KR20220059233A - 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 제1 축과 나란한 다수의 열을 따라 배열되는 배터리 셀로서, 제1 축과 교차하는 제2 축을 따라 이웃한 선행 열 및 후행 열에 배치된 배터리 셀은 제1 축을 따라 전방 또는 후방을 향하여 서로 어긋나게 배치된 다수의 배터리 셀과, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하면서 다수의 병렬 모듈을 형성하는 접속부재를 포함하고, 상기 병렬 모듈은, 제2 축을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하되, 전방 위치의 배터리 셀로부터 후방 위치의 배터리 셀을 연결하는 제1 병렬 연결과, 제2 축을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하되, 후방 위치의 배터리 셀로부터 전방 위치의 배터리 셀을 연결하는 제2 병렬 연결과, 동일한 열에 속하는 배터리 셀을 서로 연결하는 제3 병렬 연결을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 컴팩트화에 유리하면서도, 고용량의 출력을 제공할 수 있다.

Description

배터리 팩{Battery pack}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.

본 발명의 일 실시형태는, 컴팩트화에 유리하면서도 고용량의 출력을 제공할 수 있는 배터리 팩을 포함한다.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,

제1 축과 나란한 다수의 열을 따라 배열되는 배터리 셀로서, 제1 축과 교차하는 제2 축을 따라 이웃한 선행 열 및 후행 열에 배치된 배터리 셀은 제1 축을 따라 전방 또는 후방을 향하여 서로 어긋나게 배치된 다수의 배터리 셀; 및

상기 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하면서 다수의 병렬 모듈을 형성하는 접속부재;를 포함하고,

상기 병렬 모듈은,

상기 제2 축을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하되, 전방 위치의 배터리 셀로부터 후방 위치의 배터리 셀을 연결하는 제1 병렬 연결;

상기 제2 축을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하되, 후방 위치의 배터리 셀로부터 전방 위치의 배터리 셀을 연결하는 제2 병렬 연결; 및

동일한 열에 속하는 배터리 셀을 서로 연결하는 제3 병렬 연결;을 포함한다.

예를 들어, 상기 제1 병렬 연결과 제2 병렬 연결은, 서로 어긋난 방향을 따라 선행 열과 후행 열을 연결할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 병렬 연결과 제2 병렬 연결은, 상기 제2 축에 대해 서로 반대되는 시계 방향 및 반시계 방향으로 비틀린 방향을 따라 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 병렬 연결과 제2 병렬 연결은, 상기 제2 축에 대해 예각으로 비틀린 방향을 따라 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 병렬 연결은, 상기 제1 축과 나란하게 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 병렬 연결은, 상기 다수의 열 중에서 선택된 특정 열에 속하는 전방 특정 셀과 후방 특정 셀을 서로 연결할 수 있다.

예를 들어, 상기 전방 특정 셀은, 상기 제3 병렬 연결을 통하여 후방 특정 셀과 연결되면서, 동시에, 선행 열과 제2 병렬 연결을 형성하거나 또는 후행 열과 제1 병렬 연결을 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 후방 특정 셀은, 상기 제3 병렬 연결을 통하여 전방 특정 셀과 연결되면서, 동시에, 선행 열과 제1 병렬 연결을 형성하거나 또는 후행 열과 제2 병렬 연결을 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 특정 열에 속하지 않은 열에서, 상기 배터리 셀은, 각각 선행 열 및 후행 열과 제1, 제2 병렬 연결을 형성하거나 또는 각각 선행 열 및 후행 열과 제2, 제1 병렬 연결을 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 셀 중에서, 제1 위치 보정 셀은, 선행 열 및 후행 열과 제1 병렬 연결을 형성하되, 제2 병렬 연결은 형성하지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 위치 보정 셀은, 서로 다른 열 위치에 형성된 서로 다른 제3 병렬 연결 사이에 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 셀 중에서, 제2 위치 보정 셀은, 선행 열 및 후행 열과 제2 병렬 연결을 형성하되, 제1 병렬 연결은 형성하지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 위치 보정 셀은, 서로 다른 열 위치에 형성된 서로 다른 제3 병렬 연결 사이에 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 병렬 모듈은, 서로 다른 열 위치에 형성된 적어도 둘 이상의 제3 병렬 연결을 포함할 수 있다.

예를 들어, 서로 이웃하는 병렬 모듈에서, 상기 제3 병렬 연결은, 서로 겹쳐지지 않도록 서로 다른 열 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 팩은, 서로 이웃하는 병렬 모듈이 서로 다른 열 위치에서 제3 병렬 연결을 포함하도록, 상기 제1 축을 따라 반복적으로 배열되는 배터리 유닛을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 유닛은, 다수의 병렬 모듈을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 다수의 병렬 모듈 중에서 임의로 선택된 두 개의 병렬 모듈은, 적어도 하나의 서로 다른 열 위치에서 제3 병렬 모듈을 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 축을 따라 배터리 유닛과 또 다른 배터리 유닛의 경계 영역에는, 배터리 셀이 채워지지 않은 공백 위치가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 병렬 모듈에 포함된 서로 다른 배터리 셀의 개수는, 상기 병렬 모듈에 포함된 서로 다른 열의 개수 보다 많을 수 있다.

예를 들어, 상기 병렬 모듈은, 서로 병렬 연결된 n개의 배터리 셀과, 서로 다른 m개의 열을 포함하고, 상기 병렬 모듈에서 제3 병렬 연결을 형성하는 특정 열은 n-m개로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 컴팩트화에 유리하면서도, 고용량의 출력을 제공할 수 있다.

도 1에는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 셀의 배치를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에는, 도 2에 도시된 배터리 셀의 연결을 보여주는 서로 다른 도면들이 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b에는 각각 도 4의 Va 및 Vb에서 배터리 셀의 연결을 도시한 도면들이 도시되어 있다.
도 6a 및 도 6b에는 각각 도 4의 제1, 제2 위치 보정 셀의 연결을 도시한 도면들이 도시되어 있다.
도 7에는 도 4의 배터리 셀과 버스 바 간의 연결을 매개하는 접속부재를 도시한 도면이 도시되어 있다.
도 8에는 도 4의 배터리 셀을 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 9에는, 도 3에 도시된 회로기판의 연결을 도시한 도면이 도시되어 있다.
도 10에는, 도 9에 도시된 회로기판의 사시도가 도시되어 있다.
도 11에는 배터리 셀의 온도 정보를 입수하기 위한 서미스터의 장착 구조를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.
도 12에는, 도 1에 도시된 셀 홀더와 배터리 셀의 조립을 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 13에는, 도 12에 도시된 셀 홀더와 회로기판의 조립을 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 14에는 셀 홀더의 센싱 홀을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.

도 1에는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는, 도 1에 도시된 배터리 셀의 배치를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에는, 도 2에 도시된 배터리 셀의 연결을 보여주는 서로 다른 도면들이 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b에는 각각 도 4의 Va 및 Vb에서 배터리 셀의 연결을 도시한 도면들이 도시되어 있다. 도 6a 및 도 6b에는 각각 도 4의 제1, 제2 위치 보정 셀의 연결을 도시한 도면들이 도시되어 있다. 도 7에는 도 4의 배터리 셀과 버스 바 간의 연결을 매개하는 접속부재를 도시한 도면이 도시되어 있다. 도 8에는 도 4의 배터리 셀을 도시한 사시도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 일군의 제1 배터리 셀(B1)과, 일군의 제2 배터리 셀(B2) 사이에 배치된 회로기판(C)을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 일군의 제1 배터리 셀(B1)은, 회로기판(C)의 제1 면(C1) 측에서 회로기판(C)이 연장되는 제1 축(Z1)을 따라 열을 이루어 배열된 다수의 제1 배터리 셀(B1)을 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 일군의 제2 배터리 셀(B2)은, 회로기판(C)의 제2 면(C2) 측에서 회로기판(C)이 연장되는 제1 축(Z1)을 따라 열을 이루어 배열된 다수의 제2 배터리 셀(B2)을 포함할 수 있다. 여기서, 회로기판(C)은, 서로 반대되는 제1, 제2 면(C1,C2)을 포함할 수 있으며, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2)이란, 회로기판(C) 중에서 가장 넓은 면적을 차지하는 주된 면을 의미할 수 있다. 그리고, 일군의 제1 배터리 셀(B1)이 회로기판(C)의 제1 면(C1) 측에 배치된다는 것은, 제1 배터리 셀(B1)이 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 중에서, 제1 면(C1)과 직접 마주하는 위치에 배치된다는 것을 의미할 수 있으며, 유사하게, 일군의 제2 배터리 셀(B2)이 회로기판(C)의 제2 면(C2) 측에 배치된다는 것은, 제2 배터리 셀(B2)이 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 중에서, 제2 면(C2)과 직접 마주하는 위치에 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)은, 회로기판(C)을 사이에 개재하여, 회로기판(C)의 서로 반대편에 배치될 수 있다.

이와 같이, 상기 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)은, 회로기판(C)을 중심으로 서로 반대편에 배치되되, 실질적으로 동일 또는 유사한 배열 구조를 가질 수 있으며, 상기 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)은 실질적으로 동일 또는 유사한 전기적 연결 구조를 가질 수 있다. 이하에서, 배터리 셀(B)이란 제1 배터리 셀(B1) 또는 제2 배터리 셀(B2) 중 어느 하나의 배터리 셀(B)을 의미하거나 또는 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(B)은, 회로기판(C)의 서로 반대편에 배치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 포함하지만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 배터리 셀(B)은, 회로기판(C)의 일편에 배치된 제1 배터리 셀(B1)만을 포함하고, 회로기판(C)의 타편에 배치된 제2 배터리 셀(B2)은 포함하지 않을 수 있다. 이러한 경우에도, 이하에서 설명되는 기술적 내용은 실질적으로 동일 또는 유사하게 적용될 수 있으며, 예를 들어, 이하에서 설명되는 배터리 셀(B)의 배열 구조나 전기적인 연결 구조는, 회로기판(C)의 존재나 회로기판(C)의 위치에 무관하게 다수 열로 배열된 배터리 셀(B)에 대해 실질적으로 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

상기 배터리 셀(B)은, 제1 축(Z1)을 따라 일 열을 이루어 배치된 다수 열의 배터리 셀(B)을 포함할 수 있으며, 각 열의 배터리 셀(B)은 제1 축(Z1)과 나란하게 배열될 수 있다. 이때, 본 명세서를 통하여 제1 축(Z1)이란, 배터리 셀(B)의 열 방향을 의미할 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 전후방으로 다수의 배터리 셀(B)이 하나의 열을 이루어 배열될 수 있다. 상기 제1 축(Z1)과 교차하는 제2 축(Z2)을 따라 서로 이웃하는 선행 열 및 후행 열의 배터리 셀(B)은, 제1 축(Z1)을 따라 서로 어긋난 위치에 배치될 수 있다. 본 명세서를 통하여, 제2 축(Z2)이란 제1 축(Z1)과 교차하는 방향으로, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 축(Z1)과 수직으로 교차하는 방향을 의미할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 다수의 배터리 셀(B)은, 셀 홀더(110)에 끼워지면서 정 위치로 조립될 수 있으며, 이때, 상기 셀 홀더(110)는, 일 열의 배터리 셀(B)이 배열된 제1 축(Z1)을 따라 연장되는 제1, 제2 변부(S1,S2, 도 2 참조)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 축(Z2)은, 셀 홀더(110)의 제1 변부(S1)로부터 제2 변부(S2)를 향하는 방향으로 정의될 수 있고, 이때, 제2 축(Z2)을 따라 선행 열이란, 상기 셀 홀더(110)의 제1 변부(S1)에 상대적으로 가깝게 배치된 열을 의미할 수 있고, 후행 열이란 셀 홀더(110)의 제2 변부(S2)에 상대적으로 가깝게 배치된 열을 의미할 수 있다. 본 발명에서 상기 제2 축(Z2)은 서로 반대되는 방향으로 정의될 수 있으나, 이하에서 설명되는 본 발명의 기술적 내용은, 상기 제2 축(Z2)에 따른 정의에 따라 선행 열 및 후행 열의 배치 관계가 설정되는 한도에서, 실질적으로 동일 또는 유사할 수 있다.

예를 들어, 서로 이웃하는 제1, 제2 열(R1,R2, 도 3 참조)의 배터리 셀(B)에서, 제1, 제2 열(R1,R2)의 배터리 셀(B)은, 제1 축(Z1)을 따라 전방 위치 또는 후방 위치를 향하여 서로에 대해 어긋나게 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1, 제2 열(R1,R2)의 배터리 셀(B)은 서로 사이 사이에 끼워지면서 조밀하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 서로 이웃하는 제1, 제2 열(R1,R2)의 배터리 셀(B)이 서로 사이 사이에 끼워지면서, 사 공간을 줄이고 제한된 영역 내에 다수의 배터리 셀(B)이 고밀도로 배열되는 컴팩트한 구성이 가능할 수 있다.

이웃하는 열의 배터리 셀(B)이 제1 축(Z1)을 따라 교번되게 전후방으로 치우친 위치에 배치되면서, 제2 축(Z2)을 따라 배터리 셀(B)은 지그 재그 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 서로 이웃하게 배열된 제1 내지 제3 열(R1,R2,R3)의 배터리 셀(B)에서, 제2 열(R2)의 배터리 셀(B)을 중심으로, 제1 열(R1)의 배터리 셀(B)은 상대적으로 후방으로 어긋난 위치에 배치될 수 있고, 또한, 제2 열(R2)의 배터리 셀(B)을 중심으로, 제3 열(R3)의 배터리 셀(B)은 상대적으로 후방으로 어긋난 위치에 배치될 수 있다. 이와 같이, 서로 이웃하는 제1 내지 제3 열(R1,R2,R3)의 배터리 셀(B)이 교번되게 전후방으로 어긋난 위치에 배치되면서, 제2 축(Z2)을 따라 상기 배터리 셀(B)은 지그 재그 형태로 배열될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제2 축(Z2)을 따라 지그 재그 형태로 배열된 배터리 셀(B)은 서로 병렬 연결되면서 병렬 모듈(PM)을 형성할 수 있다. 본 명세서를 통하여 배터리 셀(B)이 제2 축(Z2)을 따라 지그 재그로 배열된다는 것은, 배터리 셀(B)이 제2 축(Z2)을 따라 일 라인 상으로 배열된다는 것을 의미하는 것이 아니고, 배터리 셀(B)이 제2 축(Z2)과 나란하지는 않지만, 대체로 제2 축(Z2)과 나란한, 예를 들어, 제2 축(Z2)에 대해 예각으로 비틀어진 지그 재그 방향을 따라 배열된다는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제2 축(Z2)을 따라 지그 재그로 배열된 다수의 배터리 셀(B)은 서로 병렬 연결된 하나의 병렬 모듈(PM)을 형성할 수 있다. 그리고, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃한 병렬 모듈(PM)은 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 다수의 배터리 셀(B)은 제1 축(Z1)을 따라 직렬 연결을 형성할 수 있으며, 제2 축(Z2)을 따라 병렬 연결을 형성할 수 있다. 여기서, 다수의 배터리 셀(B)이 제2 축(Z2)을 따라 병렬 연결을 형성한다는 것은, 제2 축(Z2)을 따라 지그 재그로 배열된 다수의 배터리 셀(B)이 병렬 연결된다는 것을 의미할 수 있으며, 서로 병렬 연결된 다수의 배터리 셀(B)을 포함하는 병렬 모듈(PM)은, 대체로 제2 축(Z2)과 나란한 방향을 따라 병렬 연결을 형성할 수 있다.

상기 병렬 모듈(PM)은 제2 축(Z2)을 따라 지그 재그로 배열된 다수의 배터리 셀(B)이 병렬 연결되면서, 제2 축(Z2)을 따라 서로 다른 열에 속하는 배터리 셀(B) 간의 병렬 연결을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 병렬 모듈(PM)은, 제2 축(Z2)을 따라 선행 열과 후행 열을 서로 연결하면서, 전방 위치의 배터리 셀(B)로부터 후방 위치의 배터리 셀(B)을 연결하는 제1 병렬 연결(CN1)과, 후방 위치의 배터리 셀(B)로부터 전방 위치의 배터리 셀(B)을 연결하는 제2 병렬 연결(CN2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 병렬 연결(CN1)과 제2 병렬 연결(CN2)은, 서로 어긋난 방향을 따라 선행 열과 후행 열을 병렬 연결할 수 있는데, 제2 축(Z2)에 대해 서로 반대되는 반시계 방향 및 시계 방향으로 비틀린 방향을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)은, 제2 축(Z2)에 대해 서로 반대되는 반시계 방향 및 시계 방향을 따라 예각으로 비틀린 방향을 따라 형성될 수 있다.

본 명세서를 통하여, 제1 병렬 연결(CN1) 및 제2 병렬 연결(CN2)은, 병렬 연결을 형성하는 방향에 따라 구분될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 병렬 연결(CN1)은, 제2 축(Z2)을 따라 전방 위치로부터 후방 위치를 향하여 병렬 연결을 형성할 수 있고, 제2 병렬 연결(CN2)은, 제2 축(Z2)을 따라 후방 위치로부터 전방 위치를 향하여 병렬 연결을 형성할 수 있다.

본 명세서를 통하여, 선행 열과 후행 열을 서로 연결하는 제1 병렬 연결(CN1)이 형성된다고 할 때, 상기 제1 병렬 연결(CN1)이 배터리 팩의 전체를 통하여 동일한 방향으로 형성된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 상기 제1 병렬 연결(CN1)은 각각 연결 대상이 되는 선행 열의 배터리 셀(B)과, 후행 열의 배터리 셀(B)의 상대적인 위치에 따라, 서로 상이한 다수의 방향을 따라 형성될 수 있으며, 전체 배터리 팩에서 서로 상이한 다수의 방향을 따라 형성되는 다수의 제1 병렬 연결(CN1)을 포함할 수 있다. 다만, 다수의 제1 병렬 연결(CN1)이 서로 상이한 방향을 따라 형성되더라도, 이들 제1 병렬 연결(CN1)은, 모두 제2 축(Z2)을 따라 전방 위치로부터 후방 위치를 향하여 형성되며, 제2 축(Z2)을 기준으로, 반시계 방향으로 비틀린 방향으로 형성될 수 있다.

유사하게, 본 명세서를 통하여, 선행 열과 후행 열을 서로 연결하는 제2 병렬 연결(CN2)이 형성된다고 할 때, 상기 제2 병렬 연결(CN2)이 배터리 팩의 전체를 통하여 동일한 방향으로 형성된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 상기 제2 병렬 연결(CN2)은 각각 연결 대상이 되는 선행 열의 배터리 셀(B)과, 후행 열의 배터리 셀(B)의 상대적인 위치에 따라, 서로 상이한 다수의 방향을 따라 형성될 수 있으며, 전체 배터리 팩에서 서로 상이한 다수의 방향을 따라 형성되는 다수의 제2 병렬 연결(CN2)을 포함할 수 있다. 다만, 다수의 제2 병렬 연결(CN2)이 서로 상이한 방향을 따라 형성되더라도, 이들 제2 병렬 연결(CN2)은, 모두 제2 축(Z2)을 따라 후방 위치로부터 전방 위치를 향하여 형성되며, 제2 축(Z2)을 기준으로, 시계 방향으로 비틀린 방향으로 형성될 수 있다.

이와 같이, 상기 병렬 모듈(PM)은, 선행 열과 후행 열을 서로 연결하는 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)을 포함할 수 있으며, 특히, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2) 외에, 같은 열에 속하는 배터리 셀(B)을 서로 연결하는 제3 병렬 연결(CN3)을 더 포함할 수 있다.

상기 제3 병렬 연결(CN3)은, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)과 달리, 선행 열과 후행 열을 서로 연결하는 것이 아니며, 서로 같은 열(특정 열 PR)에 속하는 배터리 셀(B, 전방 특정 셀 FB과 후방 특정 셀 RB)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 병렬 연결(CN3)은, 일 열의 배터리 셀(B)이 배열되는 제1 축(Z1)과 나란하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제3 병렬 연결(CN3)은, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)과 같이, 제2 축(Z2)에 대해 예각으로 비틀린 방향을 따라 형성되지 않으며, 제1 축(Z1)을 따라 형성될 수 있다. 이는 상기 제3 병렬 연결(CN3)은, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)과 같이, 제2 축(Z2)을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하지 않고, 제1 축(Z1)을 따라 같은 열(특정 열 PR)에 속하는 배터리 셀(B, 전방 특정 셀 FB과 후방 특정 셀 RB)을 서로 연결하기 때문이다.

이하에서는 이해의 편의를 위하여, 상기 제3 병렬 연결(CN3)이 형성된 열을 특정 열(PR)로 지칭하기로 하고, 상기 특정 열(PR)에서 제3 병렬 연결(CN3)을 형성하는 배터리 셀(B)을 각각의 위치에 따라 전방 특정 셀(FB)과, 후방 특정 셀(RB)로 지칭하기로 한다. 상기 특정 열(PR)에서 상기 전방 특정 셀(FB)과 후방 특정 셀(RB)은, 제3 병렬 연결(CN3)을 형성한다. 다시 말하면, 상기 전방 특정 셀(FB)과 후방 특정 셀(RB)은 제3 병렬 연결(CN3)을 통하여 서로 병렬 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 병렬 모듈(PM)은, 선행 열과 후행 열을 연결하는 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2) 외에, 같은 열에 속하는 배터리 셀(B)을 연결하는 제3 병렬 연결(CN3)을 더 포함함으로써, 전체 배터리 팩의 사이즈를 컴팩트화 시키면서도, 병렬 모듈(PM)에 속하는 배터리 셀(B, 제1 배터리 셀 B1 또는 제2 배터리 셀 B2)의 개수를 증가시켜, 대용량의 배터리 팩을 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩의 폭에 해당되는 셀 홀더(110)의 제1, 제2 변부(S1,S2) 간의 거리는, 배터리 팩을 형성하는 다수의 배터리 셀(B, 제1 배터리 셀 B1 또는 제2 배터리 셀 B2)이 형성하는 열 개수에 의해 좌우될 수 있으며, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)은 각각 총 10열로 배열될 수 있다.

본 발명과 대비되는 비교예에서, 상기 병렬 모듈(PM)은, 제2 축(Z2)을 따라 선행 열과 후행 열에 속하는 배터리 셀(B)을 연결하면서, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)을 포함할 수 있으며, 각각의 병렬 모듈(PM)은 각 열 마다 선택된 하나씩의 배터리 셀(B)을 포함하면서 모두 10개의 배터리 셀(B, 제1 배터리 셀 B1 또는 제2 배터리 셀 B2)을 포함할 수 있다. 이에 반하여, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 병렬 모듈(PM)은, 선행 열과 후행 열을 연결하는 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2) 외에, 같은 열(특정 열 PR)에 속하는 배터리 셀(B, 전방 특정 셀 FB과 후방 특정 셀 RB)끼리를 서로 연결하는 제3 병렬 연결(CN3)을 포함하면서, 상기 병렬 모듈(PM)은, 배터리 셀(B)의 열 개수(10개, 제1 배터리 셀 B1 또는 제2 배터리 셀 B2의 열의 개수 10개) 보다 많은 13개의 배터리 셀(B, 제1 배터리 셀 B1 또는 제2 배터리 셀 B2)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 비교예 보다 많은 개수의 배터리 셀(B, 제1 배터리 셀 B1 또는 제2 배터리 셀 B2)을 포함하는 병렬 모듈(PM)을 통하여 대용량의 출력을 제공할 수 있으면서도, 전체 배터리 팩의 사이즈를 비교예와 같이, 총 10열의 배터리 셀(B, 제1 배터리 셀 B1 또는 제2 배터리 셀 B2)에 대응하는 폭으로 제한할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 각 병렬 모듈(PM)에 포함된 서로 병렬 연결된 배터리 셀의 개수(m, 예를 들어, 13개)는, 각 병렬 모듈(PM)에 포함된 서로 다른 열의 개수(n, 예를 들어, 10개) 보다 많을 수 있다. 이때, 각 병렬 모듈(PM)이, 서로 병렬 연결된 n개(예를 들어, 13개)의 배터리 셀(B)과, 서로 다른 m개(예를 들어, 10개)의 열을 포함한다고 할 때, 각 병렬 모듈(PM)에서 제3 병렬 연결(CN3)을 형성하는 특정 열(PR)은, n-m개(예를 들어, 3개)로 형성될 수 있다.

도 4 내지 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 각각의 병렬 모듈(PM)은, 같은 열(특정 열 PR)에 속하는 배터리 셀(B, 전방 특정 셀 FB과 후방 특정 셀 RB)끼리를 서로 연결하는 제3 병렬 연결(CN3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 병렬 모듈(PM)은, 3개씩의 제3 병렬 연결(CN3)을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 병렬 모듈(PM)은, 제3 병렬 연결(CN3)을 형성하는 3개씩의 특정 열(PR)을 포함할 수 있다. 그리고, 각각의 특정 열(PR)에서는 제3 병렬 연결(CN3)을 통하여 전방 특정 셀(FB)과 후방 특정 셀(RB)이 서로 병렬 연결될 수 있다.

상기 전방 특정 셀(FB)은 제3 병렬 연결(CN3)을 통하여 후방 특정 셀(RB)과 연결되면서 동시에 선행 열과 제2 병렬 연결(CN2)을 형성하거나(도 5b 참조), 또는 상기 전방 특정 셀(FB)은 제3 병렬 연결(CN3)을 통하여 후방 특정 셀(RB)과 연결되면서 동시에 후행 열과 제1 병렬 연결(CN1)을 형성할 수 있다(도 5a 참조). 예를 들어, 상기 특정 열(PR)이 아닌 다른 열에서, 각각의 배터리 셀(B)은 선행 열 및 후행 열에 연결되면서 서로 다른 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)을 동시에 형성하듯이, 제3 병렬 연결(CN3)을 형성하는 전방 특정 셀(FB)도 제3 병렬 연결(CN3) 외에, 제1 병렬 연결(CN1, 도 5a)이나 제2 병렬 연결(CN2, 도 5b)을 동시에 형성할 수 있다. 이때, 전방 특정 셀(FB)의 위치에 따라, 해당되는 전방 특정 셀(FB)은, 제3 병렬 연결(CN3) 외에, 제1 병렬 연결(CN1)을 더 형성하거나(도 5a 참조) 또는 제2 병렬 연결(CN2)을 더 형성할 수 있다(도 5b 참조). 즉, 상기 전방 특정 셀(FB)은, 제1, 제3 병렬 연결(CN1,CN3)을 동시에 형성하거나 또는 제2, 제3 병렬 연결(CN2,CN3)을 동시에 형성할 수 있다.

유사하게, 상기 후방 특정 셀(RB)은 제3 병렬 연결(CN3)을 통하여 전방 특정 셀(FB)과 연결되면서 동시에 선행 열과 제1 병렬 연결(CN1)을 형성하거나(도 5a 참조), 또는 상기 후방 특정 셀(RB)은 제3 병렬 연결(CN3)을 통하여 전방 특정 셀(FB)과 연결되면서 동시에 후행 열과 제2 병렬 연결(CN2)을 형성할 수 있다(도 5b 참조). 즉, 상기 후방 특정 셀(RB)은, 제1, 제3 병렬 연결(CN1,CN3)을 동시에 형성하거나(도 5a 참조) 또는 제2, 제3 병렬 연결(CN2,CN3)을 동시에 형성할 수 있다(도 5b 참조).

종합하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩에서, 각각의 배터리 셀(B)은, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)을 형성하거나 제1, 제3 병렬 연결(CN1,CN3)을 형성하거나 또는 제2, 제3 병렬 연결(CN2,CN3)을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(B)은, 제1 병렬 연결(CN1)만을 형성하거나 또는 제2 병렬 연결(CN2)만을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 위치 보정 셀(CB1)은, 제1 병렬 연결(CN1)만을 형성할 수 있으며, 선행 열 및 후행 열과 모두 제1 병렬 연결(CN1)을 형성할 수 있고, 제2 병렬 연결(CN2)은 형성하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 위치 보정 셀(CB1, 도 6a 참조)은, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)을 형성하지 않고, 두 개의 제1 병렬 연결(CN1)만을 형성할 수 있다. 유사하게, 제2 위치 보정 셀(CB2, 도 6b 참조)은, 제1, 제2 병렬 연결(CN1,CN2)을 형성하지 않고, 두 개의 제2 병렬 연결(CN2)만을 형성할 수 있다.

상기 제1, 제2 위치 보정 셀(CB1,CB2)은, 제1 병렬 연결(CN1)만을 형성하거나 또는 제2 병렬 연결(CN2)만을 형성함으로써, 같은 병렬 모듈(PM)에 속한 서로 다른 특정 열(PR)의 중심 위치(ex. 3개의 특정 열 PR의 중심 위치)를 대체로 일치시킬 수 있다. 만일 같은 병렬 모듈(PM)에 속한 서로 다른 특정 열(PR)의 중심 위치가 제1 축(Z1)을 따라 서로로부터 크게 어긋날 경우, 서로 다른 특정 열(PR) 사이의 연결 길이가 증가될 수 있고, 제1 축(Z1)을 따라 전방 위치 또는 후방 위치를 향하여 병렬 연결이 치우치게 편향되면서, 이러한 병렬 연결의 편향은 제1 축(Z1)을 따라 누적적으로 나타날 수 있고, 이에 따라, 제1 축(Z1)을 따라 전체 배터리 팩의 폭이 증가할 수 있다.

이에, 본 발명의 일 실시형태에서는, 제1, 제2 위치 보정 셀(CB1,CB2)을 통하여 같은 병렬 모듈(PM)에 속한 서로 다른 특정 열(PR)의 중심 위치(ex. 3개의 특정 열 PR의 중심 위치)를 대체로 일치시키고, 제1 축(Z1)을 따른 위치 편차를 없앨 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 위치 보정 셀(CB1,CB2)은, 제1 병렬 연결(CN1)만을 형성하거나 또는 제2 병렬 연결(CN2)만을 형성하여, 병렬 연결 방향을 전방 위치나 후방 위치를 향하여 치우치게 형성할 수 있고, 이를 통하여 같은 병렬 모듈(PM)에 속한 서로 다른 특정 열(PR)의 중심 위치(ex. 3개의 특정 열 PR의 중심 위치)를 대체로 서로 일치시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 위치 보정 셀(CB1,CB2)은, 같은 병렬 모듈(PM)에 속한 특정 열(PR) 사이에 배치될 수 있으며, 상기 제1, 제2 위치 보정 셀(CB1,CB2)은, 선행의 특정 열(PR) 및 후행의 특정 열(PR) 사이에 개재되어, 이들 특정 열(PR) 간의 위치 편차를 없앨 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 특정 열(PR)의 위치에 대해, 상기 특정 열(PR)은 서로 이웃하는 병렬 모듈(PM)에서 서로 다른 열 위치에 형성될 수 있다. 여기서, 서로 이웃하는 병렬 모듈(PM)에서 특정 열(PR)이 서로 다른 열 위치에 형성된다는 것은, 서로 이웃하는 A, B 병렬 모듈(A,B)에 있어, A 병렬 모듈(A)의 특정 열(PR)이 제5, 제7, 제9 열에 형성된다면, B 병렬 모듈(B)의 특정 열(PR)은 A 병렬 모듈(A)의 특정 열(PR)과 겹쳐지지 않도록 제2, 제4, 제10 열에 형성될 수 있다. 만일 서로 이웃하는 병렬 모듈(PM)에서 특정 열(PR)이 서로 같은 열 위치에 형성된다면, 특정 열(PR)이 겹쳐진 열 위치에서는 특정 열(PR)이 서로 겹쳐지면서 전방 위치 또는 후방 위치를 향하여 치우치도록 병렬 연결이 편향되고, 이러한 전방 위치 또는 후방 위치를 향한 병렬 연결의 편향은 제1 축(Z1)을 따라 누적적으로 나타나면서, 병렬 연결의 길이가 증가하거나 또는 제1 축(Z1)을 따라 배터리 팩의 사이드가 증가할 수 있다.

서로 이웃하는 병렬 모듈(PM)이 서로 다른 열 위치에서 특정 열(PR)을 포함하도록, 상기 배터리 팩은, 반복적으로 배열되는 배터리 유닛(U)을 포함할 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 배터리 유닛(U)이 반복적으로 배열되면서, 서로 이웃하는 병렬 모듈(PM)이 서로 다른 열 위치에서 특정 열(PR)을 포함하는 구성이 용이하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 유닛(U)은 다수의 병렬 모듈(PM)을 포함할 수 있으며, 다수의 병렬 모듈(PM) 중에서 서로 이웃하는 병렬 모듈(PM)은 서로 다른 열 위치에 형성된 특정 열(PR)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 유닛(U)은 6개의 병렬 모듈(A,B,C,D,E,F)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 유닛(U)은, A 내지 F 병렬 모듈(A,B,C,D,E,F)을 포함할 수 있으며, A 병렬 모듈(A)은, 제5, 제7, 제9 열에 형성된 특정 열(PR)을 포함할 수 있고, B 병렬 모듈(B)은, 제2, 제4, 제10 열에 형성된 특정 열(PR)을 포함할 수 있으며, C 병렬 모듈(C)은, 제1, 제6, 제8 열에 형성된 특정 열(PR)을 포함할 수 있다. 그리고, D 병렬 모듈(D)은, 제3, 제5, 제7 열에 형성된 특정 열(PR)을 포함할 수 있고, E 병렬 모듈(E)은, 제2, 제9, 제10열에 형성된 특정 열(PR)을 포함할 수 있으며, F 병렬 모듈(F)은, 제4, 제6, 제8 열에 형성된 특정 열(PR)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 상기 A 내지 F 병렬 모듈(A,B,C,D,E,F)은, 각각 3개의 특정 열(PR)을 포함할 수 있으며, 3개의 특정 열(PR)의 위치의 조합은 서로 배타적일 수 있다. 즉, 상기 A 내지 F 병렬 모듈(A,B,C,D,E,F)에 형성된 특정 열(PR)의 위치를 종합적으로 고려할 때, 어느 하나의 열 위치에서는 특정 열(PR)이 겹쳐질 수 있으나, 두 개 또는 세 개의 열 위치에서는 특정 열(PR)이 겹쳐지지는 않을 수 있다. 그리고, 어느 하나의 열 위치에서 특정 열(PR)이 겹쳐지는 병렬 모듈(PM)은 서로 이웃하지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 제1 축(Z1)을 따라 배터리 유닛(U)이 반복적으로 배열되면서 구성될 수 있다. 여기서, 제1 축(Z1)을 따라 제1 배터리 유닛(U1)과 제2 배터리 유닛(U2) 사이의 경계 영역에는, 배터리 셀(B)이 비워진 공백 위치(V)가 형성될 수 있다. 이러한 공백 위치(V)는, 반복적으로 배열되는 배터리 유닛(U)의 구성을 단순화하여 전체 배터리 팩의 형성을 용이하게 하기 위한 구성일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 유닛(U)은 6개의 병렬 모듈(PM)을 포함할 수 있으며, 6개의 병렬 모듈(PM)을 포함하는 배터리 유닛(U)이 반복적으로 배열되면서 전체 배터리 팩이 형성될 수 있다. 만일, 서로 이웃하는 제1 배터리 유닛(U1)과 제2 배터리 유닛(U2) 사이의 경계 영역에서 공백 위치(V)가 형성되지 않는다면, 각 제1, 제2 배터리 유닛(U1,U2)을 형성하는 병렬 모듈(PM)의 개수가 상당히 증가될 필요가 있으며, 이는 배터리 유닛(U)의 반복 배열을 통하여 전체 배터리 팩의 구성을 단순화시키고 배터리 팩의 구현을 용이하게 하려는 목적에 부합하지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 공백 위치(V)를 통하여 배터리 유닛(U)의 구조를 단순화시킬 수 있고, 단순화된 구조의 배터리 유닛(U)을 반복 배열함으로써, 배터리 팩의 구현이 용이하게 이루어질 수 있다.

상기 공백 위치(V)란, 제1 축(Z1)을 따라 일 열로 배열된 배터리 셀(B)에서 배터리 셀(B)이 채워지지 않은 위치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(B)은 제1 축(Z1)을 따라 대체로 일정한 간격을 두고 열을 이루어 배열될 수 있는데, 상기 공백 위치(V)에서는 배터리 셀(B)이 채워지지 않고 빈 공간으로 남아 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 공백 위치(V)는, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃한 제1 배터리 유닛(U1)과 제2 배터리 유닛(U2) 사이의 경계 영역에 형성되는데, 여기서, 경계 영역이란 제1, 제2 배터리 유닛(U1,U2)이 서로 이웃하게 배치된다고 할 때, 상기 제1 배터리 유닛(U1) 중에서 제2 배터리 유닛(U2)에 인접한 영역을 의미하거나 또는 상기 제2 배터리 유닛(U2) 중에서 제1 배터리 유닛(U1)에 인접한 영역을 의미할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(B)의 전기적 연결은, 배터리 셀(B)의 상단부(10a) 상에 배치된 버스 바(150)에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 버스 바(150)를 통하여 배터리 셀(B)의 상단부(10a)에 형성된 전극(11,12)이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 배터리 셀(B)의 전기적 연결은, 배터리 셀(B)의 상단부(10a)를 통하여 이루어질 수 있으며, 배터리 셀(B)의 하단부(10b)를 통해서는 전기적 연결 보다는 배터리 셀(B)의 냉각이 이루어질 수 있다.

상기 버스 바(150)는, 배터리 셀(B)의 상단부(10a)에 형성된 전극(11,12)을 노출시키도록 배터리 셀(B)의 상단부(10a)를 회피하여 제1, 제2 축(Z1,Z2)을 따라 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버스 바(150)는, 제1 축(Z1)을 따라 연장되는 제1 부분(151)과, 제2 축(Z2)을 따라 연장되는 제2 부분(152)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 부분(152)은, 제2 축(Z2)을 따라 연장되면서, 서로 이웃한 병렬 모듈(PM) 사이를 가로질러 연장될 수 있고, 상기 제1 부분(151)은, 제1 축(Z1)을 따라 연장되면서 제2 부분(152)을 서로 연결해주거나 제3 병렬 연결(CN3)을 위하여 제1 축(Z1)을 따라 길게 연장될 수 있으며, 상기 공백 위치(V, 도 4 참조)를 넘어서 서로 이웃한 병렬 모듈(PM)을 연결하도록 길게 연장될 수 있다. 이와 같이, 상기 버스 바(150)는, 제1, 제2 축(Z1,Z2)을 따라 연장되는 제1, 제2 부분(151,152)을 포함할 수 있으나, 대체로 제2 축(Z2)을 따라 연장되면서 이웃한 병렬 모듈(PM) 사이를 따라 연장될 수 있다.

상기 버스 바(150)는, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 측에 배치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 연결하여 제1, 제2 병렬 모듈(PM1,PM2, 도 2 참조)을 형성하도록, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 측으로부터 대체로 제2 축(Z2)을 따라 연장되는 제1, 제2 버스 바(150a,150b, 도 4 참조)를 포함할 수 있다. 이때, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 측으로부터 대체로 제2 축(Z2)을 따라 연장되는 제1, 제2 버스 바(150a,150b)에 의해 형성되는 제1, 제2 병렬 모듈(PM1,PM2, 도 2 참조)도, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 측으로부터 대체로 제2 축(Z2)을 따라 배열될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 같은 병렬 모듈(PM)에 속하는 다수의 배터리 셀(B)은, 같은 전극(11,12)끼리 버스 바(150)에 함께 연결되면서 병렬 모듈(PM)을 형성할 수 있다. 그리고, 제1 축(Z1)을 따라 서로 이웃한 병렬 모듈(PM)에 속하는 서로 다른 배터리 셀(B)은, 서로 다른 전극(11,12)끼리 버스 바(150)에 함께 연결되면서 서로 직렬 연결될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 배터리 셀(B)의 전극(11,12)과 버스 바(150) 사이에는 이들 간의 전기적 연결을 매개하는 접속부재(W, 도 7 참조)가 개재되는데, 상기 접속부재(W)가 서로 다른 배터리 셀(B)의 같은 극성끼리를 같은 버스 바(150)에 연결함으로써 병렬 연결을 형성할 수 있으며, 상기 접속부재(W)가 서로 다른 배터리 셀(B)의 서로 다른 극성끼리를 같은 버스 바(150)에 연결함으로써 직렬 연결을 형성할 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 배터리 셀(B)은 제3 축(Z3)을 따라 연장될 수 있으며, 원형 배터리 셀(B)로 마련될 수 있다. 즉, 상기 배터리 셀(B)은, 제3 축(Z3)을 따라 상하 양단에 형성된 원형의 상단부(10a) 및 하단부(10b)와, 상기 상단부(10a) 및 하단부(10b) 사이에서 라운드진 외주면을 측면(10c)으로 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 셀(B)은, 상단부(10a)의 중앙 위치에 형성된 제2 전극(12)과, 하단부(10b) 전체에 걸쳐서 형성되며 측면(10c)을 따라 상단부(10a)의 테두리 위치까지 연장된 제1 전극(11)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 배터리 셀(B)의 상단부(10a)에는, 중앙 위치의 제2 전극(12)과 테두리 위치의 제1 전극(11)이 모두 형성될 수 있으며, 배터리 셀(B)의 상단부(10a)와 버스 바(150)를 서로 연결하는 접속부재(W, 도 7 참조)를 통하여 배터리 셀(B)의 상단부(10a)에 형성된 제1 전극(11)끼리 또는 제2 전극(12)끼리 같은 버스 바(150)에 연결하여 병렬 연결을 형성하고, 배터리 셀(B)의 상단부(10a)에 형성된 제1, 제2 전극(11,12)끼리 같은 버스 바(150)에 연결하여 직렬 연결을 형성할 수 있다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 버스 바(150)와 배터리 셀(B) 간의 전기적 연결은, 버스 바(150)에 접합된 일단부와 배터리 셀(B)의 전극(11,12)에 접합된 타단부를 갖는 접속부재(W)를 통하여 이루어질 수 있다. 상기 접속부재(W)는, 금속 세선 형태로 형성된 도전성 와이어 또는 금속 스트립 형태로 형성된 도전성 리본에 의해 형성될 수 있으며, 각각 와이어 본딩 또는 리본 본딩을 통하여 배터리 셀(B)과 버스 바(150) 사이를 연결해줄 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 접속부재(W)는 도전성 와이어로 형성될 수 있으며, 이하에서는 도전성 와이어로 마련된 접속부재(W)를 위주로 설명하기로 한다.

상기 접속부재(W)는, 와이어 본딩을 통하여 버스 바(150)와 배터리 셀(B)의 전극(11,12)에 접합될 수 있으며, 버스 바(150)에 접합된 일단부와 배터리 셀(B)에 접합된 타단부 사이에서 현수된 상태로 이들 일단부와 타단부에 접합된 버스 바(150)와 배터리 셀(B)을 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 일군의 제1 배터리 셀(B1)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 제1 병렬 모듈(PM1, 도 2 참조)을 형성할 수 있고, 이들 다수의 제1 병렬 모듈(PM1)은 제1 축(Z1)을 따라 직렬 연결을 형성할 수 있다. 유사하게, 상기 일군의 제2 배터리 셀(B2)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 제2 병렬 모듈(PM2, 도 2 참조)을 형성할 수 있고, 이들 다수의 제2 병렬 모듈(PM2)은 제1 축(Z1)을 따라 직렬 연결을 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 병렬 모듈(PM1,PM2, 도 2 참조)은, 각각 회로기판(C)의 서로 다른 제1, 제2 면(C1,C2) 측에 배치되며, 회로기판(C)의 서로 다른 제1, 제2 면(C1,C2) 측에서 직렬 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 다수의 제1 병렬 모듈(PM1)은 제1 축(Z1)을 따라 전방 위치로부터 후방 위치로 가면서 직렬 연결될 수 있고, 다수의 제2 병렬 모듈(PM2)은 제1 축(Z1)을 따라 후방 위치로부터 전방 위치로 가면서 직렬 연결될 수 있다. 그리고, 제1 축(Z1)을 따라 최 후방 위치의 제1 병렬 모듈(PM1)과 최 후방 위치의 제2 병렬 모듈(PM2)은, 제3 버스 바(150c, 도 1 참조)를 통하여 서로 전기적으로 연결됨으로써, 상기 제3 버스 바(150c)를 통하여 제1, 제2 병렬 모듈(PM1,PM2)이 서로 직렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 전체 배터리 팩의 전기적 연결 방향(직렬 연결 방향)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 제1 병렬 모듈(PM1)을 따라 전방 위치로부터 후방 위치로 형성되다가, 최 후방 위치에서 제3 버스 바(150c, 도 1 참조)를 통하여 U 턴하면서 제1 축(Z1)을 따라 배열된 다수의 제2 병렬 모듈(PM2)을 따라 후방 위치로부터 전방 위치로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 축(Z1)을 따라 최 후방에 배치된 제1 병렬 모듈(PM1)과, 제1 축(Z1)을 따라 최 후방에 배치된 제2 병렬 모듈(PM2)은, 최 후방 위치에서 각각 제1, 제2 병렬 모듈(PM1,PM2)을 형성하는 제1, 제2 버스 바(150a,150b)를 서로 연결하는 제3 버스 바(150c)에 의해 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩에서, 직렬 연결 방향은, 일군의 제1 배터리 셀(B1)에서, 제1 축(Z1)을 따라 전방 위치로부터 후방 위치로 연장되다가, 최 후방 위치에서 U-턴 하여, 일군의 제2 배터리 셀(B2)에서, 제1 축(Z1)을 따라 후방 위치로부터 전방 위치로 연장될 수 있다.

도 9에는, 도 3에 도시된 회로기판의 연결을 도시한 도면이 도시되어 있다. 도 10에는, 도 9에 도시된 회로기판의 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 일군의 제1 배터리 셀(B1)과 일군의 제2 배터리 셀(B2) 사이에는 회로기판(C)이 배치될 수 있다. 상기 회로기판(C)은, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 사이에 배치되어, 회로기판(C)의 양편으로 배치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)로부터 상태 정보를 취합할 수 있으며, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)로부터 취합된 상태 정보를 생성하여, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 충, 방전 동작을 제어하기 위한 데이터를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 상태 정보로는, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 전압 정보, 온도 정보, 전류 정보를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(C)은, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 측에 배치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)로부터 전압 정보를 입수할 수 있으며, 회로기판(C)의 일편에 배치된 제2 배터리 셀(B2)로부터 온도 정보를 입수할 수 있다.

상기 회로기판(C)은, 베이스부(Ca)와, 상기 베이스부(Ca)로부터 제3 축(Z3)을 따라 상방으로 돌출된 탭 장착부(Cb)를 포함할 수 있다. 상기 탭 장착부(Cb)에는, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)과 전기적으로 연결되도록 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 향하여 배치되는 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 탭 장착부(Cb)의 서로 반대되는 제1, 제2 면(C1,C2)에는 각각 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 장착될 수 있다. 상기 탭 장착부(Cb)는 제1 축(Z1)을 따라 간헐적인 위치에 형성될 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 서로 다른 길이로 형성된 서로 다른 탭 장착부(Cb)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탭 장착부(Cb)는, 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 장착되도록 상대적으로 긴 길이로 연장되는 탭 장착부(Cb)와, 제1, 제2 연결 탭(T1,T2) 중에서 어느 하나의 연결 탭(T)이 장착되도록 상대적으로 짧은 길이로 연장되는 탭 장착부(Cb)를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 탭 장착부(Cb)는, 탭 장착부(Cb)에 장착된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 함께, 상부 홀더(110a)의 센싱 홀(110s, 도 13 참조)을 관통하여 상부 홀더(110a) 상으로 노출될 수 있으며, 상부 홀더(110a) 상으로 노출된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 각각 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)에 연결된 제1, 제2 버스 바(150a,150b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이하에서 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2)에 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 형성된다는 것은, 회로기판(C) 중 탭 장착부(Cb)의 제1, 제2 면(C1,C2)에 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 형성된다는 것을 의미할 수 있다.

상기 회로기판(C, 회로기판 C의 탭 장착부 Cb)에는, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 향하여 돌출된 연결 탭(T)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 연결 탭(T)은, 각각 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 향하여 돌출된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(C)은 서로 반대되는 제1, 제2 면(C1,C2)을 포함할 수 있으며, 상기 회로기판(C)의 제1 면(C1) 상에는 제1 배터리 셀(B1)을 향하여 돌출된 제1 연결 탭(T1)이 형성될 수 있으며, 상기 회로기판(C)의 제2 면(C2) 상에는 제2 배터리 셀(B2)을 향하여 돌출된 제2 연결 탭(T2)이 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 제3 축(Z3)을 따라 상방으로 돌출된 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)에 형성될 수 있으며, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 상에 배치된 제1, 제2 버스 바(150a,150b)와 대략 동등한 높이에 형성될 수 있다. 여기서, 제3 축(Z3)이란, 제1, 제2 축(Z1,Z2)과 교차하는 방향으로, 예를 들어, 제1, 제2 축(Z1,Z2)과 수직한 방향을 의미할 수 있으며, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)이 연장되는 길이 방향을 의미할 수 있다.

상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 회로기판(C)과 전기적으로 연결되어, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)으로부터 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 전압 정보가 회로기판(C) 측으로 전달될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 상에 결합된 고정면(Ta)과, 일 모서리를 통하여 상기 고정면(Ta)과 맞닿으며 제3 축(Z3)을 따라 최상면을 형성하는 결합면(Tb)을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)의 고정면(Ta)은, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 상에 납땜 등으로 고정될 수 있으며, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)의 결합면(Tb)에는, 검출용 접속부재(W, 도 9 참조)가 접합될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 서로 일 모서리에서 맞닿는 고정면(Ta)과 결합면(Tb)을 갖춘 직사각형 금속 블록으로 형성될 수 있으며, 제3 축(Z3)을 장축으로 갖는 직사각형 금속 블록으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은 직사각형 니켈 블록으로 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 절곡된 구조를 갖는 금속 박판으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 절곡된 구조를 갖는 니켈 플레이트로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 상에 결합된 고정면(Ta)과 상기 고정면(Ta)으로부터 절곡되어 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 향하여 연장되는 결합면(Tb)을 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면, 상기 회로기판(C)의 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 제1, 제2 병렬 모듈(PM1,PM2)을 형성하는 제1, 제2 버스 바(150a,150b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 사이에는, 이들 간의 전기적 연결을 매개하는 검출용 접속부재(W)가 개재될 수 있다. 상기 검출용 접속부재(W)는, 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)에 접합된 일단부와, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)에 접합된 타단부를 포함할 수 있으며, 와이어 본딩을 통하여 각각 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)에 접합된 일단부와 타단부 사이에서 현수된 상태로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 검출용 접속부재(W)는, 제2 축(Z2)을 따라 연장되는 제1, 제2 버스 바(150a,150b)의 일단에 접합될 수 있으며, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)의 일단을 형성하는 제1 부분(151)이나 제2 부분(152)에 접합될 수 있다. 즉, 상기 검출용 접속부재(W)는, 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 중에서 제1 축(Z1)을 따라 연장되는 제1 부분(151)이나, 제2 축(Z2)을 따라 연장되는 제2 부분(152)에 접합될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 버스 바(150a,150b)의 일단이 제1 부분(151)으로 이루어진 경우, 제1 축(Z1)을 따라 연장되는 제1 부분(151)에 의해 제1 축(Z1)을 따라 배열되는 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)의 형성 위치가 제한될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제1 부분(151)과 겹쳐지는 위치에는 제1, 제2 연결 탭(T1,T2) 중에서 어느 하나의 연결 탭(T)만이 장착된 탭 장착부(Cb)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)에 함께 장착될 수 있는데, 상기 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 중에서 적어도 어느 일 버스 바(150)의 일단이 제1 부분(151)으로 이루어진 경우, 상기 제1 부분(151)과 겹쳐지는 위치에서는 제1, 제2 연결 탭(T1,T2) 중에서 어느 하나의 연결 탭(T)만이 장착된 탭 장착부(Cb)가 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 제1, 제2 버스 바(150a,150b)의 전압을 검출함으로써, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)를 통하여 서로 병렬 연결된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 전압을 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 검출용 접속부재(W)는, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)와 제1, 제2 연결 탭(T1,T2) 사이에서 병렬적으로 형성될 수 있으며, 이들 사이에서 나란하게 병렬 연결된 둘 이상 다수의 검출용 접속부재(W)를 통하여 어느 하나의 검출용 접속부재(W)의 단선에도 불구하고 제1, 제2 버스 바(150a,150b)와 제1, 제2 연결 탭(T1,T2) 간의 전기적 연결이 유지될 수 있다.

상기 회로기판(C)이 연장되는 제1 축(Z1)을 따라 다수의 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 형성될 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 통하여 회로기판(C)의 양편으로 배치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 전압 정보를 입수할 수 있다. 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 제1 축(Z1)을 따라 회로기판(C)의 서로 다른 개소에 형성될 수 있으며, 서로로부터 떨어진 서로 다른 개소에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 연결 탭(T1)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 서로 다른 제1 버스 바(150a)와 전기적으로 연결되도록 회로기판(C)을 따라 서로 떨어진 개소에 형성된 다수의 제1 연결 탭(T1)을 포함할 수 있고, 다수의 제1 연결 탭(T1)을 통하여 제1 축(Z1)을 따라 배열된 서로 다른 제1 병렬 모듈(PM1, 도 2 참조)의 전압을 측정할 수 있다. 유사하게, 상기 제2 연결 탭(T2)은, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 서로 다른 제2 버스 바(150)와 전기적으로 연결되도록 회로기판(C)을 따라 서로 떨어진 개소에 형성된 다수의 제2 연결 탭(T2)을 포함할 수 있고, 다수의 제2 연결 탭(T2)을 통하여 제1 축(Z1)을 따라 배열된 서로 다른 제2 병렬 모듈(PM2, 도 2 참조)의 전압을 측정할 수 있다. 이와 같이, 다수의 제1 연결 탭(T1)은, 회로기판(C)을 따라 서로 떨어진 개소에 형성되며, 다수의 제2 연결 탭(T2)은 회로기판(C)을 따라 서로 떨어진 개소에 형성된다. 그리고, 상기 다수의 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 회로기판(C)을 따라 서로 떨어진 개소에 형성됨으로써, 서로 간의 전기적 및 물리적 간섭을 배제할 수 있다.

상기 회로기판(C)은, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 사이에서 세워진 상태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(C)은 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 길이 방향에 해당되는 제3 축(Z3)을 따라 세워진 상태로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 회로기판(C)의 서로 반대되는 제1, 제2 면(C1,C2)이, 각각 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)과 마주하도록 상기 회로기판(C)은 세워진 상태로 배치될 수 있다. 이와 같이, 회로기판(C)이 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 사이에서 눕혀진 상태가 아닌, 세워진 상태로 배치됨으로써, 회로기판(C)이 차지하는 공간을 절약할 수 있으며, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2)에 형성된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 통하여 제1, 제2 병렬 모듈(PM1,PM2, 도 2 참조)과의 전기적인 연결이 용이하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(C)이 세워진 상태로 배치됨으로써, 제3 축(Z3)을 따라 상방으로 돌출된 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)에 형성된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 제1, 제2 버스 바(150a,150b)가 대체로 동등한 높이에 형성될 수 있으며, 대체로 동등한 높이에 형성된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 간의 전기적 연결이 용이하게 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 간의 전기적인 연결을 매개하는 검출용 접속부재(W)의 와이어 본딩이 용이하게 이루어질 수 있으며, 검출용 접속부재(W)의 길이를 단축시킬 수 있고, 단선의 위험을 줄일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 버스 바(150a,150b)는, 상부 홀더(110a) 상에 배치되고, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 상부 홀더(110a) 밑에 배치된 회로기판(C)에 연결되지만, 상기 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 상부 홀더(110a)에 형성된 센싱 홀(110s)을 관통하여 상부 홀더(110a) 상으로 노출되는 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)에 형성됨으로써, 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 제1, 제2 버스 바(150a,150b)는 대략 동등한 높이에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(C)은, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 사이에 배치되며, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2)에 결합된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)에 접합된 검출용 접속부재(W)를 통하여 회로기판(C)의 양편에 배치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 전압 정보를 검출할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 상기 회로기판(C)은, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 사이에 배치되지 않을 수 있으며, 상기 회로기판(C)은 제1 배터리 셀(B1)의 일편에 배치되어, 회로기판(C)의 제1 면(C1)에 결합된 제1 연결 탭(T1)과 상기 제1 연결 탭(T1)에 접합된 검출용 접속부재(W)를 통하여 회로기판(C)의 일편에 배치된 제1 배터리 셀(B1)의 전압 정보를 검출할 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 배터리 팩은, 회로기판(C)의 양편에 배치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 배열을 포함하지 않고, 회로기판(C)의 일편에 배치된 제1 배터리 셀(B1)만을 포함할 수 있으며, 회로기판(C)의 타편에 배치된 제2 배터리 셀(B2)은 포함하지 않을 수 있다. 이러한 실시형태에서도, 회로기판(C)의 제1 면(C1)에는, 제1 배터리 셀(B1)을 향하여 돌출되는 형태로 제1 연결 탭(T1)이 결합될 수 있으며, 제1 연결 탭(T1)과 제1 배터리 셀(B1) 사이의 전기적인 연결을 매개하는 검출용 접속부재(W)가 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 검출용 접속부재(W)는, 제1 연결 탭(T1)에 접합된 일단부와, 제1 배터리 셀(B1)에 연결된 제1 버스 바(150a)에 접합된 타단부를 포함하여, 제1 연결 탭(T1)과 제1 버스 바(150a)를 서로 전기적으로 연결해줄 수 있다. 그리고, 이러한 실시형태에서도, 상기 회로기판(C)은, 제1 배터리 셀(B1)과 마주하도록 세워진 상태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 배터리 셀(B1)은, 제1 버스 바(150a)가 연장되는 제2 축(Z2)을 따라, 또는 회로기판(C)의 제1 면(C1)으로부터 제1 연결 탭(T1)이 돌출된 제2 축(Z2)을 따라 배열된 다수의 제1 배터리 셀(B1)을 포함할 수 있으며, 제2 축(Z2)을 따라 배열된 다수의 제1 배터리 셀(B1)은 제1 버스 바(150a)를 통하여 서로 병렬 연결되면서, 제1 병렬 모듈(PM1, 도 2 참조)을 형성할 수 있다. 상기 회로기판(C)은 제1 축(Z1)을 따라 다수의 제1 연결 탭(T1)을 포함하며, 제1 축(Z1)을 따라 배열된 서로 다른 제1 병렬 모듈(PM1, 도 2 참조)과 연결된 제1 버스 바(150a)를 통하여 서로 다른 제1 병렬 모듈(PM1, 도 2 참조)의 전압을 검출할 수 있다.

도 11에는 배터리 셀의 온도 정보를 입수하기 위한 서미스터의 장착 구조를 보여주는 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 회로기판(C)에는 서미스터(170)가 배치될 수 있다. 상기 서미스터(170)는, 배터리 셀(B)의 온도 정보를 입수하기 위한 것으로, 예를 들어, 온도에 따라 저항이 변화되는 가변 저항체를 포함하는 서미스터 칩(175)과, 상기 서미스터 칩(175)에 연결된 서미스터 리드(171)를 포함할 수 있다. 상기 회로기판(C)에는 서미스터 리드(171)의 일단부가 결합될 수 있으며, 회로기판(C)에 결합된 일단부로부터 제1 배터리 셀(B1) 또는 제2 배터리 셀(B2)을 향하여 연장되는 서미스터 리드(171)를 통하여 서미스터 리드(171)의 타단부에 결합된 서미스터 칩(175)이 제1 배터리 셀(B1) 또는 제2 배터리 셀(B2)에 접촉하거나 적어도 근접한 위치에 배치되어 이들의 온도 정보를 입수할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 서미스터(170)는, 회로기판(C)의 양편에 배치된 일군의 제1 배터리 셀(B1) 또는 일군의 제2 배터리 셀(B2) 중에서, 택일적으로 어느 일군의 배터리 셀(B)의 온도 정보를 입수할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 서미스터(170)는 회로기판(C)을 사이에 두고 서로 마주하는 일군의 제1 배터리 셀(B1)과 일군의 제2 배터리 셀(B2) 모두로부터 온도 정보를 입수하지 않고, 회로기판(C)이 수용된 협소한 공간을 통하여 어느 정도 열적 균형을 이루어 서로 대등한 온도를 갖는 일군의 제1 배터리 셀(B1) 또는 일군의 제2 배터리 셀(B2) 중에서, 어느 일군의 배터리 셀(B)의 온도 정보만을 입수하더라도, 배터리 팩 전체의 온도 분포를 추정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 서미스터(170)는 일군의 제1 배터리 셀(B1) 또는 일군의 제2 배터리 셀(B2) 중에서, 택일적으로 일군의 제1 배터리 셀(B1)의 온도 정보를 입수할 수 있다. 여기서, 상기 서미스터(170)가 일군의 제1 배터리 셀(B1)의 온도 정보를 입수한다는 것은, 일군의 제1 배터리 셀(B1) 각각의 온도를 모두 입수한다는 것만을 의미하는 것이 아니고, 일군의 제1 배터리 셀(B1) 중에서 선택적으로 하나 또는 둘 이상의 제1 배터리 셀(B1)의 온도를 입수하는 것을 포괄적으로 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 서미스터(170)는, 일군의 제1 배터리 셀(B1) 중에서, 제1 축(Z1)을 따라 서로 다른 위치에 배치된 두 개의 제1 배터리 셀(B1)의 온도 정보를 입수할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정의 대상이 되는 두 개의 제1 배터리 셀(B1)은, 회로기판(C)과 직접 마주하면서 제1 축(Z1)을 따라 서로 다른 위치에 배치되어 있는 두 개의 제1 배터리 셀(B1)일 수 있다. 즉, 온도 측정의 대상이 되는 제1 배터리 셀(B1)은, 회로기판(C)에 가깝게 위치되어 회로기판(C)에 고정된 서미스터(170)의 접근이 용이하면서도, 회로기판(C)이 배치된 배터리 팩의 내측 위치에 배치되어 저온의 외부 대기와의 접촉이 어려울 수 있고, 이에 따라 상대적으로 온도의 상승이 우려되는 내측 위치에 배치된 제1 배터리 셀(B1)의 온도 정보를 입수함으로써, 과열에 따른 열화의 가능성을 신속하게 포착할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 사이의 회로기판(C)에 결합된 서미스터(170)를 통하여 제1 배터리 셀(B1)의 온도 정보를 입수함으로써, 회로기판(C)을 사이에 두고 온도 측정의 대상이 되는 제1 배터리 셀(B1)과 마주하는 제2 배터리 셀(B2)의 온도 정보를 입수하지 않더라도, 회로기판(C)이 수용된 협소한 공간을 통하여 어느 정도 열적 균형을 이루는 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 온도 정보를 측정 및 추정할 수 있다.

상기 회로기판(C)에 장착된 서미스터(170)는, 회로기판(C)에 결합된 서미스터 리드(171)의 일단부로부터 제1 배터리 셀(B1)을 향하여 연장되면서, 서미스터 리드(171)의 타단부에 형성된 서미스터 칩(175)을 제1 배터리 셀(B1)에 대해 접촉시키거나 또는 적어도 제1 배터리 셀(B1)에 대해 접근시킬 수 있다. 이때, 서미스터(170)의 장착은, 회로기판(C)의 일편에 배치된 제1 배터리 셀(B1)을 향하여 회로기판(C)을 가압시키는 방식으로, 서미스터 칩(175)을 제1 배터리 셀(B1)을 향하여 접촉 내지는 접근시킬 수 있다. 이와 같이, 서미스터(170)의 장착에서는, 회로기판(C)의 일편에 위치된 제1 배터리 셀(B1)을 향하여 회로기판(C)을 가압하는 방식으로 이루어질 수 있으므로, 회로기판(C)의 양편에 위치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 향하여 회로기판(C)을 가압하는 방식 보다는 서미스터(170)의 장착이 용이하게 이루어질 수 있으며, 서미스터(170) 장착의 용이성을 고려하여, 일군의 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2) 중에서 택일적으로 어느 일군의 배터리 셀(B), 그러니까, 일군의 제1 배터리 셀(B1)의 온도 정보만을 입수할 수 있다. 만일, 상기 서미스터(170)가 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 온도 정보를 모두 입수하기 위해서는, 서미스터(170)의 장착시 회로기판(C)의 양편에 위치된 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)을 향하여 회로기판(C)을 가압할 필요가 있기 때문에, 서미스터(170)의 장착을 위한 작업성이 떨어질 수 있다. 한편, 상기 서미스터 칩(175)의 주변으로는, 제1 배터리 셀(B1)과의 열 저항을 줄이기 위한 열전도성 접착제(thermal grease, thermal silicone)가 형성될 수 있다.

상기 서미스터(170)는, 제3 축(Z3)을 따라 회로기판(C)의 하단부 보다는 상단부에 인접한 높이에 결합될 수 있다. 상기 서미스터(170)는, 제1 배터리 셀(B1)의 정확한 온도 정보를 검출하기 위하여, 냉각 플레이트(130, 도 1 참조)가 배치된 회로기판(C)의 하단부 보다는 상단부에 인접한 높이에 결합될 수 있으며, 예를 들어, 상기 서미스터(170) 중에서, 회로기판(C)에 결합되는 서미스터 리드(171)는, 회로기판(C)의 하단부 보다는 상단부에 인접한 높이에 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 서미스터(170)는, 냉각 플레이트(130, 도 1 참조)에 의한 검출 오류를 피하고, 제1 배터리 셀(B1)의 온도를 정확하게 검출해낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 냉각 플레이트(130)는, 제1 배터리 셀(B1)이 연장되는 제3 축(Z3)을 따라 회로기판(C)의 상단부 보다는 하단부에 인접하게 형성될 수 있으며, 냉각 플레이트(130, 도 1 참조)에 의한 검출 오류를 피하도록, 상기 서미스터(170)는, 회로기판(C)의 상단부에 인접한 높이에 형성될 수 있다.

도 12에는, 도 1에 도시된 셀 홀더와 배터리 셀의 조립을 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 13에는, 도 12에 도시된 셀 홀더와 회로기판의 조립을 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 14에는 셀 홀더의 센싱 홀을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 배터리 셀(B)은, 셀 홀더(110)에 끼워 조립될 수 있으며, 상기 배터리 셀(B)은 셀 홀더(110)에 끼워 조립되면서 조립 위치가 규제될 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 홀더(110)는, 배터리 셀(B)의 상단부(10a)가 끼워지는 상부 홀더(110a)와, 배터리 셀(B)의 하단부(10b)가 끼워지는 하부 홀더(110b)를 포함할 수 있다.

상기 상부 홀더(110a)는, 배터리 셀(B) 및 회로기판(C)의 상단부를 가로질러 연장되는 상부 홀더 본체(110aa)와, 상기 상부 홀더 본체(110aa)로부터 배터리 셀(B)을 향하여 돌출되어 배터리 셀(B)의 상단부(10a)를 둘러싸는 상부 셀조립리브(111a)와, 상기 상부 홀더 본체(110aa)로부터 회로기판(C)을 향하여 돌출되어 회로기판(C)의 상단부를 둘러싸는 상부 기판조립리브(113a)와, 배터리 셀(B)의 상단부(10a)에 형성된 전극(11,12)을 노출시키기 위한 단자 홀(112a)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더 본체(110aa)는, 배터리 셀(B)의 상단부(10a) 상을 가로질러 연장되는 판상의 부재로 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서, 다수의 배터리 셀(B) 및 회로기판(C)을 수용하는 수용 공간의 대부분은 하부 홀더(110b)에 의해 제공될 수 있으며, 상기 상부 홀더(110a)는 하부 홀더(110b)와 마주하게 결합되면서, 상기 수용 공간의 일 측을 폐쇄할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더(110a)는 대체로 판 상으로 형성될 수 있으며, 상기 하부 홀더(110b)는 대체로 박스 형상으로 형성될 수 있다.

상기 상부 셀조립리브(111a)는, 배터리 셀(B)의 상단부(10a)를 둘러싸면서 배터리 셀(B)의 조립 위치를 규제할 수 있으며, 상기 상부 셀조립리브(111a) 내에는 상기 배터리 셀(B)의 상단부(10a)에 형성된 전극(11,12)을 노출시키기 위한 단자 홀(112a)이 형성될 수 있다. 상기 단자 홀(112a)을 통하여 노출된 배터리 셀(B)의 전극(11,12)은, 접속부재(W, 도 7 참조)를 통하여 버스 바(150)에 연결될 수 있다. 다시 말하면, 상기 버스 바(150)는, 상기 상부 홀더(110a) 상에 배치되며, 상부 홀더(110a)의 단자 홀(112a)을 통하여 노출된 배터리 셀(B)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다.

상기 상부 셀조립리브(111a)와 단자 홀(112a)은, 상부 홀더(110a) 중에서, 일군의 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)이 배치되는 제1, 제2 영역에 형성될 수 있으며, 상기 상부 기판조립리브(113a)는, 제1, 제2 영역 사이에서 회로기판(C)이 배치되는 제3 영역에 형성될 수 있다. 상기 상부 기판조립리브(113a)는, 회로기판(C)의 상단부를 둘러싸도록 제1 축(Z1)을 따라 연장되면서, 회로기판(C)의 조립 위치를 규제할 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 기판조립리브(113a)는, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 사이의 두께를 둘러싸면서 회로기판(C)을 정 위치로 잡아줄 수 있고, 회로기판(C)의 두께가 끼워지는 홈을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(C)은 베이스부(Ca)와, 상기 베이스부(Ca)로부터 제3 축(Z3)을 따라 상방으로 돌출된 탭 장착부(Cb)를 포함할 수 있는데, 여기서, 상기 베이스부(Ca)는 상부 홀더(110a)의 하면에 형성된 상부 기판조립리브(113a)에 끼워 조립되면서 위치가 고정될 수 있고, 상기 탭 장착부(Cb)는 상부 홀더(110a)의 센싱 홀(110s)을 통하여 상부 홀더(110a)를 관통하면서 위치가 고정될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 기판조립리브(113a)는, 회로기판(C) 중에서 베이스부(Ca)의 상단부를 잡아줄 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)이 배치되는 제1, 제2 영역과, 회로기판(C)이 배치되는 제3 영역은, 상부 홀더(110a)의 서로 다른 위치에서 일체로 형성될 수 있다. 상기 상부 홀더(110a) 중, 회로기판(C)이 배치되는 제3 영역의 경계에는 절연 벽(119, 도 12 참조)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 벽(119)은, 제1, 제3 영역 사이의 경계에 배치되는 절연 벽(119)과 제2, 제3 영역 사이의 경계에 배치되는 또 다른 절연 벽(119)을 포함하는 한 쌍의 절연 벽(119)을 구비할 수 있다. 즉, 상기 절연 벽(119)은, 제1 축(Z1)을 따라 나란하게 연장되는 한 쌍의 절연 벽(119)을 포함할 수 있다. 상기 절연 벽(119)은, 제3 축(Z3)을 따라 상부 홀더(110a)의 상면 상에 형성될 수 있으며, 상부 홀더(110a)의 상면 상에서 제1, 제2 영역에 배치된 제1, 제2 버스 바(150a,150b)와 회로기판(C) 간의 간섭을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 버스 바(150a,150b)는, 절연 벽(119)에 의해 위치 정렬될 수 있으며, 절연 벽(119)을 통하여 회로기판(C) 등과의 전기적인 간섭을 피할 수 있다. 상기 상부 홀더(110a)의 상면 상에는 상기 절연 벽(119) 외에도, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)의 위치 정렬을 위한 다수의 위치정렬리브(118, 도 12 참조)가 형성될 수 있다. 상기 위치정렬리브(118)는, 상부 홀더(110a)의 상면 상에서 제1, 제2 축(Z1,Z2)을 따라 연장되면서, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)를 정 위치로 위치시킬 수 있고, 예를 들어, 제1, 제2 버스 바(150a,150b)의 위치 흐트러짐에 따라 단자 홀(112a)을 통하여 노출되는 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)의 전극(11,12)을 가로막지 않도록 할 수 있다.

상기 절연 벽(119)은, 제1, 제2 영역과 제3 영역 간의 경계를 따라 연장되는 것으로, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1, 제2 영역에 배치된 제1, 제2 버스 바(150a,150b)와, 제3 영역에 배치된 회로기판(C, 회로기판 C에 결합된 제1, 제2 연결 탭 T1,T2) 간의 연결을 허용하도록, 상기 상기 절연 벽(119)에는 관통 홈(119a, 도 14 참조)이 형성될 수 있다. 상기 절연 벽(119)의 관통 홈(119a, 도 14 참조)은, 제1 축(Z1)을 따라 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 형성된 위치에 간헐적으로 형성될 수 있으며, 절연 벽(119)의 관통 홈(119a, 도 14 참조)을 통하여 제1, 제2 영역과 제3 영역을 가로질러 연장되는 검출용 접속부재(W, 도 14 참조)가 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 간을 연결할 수 있다. 상기 관통 홈(119a, 도 14 참조)의 형성에 따라 상기 절연 벽(119)은 제1 축(Z1)을 따라 연속적으로 형성된다기 보다는 단속적으로 형성된다고 할 수 있다.

상기 상부 홀더(110a)는, 제1 축(Z1)을 따라 나란하게 연장되는 절연 벽(119)과, 상부 기판조립리브(113a)를 포함할 수 있다. 상기 절연 벽(119)은, 회로기판(C)과 반대되는 상부 홀더(110a)의 상면 상에 형성될 수 있고, 상기 상부 기판조립리브(113a)는, 회로기판(C)을 향하는 상부 홀더(110a)의 하면 상에 형성될 수 있다. 상기 절연 벽(119)은, 회로기판(C)과 회로기판(C)에 연결된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 사이에 두고 쌍으로 형성되며, 쌍을 이루는 절연 벽(119) 사이의 폭은, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 사이의 두께와, 회로기판(C)의 제1 면(C1) 상에 형성된 제1 연결 탭(T1) 및 회로기판(C)의 제2 면(C2) 상에 형성된 제2 연결 탭(T2)을 모두 수용할 수 있도록 상대적으로 넓은 폭으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 상부 기판조립리브(113a)의 폭은, 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2) 사이의 두께를 수용하도록 상대적으로 좁은 폭으로 형성될 수 있다.

상기 절연 벽(119)과 상부 기판조립리브(113a)는 제1 축(Z1)을 따라 연속적으로 형성되기 보다는 제1 축(Z1)을 따라 단속적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 벽(119)은, 제1 축(Z1)을 따라 제1, 제2 연결 탭(T1,T2) 위치에 형성된 관통 홈(119a, 도 14 참조)을 통하여 서로 단절된 형태로 형성될 수 있으며, 상기 상부 기판조립리브(113a)는, 제1 축(Z1)을 따라 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 장착된 탭 장착부(Cb)를 노출시키기 위한 슬릿(SI)을 통하여 서로 단절된 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 절연 벽(119)과 상부 기판조립리브(113a)는 제1 축(Z1)을 따라 각각 관통 홈(119a, 도 14 참조)과 슬릿(SI)을 통하여 서로 단절된 단속적인 형태로 형성될 수 있다.

도 12를 참조하면, 상기 하부 홀더(110b)는, 배터리 셀(B) 및 회로기판(C)의 하단부를 가로질러 연장되는 하부 홀더 본체(110ba)와, 상기 하부 홀더 본체(110ba)로부터 배터리 셀(B)을 향하여 돌출되어 배터리 셀(B)의 하단부(10b)를 둘러싸는 하부 셀조립리브(111b)와, 상기 하부 홀더 본체(110ba)로부터 회로기판(C)을 향하여 돌출되어 회로기판(C)의 하단부를 둘러싸는 하부 기판조립리브(113b)와, 배터리 셀(B)의 하단부(10b)의 적어도 일부를 노출시키기 위한 냉각 홀(112b)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 하부 홀더 본체(110ba)는, 배터리 셀(B)의 하단부(10b)를 가로질러 연장되는 면을 포함하는 박스 형상의 부재로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 하부 홀더(110b)는, 박스 형상으로 형성되면서 다수의 배터리 셀(B)과 회로기판(C)을 수용하는 수용 공간의 대부분을 제공할 수 있으며, 상기 상부 홀더(110a)는, 상기 하부 홀더(110b)와 마주하게 배치되면서, 상기 수용 공간의 일 측을 폐쇄할 수 있다.

상기 하부 셀조립리브(111b)는, 배터리 셀(B)의 하단부(10b)를 둘러싸면서 배터리 셀(B)의 조립 위치를 규제할 수 있으며, 상기 하부 셀조립리브(111b) 내에는 상기 배터리 셀(B)의 하단부(10b)를 노출시키기 위한 냉각 홀(112b)이 형성될 수 있다. 상기 냉각 홀(112b)은, 배터리 셀(B)의 하단부(10b)를 노출시키며, 냉각 홀(112b)을 통하여 하부 홀더(110b)로부터 노출된 배터리 셀(B)의 하단부(10b)와 하부 홀더(110b)의 아래에 배치되는 냉각 플레이트(130, 도 1 참조) 사이의 열 접촉을 증대시킴으로써, 배터리 셀(B)의 냉각 효율을 높일 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b)는, 제3 축(Z3)을 따라 배터리 셀(B)을 사이에 두고, 서로 마주하게 조립될 수 있다. 그리고, 상기 하부 홀더(110b)의 아래에는 냉각 플레이트(130, 도 1 참조)가 배치될 수 있고, 하부 홀더(110b)와 냉각 플레이트(130) 사이에는 하부 홀더(110b)의 냉각 홀(112b)을 통하여 노출된 배터리 셀(B)의 하단부(10b)와 냉각 플레이트(130) 사이의 열전달을 촉진하기 위한 열전달 시트(120, 도 1 참조)가 개재될 수 있다. 한편, 상기 상부 홀더(110a) 상에는 커버(180, 도 1 참조)가 배치될 수 있다.

상기 하부 셀조립리브(111b)와 냉각 홀(112b)은, 하부 홀더(110b) 중에서, 일군의 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)이 배치되는 제1, 제2 영역에 형성될 수 있으며, 상기 하부 기판조립리브(113b)는, 제1, 제2 영역 사이에서 회로기판(C)이 배치되는 제3 영역에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제1, 제2 배터리 셀(B1,B2)이 배치되는 제1, 제2 영역과, 회로기판(C)이 배치되는 제3 영역은, 하부 홀더(110b)의 서로 다른 위치에서 일체로 형성될 수 있다.

상기 하부 기판조립리브(113b)는, 회로기판(C)의 하단부를 둘러싸도록 제1 축(Z1)을 따라 연장되면서, 회로기판(C)의 조립 위치를 규제할 수 있다. 상기 회로기판(C)의 상단부 및 하단부는, 각각 상부 기판조립리브(113a)와 하부 기판조립리브(113b)에 끼워지면서 그 위치가 고정될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 셀 홀더(110)는, 배터리 셀(B)의 위치 고정뿐만 아니라, 회로기판(C)을 위치 고정하는 역할을 겸할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 기판조립리브(113a) 및 하부 기판조립리브(113b)에는, 회로기판(C)을 견고하게 위치 고정하기 위한 접착제가 수용될 수 있으며, 접착제를 개재하여 상부 기판조립리브(113a) 및 하부 기판조립리브(113b)와, 회로기판(C)의 상단부 및 하단부 사이에 접착 결합을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b)는, 일군의 제1 배터리 셀(B1)이 배치된 제1 영역과, 일군의 제2 배터리 셀(B2)이 배치된 제2 영역과, 회로기판(C)이 배치된 제3 영역이 일체적으로 마련된 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로기판(C)이 배치된 제3 영역은, 제1 배터리 셀(B1)이 배치된 제1 영역과 제2 배터리 셀(B2)이 배치된 제2 영역을 가로질러 제1 축(Z1)을 따라 연장될 수 있다. 상기 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b)는, 제3 축(Z3)을 따라 서로 마주하게 결합되면서, 그 사이로 일군의 제1 배터리 셀(B1)과 일군의 제2 배터리 셀(B2)과 회로기판(C)이 수용되는 수용 공간을 형성할 수 있다.

도 12를 참조하면, 상기 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b)의 테두리를 따라서는, 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b) 간의 조립 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b) 중에서 어느 일 홀더에는, 홀더조립리브(115a)가 형성될 수 있으며, 나머지 다른 홀더에는, 상기 홀더조립리브(115a)가 끼워지는 홀더조립홈(115b)이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b)에 형성된 홀더조립리브(115a)와 홀더조립홈(115b) 사이에는, 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b) 간의 견고한 결합을 형성하기 위한 접착제가 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 홀더조립홈(115b) 내에 접착제가 수용된 상태에서, 접착제가 수용된 홀더조립홈(115b)에 대해 홀더조립리브(115a)가 끼워지면서, 홀더조립홈(115b)과 홀더조립리브(115a) 간의 접착 결합이 형성될 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 상부 홀더(110a)에는, 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)를 노출시키는 슬릿(SI)과, 상기 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)에 장착된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 노출시키기 위한 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)이 연속적으로 형성된 센싱 홀(110s)이 형성될 수 있다. 상기 센싱 홀(110s)은 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 노출시킴으로써, 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 간의 연결을 허용할 수 있고, 상기 센싱 홀(110s)을 통하여 상부 홀더(110a) 상으로 노출된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 상부 홀더(110a) 상에 배치된 제1, 제2 버스 바(150a,150b) 간의 연결을 허용할 수 있다.

상기 센싱 홀(110s)은, 회로기판(C)이 연장되는 제1 축(Z1)을 따라 서로로부터 떨어진 개소에 간헐적으로 형성될 수 있으며, 상기 센싱 홀(110s)은 제1 축(Z1)을 따라 서로로부터 떨어진 개소에 간헐적으로 형성된 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)와 탭 장착부(Cb)에 장착된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 노출시킬 수 있다. 다시 말하면, 상기 센싱 홀(110s)은, 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)를 노출시키는 슬릿(SI)과, 상기 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)에 장착된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 노출시키기 위한 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)을 포함할 수 있으며, 상기 슬릿(SI)과 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)은 서로 연속적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 센싱 홀(110s)은, 상기 슬릿(SI)과 함께, 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)을 모두 포함하거나 또는 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2) 중에서 어느 하나의 탭 홀(TH1,TH2)만을 포함하는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 센싱 홀(110s)은, 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)와 함께, 탭 장착부(Cb) 상에 장착된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 노출시키기 위한 것으로, 제1 축(Z1)을 따르는 탭 장착부(Cb)의 위치에 따라 일부 탭 장착부(Cb)에는 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)이 모두 장착되는 반면에, 다른 일부 탭 장착부(Cb)에는 제1, 제2 연결 탭(T1,T2) 중에서 어느 하나의 연결 탭(T)만이 장착될 수 있으며, 이러한 탭 장착부(Cb)의 구성 상의 차이에 따라, 제1 축(Z1)을 따라 일부 센싱 홀(110s)은 상기 슬릿(SI)과 함께 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)을 모두 포함하는 반면에, 다른 일부 센싱 홀(110s)은 상기 슬릿(SI)과 함께 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2) 중에서 어느 하나의 탭 홀(TH1,TH2)만을 포함할 수 있다.

상기 센싱 홀(110s)의 슬릿(SI)은, 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)를 노출시키기 위한 것으로, 제1 축(Z1)을 따라 형성될 수 있다. 그리고, 상기 센싱 홀(110s)의 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)은, 탭 장착부(Cb)의 제1, 제2 면(C1,C2)에 각각 형성된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 노출시키기 위한 것으로, 상기 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)은 제2 축(Z2)을 따라 상기 슬릿(SI)으로부터 서로 반대되는 방향을 따라 연장될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)은, 제1 축(Z1)을 따라 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)은, 제1 축(Z1)을 따라 상기 슬릿(SI)의 서로 반대되는 양 단부에 형성될 수 있다. 상기 회로기판(C)의 제1, 제2 면(C1,C2)에 결합된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 회로기판(C)과의 결합을 위한 솔더링 물질 등에 따른 간섭을 피하기 위해, 제1 축(Z1)을 따라 회로기판(C)의 서로 다른 위치에 형성될 수 있으며, 제1 축(Z1)을 따라 서로 다른 위치에 형성된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)을 노출시키기 위한 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)도 제1 축(Z1)을 따라 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 탭 홀(TH1,TH2)을 통하여 노출된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)은, 검출용 접속부재(W)를 통하여 제1, 제2 버스 바(150a,150b)에 각각 연결될 수 있다. 상기 센싱 홀(110s)의 슬릿(SI)은, 회로기판(C)의 탭 장착부(Cb)를 노출시키기 위한 것으로, 상기 슬릿(SI)을 통하여 회로기판(C)의 두께를 잡아주는 상부 기판조립리브(113a)가 서로 단절될 수 있고, 상기 슬릿(SI)을 통하여 상부 기판조립리브(113a)가 제1 축(Z1)을 따라 연속적으로 형성되지 않고, 제1 축(Z1)을 따라 단속적으로 형성될 수 있다.

상기 상부 홀더(110a) 및 하부 홀더(110b)는, 제3 축(Z3)을 따라 서로 다른 높이로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더(110a)는 실질적으로 판 상으로 형성될 수 있으며, 상기 하부 홀더(110b)는 실질적으로 박스 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(B) 및 회로기판(C)이 함께 수용되는 수용 공간은, 실질적으로 박스 형상으로 형성된 하부 홀더(110b)에 의해 제공될 수 있으며, 판 상으로 형성된 상부 홀더(110a)는, 하부 홀더(110b)의 수용 공간을 폐쇄하는 커버 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 상부 홀더(110a)의 높이 보다는, 하부 홀더(110b)의 높이가 더 크게 형성될 수 있다.

도 13을 참조하면, 상기 상부 홀더(110a)에는, 회로기판(C)의 제1 축(Z1)을 따라 회로기판(C)의 상단부를 둘러싸는 상부 기판조립리브(113a)와, 회로기판(C)의 상단부를 노출시키는 슬릿(SI)이 서로 교번되게 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 축(Z1)을 따라 회로기판(C)의 상단부에는 베이스부(Ca)와 탭 장착부(Cb)가 서로 교번되게 배치될 수 있으며, 이에 따라, 상기 상부 홀더(110a)에는 제1 축(Z1)을 따라 베이스부(Ca)의 두께를 잡아주는 상부 기판조립리브(113a)와 탭 장착부(Cb)를 노출시키는 슬릿(SI)이 서로 교번되게 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 상부 홀더(110a) 중에서, 슬릿(SI)이 형성되지 않은 부분, 그러니까, 회로기판(C)의 상단부를 덮는 부분에는, 회로기판(C)의 위치 고정을 위한 상부 기판조립리브(113a)가 형성될 수 있다. 상기 상부 홀더(110a)는, 슬릿(SI)을 통하여 회로기판(C)의 상단부를 노출시킴으로써, 회로기판(C)에 결합된 제1, 제2 연결 탭(T1,T2)과 검출용 접속부재(W) 간의 연결을 허용하는 한편으로, 회로기판(C)의 상단부를 덮는 부분에 형성된 상부 기판조립리브(113a)를 통하여 회로기판(C)을 위치 고정할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상부 홀더(110a) 상에는, 버스 바(150)가 고정될 수 있다. 이를 위해, 상기 상부 홀더(110a) 상에는 접착제(미도시)가 도포될 수 있으며, 접착제가 도포된 상부 홀더(110a) 위로 버스 바(150)가 안착되면서, 상부 홀더(110a)의 상면, 그러니까, 상부 홀더(110a)의 제1, 제2 영역 상에 제1, 제2 버스 바(150a,150b)가 각각 위치 고정될 수 있다. 다시 말하면, 상기 접착제를 개재하여, 상기 상부 홀더(110a)와 제1, 제2 버스 바(150a,150b)가 접착 결합을 형성할 수 있다.

상기 버스 바(150)가 고정된 상부 홀더(110a) 상으로는 포팅 수지(미도시)가 채워질 수 있다. 상부 홀더(110a) 상에 채워진 포팅 수지는, 버스 바(150)와 함께, 버스 바(150)에 연결된 접속부재(W, 도 7 참조)를 매립하면서 접속부재(W)의 위치를 고정시키고, 외부 충격이나 진동에 따른 접속부재(W)의 유동에 따른 단락이나 단선을 방지할 수 있으며, 접속부재(W)를 외부 환경으로부터 절연시킬 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 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.

B: 배터리 셀 B1: 제1 배터리 셀
B2: 제2 배터리 셀 C: 회로기판
Ca: 베이스부 Cb: 탭 장착부
T: 연결 탭 T1: 제1 연결 탭
T2: 제2 연결 탭 Ta: 고정면
Tb: 결합면 CN1: 제1 병렬 연결
CN2: 제2 병렬 연결 CN3: 제3 병렬 연결
SI: 슬릿 TH1,TH2: 탭 홀
110: 셀 홀더 110s: 센싱 홀
PM: 병렬 모듈 PM1: 제1 병렬 모듈
PM2: 제2 병렬 모듈 W: 접속부재

Claims (21)

1. 제1 축과 나란한 다수의 열을 따라 배열되는 배터리 셀로서, 제1 축과 교차하는 제2 축을 따라 이웃한 선행 열 및 후행 열에 배치된 배터리 셀은 제1 축을 따라 전방 또는 후방을 향하여 서로 어긋나게 배치된 다수의 배터리 셀; 및
   상기 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하면서 다수의 병렬 모듈을 형성하는 접속부재;를 포함하고,
   상기 병렬 모듈은,
   상기 제2 축을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하되, 전방 위치의 배터리 셀로부터 후방 위치의 배터리 셀을 연결하는 제1 병렬 연결;
   상기 제2 축을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하되, 후방 위치의 배터리 셀로부터 전방 위치의 배터리 셀을 연결하는 제2 병렬 연결; 및
   동일한 열에 속하는 배터리 셀을 서로 연결하는 제3 병렬 연결;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 병렬 연결과 제2 병렬 연결은, 서로 어긋난 방향을 따라 선행 열과 후행 열을 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 병렬 연결과 제2 병렬 연결은, 상기 제2 축에 대해 서로 반대되는 시계 방향 및 반시계 방향으로 비틀린 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 병렬 연결과 제2 병렬 연결은, 상기 제2 축에 대해 예각으로 비틀린 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제3 병렬 연결은, 상기 제1 축과 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제3 병렬 연결은, 상기 다수의 열 중에서 선택된 특정 열에 속하는 전방 특정 셀과 후방 특정 셀을 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전방 특정 셀은, 상기 제3 병렬 연결을 통하여 후방 특정 셀과 연결되면서, 동시에, 선행 열과 제2 병렬 연결을 형성하거나 또는 후행 열과 제1 병렬 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
8. 제6항에 있어서,
   상기 후방 특정 셀은, 상기 제3 병렬 연결을 통하여 전방 특정 셀과 연결되면서, 동시에, 선행 열과 제1 병렬 연결을 형성하거나 또는 후행 열과 제2 병렬 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
9. 제6항에 있어서,
   상기 특정 열에 속하지 않은 열에서, 상기 배터리 셀은, 각각 선행 열 및 후행 열과 제1, 제2 병렬 연결을 형성하거나 또는 각각 선행 열 및 후행 열과 제2, 제1 병렬 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 중에서, 제1 위치 보정 셀은, 선행 열 및 후행 열과 제1 병렬 연결을 형성하되, 제2 병렬 연결은 형성하지 않는 배터리 팩.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 위치 보정 셀은, 서로 다른 열 위치에 형성된 서로 다른 제3 병렬 연결 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 중에서, 제2 위치 보정 셀은, 선행 열 및 후행 열과 제2 병렬 연결을 형성하되, 제1 병렬 연결은 형성하지 않는 배터리 팩.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 위치 보정 셀은, 서로 다른 열 위치에 형성된 서로 다른 제3 병렬 연결 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
14. 제1항에 있어서,
    상기 병렬 모듈은, 서로 다른 열 위치에 형성된 적어도 둘 이상의 제3 병렬 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
15. 제1항에 있어서,
    서로 이웃하는 병렬 모듈에서, 상기 제3 병렬 연결은, 서로 겹쳐지지 않도록 서로 다른 열 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
16. 제1항에 있어서,
    서로 이웃하는 병렬 모듈이 서로 다른 열 위치에서 제3 병렬 연결을 포함하도록, 상기 제1 축을 따라 반복적으로 배열되는 배터리 유닛을 포함하는 배터리 팩.
17. 제16항에 있어서,
    상기 배터리 유닛은, 다수의 병렬 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
18. 제17항에 있어서,
    상기 다수의 병렬 모듈 중에서 임의로 선택된 두 개의 병렬 모듈은, 적어도 하나의 서로 다른 열 위치에서 제3 병렬 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 축을 따라 배터리 유닛과 또 다른 배터리 유닛의 경계 영역에는, 배터리 셀이 채워지지 않은 공백 위치가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
20. 제1항에 있어서,
    상기 병렬 모듈에 포함된 서로 다른 배터리 셀의 개수는, 상기 병렬 모듈에 포함된 서로 다른 열의 개수 보다 많은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
21. 제20항에 있어서,
    상기 병렬 모듈은,
    서로 병렬 연결된 n개의 배터리 셀과, 서로 다른 m개의 열을 포함하고,
    상기 병렬 모듈에서 상기 제3 병렬 연결을 형성하는 특정 열은 n-m개로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.

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