KR20230141586A - 전지 팩, 전기 자동차 및 전지 팩 조립 방법 - Google Patents

전지 팩, 전기 자동차 및 전지 팩 조립 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 전지 팩은, 복수의 전지 셀, 전지 관리 모듈, 복수의 센서 소자 및/또는 복수의 집전 소자, 및 복수의 전도체 라인, 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 인쇄 회로에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체를 포함한다. 상기 전도체 라인은 상기 가요성 인쇄 회로를 따라 이어지고 상기 복수의 가요성 플랫 케이블로 분기되며, 상기 전도체 라인 각각은 상기 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 플랫 케이블을 통해 상기 센서 소자 중 하나, 상기 집전 소자 중 하나 및/또는 상기 전지 셀 중 하나와 상기 전지 관리 모듈을 전기적으로 상호 연결한다.

Description

전지 팩, 전기 자동차 및 전지 팩 조립 방법{A BATTERY PACK, AN ELECTRIC VEHICLE AND A METHOD FOR ASSEMBLING A BATTERY PACK}
본 발명의 실시예는 전지 팩, 전기 자동차 및 전지 팩의 조립 방법에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 물건과 사람들의 운송 수단은 전력을 동력원으로 사용하여 개발되고 있다. 전기 자동차는 이차 전지에 저장된 에너지를 사용하여 전기 모터에 의해 추진되는 자동차이다. 전기 자동차는 전지로만 구동되거나 가령 가솔린 발전기에 의해 적어도 부분적으로 구동되는 하이브리드 자동차일 수 있다. 또한, 전기 자동차는 전기 모터와 기존 연소 엔진의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로 전기 차량 전지(EVB) 또는 견인(트랙션) 전지는 전지 전기 차량(BEV)의 추진에 사용되는 전지이다. 전기 자동차 전지는 지속적인 시간 동안 전원을 공급하도록 설계되었기 때문에 시동, 조명 및 점화 전지와는 다르다. 충전식 또는 이차 전지는 충전과 방전을 반복할 수 있다는 점에서 일차 전지와 다르며, 후자는 화학 물질을 전기 에너지로 비가역적으로 변환할 뿐이다. 일반적으로 휴대전화, 노트북, 캠코더 등의 소형 전자기기의 전원은 소용량 이차 전지가 사용되고, 하이브리드 자동차 등의 전원은 고용량 이차 전지가 사용된다.
일반적으로 이차 전지는 양극, 음극, 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스, 및 전극 조립체와 전기적으로 연결된 전극 단자를 포함한다. 양극, 음극 및 전해액의 전기 화학 반응을 통해 전지의 충전과 방전이 가능하도록 전해액이 케이스에 주입된다. 케이스의 형상(예: 원통형 또는 직사각형)은 전지의 용도에 따라 다르다. 노트북 및 가전 제품에 널리 사용되는 리튬 이온 (및 유사한 리튬 폴리머) 전지는 개발중인 가장 최근의 전기 차량 그룹에서 가장 두드러진다.
이차 전지는 고 에너지 밀도를 제공하기 위하여(예: 하이브리드 차량의 모터 구동용) 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 단위 전지 셀로 형성되는 전지 모듈로서 사용될 수 있다. 즉, 전지 모듈은 필요한 전력량에 부합하고, 예컨대, 전기 차량의 고출력 이차 전지를 구현하기 위하여, 다수의 단위 전지의 전극 단자를 서로 연결하여 형성된다.
전지 모듈은 블록형(block) 구조 또는 모듈형(module) 구조로 구성될 수 있다. 블록형 구조에서, 각 전지 셀은 공통된 집전체 구조와 공통된 전지 관리 시스템에 연결된다. 모듈형 구조에서는, 서브 모듈이 다수의 전지 셀을 연결하여 형성되고, 전지 모듈은 다수의 서브 모듈을 연결하여 형성된다. 차량 애플리케이션에서 전지 시스템은 원하는 전압을 제공하기 위해 직렬로 연결된 복수의 전지 모듈로 구성되는 경우가 많다. 여기서 전지 모듈은 복수의 전지 셀이 적층된 서브 모듈을 포함할 수 있으며, 전지 모듈에서 병렬로 연결된 셀을 포함하는 서브 모듈은 직렬로 연결되거나(XpYs) 직렬로 연결된 셀을 포함하는 서브 모듈은 병렬로 연결될 수 있다(XsYp).
전지 팩은 여러 개의 (일반적으로 동일한) 전지 모듈 세트이다. 이들은 원하는 전압, 용량 또는 전력 밀도를 제공하기 위해 직렬, 병렬 또는 두 가지를 혼합 방식으로 구성될 수 있다. 전지 팩의 구성 요소에는 개별 전지 모듈과 그 사이에 전기 전도성을 제공하는 상호 연결부가 포함된다.
전지 시스템에 연결된 다양한 전기 소비자의 동적 전력 요구를 충족시키기 위해, 전지 전력 출력 및 충전의 정적 제어는 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 전지 시스템과 전기 소비자의 컨트롤러 사이에 정보의 꾸준한 교환이 요구될 수 있다. 이 정보에는 전지 시스템의 실제 충전 상태(SoC), 잠재적 전기 성능, 충전 기능 및 내부 저항은 물론 소비자의 실제 또는 예측된 전력 수요 또는 잉여가 포함된다. 따라서 전지 시스템은 시스템 수준에서 이러한 정보를 획득 및 처리하기 위한 전지 관리(또는 제어) 시스템(Battery Management System, BMS, 이하 BMS라 함) 및 시스템 전지 모듈의 일부인 전지 관리 모듈(Battery Management Module, BMM, 이하 BMM이라 함)이라고도 불리우는 복수의 전지 모듈 관리자를 포함할 수 있다. 전지 관리 모듈은 모듈 수준에서 관련 정보를 얻고 처리한다. BMS는 일반적으로 시스템 전압, 시스템 전류, 시스템 하우징 내부 여러 위치의 국부 온도, 충전 부품과 시스템 하우징 사이의 절연 저항을 측정한다. BMM은 일반적으로 전지 모듈에 있는 전지 셀의 개별 셀 전압과 온도를 측정한다.
따라서, BMS 및 BMM은 전지 팩을 관리, 예를 들어, 전지 셀이 안전한 작동 영역(또는 안전 작동 매개 변수) 밖에서 작동하지 않도록 보호하고, 전지 셀의 상태를 모니터링하며, 2차 데이터를 계산하여 해당 데이터를 보고하고, 이의 환경을 제어하며, 인증 및/또는 균형을 유지하는 등의 작업을 수행하기 위해 제공될 수 있다.
비정상적인 작동 상태의 경우 전지 팩은 일반적으로 전지 팩의 단자에 연결된 부하에서 분리되어야 한다. 따라서, 전지 시스템은 전지 모듈과 전지 시스템 단자 사이에 전기적으로 연결된 전지 차단 유닛(Battery Disconnect Unit, BDU, 이하 BDU 라 함)을 더욱 포함한다. BDU는 전지 팩과 차량의 전기 시스템 사이의 주요 인터페이스이다. BDU에는 전지 팩과 전기 시스템 사이의 고전류 경로를 열거나 닫는 전자 기계 스위치가 포함된다. BDU는 전압 및 전류 측정과 같은 전지 모듈 측정과 함께 전지 제어 유닛(Battery Control Unit, BCU, 이하 BCU라 함)에 피드백을 제공한다. BCU)는 BDU에서 수신된 피드백을 기반으로 낮은 전류 경로를 사용하여 BDU의 스위치를 제어한다. 따라서 BDU의 주요 기능에는 전지 팩과 전기 시스템 사이의 전류 흐름 제어 및 전류 감지가 포함될 수 있다. BDU는 외부 충전 및 사전 충전과 같은 추가 기능을 추가로 관리할 수 있다.
관련 기술에 따른 전기 자동차용 전지 팩은 일반적으로 셀 감지 장치가 통합된 플라스틱 캐리어를 포함한다. 여기서 셀 감지 장치의 정보(또는 데이터)는 비용이 많이 들고 복잡하며 중량이 무거운 케이블 배열 구조체를 통해 수집되어 전체 전지 팩을 통해 하나의 중앙 BMM으로 전송된다. 한편, 분산형 BMM은 상호 적층된 복수의 전지 셀의 셀 스택의 상부에 배치된다. 이 경우 분산된 BMM은 서로 연결되어야 한다. 여기서 BMM과 이들 사이의 상호 연결구는 전지 셀 상단의 유용한 공간을 활용하는 견고한, 다시 말해 잘 휘지 않는 부품이다. 이러한 BMM도 BDU에 연결되어야 한다. 따라서 전지 팩 내에서 많은 양의 전압 및/또는 온도 감지를 위해 많은 수의 케이블이 고정되기 위해, 케이블 클립과 같은 추가 부품이 필요하다.
본 발명의 목적은 구성 요소 간의 연결을 위한 배선을 최소화하여 제조될 수 있는 전지 팩을 제공하는 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전지 팩은, 복수의 전지 셀, 전지 관리 모듈, 복수의 센서 소자 및/또는 복수의 집전 소자, 및 가요성 도체 배열 구조체를 포함한다. 가요성 도체 배열 구조체는, 복수의 전도체 라인, 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 인쇄 회로에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블을 포함한다. 전도체 라인은 가요성 인쇄 회로를 따라 이어지고 복수의 가요성 플랫 케이블로 분기된다. 전도체 라인 각각은 가요성 인쇄 회로 및 가요성 플랫 케이블을 통해 센서 소자 중 하나, 집전 소자 중 하나 및/또는 전지 셀 중 하나와 상기 전지 관리 모듈을 전기적으로 상호 연결한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차는 전술한 바와 같은 전지 팩을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 전지 팩의 조립 방법을 제공한다. 이 전지 팩의 조립 방법은, 복수의 전지 셀, 전지 관리 모듈, 복수의 센서 소자 및/또는 복수의 집전 소자, 및 복수의 전도체 라인, 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 인쇄 회로에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체를 제공하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 전도체 라인은 상기 가요성 인쇄 회로를 따라 이어져 상기 복수의 가요성 플랫 케이블로 분기된다. 또한, 전지 팩의 조립 방법은, 상기 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 플랫 케이블 중 하나를 통해 상기 센서 소자, 상기 집전 소자 및/또는 상기 전지 셀 각각을 상기 전도체 라인 중 하나에 의해 상기 전지 관리 모듈과 전기적으로 상호 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 측면 및 특징은 종속항 및/또는 다음 설명으로부터 알 수 있다.
실시예에 따른 전지 팩은, 구성 요소 간의 연결을 위한 배선을 최소화하여 제조될 수 있다. 이에 따라 플러그 및 전지 부품의 수를 적게 유지하여 제조 비용을 절감시킬 수 있다.
본 개시의 측면 및 특징은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 상세히 설명함으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 부분 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩의 일부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가요성 도체 배열 구조체를 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 효과 및 특징, 그리고 그 구현 방법을 설명한다. 동일한 인용 부호는 첨부된 도면 및 기재 설명 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소를 나타내므로 그 설명은 반복되지 않을 수 있다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에 예시된 실시 예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하고 본 개시의 측면 및 특징을 당업자에게 완전히 전달할 수 있도록 예로서 제공된다.
일 구성 요소 또는 층이 다른 일 구성 요소 또는 층의 "위에", "연결되어" 또는 "결합한" 것으로 표현할 경우, 이는 다른 일 구성 요소 또는 층에 직접 연결될 수 있거나, 구성 요소 사이에 하나 이상의 개재된 또 다른 구성 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 유사하게, 층, 영역 또는 요소가 다른 층, 영역 또는 요소에 "전기적으로 연결된" 것으로 언급될 때, 그것은 다른 층, 영역 또는 요소에 직접 전기적으로 연결될 수 있거나 하나 이상의 중간 층, 영역 또는 그 사이의 요소와 간접적으로 전기적으로 연결되는 것을 의미한다. 또한, 요소 또는 층이 2개의 요소 또는 층 "사이에" 있는 것으로 언급되는 경우, 이는 2개의 요소 또는 층 사이의 유일한 요소 또는 층이 될 수 있거나, 또는 하나 이상의 중간 요소 또는 층이 존재할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
도면에서, 구성 요소, 층 및 영역의 상대적인 크기는 명확성을 위해 과장 및/또는 단순화될 수 있다 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타내며 중복되는 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련 열거된 항목의 임의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예를 기술할 때 "할 수 있다"를 사용하는 것은 "본 발명의 하나 이상의 실시예"를 의미한다. "적어도 하나의"과 같은 표현은 요소 목록 앞에 올 때 전체 요소 목록을 수정하고 목록의 개별 요소를 수정하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "사용하다", "사용", "사용된"은 각각 "활용하다", "활용" 및 "활용된"라는 용어와 동의어로 간주될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "실질적으로", "약" 및 이와 유사한 용어는 정도가 아닌 근사치로 사용되며, 통상의 기술자에 의해 인식될 측정된 또는 계산된 값의 내재적 편차를 설명하고자 하는 것이다.
용어 "제1", "제2", "제3" 등은 다양한 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 구성요소, 영역, 레이어 및/또는 섹션은 이러한 용어로 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어는 하나의 요소, 구성 요소, 영역, 레이어 또는 섹션을 다른 요소, 구성 요소, 영역, 레이어 또는 섹션과 구별하는 데 사용된다. 따라서, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 단일 형태의 표현은 달리 명시되지 않는 한 여러 구성 요소를 포함하는 것을 의미한다.
도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징과의 관계를 설명하기 위해 "아래", "위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 추가하여 사용 중 또는 작동 중인 장치의 다른 방향을 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌 경우 다른 요소 또는 특징 "아래" 또는 "밑"으로 설명된 요소는 다른 요소 또는 특징의 "위"를 향하게 된다. 따라서, 예시 용어 "아래"는 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향(예: 90도 회전 또는 다른 방향)으로 지정될 수 있으므로 여기에 사용된 공간적 상대 용어는 그에 따라 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수형의 표현은 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수형도 포함할 수 있다. 용어 "포함하다" 또는 "포함하는"은 특성, 영역, 고정된 수, 단계, 프로세스, 요소, 구성 요소 및 이들의 조합을 특정하지만, 다른 특성, 영역, 고정 숫자, 단계, 프로세스, 요소, 구성 요소 및 이들의 조합을 배제하지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 전지 팩은 복수의 전지 셀, 전지 관리 모듈(Battery Management Module, BMM), 복수의 센서 소자 및/또는 복수의 집전 소자, 및 복수의 분기된 전도체 라인을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체를 포함한다. 전지관리 모듈은 복수의 센서 소자에 의해 획득된 정보를 획득하고 처리하도록 구성된다. 각각의 집전 소자는 하나 이상의 전지 셀에서 전지 관리 모듈로 전류를 전달하도록 구성된다.
가요성 도체 배열 구조체는 복수의 분기된 전도체 라인을 포함한다. 전도체 라인은 가요성을 지녀 전지 팩 내의 여러 위치에 효과적으로 배열될 수 있다. 전도체 라인은 분기된다. 즉 복수의 전도체 라인은 복수의 전도체 라인이 동일한 경로에 배열 또는 동일한 경로를 따라 이어지는 제1 섹션을 갖는다. 예를 들어, 복수의 도체 라인 중 개별 도체 라인은 서로 전기적으로 절연된 상태로 병렬로 배열된다. 복수의 도체 라인은 복수의 도체 라인이 전지 팩에 걸쳐 다른 경로에 배치되는 제2 섹션을 갖는다. 복수의 전도체 라인 중에서 개별 전도체 라인이 서로 분기되는 분기부가 제1 섹션과 제2 섹션 사이에 배열된다.
가요성 도체 장치는 가요성 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit, FPC) 및 가요성 인쇄 회로에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블(Flexible Flat Cable, FFC)을 포함한다. 가요성 인쇄 회로는 가요성 기판을 포함하고 도체 라인의 일부를 제공(또는 형성)하도록 구성된다. 가요성 플랫 케이블은 평평하고 유연한 전기 케이블이며 도체 라인의 일부를 제공(또는 형성)하도록 구성된다. 전도체 라인은 가요성 인쇄 회로 및 가요성 플랫 케이블을 따라 이어진다. 전도체 라인 각각은 가요성 인쇄 회로의 분기부에서 복수의 가요성 플랫 케이블 중 하나로 분기된다. 따라서, FPC는 복수의 분기부를 포함하고, 각 분기부에서 FPC는 복수의 FFC 중 하나로 분기된다. 따라서, 가요성 인쇄 회로는 복수의 전도체 라인이 서로 평행하게 배열된 상기 제1 섹션을 제공하고, 가요성 플랫 케이블은 복수의 전도체 라인이 서로 다른 경로에 배열된 상기 제2 섹션을 제공한다. 가요성 인쇄 회로 및 복수의 가요성 플랫 케이블을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체는 향상된 전도체 라인 배열을 제공한다. 예를 들어, 가요성 인쇄 회로는 전도체 라인의 효과적인 배열을 가능하게 하고 가요성 인쇄 회로는 전도체 라인의 비용 효율적이고 효율적으로 제조 가능한 배열을 가능하게 한다.
전도체 라인 각각은 가요성 인쇄 회로를 통하고 가요성 플랫 케이블 중 하나를 통해서 전지 관리 모듈을 센서 소자 중 하나, 집전 소자 중 하나 및/또는 전지 셀 중 하나와 전기적으로 상호 연결한다. 가요성 인쇄 회로는 모든 전도체 라인의 콜렉터 역할을 하며 배선을 줄이기 위해 전도체 라인을 전지 관리 모듈로 보낸다. 즉, 본 발명의 실시예는 가요성 인쇄 회로 및 가요성 플랫 케이블 조합을 사용하는 셀 감지 및 전류 수집 배열 구조체를 제공하여, 전지 관리 모듈의 유연한 포지셔닝을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 효율적으로 배열될 수 있는 복수의 병렬 전도체 라인과 같은 가요성 인쇄 회로와 비용 효율적이고 효과적인 제조가 가능한 가요성 플랫 케이블을 포함한 가요성 도체 배열 구조체를 제공한다. 이에 따라 전지 팩 스패닝(spanning) 버스 바 및 셀 감지 소자를 고정하는 데 사용되는 플라스틱 부품 및 케이블의 사용이 생략될 수 있다. 가요성 인쇄 회로는 가요성 기판의 형상 및 기하학적 구조를 가요성 인쇄 회로 아래에 배치되는 전지 셀, 종방향 빔 및/또는 횡방향 빔 등에 맞춰 이에 기계적으로 용이하게 고정될 수 있다. 따라서 전지 관리 모듈의 설치 위치에 관계없이 전체 전지 팩의 배선을 줄이거나 최소화할 수 있다. 더욱이, 플러그와 추가 전기 부품의 수가 줄게 되어 전지 팩의 전체 무게와 제조 비용이 줄어 들 수고 있고 전지 팩의 제조도 간단하게 이룰 수 있다.
실시예에 따르면, 가요성 인쇄 회로는 적어도 하나의 전기 절연층에 의해 서로 분리된 복수의 전기 전도층을 포함한다. 예를 들어, 한 쌍의 전기 전도층 사이에 하나의 전기 절연층이 배치된다. 이를 통해 가요성 인쇄 회로 내에 복수의 전도체 라인을 공간 절약 방식으로 효율적으로 배열할 수 있다. 단일 전도층이나 평면 케이블에 비해, 복수의 전기 전도층을 제공함으로써 전도체 라인의 수를 전도층 수의 양만큼 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 전도층의 수는 가요성 인쇄 회로의 수 또는 단일 가요성 플랫 케이블에 의해 제공되는 전도체 라인의 수와 동일할 수 있다. 이에 따라 배선이 더욱 줄게 되고 가요성 인쇄 회로와 가요성 플랫 케이블 사이의 연결이 더욱 단순화될 수 있다.
실시예에 따르면, 복수의 가요성 플랫 케이블 중 하나는 가요성 인쇄 회로의 전기 전도층 각각에 전기적으로 연결된다. 가요성 인쇄 회로의 폭은 가요성 인쇄 회로에 연결된 가요성 플랫 케이블의 수에 의존하지 않으므로 이로 인해 추가적인 공간 절약이 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전지 셀은 버스 바에 의해 전기적으로 연결되며, 가요성 인쇄 회로는 용접 위치에 배치되고 전도체 라인과 전기적으로 절연되며 버스 바에 용접되는 금속 부분을 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 버스 바는 용접 위치에 배치되고 전도체 라인으로부터 전기적으로 절연되고 가요성 인쇄 회로에 용접되는 금속 부분을 포함할 수 있다. 이를 통해 전지 팩 내에서 가요성 도체 배열 구조체를 안정성 있게 기계적으로 고정할 수 있다. 금속 부분이 도체 라인과 전기적으로 절연되어 있기 때문에 버스 바와 전도체 라인을 통해 흐르는 전류의 의도하지 않은 간섭을 피할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각 가요성 플랫 케이블은 복수의 센서 소자, 집전 소자 및/또는 전지 셀과 전기적으로 연결된다. 이러한 구성에 따라 각 가요성 플랫 케이블이 가요성 플랫 케이블에 의해 전달될 수 있는 복수의 전도체 라인을 포함하므로, 전도체 라인의 효율적인 전달이 가능해진다. 일부 실시예에서, 각각의 가요성 플랫 케이블은 각각의 가요성 플랫 케이블에 의해 제공되는 전도체 라인의 수와 동일한 다수의 센서 소자, 집전 소자 및/또는 전지 셀에 전기적으로 연결된다.
일 실시예에 따르면, 전지 셀, 센서 소자 및/또는 집전 소자는 복수의 셀 스택에 배열되고, 가요성 인쇄 회로는 복수의 셀 스택에 이르도록 배열된다. 이에 의해 전지 셀은 적층 방식(또는 적층 배열)으로 배열된다. 센서 소자는 전지 셀 사이 및/또는 셀 스택 사이에 배치된다. 가요성 인쇄 회로는 전도체 라인이 가요성 플랫 케이블을 통해 각 셀 스택으로 이어지도록 배열된다. 예를 들어, 가요성 인쇄 회로는 가요성 인쇄 회로에 연결되는 셀 스택에 걸치도록 연장 방향으로 길게 배치된다. 이로 인해 가요성 인쇄 회로의 효율적인 배열을 가능해지고 전지 셀, 센서 소자 및/또는 집전 소자와 같은 기능적 개체 또는 장치가 효율적인 방식으로 전지 관리 모듈과 전기적으로 상호 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 가요성 인쇄 회로는 동일한 전지 셀 스택의 전지 셀, 센서 소자 및/또는 집전 소자에 전기적으로 연결된다. 따라서, 가요성 인쇄 회로는 전지 셀 스택의 길이 방향으로 연장되도록 배열될 수 있다. 가요성 인쇄 회로는 모든 셀 스택에 이르도록 배열되며, 가요성 인쇄 회로에 대한 가요성 플랫 케이블의 분기 및 확장은 셀 스택 내의 모든 기능적 개체에 이르도록 배열된다.
실시예에 따르면, 가요성 도체 배열 구조체는 단일의 전지 관리 모듈에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 전지 관리 모듈은 가요성 인쇄 회로 및 복수의 가요성 플랫 케이블을 통해 전지 셀, 센서 소자 및/또는 집전 소자에 상호 연결된다. 따라서 가요성 인쇄 회로만 전지 관리 모듈에 연결하면 되므로 전지 팩의 효율적인 레이 아웃 및 제조가 가능하다.
일 실시예에 따르면, 전지 팩은 전지 차단 유닛(Battery Disconnect Unit, BDU)을 포함하고, 전지 차단 유닛은 전지 관리 모듈을 포함한다. 이의 구성에 의해 전지 팩의 효율적인 레이 아웃이 용이해지고 가요성 인쇄 회로의 전달이 더욱 단순화될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가요성 인쇄 회로 및 복수의 가요성 플랫 케이블 각각은 주 연신 방향을 정의하는 길쭉한 형상을 갖는다. 또한, 가요성 인쇄 회로 및 복수의 가요성 플랫 케이블은 가요성 인쇄 회로의 주 연신 방향이 복수의 가요성 플랫 케이블의 주 연신 방향에 수직하도록 배열된다. 예를 들어, 각 가요성 플랫 케이블은 가요성 인쇄 회로에 수직으로 배열된다. 이를 통해 가요성 인쇄 회로가 각각의 셀 스택에 이르도록 가요성 인쇄 회로가 보내지고, 각각의 가요성 플랫 케이블이 셀 스택 중 하나에 접촉할 기능적 개체에 이르도록 가요성 플랫 케이블이 보내지게 되는 것으로 가요성 도체 배열 구조체가 효율적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가요성 인쇄 회로는 가요성 인쇄 회로와 전지 관리 모듈을 가역적으로 서로 전기적으로 상호 연결하기 위한 전기 커넥터를 포함한다. 이의 구성에 따라 유지 보수 등을 위해 전지 관리 모듈을 전지 팩에서 쉽게 탈착할 수 있다.
실시예에 따르면, 각각의 가요성 플랫 케이블은 가요성 인쇄 회로에 용접된다. 가요성 플랫 케이블은 분기부에서 가요성 인쇄 회로에 용접될 수 있다. 분기부 각각은 가요성 플랫 케이블 중 하나에 의해 제공되는 전도성 라인 중 하나가 용접될 수 있는 복수의 접촉 부분을 갖는다. 이를 통해 가요성 인쇄 회로와 가요성 플랫 케이블 간의 효율적이고 안정적인 전기적 상호 연결이 가능해진다.
실시예에 따르면, 가요성 인쇄 회로는 전자 소자를 포함한다. 전자 소자는 데이터를 처리 및/또는 획득하는 데이터 처리 소자 및/또는 센싱 소자를 포함할 수 있다. 데이터 처리 소자는 셀 스택 내의 센서 소자에 의해 획득된 신호를 평가하고 평가 결과를 전지 관리 모듈에 전송하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 센서 소자와 전지 관리 모듈 사이의 데이터 전송을 줄이거나 더 효율적으로 이룰 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 바와 같은 전지 팩을 포함하는 전기 자동차가 제공된다. 이 전기 자동차가 포함하는 전지 팩은 관련 측면 및 특징을 달성하기 위해 전술한 특징 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 전지 팩의 조립 방법을 제공한다. 이 조립 방법은 복수의 전지 셀, 전지 관리 모듈, 복수의 센서 소자 및/또는 복수의 집전 소자, 및 복수의 전도체 라인, 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 인쇄 회로에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체를 제공하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 전도체 라인이 상기 가요성 인쇄 회로를 따라 이어져 상기 복수의 가요성 플랫 케이블로 분기된다.
또한 조립 방법은, 상기 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 플랫 케이블 중 하나를 통해 상기 센서 소자, 상기 집전 소자 및/또는 상기 전지 셀 각각을 상기 전도체 라인 중 하나에 의해 상기 전지 관리 모듈과 전기적으로 상호 연결하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 관련 측면 및 특징을 달성하기 위해 전술한 특징 중 임의의 것을 포함하는 전지 팩을 조립하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가요성 도체 배열 구조체는 관련된 측면 및 특징을 달성하기 위해 전술한 특징 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차(300)의 개략도이다. 전기 자동차(300)는 전지 팩(10)에 배치된 충전식 전지 셀(20)에 저장된 에너지를 사용하여 전기 모터(310)에 의해 추진된다. 전지 셀(20)은 적층 방식(또는 배열)으로 배열되어 셀 스택(27a, 27b, 27c)을 구성한다. 도 1에는 예시의 목적으로 셀 스택(27a, 27b, 27c)당 하나의 전지 셀(20)만이 도시된 반면, 도2 내지 4에는 셀 스택(27a, 27b, 27c)당 복수의 전지 셀(20)이 배치된 것으로 도시되었다.
전지 팩(10)은 전지 관리 모듈(Battery Management Module, BMM 이하 BMM이라 함)(21), 복수의 센서 소자(25a) 및 복수의 집전 소자(25b)를 포함한다. 집전 소자(25b)는 셀 스택(27a, 27b, 27c) 중 하나 내의 전지 셀(20)의 서브 세트를 서로 전기적으로 상호 연결하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 집전 소자(25b)는 셀 스택(27a, 27b, 27c) 중 하나 내의 복수(예: 6개)의 전지 셀(20)을 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 이로 인해 각각의 전지 셀(20)을 개별적으로 연결하는 것과 비교하여 전지 셀(20)의 전력을 얻기 위해 필요한 도체 라인의 수를 감소시킬 수 있다. 센서 소자(25a)는 온도 감지 소자를 포함할 수 있으며, 각각의 온도 감지 소자는 전지 팩(10) 내의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 센서 소자(25a)는 셀 스택(27a, 27b, 27c) 하나 내에서 전지 셀(20) 중 하나 또는 한 쌍의 셀 스택(27a, 27b, 27c) 사이의 온도를 측정한다.
전지 셀(20), 센서 소자(25a) 및 집전 소자(25b)를 BMM(21)과 전기적으로 연결하기 위해, 전지 팩(10)은 복수의 분기된 전도체 라인(14)을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체(22)를 포함한다.
가요성 도체 배열 구조체(22)는 가요성 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit, FPC, 이하 FPC 라 함)(23) 및 FPC(23)에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블(Flexible Flat Cable, FFC, 이라 FFC 라 함)(24)을 포함한다. 도 1을 참고하면, FPC(23)는 복수의 분기부(15)를 포함한다. 각 분기부(15)에서 FFC(24) 중 하나가 FPC(23)에 접속된다. FPC(23) 및 FFC(24)는 전도체 라인(14)을 제공(또는 형성)한다.
전도체 라인(14)은 FPC(23)를 따라 이어지면서 분기부(15)에서 복수의 FFC(24)로 분기된다. 도 1에서 각 FFC(24)는 점선으로 된 복수의 전도체 라인(14)으로 표시된다. 본 실시예에서 복수의 전도체 라인(14)은 각 분기부(15)에서, FPC(23)로부터 FFC(24) 중 하나로 이어진다. 각각의 전도체 라인(14)은 FPC(23)와 FFC(24)들 중 하나를 통해, BMM(21)을 센서 소자(25a) 중 하나, 집전 소자(25b) 중 하나 및/또는 전지 셀(20) 중 하나와 전기적으로 연결한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(10)의 일부 사시도이다.
전지 팩(10)은 BMM(21)과 전지 차단 유닛(Battery Disconnect Unit, BDU, 이라 BDU라 함)(28)을 포함한다. BDU(28)는 BMM(21)을 포함한다. 전지 팩(10) 내에서 획득된 데이터를 획득하고 처리하기 위해 단 하나의 중앙 BMM(21)만이 전지 팩(10)에 제공될 수 있다.
전지 팩(10)은 복수의 센서 소자(25a), 복수의 집전 소자(25b) 및 복수의 전지 셀(20)을 포함한다. 전지 셀(20), 센서 소자(25a) 및 집전 소자(25b)는 복수의 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)으로 배열된다. 여기서, 각각의 집전 소자(25b)는 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) 중 하나 내의 전지 셀(20)의 서브 세트를 서로 전기적으로 상호 연결하도록 구성된다.
전지 팩(10)은 전지 팩(10)에 걸치도록 배열되고 각 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)에 이르는 가요성 도체 배열 구조체(22)를 포함한다. 가요성 도체 배열 구조체(22)는 복수의 전도체 라인(14)을 포함한다.
실시예에 따른 가요성 도체 배열 구조체(22)는 2개의 FPC(23a, 23b) 및 복수의 FFC(24)를 포함한다. 본 실시예에서, 2개의 FPC(23a, 23b)는 상이한 유형으로 이루어진다. 예를 들어, 양 FPC(23a, 23b)의 형상 및 기하학적 구조는 하나의 FPC(23a)가 BDU(28)에 연결되기 위한 연결부(29)를 포함하는 것을 제외하고는 실질적으로 동일하다.
각 FFC(24)는 FPC(23a, 23b) 중 하나에 접속된다. 각 FPC(23a, 23b)는 복수의 분기부(15)를 포함한다(도 1, 3 및 5 참조). 각각의 분기부(15)에서 FFC(24) 중 하나는 대응하는 FPC(23a, 23b)에 접속된다. FPC(23a, 23b) 및 FFC(24)는 복수의 전도체 라인(14)을 제공한다. 전지 셀(20), 센서 소자(25a) 및 집전 소자(25b)를 BMM(21)과 전기적으로 연결하기 위해, FPC(23a, 23b) 및 FFC(24)에 의한 복수의 분기된 전도체 라인(14)이 제공된다.
전도체 라인(14)은 FPC(23a, 23b)를 따라 이어지고 분기부(15)에서 복수의 FFC(24)로 분기된다. 따라서, 각 FPC(23a, 23b)의 각 분기부(15)에서 전도체 라인(14)은 대응하는 FPC(23a, 23b)로부터 FFC(24) 중 하나로 이어진다. 분기부(15)의 수는 FFC(24)의 수와 동일하다. 각각의 전도체 라인(14)은 FPC(23a, 23b) 중 하나 및 FFC(24) 중 하나를 통해 BMM(21)을 센서 소자(25a) 중 하나, 집전 소자(25b) 중 하나 및/또는 전지 셀(20) 중 하나와 전기적으로 상호 연결한다.
각각의 FPC(23a, 23b)는 전기 절연층에 의해 서로 분리된 복수의 전기 전도층을 포함한다. 각각의 FFC(24)는 FPC(23a, 23b) 중 하나의 전기 전도층 중 하나에 전기적으로 연결되고, FFC(24) 중 하나는 FPC(23a, 23b) 각각의 전기 전도층 각기 연결된다. 이처럼 복수의 도전층을 제공하는 FPC(23a, 23b)로 인해, FPC(23a, 23b)는 전도체 라인(14)이 하나의 도전층에만 배치되지 않고 복수의 도전층에 배열될 수 있기 때문에 상대적으로 작은 폭을 가질 수 있다. 각 FFC(24)는 분기부(15) 중 하나에서 FPC(23)에 용접될 수 있다.
전지 셀(20)은 버스 바(26)에 의해 전기적으로 상호 접속된다. 각 FPC(23a, 23b)는 용접 위치(30)에 배치되어 전도체 라인(14)과는 전기적으로 절연되면서 버스 바(26)에 용접되는 금속 부분을 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 버스 바(26)가 용접 위치에 배치되고 전도체 라인(14)으로부터 전기적으로 절연되고 FPC(23a, 23b)에 용접되는 금속 부분을 포함할 수 있다.
각 FFC(24)는 복수의 센서 소자(25a), 집전 소자(25b) 및/또는 전지 셀(20)에 전기적으로 접속된다. FPC(23a, 23b)는 복수의 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) 각각에 이르도록 배치된다. 각각의 FFC(24)는 동일한 전지 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)의 전지 셀(20), 센서 소자(25a) 및/또는 집전 소자(25b)에 전기적으로 연결된다.
FPC(23a, 23b) 및 복수의 FFC(24)는 각기 주 연장 방향(E1, E2)을 정의하는 가늘고 긴 형상을 갖는다. 예를 들어, FPC(23a, 23b)는 우선적으로 제1 연장 방향(E1)을 따라 연장되도록 배치되고, 복수의 FFC(24)는 우선적으로 제2 연장 방향(E2)을 따라 연장되도록 배치된다. FPC(23a, 23b) 및 복수의 FFC(24)는, FPC(23a, 23b)의 제1 연장 방향(E1)과 복수의 FFC(24) 각각의 제2 연장 방향(E2)이 수직이 되도록 배치되어 있다. 예를 들어, 각 분기부(15)에서, FFC(24) 중 하나는 FPC(23a, 23b) 중 하나로부터 분기되어 각각의 FPC(23a, 23b)로부터 수직으로 연장된다. 제1 연장 방향(E1) 및 제2 연장 방향(E2) 각각은 도면에서 점선 화살표로 표시된다.
각 FFC(24)는 각각의 FPC(23a, 23b)의 동일한 위치에 배치된 FPC(23a, 23b) 중 하나에 공통으로 접속된다. 예를 들어, FFC(24)는 FPC(23a, 23b)에 대해 서로 반대 방향으로 분기되지 않고 동일한 방향으로 서로 평행하게 분기된다.
FPC(23a)는 연결부(29)에서 FPC(23a)와 BMM(21)을 가역적으로 서로 전기적으로 연결하기 위한 전기 커넥터를 포함한다.
도시된 실시예에서 전지 팩(10)은 6열의 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)을 포함한다. 전지 팩(10)은 전지 팩(10)에 대한 구조적 지지를 제공하고 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)을 유지하기 위해, 2개의 종방향 빔(13a, 13b) 및 종방향 빔(13a, 13b) 사이에 배치되어 이에 연결되는 복수의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d)을 포함한다.
복수의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은 서로 평행하게 배치되는 바, 도시된 실시예에서 복수의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은 2개의 외측 횡방향 빔(12a, 12e)과 3개의 내측 횡방향 빔(12b, 12c, 12d)을 포함한다. 다른 실시예(예: 도 4 참조)를 통해 전지 팩(10)은 전술한 예의 전지 팩과 상이한 크기의 전지 팩(10)을 제공하기 위해, 상이한 개수의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 및/또는 상이한 크기의 종방향 빔(13a, 13b)을 포함할 수 있다).
셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)과 3개의 내측 횡방향 빔(12b, 12c, 12d)은 2개의 외측 횡방향 빔(12a, 12e) 사이에서 교대로 적층된다. 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)을 유지하기 위한 구획이, 임의의 이웃하는 한 쌍의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 사이에 제공(또는 형성)된다.
종방향 빔(13a) 중 하나로부터 다른 종방향 빔(13b)까지의 제2 연장 방향(E2)에 따른 각각의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)의 길이는, 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)의 열이 한 쌍의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 사이에 배열되고 유지될 수 있도록 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) 열의 길이와 동일하거나 실질적으로 동일하다.
2개의 종방향 빔(13a, 13b)은 서로 평행하게 배열되고, 2개의 종방향 빔(13a, 13b) 각각은 제1 연장 방향(E1)으로 연장된다. 복수의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은 서로 평행하게 배열되며, 각각의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은 제2 연장 방향(E2)으로 연장된다. 예를 들어, 복수의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 및 2개의 종방향 빔(13a, 13b)은 서로 수직으로 배열된다. 이에 따라, 전지 팩(10)에는 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)을 유지하기 위한 직사각형 단면을 갖는 격실이 형성된다.
각각의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은 제2 연장 방향(E2)을 따라 종방향 빔(13a, 13b)을 관통해 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 내로 연장되는 복수의 파스너에 의해 2의 종방향 빔(13a, 13b)에 연결된다. 종방향 빔(13a, 13b)은 파스너가 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 내로 연장될 수 있도록 하기 위해 파스너가 통과될 수 있는 개구부를 갖는다.
일 실시예를 통해 종방향 빔(13a, 13b) 및 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)은 압출 빔으로 이루어진다. 내부 횡방향 빔(12b, 12c, 12d)의 수는 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)의 수에서 1을 뺀 수와 같다. 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)은 한 쌍의 인접한 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e) 사이에 장착된다.
일 실시예에서, 센서 소자(25a), 집전 소자(25b) 중 하나 및/또는 전지 셀(20) 중 하나와 BMM(21) 사이의 데이터 전송은 가요성 도체 배열 구조체(22)에 채워질 수 있는 벤팅 채널을 넘어 가요성 도체 배열 구조체(22)를 통해 보내질 수 있다.
FPC(23a, 23b)는 평탄하지 않은 형상을 가질 수 있다(도 5 참조). 예를 들어, FPC(23a, 23b)는, FPC(23a, 23b)와 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) 및 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)과 같은 전지 팩(10)의 구성 요소 사이의 접촉면의 형상에 일치하는 형상을 가지고 배열될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 전지 팩(10)의 일부 평면도이다. 도 2는 FPC(23a) 및 이와 연결된 FFC(24)에 대한 가요성 도체 배열 구조체(22)의 배열을 도시한다. 예를 들어, FPC(23a)와 FFC(24)는 서로 수직으로 연장되도록 배치된다. FPC(23a)는 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) 각각에 걸치도록 배치된다. 예를 들어, FPC(23a)의 제1 연장 방향(E1)에 따른 연장(또는 길이)은 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) 및 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f) 사이에 배치된 횡방향 빔(12b, 12c, 12d)의 폭과 일치한다. FPC(23a)는 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)의 수보다 많은 수의 분기부(15)를 포함할 수 있다.
이에 따라서, 각각의 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)에 있어, FPC(23a)로부터 분기된 FFC(24) 중 적어도 하나는 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)으로 이어져 각 셀 스택(27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f)의 센서 소자(25a) 중 하나, 집전 소자(25b) 중 하나 및/또는 전지 셀(20) 중 하나에 연결된다. 예를 들어, FFC(24) 중 2개가 각각의 셀 스택(27b, 27c, 27f)으로 이어져 동일한 셀 스택(27b, 27c, 27f) 내에 센서 소자(25a)에 의한 온도 측정 및 집전 소자(25b)에 의한 전류 수집을 위한 전도체 라인(14)이 제공되도록 2개의 분기부(15)가 제공된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(10)의 일부 사시도이다.
도 4에 도시된 전지 팩(10)은 도 2 및 도 3에 도시된 실시예를 참조할 수 있으며 이하에서는 도 2와 도 3의 실시예 사이의 차이점을 주로 설명하도록 한다.
도 4의 전지 팩(10)은 가요성 도체 배열 구조체(22)를 포함하고, 가요성 도체 배열 구조체(22)는 하나의 FPC(23)를 포함한다. FPC(23)는 중앙(예: 전지 팩의 중앙)에 배열된다. 예를 들어, FPC(23)는 각 전지 셀 스택(27a, 27b, 27c) 및 횡방향 빔(12a, 12b, 12c)의 중앙부에 배치된다. FPC(23)에 연결된 FFC(24)는 FPC(23)에 대해 대향 배치된다. 예를 들어, FFC(24)는 FPC(23)로부터 서로 반대 방향으로 평행하게 분기될 수 있다. FFC(24)는 예를 들어 FPC(23)의 각 분기부(15)에서 쌍으로 분기되고, 한 쌍의 FFC(24)는 FPC(23)를 두고 대향 배치되도록 FPC(23)로부터 분기된다.
전지 팩(10)은 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 비해 더 적은 수의 횡방향 빔(12a, 12b, 12c, 12d) 및 셀 스택(27a, 27b, 27c)을 포함한다.
도 5는 가요성 도체 배열 구조체(22)의 사시도이다. 이 가요성 도체 배열 구조체(22)는 도 2 및 도 3에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다.
도 5에 표시된 분기부(15)에는 FFC(24) 중 하나가 FPC(23a)로부터 수직으로 연장되도록 배치된다.
FPC(23a)는 비평면의 형상을 갖는다. 예를 들어, FPC(23a)는 가요성이며 FPC(23a)와 전지 팩(10)의 임의의 하부 구성 요소 사이의 접촉 표면의 형상과 일치하도록 배열 및/또는 형상화될 수 있다. 따라서, FPC(23a)는 제1 연장 방향(E1)으로 기복이 있는 형상을 갖는다. 가령 FPC(23a)는 제1 연장 방향(E1)과 제2 연장 방향(E2)에 대해 수직인 방향으로 교대로 연장된 형상을 가질 수 있다.
제1 연장 방향(E1)을 따라 분기부(15)는 서로 다른 간격으로 분포(또는 배열)된다. 예를 들어, FFC(24)는 FPC(23a)로부터 서로 다른 거리에서(또는 다른 간격으로) 분기되어 대응하는 전지 팩(10)에 전도체 라인(14)의 배열을 제공한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 전지 팩
12a, 12b, 12c, 12d, 12e 횡방향 빔
13a, 13b 종방향 빔
14 전도체 라인
15 분기부
21 전지 관리 모듈(BMM)
22 가요성 도체 배열 구조체
23, 23a, 23b 가요성 인쇄 회로(FPC)
24 가요성 플랫 케이블(FFC)
25a 센서 소자
25b 집전 소자
26 버스 바
27a, 27b, 27c, 27d, 27e, 27f 셀 스택
28 전지 차단 유닛(BDU)
29: 연결부
30 용접 위치
E1, E2 연장 방향
300 전기 자동차
310 전기 모터

Claims (16)

  1. 복수의 전지 셀;
    전지 관리 모듈;
    복수의 센서 소자 및/또는 복수의 집전 소자; 그리고
    복수의 전도체 라인, 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 인쇄 회로에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체
    를 포함하고,
    상기 전도체 라인은 상기 가요성 인쇄 회로를 따라 이어지고 상기 복수의 가요성 플랫 케이블로 분기되며,
    상기 전도체 라인 각각은 상기 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 플랫 케이블을 통해 상기 센서 소자 중 하나, 상기 집전 소자 중 하나 및/또는 상기 전지 셀 중 하나와 상기 전지 관리 모듈을 전기적으로 상호 연결하는, 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 인쇄 회로는 전기적 절연층에 의해 서로 분리된 복수의 전기 전도층을 포함하는 전지 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 가요성 플랫 케이블 중 하나는 상기 가요성 인쇄 회로의 각 전기 도전층과 전기적으로 연결되는 전지 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀은 버스 바에 의해 전기적으로 연결되고,
    상기 가요성 인쇄 회로는 용접 위치에 배열되고 상기 전도체 라인으로부터 전기적으로 절연되며 상기 버스 바에 용접되는 금속 부분을 포함하는 전지 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀은 버스 바에 의해 전기적으로 연결되고,
    상기 버스 바는 용접 위치에 배열되고, 상기 전도체 라인으로부터 전기적으로 절연되며 상기 가요성 인쇄 회로에 용접되는 금속 부분을 포함하는 전지 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가요성 플랫 케이블 각각은 상기 센서 소자, 상기 집전 소자 및/또는 상기 전지 셀과 전기적으로 연결되는 전지 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전지 셀, 상기 센서 소자 및/또는 상기 집전 소자는 복수의 전지 스택으로 배열되고,
    상기 가요성 인쇄 회로는 상기 복수의 셀 스택에 이르도록 배열된 전지 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가요성 플랫 케이블은 동일한 전지 셀 스택의 상기 전지 셀 및 상기 센서 소자 및/또는 상기 집전 소자와 전기적으로 연결되는 전지 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 도체 배열 구조체는 단일의 전지 관리 모듈에 전기적으로 연결되는 전지 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전지 팩은 전지 차단 유닛을 더욱 포함하고,
    상기 전지 차단 유닛은 상기 전지 관리 모듈을 포함하는 전지 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 인쇄 회로 및 상기 복수의 가요성 플랫 케이블 각각은, 주 연장 방향으로 길게 연장된 형상을 가지며,
    상기 가요성 인쇄 회로 및 상기 복수의 가요성 플랫 케이블은 상기 가요성 인쇄 회로의 주 연장 방향이 상기 복수의 가요성 플랫 케이블 각각의 주 연장 방향에 수직하도록 배열된 전지 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 인쇄 회로는, 상기 가요성 인쇄 회로와 상기 전지 관리 모듈을 가역적으로 전기적으로 연결하는 전기 커넥터를 포함하는 전지 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 플랫 케이블 각각은 상기 가요성 인쇄 회로에 용접되는 전지 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 인쇄 회로는 전자 소자를 포함하는 전지 팩.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 전지 팩을 포함하는 전기 자동차.
  16. 전지 팩을 조립하는 방법으로서,
    복수의 전지 셀, 전지 관리 모듈, 복수의 센서 소자 및/또는 복수의 집전 소자, 및 복수의 전도체 라인, 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 인쇄 회로에 연결된 복수의 가요성 플랫 케이블을 포함하는 가요성 도체 배열 구조체를 포함하고, 상기 전도체 라인이 상기 가요성 인쇄 회로를 따라 이어져 상기 복수의 가요성 플랫 케이블로 분기되는 전지 팩을 조립하는 방법으로서,
    상기 가요성 인쇄 회로 및 상기 가요성 플랫 케이블 중 하나를 통해 상기 센서 소자, 상기 집전 소자 및/또는 상기 전지 셀 각각을 상기 전도체 라인 중 하나에 의해 상기 전지 관리 모듈과 전기적으로 상호 연결하는 전지 팩의 조립 방법.
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