하단부에서부터 상부 방향으로 점진적으로 줄어드는 테이퍼 구조가 형성되고,
    상기 센싱부의 절곡 구조의 적어도 일부위가 상기 접속부의 하단부에서 상부 방향으로 삽입 접속된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 접속홈에는, 상기 센싱부의 절곡 구조의 적어도 일부위가 상부에 걸쳐지도록 수평 방향으로 연장된 걸림대가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접속부는, 상기 인쇄회로기판의 일부위가 천공된 접속홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에는, 상기 센싱부의 연장된 길이 방향의 말단부를 지지하도록 외측방향으로 돌출 연장된 지지벽이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부의 절곡 구조의 내측에는 상기 센싱부의 절곡 구조를 외측 방향으로 지지하도록 구성된 탄성 부재가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 셀 어셈블리를 수용하는 내부 공간이 형성된 모듈 하우징을 더 포함하고,
    상기 모듈 하우징의 외측면에는, 상기 연결부로부터 연장된 센싱부의 일부위가 삽입 고정되도록 내부 방향으로 내입된 내입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모듈 하우징의 상부에는 상기 인쇄회로기판이 탑재되고,
    상기 센싱부는,
    상기 모듈 하우징의 외측면에 형성된 내입홈에 삽입되는 고정 파트;
    상기 고정 파트의 길이 방향으로 연장된 단부로부터 상부 방향으로 절곡되어 외부로 돌출된 직립 파트; 및
    상기 직립 파트의 길이 방향으로 연장된 단부와 연결되고, 내측 방향, 또는 외측 방향, 또는 내측 방향 및 외측 방향으로 적어도 2회 이상 절곡된 절곡 구조를 가지고, 상기 절곡 구조의 최상부가 상기 접속부에 가압 접촉되는 접속 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모듈 하우징에는 상기 직립 파트를 외측 방향으로 지지하도록 상부 방향으로 돌출된 지지 리브가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 모듈을 적어도 하나 이상 포함한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
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