KR20230105963A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20230105963A
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battery cell
battery pack
insulating block
test terminal
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박상훈
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 전극 조립체를 포함하는 본체와, 전극 조립체와 연결된 전극이 인출되는 테라스부를 포함하는 배터리 셀과, 배터리 셀의 테라스부 상에 안착되어 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 보호모듈 패키지를 포함하고, 보호모듈 패키지는, 배터리 셀의 테라스부와 마주하는 제1 면과, 제1 면과 반대되는 제2 면과, 제1, 제2 면 사이에서 배터리 셀의 본체와 마주하는 제3 면과, 제3 면과 반대되며 테스트 단자가 형성된 제4 면을 포함하는 회로기판과, 배터리 셀과 회로기판 사이를 연결하는 연결 탭을 포함한다.
본 발명에 의하면, 연결 탭이나 회로소자와 같은 회로구성의 장착공간을 충분히 확보할 수 있으면서도, 전기적인 연결 상태의 점검이나 정상 동작 여부의 확인 또는 배터리 셀의 전압 측정과 같은 다양한 목적에 기여할 수 있는 테스트 단자를 구비하는 배터리 팩이 제공될 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, 연결 탭이나 회로소자와 같은 회로구성의 장착공간을 충분히 확보할 수 있으면서도, 전기적인 연결 상태의 점검이나 정상 동작 여부의 확인 또는 배터리 셀의 전압 측정과 같은 다양한 목적에 기여할 수 있는 테스트 단자를 구비하는 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
전극 조립체를 포함하는 본체와, 상기 전극 조립체와 연결된 전극이 인출되는 테라스부를 포함하는 배터리 셀; 및
상기 배터리 셀의 테라스부 상에 안착되어 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 보호모듈 패키지를 포함하고,
상기 보호모듈 패키지는,
상기 배터리 셀의 테라스부와 마주하는 제1 면과, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면과, 상기 제1, 제2 면 사이에서 상기 배터리 셀의 본체와 마주하는 제3 면과, 상기 제3 면과 반대되며 테스트 단자가 형성된 제4 면을 포함하는 회로기판; 및
상기 배터리 셀과 회로기판 사이를 연결하는 연결 탭;을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판의 제1 내지 제4 면은, 회로기판의 길이 방향을 따라 연장되며, 서로에 대해 맞닿도록 이웃한 서로 다른 면들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판의 제1, 제2 면은 상대적으로 넓은 면적을 차지하는 회로기판의 주된 면을 형성하고,
상기 회로기판의 제3, 제4 면은 상대적으로 좁은 면적을 차지하는 회로기판의 측면을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판의 제1, 제2 면 중에서 적어도 어느 한 면 상에는, 상기 연결 탭과 회로소자가 장착될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결 탭은, 상기 회로기판의 제2 면 상에 배치되어, 상기 회로기판의 제4 면과 접하는 모서리로부터 인출될 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판의 제4 면 상에 형성된 테스트 단자의 두께는, 상기 회로기판의 제2 면 상에 형성된 회로소자의 두께 보다 얇게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 테스트 단자는 회로기판에 형성된 다수의 도전패턴 중에서 회로기판의 제4 면 측으로 연장되는 도전패턴과 연결되는 금속층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 테스트 단자는 상기 회로기판의 제4 면 측으로 연장되는 도전패턴의 단부 상에 형성된 도금층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 팩과 연결되는 외부 기기에 대해, 상기 배터리 셀의 충방전 전류의 입출력을 위한 입출력 단자를 더 포함하고,
상기 테스트 단자는 상기 입출력 단자와는 다른 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 테스트 단자는 상기 입출력 단자 보다 좁은 면적으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 입출력 단자는 상기 회로기판의 길이 방향을 따라 회로기판으로부터 연장되는 플렉서블한 연성 배선의 단부에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 연성 배선의 일 단부에는 상기 회로기판과의 연결 영역이 형성되고, 상기 연성 배선의 타 단부에는 상기 입출력 단자가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결 영역은, 상기 회로기판의 제1, 제2 면 중에서 어느 일 면 상에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 보호모듈 패키지는, 상기 회로기판의 제1 내지 제4 면 중에서 적어도 어느 일 면을 덮는 절연성 블록을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 블록은,
상기 회로기판의 제1, 제2 면을 덮고,
상기 테스트 단자가 형성된 제4 면의 일부를 노출시키도록 상기 회로기판의 길이 방향을 따라 장공을 사이에 두고 제4 면을 가로질러 연장되는 다수의 브릿지가 형성된 측면을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 블록은, 상기 회로기판의 제1 내지 제4 면 상에 형성된 제1 내지 제4 층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 블록의 제1 내지 제3 층은, 상기 회로기판의 제1 내지 제3 면을 전체적으로 덮어줄 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 블록의 제4 층은, 상기 절연성 블록의 제1, 제2 층을 서로 연결시켜주는 다수의 브릿지를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판의 길이 방향을 따라서는 상기 브릿지와 장공이 서로 교번되게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 테스트 단자는 상기 장공을 통하여 상기 절연성 블록으로부터 노출될 수 있다.
본 발명에 의하면, 연결 탭이나 회로소자와 같은 회로구성의 장착공간을 충분히 확보할 수 있으면서도, 전기적인 연결 상태의 점검이나 정상 동작 여부의 확인이 가능하고, 배터리 셀의 전압 측정과 같은 다양한 목적에 기여할 수 있는 테스트 단자를 구비하는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 보호모듈 패키지의 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 2에 도시된 테스트 단자의 일 실시형태를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 도 4에 도시된 보호모듈 패키지의 사시도가 도시되어 있다.
도 6에는 도 5에 도시된 보호모듈 패키지의 일부로서의 회로기판의 사시도가 도시되어 있다.
도 7에는 도 6에 도시된 회로기판을 다른 각도에서 바라본 사시도가 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 보호모듈 패키지의 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2에 도시된 테스트 단자의 일 실시형태를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 전극 조립체(A)를 포함하는 본체(10a)와, 상기 전극 조립체(A)와 연결된 전극(11,12)이 인출되는 테라스부(10b1)를 포함하는 배터리 셀(10)과, 상기 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1) 상에 안착되어 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 보호모듈 패키지(50, protection module package)를 포함할 수 있으며, 상기 보호모듈 패키지(50)는 상기 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 제1 면(S1)과, 상기 제1 면(S1)과 반대되는 제2 면(S2)과, 상기 제1, 제2 면(S1,S2) 사이에서 상기 배터리 셀(10)의 본체(10a)를 마주하는 제3 면(S3)과, 상기 제3 면(S3)과 반대되며 테스트 단자(TP)가 형성된 제4 면(S4)을 포함하는 회로기판(S)을 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 셀(10)과 회로기판(S) 사이를 연결하는 것으로, 상기 제2 면(S2) 상에 배치되어 제4 면(S4)과 접하는 모서리로부터 인출되는 연결 탭(51,52)을 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 배터리 셀(10)은, 전극 조립체(A)와, 상기 전극 조립체(A)를 둘러싸는 외장재(H)와, 상기 외장재(H)로부터 인출되는 전극(11,12)을 포함할 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 전극 조립체(A)는, 제1, 제2 전극판과, 상기 제1, 제2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 롤(roll) 형태로 권취한 권취형으로 형성되거나 또는 제1, 제2 전극판과 세퍼레이터를 서로에 대해 적층시킨 적층형으로 형성될 수 있다. 상기 전극 조립체(A)의 제1, 제2 전극판은, 배터리 셀(10)의 전극(11,12)을 통하여 외장재(H)의 외부와 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 배터리 셀(10)의 전극(11,12)은, 전극 조립체(A)의 제1, 제2 전극판과 각각 전기적으로 연결되며 서로 다른 극성의 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 포함할 수 있다. 상기 전극(11,12)은 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)를 통하여 외부로 인출될 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 보호모듈 패키지(50)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 외장재(H)는 전극 조립체(A)를 둘러싸도록 형성되며, 전극 조립체(A)를 둘러싸고 남는 외장재(H)의 잉여 부분을 실링함으로써, 전극 조립체(A)를 밀봉하기 위한 실링부(10b)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 배터리 셀(10)은, 전극 조립체(A)와 전극 조립체(A)를 둘러싸는 외장재(H)를 포함하는 본체(10a)와, 상기 본체(10a)의 주변을 따라 형성되어 전극 조립체(A)를 밀봉하기 위한 외장재(H)를 포함하는 실링부(10b)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 실링부(10b)는 전극(11,12)이 인출되는 테라스부(10b1)를 포함할 수 있으며, 상기 실링부(10b)는, 상기 테라스부(10b1) 외에, 배터리 셀(10)의 본체(10a) 측부를 따라 형성된 사이드 실링부(10b2)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 보호모듈 패키지(50)는, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1) 상에 안착될 수 있다. 상기 보호모듈 패키지(50)는, 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 회로기판(S)을 포함할 수 있다. 상기 회로기판(S)은 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(10)의 충방전 전류의 경로를 형성할 수 있으며, 배터리 셀(10)의 과열이나 과충전 또는 과방전 등으로 인하여 발생되는 과열이나 폭발을 방지하기 위한 보호 동작을 수행할 수 있다.
상기 회로기판(S)은, 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결되는 연결 탭(51,52) 및 배터리 셀(10)의 보호 동작을 수행하기 위한 회로소자(E)들의 장착공간을 제공할 수 있는 제1, 제2 면(S1,S2)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 면(S1,S2)은, 회로기판(S) 중에서 가장 넓은 면적을 차지하는 주된 면에 해당될 수 있으며, 상기 제1, 제2 면(S1,S2)은, 서로 반대되는 한 쌍의 주된 면에 해당될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 연결 탭(51,52)이나 회로소자(E)들은, 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 중에서 어느 한 면 상에 집중적으로 배치되거나 또는 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 분산되어 배치될 수도 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들은, 회로기판(S)의 주된 면을 형성하는 제1, 제2 면(S2) 중에서 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 제1 면(S1) 보다는 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 반대되며 배터리 셀(10)로부터의 절연에서 보다 유리한 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)은, 회로기판(S)의 서로 반대되는 주된 면에 해당될 수 있으며, 각각 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 면과 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 반대되는 면에 해당될 수 있다. 즉, 상기 회로기판(S)을 포함하는 보호모듈 패키지(50)는, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1) 상에 안착될 수 있는데, 이때, 상기 회로기판(S)의 제1 면(S1)이 테라스부(10b1)와 마주하도록 보호모듈 패키지(50)가 테라스부(10b1) 상에 안착될 수 있다. 회로기판(S)의 주된 면을 형성하는 제1 면(S1)이 테라스부(10b1)와 마주하도록 배치됨으로써, 회로기판(S)을 포함하는 보호모듈 패키지(50)가 테라스부(10b1) 상에서 안정적으로 안착될 수 있다.
상기 회로기판(S)은, 제1, 제2 면(S1,S2) 사이를 연결해주는 제3, 제4 면(S3,S4)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3, 제4 면(S3,S4)은 회로기판(S)의 서로 반대되는 면에 해당될 수 있으며, 주된 면을 형성하는 제1, 제2 면(S2) 보다는 협소한 면적을 차지하는 측면에 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판의 제1 면 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4)은, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 연장되면서 서로에 대해 맞닿도록 이웃한 서로 다른 면들에 해당될 수 있다. 본 명세서를 통하여, 회로기판(S)의 길이 방향이란, 회로기판(S)이 연장되는 방향으로, 예를 들어, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)의 길이 방향에 해당될 수 있으며, 테라스부(10b1)로부터 연장되는 전극(11,12)과 교차하는 방향에 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(S)의 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4)은, 서로에 대해 맞닿는 모서리를 형성하면서, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 연장되는 회로기판(S)의 서로 이웃한 외면에 해당될 수 있으며, 상기 회로기판(S)은, 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4)을 포함하여, 대체로 직육면체의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 회로기판(S)의 제3, 제4 면(S3,S4)은, 각각 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 면과, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 반대되는 면에 해당될 수 있다. 상기 회로기판(S)을 포함하는 보호모듈 패키지(50)는, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1) 상에 안착될 수 있는데, 상기 회로기판(S)의 제3 면(S3)이 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하도록 테라스부(10b1) 상에 안착될 수 있다. 상기 회로기판(S)의 제4 면(S4)은, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 반대되는 면에 해당되며, 회로기판(S)의 전기적인 연결 상태를 점검하고 정상적인 작동 여부를 확인하기 위하여 테스트 프로브(미도시)에 대한 전기적인 접점을 제공하는 테스트 단자(TP)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서는 전기적인 연결 상태를 점검하고 회로기판(S)의 정상적인 작동 여부를 확인하기 위하여 또는 배터리 셀(10)의 전압 등을 측정하기 위한 목적으로, 외부로부터 테스트 프로브(미도시)의 접근이 용이하도록 상기 테스트 단자(TP)는 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 반대되는 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는 회로기판(S)의 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4) 중에서 배터리 셀(10)을 벗어난 제4 면(S4) 상에 형성된 테스트 단자(TP)에 대해 배터리 팩의 외부로부터 테스트 프로브(미도시)를 전기적으로 접촉시킴으로써 회로기판(S)의 전기적인 연결 상태를 점검하고 회로기판(S)의 정상적인 작동 상태를 확인할 수 있으며, 회로기판(S)을 경유하지 않은 배터리 셀(10)의 전압을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)는 배터리 셀(10)의 간섭을 벗어난 위치에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 테스트 단자(TP)가 형성된 회로기판(S)의 제4 면(S4)은 배터리 셀(10)의 간섭을 벗어난 위치에 형성될 수 있다. 여기서, 테스트 단자(TP)가 형성된 회로기판(S)의 제4 면(S4)이 배터리 셀(10)의 간섭을 벗어난 위치에 형성된다는 것은, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 제1 면(S1)이나, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 제3 면(S3)과는 달리, 배터리 셀(10)의 간섭을 회피하여 배터리 팩의 외부로부터 테스트 프로브(미도시)의 접근이 용이하게 이루어짐으로써, 테스트 프로브(미도시)와의 전기적인 접촉이 실질적으로 배터리 셀(10)의 간섭 없이 이루어질 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에는 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들이 장착될 수 있으며, 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상으로 장착공간을 확보하고, 확보된 장착공간을 활용하여 다수의 회로구성이 탑재될 수 있도록, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에는 형성되지 않고, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성될 수 있다. 본 명세서를 통하여 회로구성이란, 내부 회로를 갖는 회로소자(E)를 포함하고, 내부 회로를 갖지 않는 연결 탭(51,52) 등을 포괄적으로 의미하는 것으로, 예를 들어, 다른 회로구성들과 연결되어 전기적인 패스를 형성할 수 있는 구성을 포괄적으로 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 회로기판(S)의 제2 면(S2) 및 제4 면은, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 제1 면(S1) 및 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 제3 면(S3)과 달리, 배터리 셀(10)의 간섭을 회피하여 외부로부터 테스트 프로브(미도시)의 접근이 가능할 수 있으나, 상대적으로 넓은 면적을 제공할 수 있는 회로기판(S)의 주된 면으로서 다수의 회로구성들의 장착공간으로 제공될 수 있는 제2 면(S2) 보다는, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 테스트 단자(TP)를 형성함으로써, 제2 면(S2) 상으로 충분한 장착공간을 확보할 수 있으며, 확보된 장착공간 상으로 배터리 셀(10)의 충방전 동작을 보다 효율적으로 제어할 수 있도록 다수의 회로구성들이 공간적인 제약을 받지 않고 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)는 연결 탭(51,52)과 전기적으로 연결되는 도전패턴(L)의 일단을 형성하는 전극 패드에 해당될 수 있으며, 예를 들어, 회로기판(S)의 주된 면(회로기판 S의 제1, 제2 면 S1, S2) 상에 장착되는 회로소자(E) 보다 얇은 두께로 형성될 수 있기 때문에, 배터리 팩의 전체적인 공간 효율성을 고려하여, 상대적으로 두꺼운 두께로 형성되는 회로소자(E)들은 배터리 셀(10)의 본체(10a)의 높이에 의해 충분한 장착공간이 확보될 수 있는 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 설치될 수 있고, 반면에 상대적으로 얇은 두께로 형성되는 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 장착되는 회로소자(E)는 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상으로부터 상대적으로 두꺼운 두께를 형성하더라도, 배터리 셀(10)의 본체(10a)의 높이에 의해 확보된 장착공간 내에 수용되면서 배터리 셀(10)의 본체(10a)의 높이에 추가되는 부가적인 높이를 형성하지 않을 수 있고, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(10)의 제4 면(S4) 상에 형성되더라도 상대적으로 얇은 두께로 형성되므로, 실질적으로 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상으로부터 돌출된 형상을 형성하지 않음으로써 전체적인 배터리 팩의 부피에 부담을 주지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)가 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에서 얇은 두께로 형성된다거나 또는 실질적으로 제4 면(S4) 상으로부터 돌출된 형상을 형성하지 않는다는 것은, 상기 테스트 단자(TP)가 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성된 박판의 금속층을 포함할 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 배터리 셀(10)의 본체(10a)의 높이는 배터리 셀(10)의 에너지 밀도가 증가함에 따라 그만큼 더 상승된 높이를 형성하므로, 배터리 셀(10)의 에너지 밀도에 비례하여 배터리 셀(10)의 본체(10a)의 높이도 그만큼 증가하면서, 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상으로 증가된 장착공간을 확보해줄 수 있고, 높은 에너지 밀도의 배터리 셀(10)을 효율적으로 운용할 수 있도록 보다 많은 회로구성을 탑재할 수 있고, 또한, 요구되는 처리 용량에 따라 증가된 사이즈를 갖는 회로소자(E)가 탑재될 수 있다. 본 발명에 의하면, 상기 테스트 단자(TP)를 회로기판(S)의 주된 면에 해당되는 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 형성하지 않고, 제1, 제2 면(S1,S2) 사이를 연결해주는 제4 면(S4) 상에 형성하므로, 그 만큼 제1, 제2 면(S1,S2) 상으로 회로구성의 장착공간을 확보할 수 있고, 확보된 장착공간을 통하여 보다 많은 회로구성을 탑재할 수 있으며, 고성능의 회로구성을 탑재할 수 있기 때문에, 높은 에너지 밀도를 갖는 배터리 팩에 유리한 구조를 제공할 수 있다.
상기 회로구성의 장착공간에 대해, 회로구성과 배터리 셀(10) 간의 전기적인 단락을 회피하고 회로구성과 배터리 셀(10) 간의 전기적인 절연에 유리하도록, 회로기판(S)의 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4) 중에서, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 회로기판(S)의 제1 면(S1)이나 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 회로기판(S)의 제3 면(S3) 상으로는 회로구성이 장착되지 않을 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 회로구성은 회로기판(S)의 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4) 중 어느 면 상에도 장착될 수 있으며, 회로기판(S)의 제2 면(S2)을 위주로 하여, 회로구성들이 장착될 수 있고, 여분의 장착공간을 마련하도록 제2 면(S2) 외에, 제1 면(S1)이나 제3 면(S3), 제4 면(S4) 등에도 회로구성들이 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(S)은 다수의 도전패턴(L)을 포함할 수 있는데, 상기 테스트 단자(TP)는 상기 다수의 도전패턴(L) 중에서 회로기판(S)의 제4 면(S4) 측으로 연장되는 도전패턴(L)과 연결되는 금속층을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 제4 면(S4) 측으로 연장되는 도전패턴(L) 상에 직접 형성된 금속층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)는 연결 탭(51,52)과 전기적으로 연결된 도전패턴(L)의 일단에 도금으로 형성된 박판의 금속층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(S)은, 회로기판(S) 상에 형성된 제1, 제2 연결 탭(51,52)과 연결되는 제1, 제2 도전패턴(L)을 포함할 수 있으며, 상기 제1, 제2 도전패턴(L)은 제4 면(S4) 측으로 연장되어 제4 면(S4) 상에 형성된 테스트 단자(TP)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상으로 노출된 제1, 제2 도전패턴(L)의 일단에 형성된 한 쌍의 테스트 단자(TP)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 전기적인 연결 상태를 점검하고 회로기판(S)의 동작을 확인하거나 또는 배터리 셀(10)의 전압을 측정하는 등과 같이, 점검, 확인, 측정 등의 다양한 목적으로 형성될 수 있으며, 제1, 제2 연결 탭(51,52)과 연결된 한 쌍의 테스트 단자(TP) 외에, 추가적인 테스트 단자(TP)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서를 통하여 상기 테스트 단자(TP)란, 배터리 셀(10)의 충방전 전류의 입출력을 위한 목적을 갖지 않으면서 회로기판(S)과 전기적으로 연결되며 외부로 노출되도록 형성된 단자를 포괄적으로 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)는 배터리 셀(10)의 충방전 전류의 입출력을 목적으로 하는 입출력 단자(T)와는 다른 형상으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상으로 노출된 판상의 금속층으로 형성될 수 있으며, 뾰족한 침 형상으로 형성된 테스트 프로브(미도시)와의 접촉이 가능하도록 평편한 박판의 금속층으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 입출력 단자(T)는 회로기판(S)으로부터 연장되는 플렉서블한 연성 배선(W)의 단부에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 입출력 단자(T)는, 배터리 팩의 연결의 상대방이 되는 외부 기기, 그러니까, 외부 충전기 또는 외부 부하와의 연결을 위하여, 외부를 향하여 돌출된 핀 구조 또는 내부를 향하여 오목하게 인입된 홀 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 테스트 단자(TP)는 외부 기기와 연결되는 입출력 단자(T) 보다 좁은 면적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 입출력 단자(T)는 외부 기기와의 접촉 저항을 줄이기 위한 목적으로 상대적으로 넓은 면적으로 형성될 수 있는데 반하여, 상기 테스트 단자(TP)는 연결의 상대방이 되는 테스트 단자(TP)의 뾰족한 첨단을 수용할 수 있는 면적으로 형성되면 충분하므로, 상대적으로 협소한 면적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 입출력 단자(T)는 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 회로기판(S)으로부터 연장되는 플렉서블한 연성 배선(W)의 일단에 형성되어 있으나, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 입출력 단자(T)는 회로기판(S) 중 상대적으로 넓은 면적을 차지하는 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 형성될 수 있으며, 상기 입출력 단자(T)와 달리, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 주된 면을 형성하는 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 형성되기 보다는, 상대적으로 협소한 면적을 차지하는 제4 면(S4) 상에 형성될 수 있으며, 입출력 단자(T) 보다는 협소한 면적으로 형성되어, 회로기판(S)을 포함하는 전체 배터리 팩의 부피에 부담을 주지 않을 수 있다.
상기 회로기판(S) 상에는 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 연결 탭(51,52)이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 배치되어, 제4 면(S4)과 접하는 모서리로부터 회로기판(S)의 외부로 인출될 수 있다. 이때, 회로기판(S)의 외부로 인출된 연결 탭(51,52)은, 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다. 상기 연결 탭(51,52)은 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 배치되어, 제2 면(S2)과 제4 면(S4)이 서로 접하는 모서리로부터 회로기판(S)의 외부로 인출될 수 있다. 이때, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제4 면(S4)과 나란한 방향을 따라 회로기판(S)의 외부로 인출될 수 있으며, 회로기판(S)을 둘러싸면서 회로기판(S)의 제4 면(S4)과 나란한 방향을 따라 연장되는 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 겹쳐지면서 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 고정된 고정 편(FP)과, 절곡 편(BP)을 통하여 고정 편(FP)과 다른 평면 상에 배치된 결합 편(CP)을 포함할 수 있다. 상기 결합 편(CP)에는, 회로기판(S)을 둘러싸면서 연장되는 배터리 셀(10)의 전극(11,12)이 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결 탭(51,52)의 고정 편(FP)은 제2 면(S2)과 나란한 평면 상에 배치될 수 있고, 상기 연결 탭(51,52)의 결합 편(CP)은 제4 면(S4)과 나란한 평면 상에 배치될 수 있다. 본 명세서를 통하여, 상기 연결 탭(51,52)의 결합 편(CP)은 제4 면(S4)과 나란한 평면 상에 배치된 구조를 위주로 설명하고 있으나, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 결합 편(CP)은 제4 면(S4)을 포함하여 제2 면(S2)과 다른 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 절곡 편(BP)은. 상기 고정 편(FP)과 결합 편(CP)이 서로 다른 평면 상에 배치되도록 절곡되면서, 회로기판(S)의 외부로 인출되는 탭 인출 위치(P)를 형성할 수 있다. 상기 절곡 편(BP)은, 절곡의 편이성을 고려하여 절개부(55)를 사이에 두고 쌍으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 연결 탭(51,52)의 절개부(55)를 사이에 두고, 한 쌍의 절곡 편(BP)과 한 쌍의 탭 인출 위치(P)가 형성될 수 있다.
상기 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 회로기판(S)의 일 단부에는 연성 배선(W)이 연결될 수 있다. 상기 연성 배선(W)의 일 단부에는 상기 회로기판(S)과의 연결 영역(CA)이 형성될 수 있고, 상기 연성 배선(W)의 타 단부에는 배터리 팩의 입출력 단자(T)가 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 중에서 어느 일 면 상에는 연성 배선(W)과의 연결 영역(CA)이 형성될 수 있으며, 배터리 셀(10)과의 전기적인 절연을 고려하여 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 반대되는 제2 면(S2) 상에 연성 배선(W)과의 연결 영역(CA)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 영역(CA)은 회로기판(S)과 연성 배선(W) 사이에 형성된 솔더링 물질을 포함할 수 있다. 상기 회로기판(S)은, 회로기판(S)의 기저를 형성하는 절연기판 상에 도전패턴(L)이 형성된 경성회로기판으로 형성될 수 있으며, 상기 연성 배선(W)은 연성 배선(W)의 기저를 형성하는 가요성의 절연필름 상에 도전패턴이 형성된 연성회로기판으로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 테스트 단자(TP)가 형성된 제4 면(S4)을 포함하는 회로기판(S)은, 연성회로기판 이라기 보다는 경성회로기판일 수 있다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 4에 도시된 보호모듈 패키지의 사시도가 도시되어 있다. 도 6에는 도 5에 도시된 보호모듈 패키지의 일부로서의 회로기판의 사시도가 도시되어 있다. 도 7에는 도 6에 도시된 회로기판을 다른 각도에서 바라본 사시도가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 전극 조립체(A)를 포함하는 본체(10a)와, 상기 전극 조립체(A)와 연결된 전극(11,12)이 인출되는 테라스부(10b1)를 포함하는 배터리 셀(10)과, 상기 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1) 상에 안착되어 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 보호모듈 패키지(150, protection module package)를 포함할 수 있으며, 상기 보호모듈 패키지(150)는 상기 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 제1 면(S1)과 상기 제1 면(S1)과 반대되는 제2 면(S2)과, 상기 제1, 제2 면(S1,S2) 사이에서 본체(10a)를 마주하는 제3 면(S3)과, 상기 제3 면(S3)과 반대되며 테스트 단자(TP)가 형성된 제4 면(S4)을 포함하는 회로기판(S)과, 상기 회로기판(S)의 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4) 중에서 적어도 어느 일 면을 덮는 절연성 블록(M)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 절연성 블록(M)은, 상기 제1, 제2 면(S1,S2)을 덮고 테스트 단자(TP)가 형성된 제4 면(S4)의 일부를 노출시키도록 상기 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 장공(O)을 사이에 두고 제4 면(S4)을 가로질러 연장되는 둘 이상 다수의 브릿지(B)가 형성된 측면을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 셀(10)과 회로기판(S) 사이를 연결하는 것으로, 상기 제2 면(S2) 상에 배치되어 제4 면(S4)과 접하는 모서리로부터 인출되는 연결 탭(51,52)을 더 포함할 수 있다.
상기 회로기판(S)은 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 제1 면(S1)과, 상기 제1 면(S1)과 반대되는 제2 면(S2)을 포함할 수 있으며, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 제3 면(S3)과 상기 제3 면(S3)과 반대되는 제4 면(S4)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 제1 면(S1) 및 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 제3 면(S3)을 제외하고, 배터리 셀(10)로부터의 절연 확보에 유리한 제2 면(S2) 상으로는 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들이 배치될 수 있고, 또한, 배터리 셀(10)로부터의 절연 확보와 함께, 배터리 팩의 외부로부터 접근이 상대적으로 유리한 제4 면(S4) 상에는 테스트 단자(TP)가 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들을 포함하는 회로구성은, 제2 면(S2)을 위주로 하여 장착되되, 여분의 장착공간을 확보하기 위하여, 제1 면(S1)이나 제3 면(S3), 제4 면(S4) 등에도 장착될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 테스트 단자(TP)는 배터리 셀(10)과의 전기적인 간섭이나 물리적인 간섭이 최소화될 수 있는 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성될 수 있는데, 상기 테스트 단자(TP)는 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성되더라도, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상으로부터 돌출된 형상을 형성하지 않을 수 있고, 예를 들어, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 측으로 연장되는 도전패턴(L, 도 3 참조) 상에 형성된 박판의 금속층으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서 상기 회로기판(S) 상에는 회로기판(S)의 외면을 덮는 절연성 블록(M)이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 회로기판(S)의 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4) 상에는 각각 절연성 블록(M)의 제1 내지 제4 층(M1,M2,M3,M4)이 형성될 수 있으며, 상기 절연성 블록(M)은 회로기판(S)의 외면을 형성하는 제1 내지 제4 면(S1,S2,S3,S4)을 덮어줄 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들의 장착공간을 제공하는 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에는 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)이 형성되어, 이들 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들을 절연시킬 수 있고, 외부 환경으로부터 보호해줄 수 있다. 상기 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)은, 상기 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)을 전체적으로 덮어 줄 수 있다.
상기 절연성 블록(M)은, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 회로기판(S)의 제3 면(S3)은 전체적으로 덮어주는 한편으로, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 반대되는 회로기판(S)의 제4 면(S4)은 부분적으로 덮어주면서 테스트 단자(TP)가 형성된 제4 면(S4)의 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 회로기판(S)의 제4 면(S4)은, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 반대되는 면에 해당되며, 회로기판(S)의 전기적인 연결 상태를 점검하거나 회로기판(S)의 정상적인 작동 여부를 확인하고 배터리 셀(10)의 전압을 측정하기 위한 목적으로, 상기 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에는 테스트 단자(TP)가 형성될 수 있다. 이때, 테스트 단자(TP)에 대한 테스트 프로브(미도시)의 접근을 허용하도록 테스트 단자(TP)가 형성된 회로기판(S)의 제4 면(S4) 일부가 노출되도록 절연성 블록(M)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(S) 상에는 연결 탭(51,52)이 배치될 수 있고, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)으로부터 연장되어 절연성 블록(M)의 외부로 인출될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 배치되어, 제4 면(S4)과 접하는 모서리로부터 회로기판(S)의 외부로 인출될 수 있다. 이때, 회로기판(S)의 외부로 인출된 연결 탭(51,52)은, 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다. 상기 연결 탭(51,52)은 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 배치되어, 제2 면(S2)과 제4 면(S4)이 서로 접하는 모서리로부터 회로기판(S)의 외부로 인출될 수 있다. 이때, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S) 및 회로기판(S)을 둘러싸는 절연성 블록(M)의 외부로 인출되어, 절연성 블록(M)의 외부에서 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연결 탭(51,52)은, 절연성 블록(M)에 형성된 탭 인출 위치(P)를 통하여 절연성 블록(M)의 외부로 인출될 수 있으며, 절연성 블록(M)으로부터 인출된 연결 탭(51,52)과 겹쳐지도록 연장되는 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다. 즉, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제4 면(S4)과 나란한 방향을 따라 절연성 블록(M)의 외부로 인출될 수 있으며, 절연성 블록(M)을 둘러싸면서 회로기판(S)의 제4 면(S4)과 나란한 방향을 따라 연장되는 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 겹쳐지면서 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다.
상기 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에는 각각 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)이 형성될 수 있다. 상기 절연성 블록(M)은, 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)을 덮어 회로기판(S)을 절연시킬 수 있으며, 외부 환경으로부터 회로기판(S)을 보호해줄 수 있다. 상기 절연성 블록(M)은, 전기 절연성의 고분자 수지소재로 형성될 수 있으며, 몰딩 성형체로 형성될 수 있다. 상기 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)은, 각각 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 형성될 수 있으며, 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)을 전체적으로 덮어줄 수 있고, 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)이 외부로 노출되지 않도록 제1, 제2 면(S1,S2)을 완전히 덮어줄 수 있다. 상기 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)은, 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들의 장착공간을 제공하므로, 상기 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)은 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)을 전체적으로 덮어서, 연결 탭(51,52) 및 회로소자(E)들이 외부로 노출되지 않도록 이들을 절연시킬 수 있다.
상기 절연성 블록(M)의 제1 층(M1)은, 회로기판(S)의 두께 방향을 따라 균일한 두께로 형성될 수 있다. 즉, 상기 절연성 블록(M)의 제1 층(M1)은, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 균일한 두께로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 제1 층(M1)은 평탄한 면을 가질 수 있다. 상기 절연성 블록(M)은, 배터리 셀(10)의 테라스부(10b1)와 마주하는 회로기판(S)의 제1 면(S1)을 덮어줌으로써, 배터리 셀(10)과 회로기판(S) 사이의 전기적인 간섭을 방지할 수 있다.
상기 절연성 블록(M)의 제2 층(M2)에는, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 연결 탭(51,52)을 수용하는 폭으로 형성된 회피 홈(G)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 회피 홈(G)은, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 연결 탭(51,52)과 겹쳐지는 위치에 형성되며, 상기 회피 홈(G)의 폭은, 적어도 연결 탭(51,52)의 폭과 같거나 또는 이보다 넓은 폭으로 형성될 수 있다.
상기 회피 홈(G)은 절연성 블록(M)으로부터 인출된 연결 탭(51,52)과 절연성 블록(M) 간의 간섭을 피하기 위한 목적으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 절연성 블록(M)으로부터 인출된 연결 탭(51,52)과 절연성 블록(M) 간의 물리적인 간섭을 피하거나 또는 연결 탭(51,52)과 배터리 셀(10)의 전극(11,12) 간의 용접시 절연성 블록(M)의 손상을 방지하기 위한 목적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 회피 홈(G)은, 서로 연결되는 연결 탭(51,52) 및 배터리 셀(10)의 전극(11,12) 간의 위치 정렬을 위한 위치 정렬 표시를 제공할 수 있다. 상기 연결 탭(51,52) 및 배터리 셀(10)의 전극(11,12)은, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 상기 회피 홈(G)의 위치에서 서로 연결될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 절연성 블록(M)으로부터 인출된 연결 탭(51,52)은, 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 함께 절곡되면서 상기 회피 홈(G) 상에 안착될 수도 있다.
상기 연결 탭(51,52)은 각각 배터리 셀(10)의 제1, 제2 전극(11,12)과 연결되는 제1, 제2 연결 탭(51,52)을 포함할 수 있고, 각각의 제1, 제2 연결 탭(51,52)을 수용하는 폭으로 형성된 회피 홈(G)은 한 쌍으로 형성되어, 상기 절연성 블록(M)의 제2 층(M2)에는 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 서로 떨어져 배치된 한 쌍의 회피 홈(G)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 절연성 블록(M)의 제2 층(M2)은, 회로기판(S)의 두께 방향을 따라 서로에 대해 단차진 박육부(Mb)와 후육부(Ma)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 박육부(Mb)와 후육부(Ma) 사이의 단차를 통하여 상기 회피 홈(G)이 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 절연성 블록(M)의 제2 층(M2)은 회로기판(S)의 두께 방향을 따라 상대적으로 얇은 두께로 형성된 박육부(Mb)와, 상대적으로 두꺼운 두께로 형성된 후육부(Ma)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 서로 다른 두께로 형성된 박육부(Mb)와 후육부(Ma) 사이의 단차를 통하여 상기 회피 홈(G)이 제공될 수 있다.
상기 회로기판(S)의 제3 면(S3) 상에는 절연성 블록(M)의 제3 층(M3)이 형성될 수 있다. 상기 절연성 블록(M)은, 회로기판(S)의 제3 면(S3)을 덮어 회로기판(S)을 절연시킬 수 있으며, 외부 환경으로부터 회로기판(S)을 보호해줄 수 있다. 즉, 상기 절연성 블록(M)은, 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 회로기판(S)의 제3 면(S3)을 덮어줌으로써, 배터리 셀(10)과 회로기판(S) 사이의 전기적인 간섭을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리 셀(10)의 본체(10a)를 향하여 접힌 사이드 실링부(10b2)는 그 단면을 통하여 외장재(H)의 금속막이 노출될 수도 있으며, 이러한 사이드 실링부(10b2)와 회로기판(S) 간의 전기적인 간섭을 회피하도록, 상기 배터리 셀(10)의 본체(10a)와 마주하는 회로기판(S)의 제3 면(S3)은 절연성 블록(M)의 제3 층(M3)에 의해 전체적으로 덮여질 수 있다.
상기 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에는 절연성 블록(M)의 제4 층(M4)을 형성하는 것으로, 절연성 블록(M)의 브릿지(B)가 형성될 수 있다. 상기 절연성 블록(M)의 브릿지(B)는, 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)을 서로 연결시켜줌으로써, 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)이 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2)으로부터 박리되는 것을 방지해줄 수 있다. 즉, 상기 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)은 브릿지(B)를 통하여 서로에 대해 연결되며 서로에 대해 지지됨으로써, 절연성 블록(M)의 파손이나 손상이 방지될 수 있고, 외부 충격에 대한 내충격성이 향상될 수 있다. 상기 절연성 블록(M)의 브릿지(B)는, 회로기판(S)의 제4 면(S4)을 가로질러 연장되어, 회로기판(S)의 제4 면(S4)을 부분적으로 덮어주면서 테스트 단자(TP)가 형성된 제4 면(S4)의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 브릿지(B)는 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)을 서로 연결하도록 회로기판(S)의 두께 방향을 따라 제4 면(S4)을 가로질러 연장될 수 있다. 이때, 상기 브릿지(B)는, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 서로로부터 떨어진 위치에서 제4 면(S4)을 가로질러 연장되는 둘 이상 다수의 브릿지(B)를 포함할 수 있으며, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 서로로부터 이격된 브릿지(B) 사이에 형성된 장공(O)을 통하여 회로기판(S)의 제4 면(S4) 일부, 그러니까, 테스트 단자(TP)가 형성된 회로기판의 제4 면(S4) 일부를 외부로 노출시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 장공(O)을 통하여 회로기판(S)의 제4 면(S4) 일부를 외부로 노출시킴으로써, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성된 테스트 단자(TP)에 대한 테스트 프로브(미도시)의 접근을 허용할 수 있으며, 테스트 단자(TP)에 대해 테스트 프로브(미도시)의 전기적인 접촉을 허용함으로써, 회로기판(S)의 전기적인 연결 상태를 점검하고 회로기판(S)의 정상 작동 여부를 확인할 수 있으며, 회로기판(S)을 경유하지 않은 배터리 셀(10)의 전압을 측정할 수 있다.
상기 브릿지(B)의 형성 위치에 대해, 상기 브릿지(B)는 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 장공(O)을 사이에 두고 서로로부터 이격된 위치에 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 상기 브릿지(B)와 장공(O)은 서로 교번되게 형성될 수 있으며, 서로 배타적인 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 장공(O)이란, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 서로 이웃한 브릿지(B) 사이의 이격에 해당되며, 브릿지(B)를 벗어나 회로기판(S)의 일부가 노출되는 개소에 해당될 수 있다. 상기 장공(O)은 회로기판(S)의 제4 면(S4) 일부를 절연성 블록(M)의 외부로 노출시킴으로써, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성된 테스트 단자(TP)에 대한 접근을 허용하고, 테스트 단자(TP)와 테스트 프로브(미도시) 간의 전기적인 접촉을 통하여 회로기판(S)의 전기적인 연결 상태를 점검하고 회로기판(S)의 정상 동작 여부를 확인할 수 있으며, 회로기판(S)을 경유하지 않은 배터리 셀(10)의 전압을 측정할 수 있다.
상기 브릿지(B)는, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 측에 형성된 리세스(50`)를 관통하도록 형성될 수 있다. 상기 브릿지(B)는, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상의 국부적인 위치에 형성되어, 회로기판(S)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 형성된 절연성 블록(M)의 제1, 제2 층(M1,M2)을 서로 연결해주는 것으로, 제1, 제2 층(M1,M2)을 견고하게 연결할 수 있도록 충분한 단면적으로 형성될 수 있으며, 회로기판(S)에 형성된 리세스(50`)를 채우면서 충분한 단면적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(S)의 제4 면(S4)에는, 오목하게 인입된 형태의 리세스(50`)가 형성될 수 있으며, 상기 리세스(50`)는, 회로기판(S)의 내측을 향하여 라운드지게 형성된 오목한 곡면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 리세스(50`)는, 회로기판(S)의 두께에 대응되는 높이를 갖는 원주면 형태의 곡면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 장공(O)은 탭 인출 위치(P)와 겹치는 위치에 형성될 수 있다. 이때, 탭 인출 위치(P)와 겹치는 위치에 형성된 장공(O)을 통하여 연결 탭(51,52)의 이상 여부를 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 장공(O)을 통하여 회로기판(S)의 제4 면(S4) 일부를 외부로 노출시킴으로써, 회로기판(S)의 제4 면(S4) 상에 형성된 테스트 단자(TP)를 외부로 노출시킬 수 있으며, 회로기판(S) 상의 연결 탭(51,52)이나 회로소자(E)들의 이상 여부를 확인하거나 수리 교체와 같은 유지 보수의 편이를 제공할 수 있다.
상기 브릿지(B 또는 브릿지 B가 채워진 리세스 50`)는, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 다수의 개소에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 브릿지(B)는 제1 연결 탭(51)이 인출되는 한 쌍의 탭 인출 위치(P) 사이와, 제2 연결 탭(52)이 인출되는 한 쌍의 탭 인출 위치(P) 사이에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 브릿지(B)는, 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 제1 연결 탭(51)과 연성 배선(W) 사이에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 회로기판(S)의 길이 방향을 따라 회로기판(S)의 일 단부에는 연성 배선(W)이 연결될 수 있으며, 연성 배선(W)이 연결된 회로기판(S)의 일 단부와 인접한 제1 연결 탭(51)과 연성 배선(W) 사이에는 브릿지(B)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 브릿지(B)와 이웃한 장공(O)을 통하여 연성 배선(W)과 회로기판(S) 사이의 연결 상태를 확인할 수 있다.
상기 회로기판(S) 상에는 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결되는 연결 탭(51,52)이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 배치되어, 제4 면(S4)과 접하는 모서리로부터 회로기판(S)의 외부로 인출될 수 있다. 이때, 상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제4 면(S4)과 나란한 방향을 따라 회로기판(S)의 외부로 인출될 수 있으며, 회로기판(S)을 둘러싸면서 회로기판(S)의 제4 면(S4)과 나란한 방향을 따라 연장되는 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 겹쳐지면서 배터리 셀(10)의 전극(11,12)과 연결될 수 있다.
상기 연결 탭(51,52)은, 회로기판(S)의 제2 면(S2) 상에 고정된 고정 편(FP)과, 절곡 편(BP)을 통하여 고정 편(FP)과 다른 평면 상에 배치된 결합 편(CP)을 포함할 수 있다. 상기 결합 편(CP)에는, 회로기판(S)을 둘러싸면서 연장되는 배터리 셀(10)의 전극(11,12)이 결합될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결 탭(51,52)의 고정 편(FP)은 제2 면(S2)과 나란한 평면 상에 배치될 수 있고, 상기 연결 탭(51,52)의 결합 편(CP)은 제4 면(S4)과 나란한 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 절곡 편(BP)은. 상기 고정 편(FP)과 결합 편(CP)이 서로 다른 평면 상에 배치되도록 절곡되면서, 회로기판(S)의 외부로 인출되는 탭 인출 위치(P)를 형성할 수 있다. 상기 절곡 편(BP)은, 절곡의 편이성을 고려하여 절개부(55)를 사이에 두고 쌍으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 절개부(55)는 절곡 편(BP)의 절곡이 용이하게 이루어지도록 하면서도, 절개부(55)를 통하여 절연성 블록(M)을 형성하는 용융 수지의 흐름을 개선하여, 절곡 편(BP 또는 절곡 편 BP이 형성하는 탭 인출 위치 P) 사이에 형성된 리세스(50`)가 충실하게 매워지도록 할 수 있고, 견고한 구조의 브릿지(B)가 형성되도록 할 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.
10: 배터리 셀 10a: 본체
10b: 실링부 10b1: 테라스부
11,12: 전극 50,150: 보호모듈 패키지
51,52: 연결 탭 M: 절연성 블록
Ma: 후육부 Mb: 박육부
M1: 제1 층 M2: 제2 층
M3: 제3 층 M4: 제4 층
S: 회로기판 S1: 제1 면
S2: 제2 면 S3: 제3 면
S4: 제4 면 B: 브릿지
O: 장공 P: 탭 인출 위치
G: 회피 홈

Claims (20)

  1. 전극 조립체를 포함하는 본체와, 상기 전극 조립체와 연결된 전극이 인출되는 테라스부를 포함하는 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀의 테라스부 상에 안착되어 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 보호모듈 패키지를 포함하고,
    상기 보호모듈 패키지는,
    상기 배터리 셀의 테라스부와 마주하는 제1 면과, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면과, 상기 제1, 제2 면 사이에서 상기 배터리 셀의 본체와 마주하는 제3 면과, 상기 제3 면과 반대되며 테스트 단자가 형성된 제4 면을 포함하는 회로기판; 및
    상기 배터리 셀과 회로기판 사이를 연결하는 연결 탭;을 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판의 제1 내지 제4 면은, 회로기판의 길이 방향을 따라 연장되며, 서로에 대해 맞닿도록 이웃한 서로 다른 면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판의 제1, 제2 면은 상대적으로 넓은 면적을 차지하는 회로기판의 주된 면을 형성하고,
    상기 회로기판의 제3, 제4 면은 상대적으로 좁은 면적을 차지하는 회로기판의 측면을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판의 제1, 제2 면 중에서 적어도 어느 한 면 상에는, 상기 연결 탭과 회로소자가 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결 탭은, 상기 회로기판의 제2 면 상에 배치되어, 상기 회로기판의 제4 면과 접하는 모서리로부터 인출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회로기판의 제4 면 상에 형성된 테스트 단자의 두께는, 상기 회로기판의 제2 면 상에 형성된 회로소자의 두께 보다 얇은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 단자는 회로기판에 형성된 다수의 도전패턴 중에서 회로기판의 제4 면 측으로 연장되는 도전패턴과 연결되는 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 단자는 상기 회로기판의 제4 면 측으로 연장되는 도전패턴의 단부 상에 형성된 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩과 연결되는 외부 기기에 대해, 상기 배터리 셀의 충방전 전류의 입출력을 위한 입출력 단자를 더 포함하고,
    상기 테스트 단자는 상기 입출력 단자와는 다른 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 테스트 단자는 상기 입출력 단자 보다 좁은 면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 입출력 단자는 상기 회로기판의 길이 방향을 따라 회로기판으로부터 연장되는 플렉서블한 연성 배선의 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연성 배선의 일 단부에는 상기 회로기판과의 연결 영역이 형성되고, 상기 연성 배선의 타 단부에는 상기 입출력 단자가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연결 영역은, 상기 회로기판의 제1, 제2 면 중에서 어느 일 면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 보호모듈 패키지는, 상기 회로기판의 제1 내지 제4 면 중에서 적어도 어느 일 면을 덮는 절연성 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연성 블록은,
    상기 회로기판의 제1, 제2 면을 덮고,
    상기 테스트 단자가 형성된 제4 면의 일부를 노출시키도록 상기 회로기판의 길이 방향을 따라 장공을 사이에 두고 제4 면을 가로질러 연장되는 다수의 브릿지가 형성된 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 절연성 블록은, 상기 회로기판의 제1 내지 제4 면 상에 형성된 제1 내지 제4 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 절연성 블록의 제1 내지 제3 층은, 상기 회로기판의 제1 내지 제3 면을 전체적으로 덮어주는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 절연성 블록의 제4 층은, 상기 절연성 블록의 제1, 제2 층을 서로 연결시켜주는 다수의 브릿지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 회로기판의 길이 방향을 따라서는 상기 브릿지와 장공이 서로 교번되게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 테스트 단자는 상기 장공을 통하여 상기 절연성 블록으로부터 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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