KR20230014067A - 셀 조립체 - Google Patents

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KR20230014067A
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Abstract

본 발명은 내부에 수용공간을 형성하는 케이스 상기 수용공간에 수용되는 배터리 셀 내부에 설치공간을 형성하고, 상기 케이스 상에설치되는 커버 및 상기 설치공간에 위치하고, 상기 설치공간을 형성하는 커버의 벽체와 이격되오 보드상에 설치되는 소자부재를 포함하고, 내부의 소자부재를 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 상기 소자부재의 높이보다 높게 형성되는 지지부재를 구비하여 소자부재를 외부 충격으로부터 보호하며, 중앙에 홀을 마련한 보드를 적용함으로써, 메탈플레이트가 상기 홀을 통해 하면으로 노출되어 전지 셀에 접속되도록 하는 전지셀 조립체를 제공한다.

Description

셀 조립체 {Cell Assembly}
본 발명은 셀 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부의 소자부재를 안전하게 보호할 수 있는 셀 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 셀 조립체는 외부기기의 종류에 따라, 외부기기에 장착과 분리가 자유로운 탈착식 구조를 가지거나, 외부기기에 매립되는 내장형 구조를 가진다. 예를 들어, 노트북 등의 외부기기에는 탈착식 구조의 셀 조립체가 주로 사용되고, 스마트폰이나 스마트패드 등의 외부기기에는 내장형 구조의 셀 조립체가 주로 사용된다.
이때, 셀 조립체에 구비되는 배터리는 과충전이나 과전류 등에 의해 발열이나 폭발 등의 위험성이 있다. 따라서, 배터리의 비정상적인 상태를 제어하기 위해, 셀 조립체에는 보호회로 모듈(PCM: Protection Circuit Module) 등의 소자가 구비될 수 있다.
그러나 소자의 내구성이 약하기 때문에, 셀 조립체가 낙하하거나 셀 조립체에 외부 충격이 가해지는 경우 소자가 쉽게 파손되거나 손상될 수 있다. 따라서, 소자가 배터리를 제대로 제어하지 못하여 배터리가 정상적으로 작동하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 종래기술의 일례가 아래 특허문헌 1에 제시되어 있다.
KR 10-1650030 B
본 발명은 내부의 소자부재에 가해지는 충격을 감소시킬 수 있는 셀 조립체를 제공한다.
본 발명은 내부의 소자부재를 보호하여 내구성을 향상시킬 수 있는 셀 조립체을 제공한다.
본 발명은 제1 측면프레임과 하부프레임으로 구성되어 하부프레임 상측에 수용공간을 형성하는 케이스 상기 수용공간에 수용되는 배터리 셀 제2 측면프레임과 상부프레임으로 구성되어 상기 제2 측면프레임이 상기 제1 측면프레임과 결합되고, 상기케이스 상에 설치되어 상기 상부프레임의 하부와 상기 배터리 셀 상부 사이에 설치공간을 형성하는 커버 및 상기 설치공간에 배치되며, 상기상부프레임과 상하방향으로 이격되어 형성되는 소자부재를 포함한다.
상기 소자부재는 상기상부프레임보다 상기 배터리 셀에 근접하게 배치되어, 상기 상부프레임과 상기소자부재에 구비되는 소자사이에 소정의 이격거리를 형성한다.
상기 소자부재는, 상기 배터리 셀 상에 설치되는 보드; 및 충격을 흡수할 수 있는 공간이 형성되도록, 상기 상부프레임과 상하방향으로 이격되어 상기 보드상에 설치되는 소자;를 포함한다.
상기 상부프레임과 상기소자 사이에 형성되는 소정의 이격거리는, 0.3mm 이상내지 0.7mm 이하이다.
상기 소자보다 상하방향 길이가 길게 형성되고, 상기 보드와 상기상부프레임 사이에 설치되는 지지부재를 더 포함한다.
상기 지지부재는, 충격을 흡수할 수 있도록 적어도 일부가 상하방향으로 신장수축 가능하다.
상기 지지부재는, 상기소자부재에서 상기 커버로 열이 전달되는 경로를 형성한다.
상기 보드는 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 소자는 캐페시터 및 써미스터를 포함한다.
또한, 본 발명의 셀 조립체에 있어서, 상기 보드는, 인쇄회로기판으로서, 중앙에 홀이 마련되며, 인쇄회로기판에 설치되는 메탈 플레이트는 그 상단이 상기 인쇄회로기판의 상면에 걸리고, 하단이 상기 홀을 통해 상기 인쇄회로기판의 하면으로 노출되도록 구성되며, 단위셀은 상기 인쇄회로기판의 하부에 위치하고, 상기 홀을 통해 노출된 메탈 플레이트의 적어도 일부 영역과 용접되는 용접부를 갖는다.
또한, 상기 메탈 플레이트는 상기 인쇄회로기판의 홀의 내측과 직접 접촉되며, 상기 메탈 플레이트의 상단은 상기 인쇄회로기판의 상면 가장 자리와 소정 거리 이격되어 형성된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 외력에 의해 셀 조립체 내부의 소자부재에 가해지는 충격을 감소시킬 수 있다. 이에, 셀 조립체 내부의 소자부재를 안전하게 보호하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 셀 조립체의 수명이 연장되고 유지보수가 용이해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에따른 셀 조립체의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소자가 커버와 이격되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른지지부재가 커버와 보드사이에 설치되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 발명의 다른실시 예에 따른지지부재가 커버와 보드사이에 설치되는 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명에 따른 커버에 지지부재가 함께 형성되는 구조를 보이는 도면이다.
도 6은, 종래의 원통형 셀 조립체를 나타내는 개념도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 예시적인 원통형 셀 조립체를 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 조립체의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에따른 소자가 커버와 이격되는 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에따른 셀 조립체에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에따른 셀 조립체는 전자기기에 전력을 제공하는 장치이다. 도 1을 참조하면, 셀 조립체(100)는 케이스(110), 배터리 셀(120), 커버(130), 및 소자부재(140)를 포함한다.
케이스(110)는 제1 측면프레임(111)과 하부프레임(112)으로구성된다. 제1 측면프레임(111)은 케이스(110)의 외형의 측면둘레를 형성하고, 하부프레임(112)은 제1 측면프레임(111)의 하부에 연결되어 케이스(110) 외형의 하부를 형성한다. 이에, 하부프레임(112) 상측에 수용공간이 형성될 수 있다. 즉, 하부프레임(112)과 제1 측면프레임에 둘러싸인 공간이 수용공간이 될 수 있다. 예를 들어, 케이스는 파우치 형태로 제작되어 내부에 수용공간이 형성되고, 상부면이 개방되어 제1 개구가 형성될 수 있다. 그러나 케이스(110)의 형상과 구조는 이에 한정되지 않고다양할 수 있다.
배터리 셀(120)은 케이스(110) 내부의 수용공간에 수용된다. 예를 들어, 배터리 셀(120)은 수용공간의 형상을 따라 사각판 형태로 형성될 수 있고, 배터리 셀(120)의 부피는 수용공간의 부피 이하일 수 있다. 따라서, 배터리 셀(120)은 제1 개구를 통해 수용공간에 삽입될 수 있다.
또한, 배터리 셀(120)은 양극전극과 음극전극이 분리막을 사이에 두고 적층되는 구조를 가지며, 음극리드와 양극리드를 포함하는 리드부가 형성되는 구성을 가진다. 그러나 배터리 셀(120)의 형상과 구조는 이에한정되지 않고 다양할 수 있다.
커버(130)는 제2 측면프레임(131)과 상부프레임(132)으로구성된다. 제2 측면프레임(131)은 커버(130)의 외형의 측면둘레를 형성하고, 상부프레임(131)은 제2 측면프레임(131)의 상부에 연결되어 커버(130) 외형의 상부를 형성한다. 이에, 상부프레임(132) 하부와 배터리 셀(120) 상부 사이에 설치공간이 형성될 수 있다. 즉, 상부프레임(132) 하부, 배터리 셀(120) 상부, 및 제2 측면프레임(131)으로 둘러싸인 공간이 설치공간이 될 수 있다. 따라서, 커버(130)의 하부면이 개방되어 제2 개구가 형성될 수 있다.
또한, 커버(130)는 케이스(110) 상에 분리가능하게 설치될 수 있다. 즉, 제2 측면프레임(131)의 하부와 제1 측면프레임(111)의 상부가 결합되어, 커버(130)와 케이스(110) 내부가 밀폐될 수 있다. 케이스(110)의 상부면에는 제1 개구가 형성되고, 커버(130)의 하부면에는 제2 개구가 형성되기 때문에, 개구들을 통해 수용공간과 설치공간(S)이 서로 연통될 수 있다. 그러나 커버(130)의 형상과 구조는 이에 한정되지 않고다양할 수 있다.
소자부재(140)는 커버(130) 내부의 설치공간(S)에 배치된다. 예를들어, 소자부재(140)는 보호회로 모듈(PCM:Protection Circuit Module)일 수 있고, 배터리 셀(120)의 리드부가 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 소자부재(140)는 배터리 셀(120)의 과충전이나 과전류 등의비정상적인 상태를 감지할 수 있고, 배터리 셀(120)의 비정상적인 상태가 감지되면 배터리 셀(120)을 제어하여 배터리 셀(120)이 발열하거나 폭발하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 소자부재(140)는 설치공간(S)에서 커버(130)의 상부프레임(132)과 상하방향으로 이격된다. 이에, 소자부재(140)는 상부프레임(132)보다 배터리 셀(120)에 근접하게 배치되어, 소자부재(140)에 구비되는 소자(142)와 상부프레임(132) 사이에 소정의 이격거리를 형성할 수 있다. 따라서, 커버(130)에 외력이 가해지는 경우, 소자(142)에 직접적으로 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있기 때문에, 소자(142)가 손상되는 것을억제하거나 방지할 수 있다. 소자부재(140)는 보드(141), 및 소자(142)를 포함한다.
보드(141)는 배터리 셀(120) 상에 설치될 수 있다. 보드(141)는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다. 이에, 배터리 셀(120)의 리드부와 소자(142)가 보드(141)에 실장될 수 있다. 보드(141)에는 배터리 셀(120)로 전력을 공급하거나 배터리 셀(120)로부터 전력을 공급받는 외부의 전자기기와 전기적으로 연결되기 위한외부 입출력 단자(미도시)가 접합될 수 있다. 그러나 보드(141)의 구조는 이에 한정되지 않고다양할 수 있다.
소자(142)는 보드(141) 상에실장될 수 있다. 소자(142)는 능동소자로 이루어지는 안전소자 또는 직접회로들이 형성되는 보호소자로 구성될 수 있고, 과충전이나 과방전 또는 과전류로 인하여 발생하는 배터리 셀(120)의 과열 및 폭발을 예방할 수 있다. 예를 들어, 소자(142)는 캐페시터(Capacitor)(142a) 및 써미스터(Thermistor)(142b)를 포함할 수 있다.
또한, 소자(142)는 상부프레임(132)과 마주보게 배치되어, 상부프레임(132)과 상하방향으로 이격될 수 있다. 이에, 소자(142)와 상부프레임(132) 사이가 이격되는 거리만큼 소자(142)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 따라서, 커버(130)에 가해지는 외력이 소자(142)에 직접적으로 전달되는 것을 방지하여 소자(142)를 보호할 수 있다.
예를 들어, 셀 조립체(100)이 낙하하여 커버(130)가 바닥과 충돌하는 경우, 소자(142)와 커버(130)의 벽체 사이가 이격되는 거리만큼 커버(130)가 찌그러지면서 충격을 흡수할 수 있다. 따라서, 셀 조립체(100)이 낙하하면서 발생하는 충격이 소자(142)에 가해지는 것을최소화할 수 있다. 이에, 소자(142)를 안정적으로 보호하여 소자(142)가 손상되는 것을억제하거나 방지할 수 있다.
이때, 도 2와 같이커버(130)의 벽체와 보드(141) 사이의 일방향(또는, 상하방향) 이격거리(A)가 1.2mm 이상 내지 0.8mm 이하인 경우, 상부프레임(132)과 소자(142) 사이의 상하방향 이격거리(B)는 0.3mm 이상 내지0.7mm 이하일 수 있다. 상부프레임(132)과 소자(142) 사이의 상하방향 이격거리(B)가 0.3mm 미만이면, 소자(142)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있는 충분한 공간이 형성되지 못하기 때문에, 외력으로부터 소자(142)를 안전하게 보호하지 못할수 있다. 상부프레임(132)과 소자(142) 사이의 상하방향 이격거리(B)가 0.7m를 초과하면, 커버(130)의 사이즈가 너무 커져셀 조립체(100)의 공간활용성이 저하될 수 있다. 따라서, 소자(142)를 안정적으로 보호하면서 셀 조립체(100)의 공간활용성이 저하되는 것을 방지하도록, 상부프레임(132)과 소자(142) 사이의 이격방향 이격거리(B)를 설정할 수 있다.
한편, 소자(142)들에따라 상부프레임(132)과 이격되는 거리를 다르게 설정할 수도 있다. 예를 들어, 써미스터(142b)가 캐페시터(142a)보다내구성이 좋은 경우, 써미스터(142b)의 상하방향 길이를 캐페시터(142a)의 상하방향 길이보다 길게 형성할 수 있다. 즉, 상부프레임(132)과 써미스터(142b) 사이의 상하방향 이격거리를, 상부프레임(132)과 캐페시터(142a) 사이의 상하방향 이격거리보다 짧게 형성할 수 있다. 따라서, 커버(130)가 충격을 받아찌그러지는 경우, 상부프레임(132)은 내구성이 강한써미스터(142b)와 충돌하고, 써미스터(142b)에 의해 상부프레임(132)이 캐페시터(142a)의 위치까지 찌그러지지 않아캐페시터(142a)는 상부프레임(132)과 충돌하지 않을 수 있다. 이에, 내구성이 약한 소자를 더 안전하게 보호할 수 있다. 그러나 소자(142)들의 일방향 길이를 설정하는 방식은 이에한정되지 않고 다양할 수 있다.
이처럼 상부프레임(132)과 소자부재(140)를 이격시켜, 외력에 의해 셀 조립체(100) 내부의 소자부재(140)에 가해지는 충격을 감소시킬 수 있다. 따라서, 셀 조립체(100) 내부의 소자부재(140)를 안전하게 보호하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 이에, 셀 조립체(100)의 수명이 연장되고 유지보수가 용이해질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른지지부재가 커버와 보드사이에 설치되는 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 발명의 다른 실시예에 따른 지지부재가 커버와 보드 사이에 설치되는 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에따른 지지부재에 대해설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 셀 조립체(100)은 지지부재(150)를 더 포함할 수도있다. 지지부재(150)는 소자부재(140)와 함께 설치공간(S)에 배치된다. 지지부재(150)는 상하방향으로 연장될 수 있다. 지지부재(150)는 소자(142)보다상하방향 길이가 길게형성되고, 보드(141)와 커버(130)의 벽체 사이에 설치될 수 있다.
예를 들어, 도 3과 같이 지지부재(150)는 원형의 막대 형태로 형성될 수 있다. 지지부재(150)가 소자(142)보다상하방향으로 더 길기 때문에, 지지부재(150)와 소자(142)의 상하방향 길이의 차이만큼, 소자(142)와 상부프레임(132)이 상하방향으로 이격될 수 있다. 따라서, 지지부재(150)가 상부프레임(132)과 소자(142)를 안정적으로 이격시킬 수 있다. 이에, 커버(130)에 충격이 가해지더라도, 커버(130)가 지지부재(150)에 의해 외형을 안정적으로 유지할 수 있기 때문에, 소자(142)에 충격이 전달되는 것을 더 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다.
이때, 지지부재(150)는 중공형 형태로 형성될 수도 있다. 따라서, 지지부재(150)가 상부프레임(132)과 소자(142)를 이격시키면서 중량은 감소할 수 있다. 이에, 셀 조립체(100)의 무게가 증가하는 것을 최소화할 수 있다. 그러나 지지부재(150)의 형성과 구조는 이에 한정되지 않고다양할 수 있다.
또한, 지지부재(150)는 복수개가 구비될 수 있다. 소자(142)는 보드(141)의 중심부에 위치하고, 지지부재(150)들은 보드(141)의 외곽부에 위치하여 보드(141)의 둘레를 따라배치될 수 있다. 이에, 지지부재(150)들이 상부프레임(132)의 서로 다른부분을 지지하여, 커버(130)가 더 안정적으로 외형을 유지할 수 있다. 그러나 지지부재(150)들이 배치되는 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 지지부재(150)가 열전도성 재질로 제작될 수 있다. 따라서, 지지부재(150)는 소자부재(140)에서커버(130)로 열이 전달되는 경로를 형성할 수 있다. 이에, 소자(142)나 배터리 셀(120)에서 발생하는 열이보드(141)로 전달되고, 보드(141)로 전달된 열이지지부재(150)를 통해 커버(130)로 전달되어 외부로 방출될 수 있다. 지지부재(150)에 의해 소자(142)나 배터리 셀(120)이 과열되는 것을 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 지지부재(150)가 복수개 구비되는 경우, 소자부재(140)의 서로 다른영역의 열이 서로다른 지지부재(150)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 이에, 소자부재(140)의 열을 전체적으로 균일하게 방출할 수 있고, 소자(142)나 배터리 셀(120)이 국부적으로 과열되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
한편, 도 4와 같이 적어도 일부가 상하방향으로 신장수축 가능한 형태로 지지부재(150')가 형성될 수도 있다. 예를 들어, 지지부재(150')가 상하로 수축할 수 있는 스프링 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 커버(130)에 충격이 가해지면 설치공간(S)에서 지지부재(150')가 상하로 수축하면서 충격을 흡수할 수 있기 때문에, 소자(142)에 충격이 전달되는 것을 더욱 억제하거나 방지할 수 있다.
이때, 지지부재(150')가 최대로 수축되는 상하방향 길이는, 소자(142)의 상하방향 길이보다 길 수 있다. 따라서, 지지부재(150')가 수축되더라도 커버(130)의 벽체가 소자(142)와 접촉하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 소자(142)가 커버(130)의 벽체와 충돌하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 스프링 형태의 지지부재(150')는 복수개가 구비될 수 있다. 이에, 서로 다른 영역들에서 지지부재(150')들이 충격을 흡수하기 때문에, 커버(130)의 어느 위치에서 충격이 가해지더라도 지지부재(150')들이 충격을 용이하게 흡수할 수 있다. 따라서, 지지부재(150')들이 소자(142)에 충격이 전달되는 것을 더 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다. 그러나 지지부재(150')가 스프링 형태로 형성되지 않고 신장수축한 가능한 재질로 형성될 수도 있으며, 실시 예들 간에 다양한 조합이 가능하다.
이처럼 지지부재(150)가 상부프레임(132)과 소자부재(140)를 안정적으로 이격시킬 수 있다. 따라서, 커버(130)가 충격을 받을때, 지지부재(150)가 커버(130)의 벽체와 소자부재(140)가 충돌하는 것을더 효과적으로 억제하거나 방지할 수 있다. 이에, 셀 조립체(100) 내부의 소자부재(140)를 안전하게 보호하여, 셀 조립체(100)의 수명이 연장되고 유지보수가 용이해질 수 있다.
본 발명의 지지부재(150)는 도 5에 도시된 것과 같이 커버(130)과 일체형으로 구비될 수 있다. 일체형으로 구비된 지지부재(150)의 상부프레임(132)로부터의 높이는 상부프레임(132)으로부터 가장 멀리 연장된 단부가 보드(141)의 상면에 지지받는 경우, 보드(141) 위로 돌출하는 소자(142)들의 높이보다 길게 설정됨으로써, 상부 충격으로부터 소자들을 보호한다.
지재부재(150)는 도 5에 도시된 것처럼 제2 측면프레임(131)의 내주부로부터소정간격 이격되는 형태의 격자구조를 가질 수 있다. 이러한 경우, 지재부재(150)는 커버(130)의 측면 강성을 보강하는 기능을 수행할 수 있다.
도 5의 지지부재(150)는 도 2 내지 4에서와 달리, 상부프레임(132)로부터 수직한 방향으로의 연장부의 단부가 보드(141)의 상면에 접하지 않고, 보드(141)의 측부와 제2 측면프레임(131) 사이의 공간으로 연장될 수 있는데, 이 경우, 지지부재(150)의 높이는 제2 측면프레임(131)과 실질적으로 동일하게 형성되어, 커버(130)과 일체형으로 형성될 수 있으며, 그 수직방향 연장부의 단부는 커버(130)를 셀조립체에 조립시, 제2 측면프레임(131)의 하부와 함께 제1 측면프레임(111)의 상부에 결합되어 지지되거나, 배터리 셀(120)의 상면에 의해 지지될 수 있다. 이러한 경우, 지지부재(150)의 높이와, 제2 측면프레임(131)의 길이는, 소자(142)의 높이와 보드(141)의 두께를 합한 것보다 크게 형성된다.
한편 본 발명은, 추가적으로, 메탈플레이트(1200)가 인쇄회로기판(보드)에 전기적으로 접속되는 구조를 개선함으로써, 강성 보완된 셀 조립체를 제공하여, 외부 충격에 취약한 단점을 해결하고, 별도의 밴딩 공정을 수행하지 않아 밴딩 공정으로 인한 조립 오차가 방지되며, 절연 테이프를 사용하지 않아 원가 절감 및 원가 절감을 가져오도록 하였다.
도 6은 종래 원통형 셀 조립체를 나타내는 개념도이다.
도 6을 참조하면, 종래 원통형 셀 조립체는 단위 셀(10), 메탈 플레이트(20), 인쇄회로기판(30), 절연 테이프(40), 캡 커퍼(50), 폼 테이프(60)로 구성된다.
구체적으로, 종래 원통형 셀 조립체를 제조하기 위해서는, 메탈 플레이트(20)와 단위 셀(10)의 양극(10)을 용접한 후, 메탈 플레이트(20)를 인쇄회로기판(30)의 상면, 측면 및 하면을 둘러싸도록 2회의 밴딩 공정을 수행하였고, 메탈 플레이트(20)와 인쇄회로기판(30)의 하면 사이에 절연 테이프(40)를 배치하였다. 이 후 캡 커퍼(50)를 인쇄회로기판 (30) 상부에 조립하고, 캡 커버(50) 상부에 폼 테이프(60)를 접착시켰다.
한편, 종래 원통형 셀 조립체는 밴딩 조립 공차, 조립 강도 등으로 인해 강성이 약해 외부 충격에 취약하고, 절연 테이프(40)의 추가 비용으로 인해 원가가 상승하는 단점이 있었다.
이를 개선한 도 7는 본 발명에 따른 예시적인 원통형 셀 조립체를 나타내는 개념도이다.
도 7를 참조하면, 본 발명에 따른 셀 조립체는, 인쇄회로기판(1100), 메탈 플레이트(1200) 및 단위 셀(1300)을 포함한다.
상기 인쇄회로기판(1100)은 중앙에 홀(1110)이 마련된다. 상기 인쇄회로기판(1100)은 회로 소자를 SMT 하기 위한 부분이다. 상기 중앙 홀(1110)은 메탈 플레이트(1200)가 설치(또는 조립)되는 부분이다.
상기 메탈 플레이트(1200)는 상단(1210)이 상기 인쇄회로기판(1100)의 상면에 걸리고, 하단이 상기 홀(1110)을 통해 상기 인쇄회로기판(1100)의 하면으로 노출되게 상기 인쇄회로기판(1100)에 설치된다. 상기 메탈 플레이트(1200)는 인쇄회로기판(1100)과 함께 일체형 보호 회로 모듈(PCM)을 구성한다.
상기 단위 셀(1300)은 상기 인쇄회로기판(1100)의 하부에 배치되고, 상기 홀(1110)을 통해 노출된 메탈 플레이트(1200)의 적어도 일부 영역과 용접되는 용접부(1310)를 갖는다.
본 발명에 따른 셀 조립체는 상기와 같은 구조를 통해, 보호 회로 모듈(PCM)과 셀 간 고정력이 강화되고, 종래 셀 조립체의 밴딩 공정으로 인한 조립 공차 발생이 방지되며, 별도의 절연 테이프가 필요하지 않아 원가 절감 및 고객 니즈에 맞는 더 작은 팩 전장 치수 확보가 가능하다.
하나의 예시에서, 상기 단위 셀(1300)은 용접부(1310)에 양극이 위치한다. 즉, 상기 용접부(1310)는 셀(1300)의 양극과 메탈 플레이트(1200)가 용접되는 부분이다.
상기 메탈 플레이트(1200)는 상기 인쇄회로기판(1100)의 홀(1110)의 내측과 직접 접촉된다. 본 발명에서 「직접 접촉」이란, 메탈 플레이트(1200)와 홀(1110)의 내측 사이에 다른 부재가 포함되지 않는 것을 의미한다.
일 구체예에서, 상기 메탈 플레이트(1200)의 상단(1210)은 상기 인쇄회로기판(1100)의 상면 가장 자리와 소정 거리 떨어질 수 있다. 상기 메탈 플레이트(1200)는 종래 원통형 셀 조립체의 밴딩 공정을 수행하지 않기 때문에, 인쇄회로기판(1100)의 가장 자리와 떨어져 위치될 수 있다. 반면, 도 6을 참조하면, 반면, 종래 원통형 조립체는 밴딩 공정을 거치기 때문에 메탈 플레이트(20)가 인쇄회로기판(30)의 가장 자리를 감싸도록 형성된다.
또 하나의 예시에서, 상기 메탈 플레이트(1200)는 상기 인쇄회로기판(1100)과 용접된 용접면을 갖는다. 예를 들어, 상기 용접면은 홀(1110)의 내측과 직접 접촉되는 면일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 단위 셀은 원통형 단위 셀일 수 있다. 원통형 단위 셀의 성분은 공지된 다양한 물질이 사용되며, 특별히 제한되지 않는다.
또한, 본 출원에 따른 셀 조립체는 상기 셀의 외관을 둘러싸는 셀 커버 (미도시); 및 상기 기판 상부를 덮으면서 상기 셀 커버와 조립되는 캡 커버(1400)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 캡 커버(1500)의 상부에 접착되는 폼 테이프(1500)를 포함할 수 있다. 상기 폼 테이프(1500)는 압축을 통해 전장 치수의 자유도를 구현하고, 외부 충격으로부터 셀 조립체를 보호하는 역할을 한다.
100: 셀 조립체 110: 케이스
120, 1300: 배터리 셀 130: 커버
S: 설치공간 140: 소자부재
141, 1100: 보드(인쇄회로기판) 142: 소자
150: 지지부재 1200: 메탈 플레이트

Claims (18)

  1. 제1 측면프레임과 하부프레임으로 구성되어 하부프레임 상측에 수용공간을 형성하는 케이스
    상기 수용공간에 수용되는 배터리 셀
    제2 측면프레임과 상부프레임으로 구성되어 상기 제2 측면프레임이 상기 제1 측면프레임과 결합되고, 상기 케이스 상에 설치되어 상기 상부프레임의 하부와 상기 배터리 셀 상부 사이에 설치공간을 형성하는 커버 및
    상기 설치공간에 배치되며, 상기 상부프레임과 상하방향으로 이격되어 형성되는 소자부재를 포함하는 셀 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소자부재는 상기 상부프레임보다 상기 배터리 셀에 근접하게 배치되어, 상기 상부프레임과 상기 소자부재에 구비되는 소자 사이에 소정의 이격거리를 형성하는 셀 조립체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 소자부재는,
    상기 배터리 셀 상에 설치되는 보드 및
    충격을 흡수할 수 있는 공간이 형성되도록, 상기 상부프레임과 상하방향으로 이격되어 상기 보드 상에 설치되는 소자를 포함하는 셀 조립체.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부프레임과 상기 소자 사이에 형성되는 소정의 이격거리는, 0.3mm 이상 내지 0.7mm 이하인 셀 조립체.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 소자보다 상하방향 길이가 길게 형성되고, 상기 보드와 상기 상부프레임 사이에 설치되는 지지부재를 더 포함하는 셀 조립체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 커버와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 셀 조립체.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 커버와 일체형으로 형성되되, 상기 제2 측면프레임의 내주부로부터 연장형성되는격자구조를 포함할 수 있으며,
    이때 상기 지지부재의 상하방향 길이는 상기 소자의 상하방향 길이와 상기 보드의 두께를 합한 것보다 크며,
    상기 보드의 측부와 제2 측면프레임 사이의 공간에 설치되는 것
    을 특징으로 하는 셀 조립체.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 지지부재는, 충격을 흡수할 수 있도록 적어도 일부가 상하방향으로 신장수축 가능한 셀 조립체.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 지지부재는, 상기 소자부재에서 상기 커버로 열이 전달되는 경로를 형성하는 셀 조립체.
  10. 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보드는 인쇄회로기판을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은 중앙에 홀을 구비하며,
    상단이 상기 인쇄회로 기판의 상면에 걸리고, 하단이 상기 홀을 통해 상기 인쇄회로기판의 하면으로 노출되게 상기 인쇄회로기판에 설치된 메탈 플레이트 및
    인쇄회로기판의 하부에 위치하고, 상기 홀을 통해 노출된 메탈 플레이트의 적어도 일부 영역과 용접되는 용접부를 갖는 단위 셀을 포함하는 셀 조립체.
  11. 중앙에 홀이 마련된 인쇄회로기판 및
    상단이 상기 인쇄회로기판의 상면에 걸리고, 하단이 상기 홀을 통해 상기 인쇄회로기판의 하면으로 노출되게 상기 인쇄회로기판에 설치된 메탈 플레이트 및
    상기 인쇄회로기판의 하부에 위치하고, 상기 홀을 통해 노출된 메탈 플레이트의 적어도 일부 영역과 용접되는 용접부를 갖는 단위 셀을 포함하는, 셀 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 단위 셀은 용접부에 양극이 위치하는, 셀 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 메탈 플레이트는 상기 인쇄회로기판의 홀의 내측과 직접 접촉되는, 셀 조립체.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 메탈 플레이트의 상단은 상기 인쇄회로기판의 상면 가장 자리와 소정 거리 떨어진, 셀 조립체.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 메탈 플레이트는 상기 인쇄회로기판과 레이저 용접된 용접면을 갖는, 셀 조립체.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 단위 셀은 원통형 단위 셀인, 셀 조립체.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 셀의 외관을 둘러싸는 셀 커버 및
    상기 기판 상부를 덮으면서 상기 셀 커버와 조립되는 캡 커버를 포함하는, 셀 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 기판 커버의 상부에 접착되는 폼 테이프를 포함하는, 셀 조립체.
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