KR20230037875A - Sensing Module and Battery Module Having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 셀의 작동상태를 측정하는 센싱부재를 갖는 센싱모듈 및 이를 구비하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센싱부재의 접합상태를 안정적으로 유지할 수 있는 센싱모듈 및 이를 구비하는 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a sensing module having a sensing member for measuring an operating state of a battery cell and a battery module having the same, and more particularly, to a sensing module capable of stably maintaining a junction state of a sensing member and a battery module having the same It is about.
이차전지는 일차전지와 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 하이브리드 자동차, 전기자동차와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있다.Unlike primary batteries, secondary batteries can be charged and discharged, so they can be applied to various fields such as digital cameras, mobile phones, laptop computers, hybrid vehicles, and electric vehicles. Secondary batteries include nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-hydrogen batteries, lithium secondary batteries, and the like.
이러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 진행 중이다. 최근 들어 리튬 이차전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type) 배터리 셀이나 강성을 가진 각형 또는 원통형 캔형(can type) 배터리 셀로 제조되어, 다수 개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 사용하게 된다. 이때, 다수 개의 배터리 셀은 적층된 형태의 셀 적층체를 형성하여 모듈 하우징 내부에 배치되어 배터리 모듈을 이루게 된다.Among these secondary batteries, many studies on lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage are in progress. Recently, a lithium secondary battery is manufactured as a pouch type battery cell having flexibility or a prismatic or cylindrical can type battery cell having rigidity, and a plurality of battery cells are electrically connected and used. At this time, a plurality of battery cells form a cell stack in a stacked form and are disposed inside the module housing to form a battery module.
배터리 모듈에는 배터리 셀을 관리하기 위하여 배터리 셀의 전압을 측정하기 위한 센싱모듈이 구비된다. 이러한 센싱모듈은 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)으로 구성되는 회로부재에 센싱부재(전압센싱용 터미널, 온도센서 등)를 부착하여 사용하게 된다. 회로부재에 센싱부재를 부착하기 위해서는 커넥팅, 용접, 단자 압착, 솔더링 공정 등을 이용하게 된다.The battery module includes a sensing module for measuring the voltage of the battery cell in order to manage the battery cell. Such a sensing module is used by attaching a sensing member (voltage sensing terminal, temperature sensor, etc.) to a circuit member composed of a printed circuit board (PCB). In order to attach the sensing member to the circuit member, connecting, welding, terminal compression, soldering processes, and the like are used.
센싱부재를 통해 배터리 셀의 동작 상태를 안정적으로 모니터링하기 위해서는 센싱부재가 회로부재에 접합된 상태를 안정적으로 유지할 필요가 있다. 이를 위하여, 회로부재와 센싱부재(전압센싱용 터미널, 온도센서 등) 사이에는 강한 접합력 확보가 필요하다. In order to stably monitor the operating state of the battery cell through the sensing member, it is necessary to stably maintain a state in which the sensing member is bonded to the circuit member. To this end, it is necessary to secure strong bonding strength between the circuit member and the sensing member (voltage sensing terminal, temperature sensor, etc.).
일 예로서, 특허공개 제2018-0091325호는 인쇄회로기판과 센싱부재에 각각 쓰루홀과 삽입돌기를 형성하고 센싱부재의 삽입돌기가 인쇄회로기판의 쓰루홀을 관통하도록 한 후 쓰루홀 외부로 노출된 삽입돌기와 인쇄회로기판을 솔더링하는 방법을 제안하고 있다. 이러한 쓰루홀 접합방식은 접합 신뢰도를 높일 수 있기는 하지만, 인쇄회로기판 반대면에서 접합이 이루어지므로 센싱모듈 자체의 두께가 증가하고 인쇄회로기판에 쓰루홀을 형성해야 하므로 공정이 복잡해진다.As an example, Patent Publication No. 2018-0091325 discloses that a through hole and an insertion protrusion are formed in a printed circuit board and a sensing member, respectively, and the insertion protrusion of the sensing member penetrates the through hole of the printed circuit board and then exposed to the outside of the through hole. A method of soldering the inserted protrusion and the printed circuit board is proposed. Although this through-hole bonding method can increase bonding reliability, since bonding is performed on the opposite side of the printed circuit board, the thickness of the sensing module itself increases and the through-hole must be formed on the printed circuit board, which complicates the process.
또한, 특허공개 제2014-0015838호는 솔더링 공정의 접합력 확보를 위하여 보호회로모듈을 덮기 위하여 연결부재를 추가로 사용하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법도 별도의 연결부재 설치로 인해 솔더링 접합 부분의 두께가 증가할 뿐만 아니라, 별도의 부품이 필요하고 공정이 복잡하다는 문제점이 있다. In addition, Patent Publication No. 2014-0015838 discloses a method of additionally using a connecting member to cover a protection circuit module in order to secure bonding strength in a soldering process. However, this method also has a problem in that the thickness of the soldering joint part increases due to the installation of a separate connecting member, and additional parts are required and the process is complicated.
특히, 전술한 특허공개 제2018-0091325호와 특허공개 제2014-0015838호는 가열에 의해 용융된 솔더를 접합부위에 도포한 후 냉각 및 경화시키는 통상적인 솔더링 방식을 사용하므로 솔더링 공정이 다소 복잡하다는 어려움이 있다.In particular, the above-mentioned Patent Publication No. 2018-0091325 and Patent Publication No. 2014-0015838 use a conventional soldering method in which solder melted by heating is applied to a joint and then cooled and hardened, so the soldering process is somewhat complicated. there is
한편, 솔더링 공정을 용이하게 수행하기 위하여 솔더 페이스트(solder paste)를 인쇄회로기판에 도포하고, 솔더 페이스트에 센싱부재를 올려 놓은 상태에서 솔더 페이스트를 가열하여 용융시킨 후 경화시키는 방법(표면실장기술; surface mounting technology)이 제안된 바 있다. 솔더 페이스트를 사용하는 공정은 센싱모듈 자체의 두께가 증가하지 않고 자동화 공정에 용이하다는 이점이 있지만, 전술한 특허공개 제2018-0091325호와 특허공개 제2014-0015838호에는 표면실장기술을 적용할 수 없다.On the other hand, in order to facilitate the soldering process, a method of applying solder paste to a printed circuit board, heating and melting the solder paste in a state where a sensing member is placed on the solder paste, and then hardening it (surface mounting technology; surface mounting technology) has been proposed. The process using solder paste has the advantage that the thickness of the sensing module itself does not increase and it is easy to automate the process. does not exist.
또한, 솔더 페이스트를 이용한 종래기술은 솔더 페이스트가 경화된 접합층에 가스나 공기에 의한 공극(void)이 다량 잔류한다는 문제점이 있다. 이러한 공극은 접합강도 저하의 원인이 될 뿐만 아니라 열이나 외부 충격에 의해 접합층에 크랙이나 파손이 쉽게 발생하게 된다는 문제점이 있다.In addition, the prior art using the solder paste has a problem in that a large amount of voids due to gas or air remain in the bonding layer in which the solder paste is cured. Such voids not only cause a decrease in bonding strength, but also have a problem in that cracks or damage easily occur in the bonding layer due to heat or external shock.
본 발명은 일 측면으로서, 센싱부재의 접합이 용이하면서도 센싱부재와 회로부재를 접합하는 접합부재에 공극(void) 발생을 감소시킬 수 있는 센싱모듈 및 이를 구비하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.As one aspect, an object of the present invention is to provide a sensing module capable of reducing the occurrence of voids in a bonding member for bonding a sensing member and a circuit member while facilitating bonding of a sensing member, and a battery module having the same. .
또한, 본 발명은 일 측면으로서, 접합부재에 발생하는 공극의 발생량을 안정적 범위에서 관리할 수 있어서 접합성능이 우수한 센싱모듈 및 이를 구비하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, as one aspect, an object of the present invention is to provide a sensing module having excellent bonding performance and a battery module having the same by managing the amount of air gaps generated in bonding members in a stable range.
그리고, 본 발명은 일 측면으로서 센싱부재와 회로부재를 접합할 때 센싱모듈의 전체두께 증가를 최소화할 수 있는 센싱모듈 및 이를 구비하는 배터리 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.And, as one aspect, an object of the present invention is to provide a sensing module capable of minimizing an increase in the overall thickness of the sensing module when bonding the sensing member and the circuit member, and a battery module having the same.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은, 배터리 셀의 작동상태를 측정하는 센싱부재; 상기 센싱부재와 연결되는 회로를 구비하는 회로부재; 및 상기 센싱부재를 상기 회로부재에 접합하는 접합부재;를 포함하며, 상기 센싱부재는 상기 접합부재가 유입되는 복수의 관통홀을 구비하고, 상기 관통홀의 직경은 0.5mm 내지 1.0mm의 값을 갖는 센싱모듈을 제공한다.As one aspect for achieving at least some of the above objects, the present invention, the sensing member for measuring the operating state of the battery cell; a circuit member having a circuit connected to the sensing member; and a bonding member for bonding the sensing member to the circuit member, wherein the sensing member has a plurality of through-holes through which the bonding member is introduced, and the through-holes have a diameter of 0.5 mm to 1.0 mm. module is provided.
본 발명의 실시예에서, 상기 회로부재는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함하여 구성되며, 상기 센싱부재는 상기 접합부재를 통해 상기 FPCB의 전도영역에 부착될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the circuit member includes a flexible printed circuit board (FPCB), and the sensing member may be attached to a conductive region of the FPCB through the bonding member.
또한 본 발명의 실시예에서, 상기 접합부재는, 상기 센싱부재의 둘레 중 상기 회로부재에 대응하는 부분의 테두리 면과 상기 회로부재 사이에 필렛 면을 형성하고, 상기 관통홀에 의해 형성되는 내부공간 중 적어도 일부를 채우도록 구성될 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, the bonding member forms a fillet surface between an edge surface of a portion corresponding to the circuit member of the circumference of the sensing member and the circuit member, and among the inner space formed by the through hole It can be configured to fill at least part of it.
본 발명의 실시예에서, 상기 관통홀 중에서 서로 인접하는 관통홀 사이의 최소 간격은 1mm ~ 2mm, 바람직하게 1.3mm ~ 1.7mm의 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 센싱부재의 둘레 중 상기 회로부재에 대응하는 부분의 테두리 면과 상기 관통홀 사이의 최소 간격은 0.75mm 내지 1.25mm의 값을 가질 수 있다. In an embodiment of the present invention, the minimum distance between the through holes adjacent to each other among the through holes may have a value of 1 mm to 2 mm, preferably 1.3 mm to 1.7 mm. In addition, a minimum distance between an edge surface of a portion corresponding to the circuit member and the through hole of the perimeter of the sensing member may have a value of 0.75 mm to 1.25 mm.
본 발명의 실시예에서, 상기 관통홀은 각각, 가장 근접한 관통홀과의 간격과 상기 센싱부재의 둘레 중 상기 회로부재에 대응하는 부분의 테두리 면과의 간격 중 적어도 하나가 2mm 이하가 되도록 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, each of the through-holes is arranged such that at least one of the distance between the nearest through-hole and the distance between the edge surface of the portion corresponding to the circuit member among the perimeters of the sensing member is 2 mm or less. can
본 발명의 실시예에서, 상기 센싱부재는 5개의 상기 관통홀이 4각형의 꼭지점과 중앙에 배치되는 형상을 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sensing member may have a shape in which the five through holes are disposed at the vertexes and the center of a rectangle.
그리고, 상기 센싱부재는 전압센싱용 터미널과 온도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 접합부재는 상기 회로부재에 도포되는 솔더 페이스트를 포함할 수 있다.The sensing member may include at least one of a voltage sensing terminal and a temperature sensor, and the bonding member may include solder paste applied to the circuit member.
본 발명은 다른 측면으로서, 복수 개의 배터리 셀을 구비하는 셀 집합체; 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 전기 전도성의 버스바를 갖는 버스바 조립체; 및 상기 배터리 셀의 작동상태를 측정하는 센싱모듈;을 포함하며, 상기 센싱모듈은, 상기 배터리 셀의 작동상태를 측정하는 센싱부재와, 상기 센싱부재와 연결되는 회로를 구비하는 회로부재와, 상기 센싱부재를 상기 회로부재에 접합하는 접합부재를 포함하고, 상기 센싱부재는 상기 접합부재가 유입되는 복수의 관통홀을 구비하고, 상기 관통홀의 직경은 0.5mm 내지 1.0mm의 값을 갖는 배터리 모듈을 제공한다.As another aspect of the present invention, a cell assembly having a plurality of battery cells; a bus bar assembly having an electrically conductive bus bar electrically connected to the battery cell; and a sensing module configured to measure an operating state of the battery cell, wherein the sensing module includes a sensing member configured to measure an operating state of the battery cell, a circuit member having a circuit connected to the sensing member, and A battery module including a bonding member for bonding the sensing member to the circuit member, the sensing member having a plurality of through-holes through which the bonding member flows, and a diameter of the through-holes having a value of 0.5 mm to 1.0 mm. do.
본 발명의 실시예에서, 상기 센싱부재는 전압센싱용 터미널을 포함하며, 상기 전압센싱용 터미널은 상기 회로부재에 접합되는 회로 접합부와, 상기 버스바에 접합되는 버스바 접합부를 구비할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sensing member may include a voltage sensing terminal, and the voltage sensing terminal may have a circuit junction portion bonded to the circuit member and a bus bar junction portion bonded to the bus bar.
본 발명의 실시예에서, 상기 접합부재는, 상기 회로 접합부의 테두리 면과 상기 회로부재 사이에 필렛 면을 형성하고, 상기 관통홀에 의해 형성되는 내부공간 중 적어도 일부를 채우도록 구성되며, 상기 전압센싱용 터미널은 용접을 통하여 상기 버스바에 접합될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the bonding member forms a fillet surface between an edge surface of the circuit bonding portion and the circuit member, and is configured to fill at least a part of an internal space formed by the through hole, and the voltage sensing The dragon terminal may be joined to the bus bar through welding.
또한 본 발명의 실시예에서, 상기 관통홀 중에서 서로 인접하는 관통홀 사이의 최소 간격은 1mm ~ 2mm의 값을 갖고, 상기 센싱부재의 둘레 중 상기 회로부재에 대응하는 부분의 테두리 면과 상기 관통홀 사이의 최소 간격은 0.75mm 내지 1.25mm의 값을 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, a minimum distance between adjacent through holes among the through holes has a value of 1 mm to 2 mm, and an edge surface of a portion corresponding to the circuit member among the circumference of the sensing member and the through hole The minimum distance between them may have a value of 0.75 mm to 1.25 mm.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 표면실장기술(surface mounting technology)을 사용하여 센싱부재의 접합이 용이하면서도 센싱부재와 회로부재를 접합하는 접합부재의 가스나 공기의 배출이 용이하도록 접합부재(접합층)에 공극(void) 발생량을 감소시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. According to one embodiment of the present invention having such a configuration, surface mounting technology is used to facilitate the bonding of the sensing member and to facilitate the discharge of gas or air from the bonding member for bonding the sensing member and the circuit member. An effect of reducing the amount of voids generated in the bonding member (bonding layer) can be obtained.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 센싱부재에 관통홀을 형성하고 관통홀의 크기와 배치를 조정함으로써, 접합공정에서 가스나 공기의 배출이 용이하여 접합부재(접합층)에 발생하는 공극의 발생량을 안정적 범위 이내에서 관리할 수 있게 된다. 이에 따라, 센싱부재의 접합성능이 우수하고 열이나 외부 충격에 의해 접합층에 크랙이나 파손이 쉽게 발생하지 않는다는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, by forming through-holes in the sensing member and adjusting the size and arrangement of the through-holes, gas or air is easily discharged in the bonding process, thereby reducing air gaps generated in the bonding member (bonding layer). The amount generated can be managed within a stable range. Accordingly, it is possible to obtain an effect that the bonding performance of the sensing member is excellent and that cracks or damage do not easily occur in the bonding layer due to heat or external shock.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 센싱부재와 회로부재를 접합할 때 별도의 보조적인 부품 없이도 접합부재만을 통해 강한 접합력을 확보할 수 있으므로, 센싱모듈의 전체두께 증가를 최소화할 수 있다는 효과가 있게 된다.And, according to one embodiment of the present invention, when bonding the sensing member and the circuit member, since a strong bonding force can be secured only through the bonding member without a separate auxiliary part, the effect that the increase in the overall thickness of the sensing module can be minimized. there will be
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈의 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 센싱모듈을 확대하여 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱모듈이 버스바 조립체에 결합된 상태를 도시한 정면도.
도 4(a)는 도 3의 "A" 부분의 확대도.
도 4(b)는 도 4(a)의 I-I'선에 따른 단면도.
도 5는 센싱부재와 회로부재의 접합 부분을 도시한 개략도.
도 6은 센싱부재가 접합되는 회로부재 부분을 도시한 개략도.
도 7(a) 내지 도 7(g)는 본 발명의 실시예에 따른 센싱부재의 여러가지 변형예를 도시한 개략도.
도 8(a)는 본 발명의 실시예에 따른 센싱부재에 대하여 접합부재의 상태를 촬영한 X선 사진.
도 8(b)는 비교예에 따른 센싱부재에 대하여 접합부재의 상태를 촬영한 X선 사진.1 is an exploded perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention;
2 is an enlarged perspective view of the sensing module shown in FIG. 1;
3 is a front view showing a state in which a sensing module according to an embodiment of the present invention is coupled to a bus bar assembly;
Figure 4 (a) is an enlarged view of part "A" in Figure 3;
Figure 4 (b) is a cross-sectional view taken along line II' of Figure 4 (a).
5 is a schematic view showing a junction between a sensing member and a circuit member;
6 is a schematic view showing a portion of a circuit member to which a sensing member is bonded;
7(a) to 7(g) are schematic views showing various modifications of the sensing member according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 (a) is an X-ray photograph of the state of the bonding member with respect to the sensing member according to the embodiment of the present invention.
Figure 8 (b) is an X-ray photograph of the state of the bonding member with respect to the sensing member according to the comparative example.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in this specification and claims described below should not be construed as being limited to a common or dictionary meaning, and the inventors should use their own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined as a concept of a term for explanation. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so various equivalents that can replace them at the time of the present application. It should be understood that there may be water and variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that the same components in the accompanying drawings are indicated by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈(100)에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈(100)의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 센싱모듈(130)을 확대하여 도시한 사시도이다.First, referring to FIGS. 1 and 2 , the
본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀(120)을 구비하는 셀 집합체(cell assembly)(110)와, 전기 전도성의 버스바(141)를 갖는 버스바 조립체(140)와, 배터리 셀의 온도와 전압 중 적어도 하나를 감지하도록 구성된 센싱모듈(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 모듈(100)은 셀 적층체를 내부에 수용하는 모듈 하우징(150)을 추가로 포함할 수 있다.The
먼저, 셀 집합체(110)는 복수 개의 배터리 셀(120)로 구성된다. 예를 들어, 복수 개의 배터리 셀(120)은 특정방향으로 적층되어 셀 집합체(110)를 구성할 수 있다. 본 실시예에서 배터리 셀(120)은 좌우 방향(또는 수평 방향)으로 적층된다. 그러나 필요에 따라 배터리 셀(120)을 상하 방향으로 적층하도록 구성하는 것도 가능하다. First, the
각각의 배터리 셀(120)은 파우치[외장재(casing)](121) 내에 전극조립체(미도시)와 전해액이 수용된 파우치형(pouch type) 이차전지, 즉 파우치형 배터리 셀로 구성될 수 있다. Each
전극조립체(미도시)는 양극판과 음극판으로 구성되는 다수의 전극판을 구비하며 파우치(121) 내에 수납된다. 전극조립체는 양극판과 음극판의 넓은 면이 서로 마주보도록 한 상태에서 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 형태로 구성될 수 있다. 다수의 양극판과 다수의 음극판에는 각각 전극탭이 구비되며, 각각의 전극탭은 서로 동일한 극성끼리 접촉하도록 전극리드(126)에 연결된다. 전극리드(126)는 파우치(121)의 외부로 노출될 수 있다.The electrode assembly (not shown) includes a plurality of electrode plates composed of a positive electrode plate and a negative electrode plate and is accommodated in the
셀 집합체(110)의 형상을 유지하기 위하여 이웃하는 배터리 셀(120)은 양면테이프(미도시)에 의해 서로 부착될 수 있다. 양면테이프는 배터리 셀(120)의 측면(넓은 면)에 부착되어 복수의 배터리 셀(120)을 상호 고정하게 된다. In order to maintain the shape of the
한편, 본 발명의 실시예에서 배터리 셀(120)은 파우치형 배터리 셀로 한정되는 것은 아니며, 각형 또는 원통형 배터리 셀로 구성되는 것도 가능하다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the
버스바 조립체(140)는 배터리 셀(120)의 전극리드(126)와 전기적으로 연결되는 전기 전도성의 버스바(141)와 전기 절연성의 지지 플레이트(145)를 구비할 수 있다.The
버스바 조립체(140)는 배터리 셀(120)의 전극리드(126)가 배치된 일면 또는 양면에 결합된다. 전극리드(126)는 버스바 조립체(140)의 몸체를 관통하여 버스바 조립체(140)의 외측에서 버스바(141)에 의해 직렬 및/또는 병렬 형태로 전기적으로 연결된다. 이를 위해 버스바(141)에는 전극리드(126)가 관통하여 결합하는 결합홀(143)이 형성될 수 있다. 전극리드(126)와 버스바(141) 사이의 결합은 전극리드(126)가 결합홀(143)을 관통하여 버스바(141)의 외측으로 돌출되도록 한 상태에서 용접에 의해 수행될 수 있다. The
또한, 버스바 조립체(140)에는 외부와의 전기적 연결을 위한 접속 단자(146)가 구비될 수 있다. 따라서, 배터리 셀(120)은 접속 단자(146)를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다. 접속 단자(146)는 후술하는 하우징 커버(155)에 형성된 관통구멍을 통해 모듈 하우징(150)의 외부로 노출될 수 있다. In addition, the
지지 플레이트(145)는 배터리 셀(120)의 몸체 부분(전극조립체가 수용되는 부분)과 전기 전도성의 버스바(141) 사이에 배치되어 버스바(141)를 지지하며 전극리드(126)가 관통하도록 형성된다. 즉, 전극리드(126)는 지지 플레이트(145)를 관통한 후 버스바(141)에 형성된 결합홀(143)에 연결될 수 있다. The
센싱모듈(130)은 배터리 셀(120)의 작동상태를 측정하기 위해 구비된다. 센싱모듈(130)은 배터리 셀(120)의 과충전을 방지하거나 전압 밸런싱을 수행하기 위하여 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System) 등에 연결될 수 있다.The
센싱모듈(130)은 배터리 셀(120)의 작동상태를 측정하는 센싱부재(135)와, 센싱부재(135)와 연결되는 회로(134)를 구비하는 회로부재(131)를 포함할 수 있다.The
센싱부재(135)는 배터리 셀(120)의 전압신호를 수신하기 위한 전압센싱용 터미널(136)과 배터리 셀(120)의 온도를 측정하는 온도센서(137)를 포함하여 구성될 수 있다.The sensing
회로부재(131)는 전압센싱용 터미널(136)이 설치되는 제1 회로부(133)와, 제1 회로부(133)에 연결된 제2 회로부(132)를 포함할 수 있다. 전압센싱용 터미널(136)은 버스바(141)에 연결될 수 있다. 셀 집합체(110)의 길이방향 양측에 버스바(141)에 각각 구비되는 경우 전압센싱용 터미널(136) 및 제1 회로부(133)는 셀 집합체(110)의 길이방향 양측에 각각 구비될 수 있다. 복수의 배터리 셀(120)의 전압을 검출하기 위하여, 제1 회로부(133)에는 복수의 전압센싱용 터미널(136)이 설치될 수 있다. 제2 회로부(132)는 셀 집합체(110)의 길이방향 양측에 구비된 제1 회로부(133)를 연결하는 구조를 가질 수 있다. 온도센서(137)는 배터리 셀(120)의 온도를 측정하기 위하여 배터리 셀(120)의 상단에 복수개 설치될 수 있다. 다만, 온도센서(137)의 설치 위치 및 개수는 다양한 변경이 가능하다.The
회로부재(131)는 센싱모듈(130)의 부피(두께)를 감소시키고 표면실장기술(surface mounting technology)을 적용하기 위하여 연성회로기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)을 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 회로부재(131)는 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)을 포함하여 구성될 수도 있다.The
한편, 회로부재(131), 특히 제2 회로부(132)를 지지함과 동시에 제2 회로부(132)와 배터리 셀(12) 사이를 절연하기 위하여 제2 회로부(132)와 배터리 셀(12) 사이에는 절연성 재질의 회로지지부재(138)가 구비될 수 있다.On the other hand, in order to support the
모듈 하우징(150)은 배터리 모듈(100)의 외관을 형성하며 셀 집합체(110)의 적어도 일부를 내부에 수용한다. 즉, 모듈 하우징(150)은 셀 집합체(110)의 외부에 배치되어 셀 집합체(110)를 구조적으로 지지하는 기능을 수행할 수 있으며, 부수적으로 외부 환경으로부터 배터리 셀(120)을 보호하는 기능도 수행할 수 있다.The
일 예로서, 모듈 하우징(150)은 일측이 개방된 단면 형상을 갖는 하우징 몸체(151)와, 하우징 몸체(151)와 합형되어 내부공간을 형성하는 하우징 커버(155)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 모듈 하우징(150)은 하우징 몸체(151)와 하우징 커버(155)에 의해 형성된 내부공간을 덮도록 모듈 하우징(150)의 길이방향 전면과 후면에 엔드 플레이트(156)가 결합되는 구조를 가질 수 있다.As an example, the
이러한 모듈 하우징(150)의 내부공간에는 셀 집합체(110)가 배치될 수 있다. 모듈 하우징(150)을 구성하는 적어도 일면은 배터리 셀(120)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열 플레이트로서 기능할 수 있다.The
하우징 몸체(151)는 일측이 개방된 U형 단면을 형성하기 위하여, 셀 집합체(110)의 하부를 지지하는 하부 플레이트(152)와, 하부 플레이트(152)의 양단에서 상하방향(도 1에서 상측)으로 연장되며 셀 집합체(110)의 측면을 지지하는 측면 플레이트(153)를 포함할 수 있다. 측면 플레이트(153)는 좌우방향으로 적층 배치된 셀 집합체(110)의 측면(넓은 면)에 대응하여 셀 집합체(110)의 측면을 지지한다.In order to form a U-shaped cross section with one side open, the
이때, 하우징 몸체(151)는 하부 플레이트(152)와 측면 플레이트(153)가 일체형으로 이루어지는 구조를 가질 수 있다. 또한, 하우징 몸체(151)는 길이방향을 따라 일정한 단면 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 하우징 몸체(151)는 압출공정에 의해 제조될 수 있다. 다만, 필요에 따라 측면 플레이트(153)와 하부 플레이트(152)를 독립적인 구성 요소들로 구성한 후 결합/접합하여 하우징 몸체(151)를 구성하는 것도 가능하다. At this time, the
하우징 커버(155)는 하부 플레이트(152)와 대향하여 배치되며 측면 플레이트(153)의 상측 단부와 연결될 수 있다. 따라서 하우징 커버(155)가 측면 플레이트(153)를 덮는 형태로 하우징 몸체(151)에 결합되면, 하우징 커버(155)와 하우징 몸체(151)는 내부가 빈 관형 부재의 형상을 갖는다. The
하우징 몸체(151) 및/또는 하우징 커버(155)는 금속과 같이 열 전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 하우징 몸체(151)는 알루미늄 재질로 구성될 수 있다. 그러나 하우징 몸체(151)와 하우징 커버(155)의 재질은 이에 한정되는 것은 아니며, 금속이 아니더라도 금속과 유사한 강도와 열 전도성을 갖는 재질이라면 다양한 재질이 이용될 수 있다. The
엔드 플레이트(156)는 배터리 셀(120)의 넓은 면에 대응하는 부분, 즉 모듈 하우징(150)의 길이방향 전면과 후면에 각각 결합되어 모듈 하우징(150)의 개방된 전면과 후면을 덮도록 구성될 수 있다. 엔드 플레이트(156)는 하우징 몸체(151)와 하우징 커버(155)에 결합되어 하우징 몸체(151), 하우징 커버(155)와 함께 배터리 모듈(100)의 외관을 형성한다. 엔드 플레이트(156)는 알루미늄과 같은 금속으로 형성될 수 있다. The
다만, 모듈 하우징(150)의 형상 및 분할구조는 전술한 형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변경이 가능하다. 또한, 모듈 하우징(150)은 셀 적층체(120)의 일부 면이 외부로 개방된 상태가 되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 모듈 하우징(150)은 셀 적층체(120)의 측면만 둘러싸는 구조를 갖는 것도 가능하다.However, the shape and division structure of the
한편, 버스바 조립체(140)와 하우징 몸체(151) 사이의 절연을 위하여 하우징 몸체(151)와 버스바(141) 사이에는 절연 플레이트(161)가 배치될 수 있다.Meanwhile, an insulating
다음으로, 도 3 내지 도 7을 참조하여 센싱모듈(130)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Next, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱모듈(130)이 버스바 조립체(140)에 결합된 상태를 도시한 정면도이고, 도 4(a)는 도 3의 "A" 부분의 확대도이고, 도 4(b)는 도 4(a)의 I-I'선에 따른 단면도이다. 또한, 도 5는 센싱부재(135)와 회로부재(131)의 접합 부분을 도시한 개략도이고, 도 6은 센싱부재(135)가 접합되는 회로부재(131) 부분을 도시한 개략도이며, 도 7(a) 내지 도 7(g)는 본 발명의 실시예에 따른 센싱부재(135)의 여러가지 변형예를 도시한 개략도이다.3 is a front view showing a state in which the
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 센싱모듈(130)은 센싱부재(135)와 회로부재(131)를 포함할 수 있다. 또한, 센싱부재(135)는 전압센싱용 터미널(136)과 온도센서(137)를 포함할 수 있으며, 회로부재(131)는 전압센싱용 터미널(136)이 설치되는 제1 회로부(133)와, 온도센서(137)가 설치되는 제2 회로부(132)를 포함할 수 있다. As described with reference to FIGS. 1 and 2 , the
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 회로부재(131)와 센싱부재(135)로서 각각 제1 회로부(133) 및 전압센싱용 터미널(136)을 예로 들어 설명하지만, 후술하는 내용은 제2 회로부(132)와 온도센서(137) 사이의 접합구조에도 동일하게 적용될 수 있다.Hereinafter, for convenience of description, the
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 센싱모듈(130)은 센싱부재(135)와 회로부재(131)를 포함할 수 있다. 센싱부재(135)는 배터리 셀(120)의 전압신호를 수신하기 위한 측정하는 전압센싱용 터미널(136)을 포함할 수 있다. 회로부재(131)는 전압센싱용 터미널(136)이 접합되는 제1 회로부(133)를 포함할 수 있다. 전압센싱용 터미널(136)의 일측(도 3에서 상측 부분)은 제1 회로부(133)에 접합되며, 전압센싱용 터미널(136)의 타측(도 3에서 하측부분)은 버스바(141)에 접합될 수 있다. 따라서, 전압센싱용 터미널(136)은 배터리 셀(120)로부터 버스바(141)에 전달된 배터리 셀(120)의 전압신호를 수신하여 배터리 모듈(110) 외부의 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)(미도시)에 전달하는 기능을 수행한다. 배터리 관리 시스템은 전압센싱용 터미널(136)에서 받은 전압신호를 기초로 배터리 셀(120)의 전압을 측정하게 된다. 다만, 본 발명의 실시예에서, 전압센싱용 터미널(136) 대신에 전압센서를 제1 회로부(133)에 직접 접합하는 것을 배제하는 것은 아니다.Referring to FIG. 3 , the
제1 회로부(133)에는 전압센싱용 터미널(136)에서 감지된 신호의 입출력을 위하여 회로(134)가 구비될 수 있다. 제1 회로부(133)에 복수의 전압센싱용 터미널(136)이 장착되므로 제1 회로부(133)에는 복수의 회로(134)가 구비될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제2 회로부(132)에도 온도센서(137)에서 감지된 신호의 입출력을 위하여 회로(134)가 구비될 수 있다.The
도 4(a)를 참조하면, 센싱부재(135)의 일 예인 전압센싱용 터미널(136)은 회로부재(131)에 접합되는 회로 접합부(135a)와, 버스바(141)에 접합되는 버스바 접합부(135b)로 구분될 수 있다. 즉, 전압센싱용 터미널(136)의 일측은 회로부재(131)에 접합되고 타측은 버스바(141)에 접합될 수 있다. 전압센싱용 터미널(136)과 버스바(141)는 금속재질로 이루어지므로 전압센싱용 터미널(136)은 용접을 통하여 버스바(141)에 접합될 수 있다. 버스바 접합부(135b)의 테두리와 버스바(141) 사이에는 용접라인(WL)이 형성될 수 있다. 이와는 달리 버스바 접합부(135b)와 버스바(141) 사이의 접촉면에서 용접이 이루어질 수도 있다. 전압센싱용 터미널(136)은 후술하는 접합부재(SP)에 잔류하는 가스나 공기를 외부로 배출하기 위한 관통홀(H)을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 4 (a), the
도 4(b)를 참조하면, 센싱모듈(130)은 센싱부재(135)를 회로부재(131)에 접합하는 접합부재(SP)를 포함할 수 있다. 접합부재(SP)는 회로부재(131)와 센싱부재(135) 사이에 위치한다. 회로부재(131)는 수지 등 용융온도가 낮은 재질로 형성되므로 전압센싱용 터미널(136)과 회로부재(131)는 용접에 의한 접합이 이루어질 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 회로부재(131)와 센싱부재(135)는 접합부재(SP)를 통하여 솔더링 접합이 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 솔더링 접합은 솔더 페이스트(솔더 크림)를 이용한 표면실장기술(surface mounting technology)이 적용될 수 있다.Referring to FIG. 4( b ) , the
접합부재(SP)는 저융점의 재질로 이루어지며, 일 예로서 솔더 페이스트(솔더 크림)를 포함할 수 있다. 접합부재(SP)는 회로부재(131)에 미리 설정된 양만큼 도포되며, 회로부재(131)에 도포된 접합부재(SP)에 센싱부재(135)가 놓여진다. 이 상태에서 미리 설정된 온도로 가열 후 냉각하면 접합부재(SP)가 용융 및 경화된다. 이에 따라, 경화된 접합부재(SP)는 센싱부재(135)와 회로부재(131) 사이에 접합층을 형성하게 된다. 구체적으로, 접합부재(SP)는 센싱부재(135)의 둘레 중 회로부재(131)에 대응하는 부분의 테두리 면(도 5의 LE)과 회로부재(131) 사이에 필렛 면(F)을 형성하게 된다. 또한, 접합부재(SP)는 관통홀(H)에 의해 형성되는 내부공간 중 적어도 일부를 채우게 된다. The bonding member SP is made of a low melting point material, and may include, for example, solder paste (solder cream). The bonding member SP is applied to the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 센싱부재(135)의 테두리 면에 접합부재(SP)에 의한 필렛 면(F)이 형성될 뿐만 아니라 관통홀(H)에도 접합부재(SP)가 유입되므로 접합부재(SP)와 센싱부재(135)의 접촉면적이 증가하여 센싱부재(135)의 접합강도가 향상될 수 있다.In this way, according to the embodiment of the present invention, not only is the fillet surface (F) formed by the bonding member (SP) on the edge surface of the
한편, 접합부재(SP)는 경화 과정에서 접합부재(SP) 내부에 가스 및 공기가 잔류하여 경화된 접합부재(접합층)(SP)에 공극이 형성될 수 있다. 이러한 공극은 접합강도 저하의 원인이 될 뿐만 아니라 열이나 외부 충격에 의해 접합층에 크랙이나 파손이 쉽게 발생하게 된다는 문제점이 있다.Meanwhile, gas and air may remain inside the bonding member SP during the curing process, so that gaps may be formed in the cured bonding member (bonding layer) SP. Such voids not only cause a decrease in bonding strength, but also have a problem in that cracks or damage easily occur in the bonding layer due to heat or external shock.
그러나, 본 발명의 실시예에 의하면, 용융상태의 접합부재(SP)에서 발생하거나 접합부재(SP)에 포함되어 있던 가스나 공기가 관통홀(H)을 통해 접합부재(SP) 외측으로 배출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의하면 경화가 완료된 접합부재(SP)에 공극(void)이 형성되는 것을 최소화할 수 있게 된다.However, according to an embodiment of the present invention, gas or air generated from the molten bonding member SP or contained in the bonding member SP is discharged to the outside of the bonding member SP through the through hole H. can Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to minimize the formation of voids in the cured bonding member SP.
한편, 가스나 공기 배출을 위하여 센싱부재(135)에 가스배출홀을 크게 형성하는 방안을 고려할 수 있다(도 8(b) 참조). 그러나, 가스배출홀을 크게 형성하는 경우, 센싱부재(135)와 접합부재(SP)의 접합면적이 감소하여 접합력이 감소하는 문제점이 있다. 더욱이, 가스배출홀을 크게 형성하는 경우에도 센싱부재(135)의 영역 중에서 가스배출홀과 거리가 먼 부분에는 다수의 공극이 발생할 수 있다. 특히, 접합부재(SP)의 도포량에 편차가 있기 때문에 공극의 발생량을 안정적인 범위에서 관리하는데 한계가 있다.Meanwhile, a method of forming a large gas discharge hole in the
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예는 센싱부재(135)에 작은 크기의 관통홀(H)을 복수개 형성하는 구성을 갖는다.In order to solve this problem, the embodiment of the present invention has a configuration in which a plurality of small-sized through-holes (H) are formed in the sensing member (135).
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 관통홀(H)의 직경(D)은 0.5mm 내지 1.0mm의 값을 가지며, 복수의 관통홀(H)은 이격되어 배치될 수 있다. Referring to FIG. 5 , in an embodiment of the present invention, the diameter D of the through hole H has a value of 0.5 mm to 1.0 mm, and the plurality of through holes H may be spaced apart from each other.
만약, 관통홀(H)의 직경(D)이 0.5mm보다 작으면 센싱부재(135)에 관통홀(H)을 형성하기 어려울 뿐만 아니라, 관통홀(H)의 직경(D)이 너무 작아 가스나 공기가 관통홀(H)을 통해 배출되기 어렵게 된다. 또한, 관통홀(H)의 직경(D)이 1mm보다 크면 관통홀(H) 내부에 접합부재(SP)가 충분히 채워지지 않아 접합력이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 관통홀(H)의 직경(D)이 1mm보다 크면 접합부재(SP)가 관통홀(H) 내부공간을 전체적으로 채울 수 없을 뿐만 아니라, 관통홀(H)의 내주면 일부 영역에 접합부재(SP)가 배치되지 않을 수 있다. 또한, 센싱부재(135)의 전체면적이 작다는 점을 고려할 때, 관통홀(H)의 직경(D)이 1mm보다 큰 경우 관통홀(H) 사이의 간격(L2), 관통홀(H)과 센싱부재(135)의 둘레 사이의 간격(L1)을 충분히 확보하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 관통홀(H)의 직경(D)이 1mm보다 크면 접합부재(SP) 도포량의 편차로 인하여 공극의 발생량을 안정적인 범위에서 관리하는데 한계가 있다.If the diameter (D) of the through hole (H) is smaller than 0.5 mm, it is difficult to form the through hole (H) in the
또한, 관통홀(H) 중에서 서로 인접하는 관통홀(H) 사이의 간격(L2) 중에서 최소 간격은 1mm ~ 2mm의 값을 가질 수 있다. 관통홀(H) 사이의 최소간격이 1mm 이하인 경우 관통홀(H) 사이의 간격(L2)이 너무 가깝게 되어 펀칭 가공이 어렵게 된다. 더욱이, 관통홀(H) 사이의 최소간격이 1mm 이하인 경우 관통홀 가공(예를 들어, 펀칭 가공) 공정에서 인접한 관통홀들에 응력이 작용하여 관통홀(H) 둘레에 주름 등 울퉁불퉁한 면이 형성될 수 있다. 이와 같이 접합면이 평탄하지 않은 경우, 솔더링 공정에서 접합이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 반대로, 관통홀(H) 사이의 최소간격이 2mm 이상인 경우 관통홀(H)로부터 거리가 먼 부분에는 다수의 공극이 발생하는 문제점이 있다. In addition, among the through holes H, the minimum distance among the distances L2 between adjacent through holes H may have a value of 1 mm to 2 mm. When the minimum distance between the through holes (H) is 1 mm or less, the distance (L2) between the through holes (H) is too close, making punching difficult. Moreover, when the minimum distance between the through holes (H) is 1 mm or less, stress is applied to adjacent through holes in the through hole processing (for example, punching processing) process, resulting in uneven surfaces such as wrinkles around the through holes (H). can be formed In this way, when the bonding surface is not flat, the bonding is not smoothly performed in the soldering process. Conversely, when the minimum distance between the through holes (H) is 2 mm or more, there is a problem in that a plurality of air gaps are generated in a part far from the through holes (H).
상기한 문제점을 고려할 때, 보다 바람직하게, 관통홀(H) 중에서 서로 인접하는 관통홀(H) 사이의 간격(L2) 중에서 최소 간격은 1.3mm ~ 1.7mm의 값을 가질 수 있다.Considering the above problems, more preferably, the minimum distance among the distances L2 between the through holes H adjacent to each other among the through holes H may have a value of 1.3 mm to 1.7 mm.
또한, 센싱부재(135)의 둘레 중 회로부재(131)에 대응하는 부분의 테두리 면(LE)과 관통홀(H) 사이의 간격(L1) 중에서 최소 간격은 0.75mm 내지 1.25mm의 값을 가질 수 있다. 테두리 면(LE)과 관통홀(H) 사이의 최소 간격이 0.75mm보다 작은 경우에는 관통홀(H)과 테두리 면(LE) 사이의 간격(L1)이 너무 가까워 펀칭 가공이 원활하지 않을 수 있다. 또한, 펀칭 가공 시 관통홀(H) 주변 및 테두리 면(LE)에 주름 등 울퉁불퉁한 면이 형성되어 솔더링 공정에서 접합이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 반대로, 테두리 면과 관통홀(H) 사이의 최소 간격이 1.25mm보다 큰 경우에는 센싱부재(135)의 전체면적이 작으므로, 복수의 관통홀(H) 사이의 간격(L2)을 충분히 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.In addition, the minimum distance among the distances L1 between the edge surface LE of the portion corresponding to the
한편, 접합부재(SP)의 가스 및 공기의 배출을 원활하게 하기 위하여, 각각의 관통홀(H)은 가장 근접한 관통홀(H)과의 간격과, 테두리 면(LE)과의 간격 중 적어도 하나가 2mm 이하가 되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 회로부재(131)에 접합되는 센싱부재(135)의 영역이 대략 직사각형 형상을 갖는다는 점을 고려할 때, 센싱부재(135)는 5개의 관통홀(H)이 4각형의 꼭지점과 중앙에 배치되는 형상을 갖도록 배치될 수 있다.On the other hand, in order to smoothly discharge gas and air from the bonding member SP, each through hole H is at least one of a distance from the nearest through hole H and a distance from the edge surface LE. may be arranged to be 2 mm or less. In this case, considering that the area of the
도 5 및 도 6을 참조하면, 회로부재(131)는 센싱부재(135)가 접합되는 접합영역을 갖는다. 회로부재(131)는 FPCB를 포함하여 구성될 수 있다. 접합영역은 구리와 같은 전기전도성 물질이 외부로 노출되는 전도영역(A2)과, 전기전도성 물질이 도포되어 있기는 하지만 절연필름(예를 들어 PI(poly imide) 필름)이 덮고 있는 에지영역(A1)을 포함한다. 또한, 전도영역(A2) 중 중앙 영역에는 솔더 페이스트 등 접합부재(SP)가 도포되는 접합부재 도포영역(A3)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6 , the
접합부재 도포영역(A3)에는 미리 설정된 양의 접합부재(SP)가 도포되며, 도포된 접합부재(SP)는 용융 시 센싱부재(135)의 전체면적에 걸쳐 넓게 퍼지게 된다. 접합부재(SP)가 주변으로 펼쳐지는 양을 감안하여 도포영역(A3)의 외주면과 전도영역(A2)의 외주면 사이에는 이격거리(LS1)가 미리 설정된 값(예를 들어, 0.5mm)만큼 형성될 수 있다..A preset amount of bonding material SP is applied to the bonding material application area A3, and the applied bonding material SP spreads widely over the entire area of the
센싱부재(135)는 에지영역(A1)의 내부에 배치되며, 전도영역(A2)에 안착될 수 있다. 회로부재(131)에 접합되는 센싱부재(135)의 폭(WS)와 높이(HS)는 전기전도성 물질의 폭(WC)과 높이(HC)보다 작은 값을 갖는다. 센싱부재(135)의 테두리 면(LE)은 대략 전도영역(A2)의 외주면에 대응하게 된다. The sensing
에지영역(A1)의 외주면과 전도영역(A2)의 외주면 사이에는 미리 설정된 값만큼 이격거리(LS2)가 형성될 수 있다. 이격거리(LS2)에 대응하는 부분에는 도포영역(A3)에 도포된 접합부재(SP)가 센싱부재(135)의 외측으로 이동하여 센싱부재(135)의 테두리 면(LE)에 필렛 면(도 4(b)의 F)이 형성될 수 있다.A separation distance LS2 may be formed between the outer circumferential surface of the edge region A1 and the outer circumferential surface of the conductive region A2 by a preset value. In the portion corresponding to the separation distance LS2, the bonding member SP applied to the application area A3 moves to the outside of the
이상에서는 접합부재(SP)로 솔더 페이스트(솔더 크림)가 사용되는 표면실장기술(surface mounting technology)을 예로 들어 설명하였지만, 접합부재(SP)는 저융점 재질이라면 그 구체적인 재질이나 형태는 한정되지 않으며 실납(solder wire), 봉납(solder bar) 등을 배제하는 것은 아니다.In the above, surface mounting technology in which solder paste (solder cream) is used as an example of a joint member (SP) has been described, but the specific material or shape of the joint member (SP) is not limited as long as it is a low melting point material. Solder wire, solder bar, etc. are not excluded.
도 7(a) 내지 도 7(g)를 참조하면, 센싱부재(135)에 형성되는 관통홀(H)의 개수와 배치 형상은 회로부재(131)에 접합되는 센싱부재(135)의 폭(WS)와 높이(HS)에 따라 다양한 변경이 가능하다. 이때, 관통홀(H)의 직경(D)은 0.5mm 내지 1.0mm의 값을 가질 수 있다. 또한, 관통홀(H) 중에서 서로 인접하는 관통홀(H) 사이의 최소 간격은 1mm ~ 2mm의 값을 갖고, 테두리 면(LE)과 관통홀(H) 사이의 최소 간격은 0.75mm 내지 1.25mm의 값을 가질 수 있다.7 (a) to 7 (g), the number and arrangement of through holes H formed in the
다음으로, 도 8(a) 및 도 8(b)를 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 작용효과에 대해 설명한다.Next, with reference to FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b), operation effects according to an embodiment of the present invention will be described.
도 8(a)는 본 발명의 실시예에 따른 센싱부재(135)에 대하여 접합부재(SP)의 상태를 촬영한 X선 사진이고, 도 8(b)는 비교예에 따른 센싱부재(135)에 대하여 접합부재(SP)의 상태를 촬영한 X선 사진이다.Figure 8 (a) is an X-ray photograph of the state of the bonding member (SP) with respect to the
도 8(a)에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 센싱부재(135)는 5개의 관통홀(H)이 4각형의 꼭지점과 중앙에 배치되는 형상을 갖도록 배치된 형상을 가지며, 5개의 관통홀(H)을 포함한 센싱부재(135)의 전체 접합면적(도 6의 HS, WS에 의한 영역에 대응) 중에서 5개의 관통홀(H)이 차지하는 3.5%인 경우를 도시하고 있다. 또한, 도 8(b)에 도시된 비교예에 따른 센싱부재(135)는 슬롯 형상의 하나의 가스배출홀(S)이 배치된 형상을 가지며, 가스배출홀(S)을 포함한 센싱부재(135')의 전체 접합면적 중에서 가스배출홀(S)이 차지하는 면적이 13.5%인 경우를 도시하고 있다.The sensing
도 8(a)와 도 8(b)를 대비하면, 본 발명의 실시예에 의한 도 8(a)가 비교예에 따른 도 8(b)에 비해 공극(V)의 양이 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다. Comparing Figure 8 (a) with Figure 8 (b), it can be seen that the amount of voids (V) in Figure 8 (a) according to the embodiment of the present invention is significantly reduced compared to Figure 8 (b) according to the comparative example. can
즉, 도 8(b)와 같이 가스배출홀(S)을 크게 형성하는 경우에는 센싱부재(135')의 영역 중에서 가스배출홀(S)과 거리가 먼 부분에는 다수의 공극(V)이 발생할 수 있다. 특히, 접합부재(SP)의 도포량에 편차가 있기 때문에 공극(V)의 발생량을 안정적인 범위에서 관리하는데 한계가 있다.That is, when the gas discharge hole S is formed to be large as shown in FIG. can In particular, there is a limit to managing the generation amount of the voids V in a stable range because there is a variation in the application amount of the bonding member SP.
다음의 표 1은 도 8(a)에 따른 본 발명의 실시예와 도 8(b)에 따른 비교예에 대하여 공극(V)의 비율을 비교한 실험결과이다.Table 1 below shows experimental results comparing the ratio of the voids V in the embodiment of the present invention according to FIG. 8 (a) and the comparative example according to FIG. 8 (b).
도 8(a)에 따른 실시예는 직경 0.5mm의 관통홀(H) 5개를 구비하고, 외곽영역(녹색 영역)을 기준으로 5개의 관통홀(H)이 차지하는 면적이 3.5%인 센싱부재(135)에 대해 공극(V)의 비율을 측정하였고, 도 8(b)에 따른 비교예는 외곽영역(녹색 영역)을 기준으로 1개의 가스배출홀(S)이 차지하는 면적이 13.5%인 센싱부재(135')에 대해 공극(V)의 비율을 측정하였다. The embodiment according to FIG. 8 (a) is a sensing member having five through holes H having a diameter of 0.5 mm and occupying 3.5% of the area occupied by the five through holes H based on the outer area (green area). The ratio of the air gap (V) was measured for (135), and in the comparative example according to FIG. 8 (b), the area occupied by one gas discharge hole (S) is 13.5% based on the outer area (green area) The ratio of voids V to member 135' was measured.
접합부재(SP)로서 솔더 페이스트를 사용하고, 도포압력(squeeze pressue)을 10kgf/cm2, 도포속도(squeeze speed)를 40mm/sec, 메탈 마스크의 개구 크기(metal-mask opening size)를 70%로 하여 실험을 수행하였다. 솔더 페이스트의 도포는 메쉬 형태(mesh type) 도포와 전 영역(whole type) 도포로 구분하여 5회씩 실험을 수행하였다. Solder paste is used as a joint member (SP), the squeeze pressure is 10 kgf/cm 2 , the squeeze speed is 40 mm/sec, and the metal-mask opening size is 70%. The experiment was performed with The application of the solder paste was divided into mesh type application and whole type application, and the experiment was performed 5 times.
공극의 비율(%)은 "(공극의 면적) / (전체면적 - 홀 면적)"을 백분율로 표시하였다.The ratio (%) of voids was expressed as "(area of voids) / (total area - hole area)" as a percentage.
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 경우 공극의 비율이 전체적으로 비교예에 비해 낮으며, 공극 비율의 평균값도 낮음을 알 수 있다. 특히, 비교예에 의한 경우 솔더 페이스트의 도포량 편차로 인하여 공극의 비율이 20% 이상인 경우가 발생하고, 이에 따라 공극의 비율을 안정적으로 관리하기 어렵지만, 본 발명의 실시예에 의한 경우 공극의 비율이 전체적으로 안정적인 값을 갖는다는 점을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that the ratio of voids according to the embodiment of the present invention is generally lower than that of the comparative example, and the average value of the void ratio is also low. In particular, in the case of the comparative example, the ratio of voids is more than 20% due to the variation in the coating amount of the solder paste. Accordingly, it is difficult to stably manage the ratio of voids. However, in the case of the embodiment of the present invention, the ratio of voids It can be seen that the values are generally stable.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 경우 접합부재에 공극 발생이 감소하므로, 센싱부재의 접합성능이 우수하고 열이나 외부 충격에 의해 접합층에 크랙이나 파손이 쉽게 발생하지 않게 된다.As described above, since the occurrence of voids in the bonding member is reduced in the case of the embodiment of the present invention, the bonding performance of the sensing member is excellent and cracks or damage to the bonding layer are not easily caused by heat or external impact.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to those skilled in the art.
예를 들어, 전술한 실시예에서 일부의 구성요소를 삭제하여 실시될 수 있고, 각 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수도 있다.For example, it may be implemented by deleting some components from the above-described embodiments, and each embodiment may be implemented in combination with each other.
100... 배터리 모듈
110... 셀 적층체
120... 배터리 셀
121... 파우치
126... 전극리드
130... 센싱모듈
131... 회로부재
135... 센싱부재
135a... 회로 접합부
135b... 버스바 접합부
136... 전압센싱용 터미널
137... 온도 센서
140... 버스바 조립체
141... 버스바
145... 지지 플레이트
150... 모듈 하우징
A1... 에지영역
A2... 전도영역
A3... 접합부재 도포영역
D... 관통홀의 직경
F... 필렛 면
H... 관통홀
L1... 관통홀과 테두리 면 사이의 간격
L2... 관통홀 사이의 간격
LE... 테두리 면
SP... 접합부재100...
120 ...
126...
131...
135a ...
136... terminal for
140...
145...
A1... edge area
A2... conductive area
A3... application area of joint member
D... Diameter of through hole
F... fillet faces
H... through hole
L1... Gap between the through hole and the rim face
L2... Spacing between through-holes
LE... border plane
SP... connection member
Claims (14)
상기 센싱부재와 연결되는 회로를 구비하는 회로부재; 및
상기 센싱부재를 상기 회로부재에 접합하는 접합부재;
를 포함하며,
상기 센싱부재는 상기 접합부재가 유입되는 복수의 관통홀을 구비하고,
상기 관통홀의 직경은 0.5mm 내지 1.0mm의 값을 갖는 센싱모듈.a sensing member for measuring an operating state of a battery cell;
a circuit member having a circuit connected to the sensing member; and
a bonding member for bonding the sensing member to the circuit member;
Including,
The sensing member has a plurality of through holes through which the bonding member flows,
A sensing module having a diameter of the through hole having a value of 0.5 mm to 1.0 mm.
상기 회로부재는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 포함하여 구성되며,
상기 센싱부재는 상기 접합부재를 통해 상기 FPCB의 전도영역에 부착되는 센싱모듈.According to claim 1,
The circuit member includes a flexible printed circuit board (FPCB),
The sensing module is attached to the conductive area of the FPCB through the bonding member.
상기 관통홀 중에서 서로 인접하는 관통홀 사이의 최소 간격은 1mm ~ 2mm의 값을 갖는 센싱모듈.According to claim 1,
A sensing module having a minimum distance between adjacent through holes among the through holes having a value of 1 mm to 2 mm.
상기 관통홀 중에서 서로 인접하는 관통홀 사이의 최소 간격은 1.3mm ~ 1.7mm의 값을 갖는 센싱모듈.According to claim 1,
A sensing module having a minimum distance between adjacent through holes among the through holes having a value of 1.3 mm to 1.7 mm.
상기 센싱부재의 둘레 중 상기 회로부재에 대응하는 부분의 테두리 면과 상기 관통홀 사이의 최소 간격은 0.75mm 내지 1.25mm의 값을 갖는 센싱모듈.According to claim 1,
The sensing module having a value of 0.75 mm to 1.25 mm in a minimum distance between an edge surface of a portion corresponding to the circuit member of the perimeter of the sensing member and the through hole.
상기 관통홀은 각각, 가장 근접한 관통홀과의 간격과 상기 센싱부재의 둘레 중 상기 회로부재에 대응하는 부분의 테두리 면과의 간격 중 적어도 하나가 2mm 이하가 되도록 배치되는 센싱모듈.According to claim 1,
Each of the through-holes is disposed so that at least one of a distance between a nearest through-hole and a distance between an edge surface of a portion corresponding to the circuit member among the perimeters of the sensing member is 2 mm or less.
상기 센싱부재는 5개의 상기 관통홀이 4각형의 꼭지점과 중앙에 배치되는 형상을 갖는 센싱모듈.According to claim 1,
The sensing module has a shape in which the five through-holes are disposed at the vertexes and the center of a rectangle.
상기 센싱부재는 전압센싱용 터미널과 온도센서 중 적어도 하나를 포함하는 센싱모듈. According to claim 1,
The sensing module includes at least one of a voltage sensing terminal and a temperature sensor.
상기 접합부재는 상기 회로부재에 도포되는 솔더 페이스트를 포함하는 센싱모듈.
According to claim 1,
The bonding member includes a solder paste applied to the circuit member Sensing module.
상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 전기 전도성의 버스바를 갖는 버스바 조립체; 및
상기 배터리 셀의 작동상태를 측정하는 센싱모듈;
을 포함하며,
상기 센싱모듈은, 상기 배터리 셀의 작동상태를 측정하는 센싱부재와, 상기 센싱부재와 연결되는 회로를 구비하는 회로부재와, 상기 센싱부재를 상기 회로부재에 접합하는 접합부재를 포함하고,
상기 센싱부재는 상기 접합부재가 유입되는 복수의 관통홀을 구비하고,
상기 관통홀의 직경은 0.5mm 내지 1.0mm의 값을 갖는 배터리 모듈.A cell assembly having a plurality of battery cells;
a bus bar assembly having an electrically conductive bus bar electrically connected to the battery cell; and
a sensing module for measuring an operating state of the battery cell;
Including,
The sensing module includes a sensing member for measuring an operating state of the battery cell, a circuit member having a circuit connected to the sensing member, and a bonding member for bonding the sensing member to the circuit member,
The sensing member has a plurality of through holes through which the bonding member flows,
A battery module having a diameter of the through hole is 0.5 mm to 1.0 mm.
상기 센싱부재는 전압센싱용 터미널을 포함하며,
상기 전압센싱용 터미널은 상기 회로부재에 접합되는 회로 접합부와, 상기 버스바에 접합되는 버스바 접합부를 구비하는 배터리 모듈.According to claim 11,
The sensing member includes a voltage sensing terminal,
The battery module according to claim 1 , wherein the voltage sensing terminal includes a circuit junction portion bonded to the circuit member and a bus bar junction portion bonded to the bus bar.
상기 접합부재는, 상기 회로 접합부의 테두리 면과 상기 회로부재 사이에 필렛 면을 형성하고, 상기 관통홀에 의해 형성되는 내부공간 중 적어도 일부를 채우도록 구성되며,
상기 전압센싱용 터미널은 용접을 통하여 상기 버스바에 접합되는 배터리 모듈.According to claim 12,
The bonding member forms a fillet surface between an edge surface of the circuit bonding portion and the circuit member, and is configured to fill at least a part of an internal space formed by the through hole,
The battery module wherein the voltage sensing terminal is bonded to the bus bar through welding.
상기 관통홀 중에서 서로 인접하는 관통홀 사이의 최소 간격은 1mm ~ 2mm의 값을 갖고,
상기 센싱부재의 둘레 중 상기 회로부재에 대응하는 부분의 테두리 면과 상기 관통홀 사이의 최소 간격은 0.75mm 내지 1.25mm의 값을 갖는 배터리 모듈.According to claim 12,
Among the through-holes, the minimum distance between adjacent through-holes has a value of 1 mm to 2 mm,
A minimum distance between an edge surface of a portion corresponding to the circuit member and the through hole of the perimeter of the sensing member has a value of 0.75 mm to 1.25 mm.
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