KR20240036950A - 스웰링 측정이 가능한 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스, 상기 케이스에 수용되며 전극탭을 구비하는 전극 조립체 및 상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 전극 조립체가 변형되면 상기 케이스와 함께 형상의 적어도 일부가 변형되어 상기 전극 조립체의 변형량을 측정하는 하나 이상의 스웰링 게이지를 포함한다.

Description

스웰링 측정이 가능한 배터리 팩{Battery pack capable of measuring for swelling}
본 발명은 배터리 팩에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 육안으로 배터리 팩의 외부를 관찰하여 스웰링을 측정할 수 있는 배터리 팩에 관한 발명이다.
배터리 팩은 그 형상과 특성에 따라 일부 차이는 있으나, 일반적으로 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체 및 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함한다. 배터리 팩이 사용 중 충전 및 방전이 반복되면 전극의 탭이 높은 온도로 가열된다. 탭의 온도가 점차 높아지면 배터리 팩의 내부가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 나타낸다. 스웰링은 배터리 팩의 외관을 손상시키고 내부 구조를 변경시킬 수 있어, 배터리 팩의 안정성에 큰 영향을 미친다.
종래 기술은 배터리 팩의 스웰링을 방지하기 위해 배터리 팩의 개발 단계에서 평가한 충방전 결과에 따른 배터리 팩의 두께 증가량에 기초해, 스웰링 정도를 예측한다. 그리고 예측값에 기반하여 배터리 팩의 전극 조립체가 위치하는 공간에 여유 공간을 확보한다. 이후 배터리 팩이 작동하여 소정의 충방전 사이클(예를 들어 보증 사이클) 수를 초과하면, 배터리 매니징 시스템에서 이를 알리고 배터리 팩을 교체하고 있다. 그러나 이러한 종래 기술은 사용자가 현재 사용 중인 배터리 팩의 상태를 실시간으로 확인할 수 없는 문제가 있다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 발명으로, 사용자가 육안으로 외부에서 배터리 팩의 스웰링 정도를 측정할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스, 상기 케이스에 수용되며 전극탭을 구비하는 전극 조립체 및 상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 전극 조립체가 변형되면 상기 케이스와 함께 형상의 적어도 일부가 변형되어 상기 전극 조립체의 변형량을 측정하는 하나 이상의 스웰링 게이지를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 스웰링 게이지는 상기 케이스의 변형에 따라 서로 간의 간격이 변하도록 이격하여 배치되는 복수 개의 스웰링 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 복수 개의 스웰링 측정부는 동심으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 복수 개의 스웰링 측정부는 소정의 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 복수 개의 스웰링 측정부는 복수 개의 파선으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 스웰링 게이지는 상기 복수 개의 스웰링 측정부를 가로지르도록 배치되는 하나 이상의 눈금부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 하나 이상의 눈금부는 복수 개의 파선으로 이어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 복수 개의 눈금부는 상기 복수 개의 스웰링 측정부의 중심을 가로지르도록 배치되며, 각각 수평 방향과 수직 방향으로 배치되는 수평 눈금부 및 수직 눈금부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 스웰링 게이지는 상기 복수 개의 스웰링 측정부 사이에 배치되며, 소정의 크기를 갖는 정방형 패턴의 격자부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 스웰링 게이지는 상기 케이스의 온도에 따라 발색하는 온도 변색 안료로 인쇄될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 스웰링 게이지는 특정 파장의 광이 조사되면 육안으로 확인 가능한 잉크로 인쇄될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 스웰링 게이지는 상기 케이스의 일면에 패드 프린팅(pad printing)으로 인쇄될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 하나 이상의 스웰링 게이지는 상기 케이스의 중앙부에 배치되는 제1스웰링 게이지 및 상기 제1스웰링 게이지와 이격하여 배치되는 하나 이상의 제2스웰링 게이지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 제2스웰링 게이지는 상기 케이스의 에지(edge)에 인접하게 배치되며 서로 수직으로 교차하는 복수 개의 스웰링 측정부를 포함하는 하나 이상의 에지 게이지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩에 있어서, 상기 제2스웰링 게이지는 상기 케이스의 코너에 인접하게 배치되며, 상기 코너의 수평선 및 수직선을 따라 연장되는 하나 이상의 코너 게이지를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 케이스 또는 커버에 형성되는 스웰링 게이지를 통해 사용자가 실시간으로 배터리 팩의 스웰링 정도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 기하학적 형상을 갖는 스웰링 게이지를 케이스에 프린팅 또는 음각이나 양각 등으로 형성함으로써, 배터리 팩이 변형되면 스웰링 게이지도 마찬가지로 변형될 수 있다. 이를 통해 사용자가 육안으로 용이하게 배터리 팩의 스웰링 정도를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 평면도를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 게이지를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 팽창 전후 상태를 개략적으로 나타낸다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스웰링 게이지를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 평면도를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 스웰링 게이지를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 스웰링 게이지를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 분해 사시도를 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 평면도를 나타내고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1스웰링 게이지(210)를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 팽창 전후 상태를 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 파우치형 이차전지로서 랩탑에 적용될 수 있다. 또는 배터리 팩(10)은 캔형이나 원통형 이차전지로서 태블릿 PC, 스마트폰, 자동차용 배터리 등에 적용될 수 있다.
배터리 팩(10)은 전극 조립체(110), 케이스(120) 및 보호 회로 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 제1극판(111) 및 제2극판(112) 사이에 배치된 세퍼레이터(113)를 권취하여 젤리롤(jelly roll) 형태로 제조될 수 있다. 또는 전극 조립체(110)는 복수 개의 제1극판(111) 및 제2극판(112)의 사이사이에 세퍼레이터(113)를 적층하여 스택 형태로 제조될 수 있다. 또는 전극 조립체(110)는 젤리롤과 스택을 모두 적용하여 제조될 수 있다.
제1극판(111)은 시트 형태의 도전 물질인 제1기재에 제1활물질을 간헐적으로 코팅하여 형성된 제1활물질코팅부, 상기 제1활물질이 코팅되지 않아 상기 제1기재가 노출되는 부분인 제1무지부를 포함한다. 예를 들어 제1극판(111)은 음극판일 수 있고, 상기 제1활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금을 포함하는 음극 활물질일 수 있다.
제2극판(112)은 제1극판(111)과 다른 극성을 가지며, 시트 형태의 도전 물질인 제2기재에 제2활물질을 간헐적으로 코팅하여 형성된 제2활물질코팅부, 상기 제2활물질이 코팅되지 않아 상기 제2기재가 노출되는 부분인 제2무지부를 포함한다. 예를 들어 제2극판(112)은 양극판일 수 있고, 상기 제2활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4　또는 LiNi1-x-yCoxMyO2등의 리튬을 포함하는 양극 활물질로 이루어질 수 있다.
세퍼레이터(113)는 제1극판(111)과 제2극판(112)에 개재된다. 세퍼레이터(113)는 제1극판(111)과 제2극판(112)을 절연시키며, 제1극판(111)과 제2극판(112) 사이에서 리튬 이온을 교환할 수 있다. 세퍼레이터(113)는 배터리 팩(10)이 충방전되는 과정에서 전극 조립체(110)가 수축 또는 팽창하더라도 제1극판(111)과 제2극판(112) 사이를 완전히 절연할 수 있도록 충분한 길이를 가질 수 있다.
전극탭(114)은 제1극판(111) 및 제2극판(112)에 각각 배치되어 일측으로 돌출될 수 있다. 예를 들어 전극탭(114)은 제1극판(111) 및 제2극판(112)에 대응되도록 한 쌍 구비될 수 있다. 보다 구체적으로 전극탭(114)은 제1극판(111)의 상기 제1무지부의 일측에 전기적으로 연결되어 전극 조립체(110)의 외측을 향해 연장될 수 있다. 또한 전극탭(114)은 제2극판(112)의 상기 제2무지부의 일측에 전기적으로 연결되어 전극 조립체(110)의 외측을 향해 연장될 수 있다.
전극탭(114)에는 필름부(115)가 배치될 수 있다. 필름부(115)는 전극탭(114)의 일면에 배치되거나 전극탭(114)을 감싸도록 배치된다. 필름부(115)는 전극 조립체(110)의 외측으로 노출된 전극탭(114)을 밀봉할 수 있다. 예를 들어 전극탭(114)이 후술하는 케이스(120)의 실링부(124)의 단부에서 노출되는 금속층과 접하여 단락이 발생하는 것을 방지하기 위해, 필름부(115)가 실링부(124)와 열융착하여 전극탭(114)과 실링부(124)가 긴밀하게 결합되도록 한다.
케이스(120)는 배터리 팩(10)의 외관을 형성하며 내부에 전극 조립체(110)가 배치된다. 케이스(120)의 형상 및 크기는 특별히 한정하지 않으며, 전극 조립체(110)에 대응되는 형상 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이, 케이스(120)는 내부가 비어있는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 그 외에도 케이스(120)는 다른 형상의 다면체 또는 원통 형상을 가질 수 있다.
케이스(120)는 커버(121), 하부 케이스(122), 내부 공간(123) 및 실링부(124)를 포함할 수 있다.
하부 케이스(122)는 전극 조립체(110)의 치수보다 더 큰 치수를 갖는 내부 공간(123)을 구비하며, 내부 공간(123)에 전극 조립체(110)가 삽입된다. 커버(121)는 내부 공간(123)에 전극 조립체(110)가 삽입된 상태에서 이를 덮도록 하부 케이스(122)의 상면에 개폐 가능하도록 배치된다.
실링부(124)는 하부 케이스(122)의 상단 가장자리를 따라 배치된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 전극 조립체(110)가 케이스(120)의 내부에 수납된 상태에서 전극탭(114)의 일부는 케이스(120)의 외부로 노출된다. 전극탭(114)에 구비된 필름부(115)는 실링부(124)에 대응되는 위치에서 커버(121)와 하부 케이스(122) 사이에 배치될 수 있다.
상기 보호 회로 모듈은 배터리 팩(10), 보다 구체적으로 전극 조립체(110)의 과충전, 과방전, 과전류 및 단락을 방지하기 위한 전기 회로 및 각종 소자를 포함한다. 상기 보호 회로 모듈은 케이스(120)의 외측에 배치되며 전극탭(114)과 연결된다.
일 실시예로 배터리 팩(10)은 하나 이상의 스웰링 게이지(200)를 더 포함할 수 있다.
스웰링 게이지(200)는 배터리 팩(10)의 일측에 배치되어, 배터리 팩(10), 보다 구체적으로 전극 조립체(110) 또는 케이스(120)의 변형량을 측정할 수 있도록 한다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 스웰링 게이지(200)는 케이스(120)의 일면에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 스웰링 게이지(200)는 커버(121)의 상면 중앙부에 배치될 수 있다.
예를 들어 배터리 팩(10)이 작동할 때 케이스(120)의 내부에 배치된 전극 조립체(110)가 팽창하면, 케이스(120) 또는 커버(121)도 팽창하게 된다. 이에 따라 스웰링 게이지(200)에 변형이 발생하고, 사용자는 이를 육안으로 확인하여 배터리 팩(10)의 스웰링 상태를 측정할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 케이스(120)에 인쇄될 수 있다. 예를 들어 스웰링 게이지(200)는 사용자가 육안으로 확인할 수 있도록 잉크 등으로 커버(121)의 일면에 인쇄될 수 있다. 그리고 커버(121)가 변형되면 커버(121)에 인쇄된 스웰링 게이지(200)또 그 형상이 적어도 일부 변형되면서 사용자가 스웰링 정도를 측정할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 케이스(120)의 일면에 패드 프린팅(pad printing)을 통해 인쇄될 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 온도 변색 안료(시온 안료)로 인쇄될 수 있다. 이에 따라 전극 조립체(110)의 온도가 변함에 따라 케이스(120)의 온도가 변하면, 케이스(120)에 인쇄된 스웰링 게이지(200)도 형상이 변형될 수 있다. 예를 들어 스웰링 게이지(200)는 특정 온도를 초과하면 색상이 없어져 투명해지고, 다시 특정 온도 이하에서는 색상이 나타날 수 있다. 반대로 스웰링 게이지(200)는 특정 온도를 초과하면 색상을 나타내고, 특정 온도 이하에서는 색상이 없어질 수 있다. 이를 통해 사용자는 배터리 팩(10)의 현재 온도 범위를 육안으로 확인할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 조사되는 광의 파장에 따라 확인 가능한 잉크로 인쇄될 수 있다. 예를 들어 스웰링 게이지(200)는 적외선, 가시광선 또는 자외선 영역의 광이 조사될 때 시인 가능한 잉크로 인쇄될 수 있다.
다른 실시예로 스웰링 게이지(200)는 케이스(120)에 음각 또는 양각으로 형성될 수 있다. 예를 들어 스웰링 게이지(200)는 커버(121)의 일면에 오목하게 음각으로 형성되거나 볼록하게 양각으로 형성될 수 있다. 또는 스웰링 게이지(200)는 복수 개의 요철부가 혼합된 형태일 수 있다. 스웰링 게이지(200)에 포함된 음각 부분, 양각 부분 또는 요철부는 모두 케이스(120)가 변형됨에 따라 마찬가지로 변형될 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 복수 개의 기하학적 도형으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 스웰링 게이지(200)는 실선, 점선, 일점쇄선 등의 선, 삼각형, 사각형, 원, 타원 등의 2차원 도형 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 복수 개의 색상을 포함할 수 있다. 예를 들어 스웰링 게이지(200)는 영역별로 흑색, 백색, 적색, 청색, 황색, 녹색 등 색상을 달리할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 하나 이상 배치될 수 있다. 예를 들어 복수 개의 스웰링 게이지(200)는 커버(121)의 상면 중앙부 또는 코너부 또는 에지부에 하나 이상 배치될 수 있다. 또한 복수 개의 스웰링 게이지(200)는 하부 케이스(122)의 측면 또는 저면에 배치될 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 복수 개의 스웰링 측정부(211)를 포함할 수 있다. 스웰링 측정부(211)는 케이스(120)의 팽창 정도에 따라 서로 간의 간격이 변하도록 서로 이격하여 배치될 수 있다. 예를 들어 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 스웰링 게이지(200)는 커버(121)의 상면 중앙부에 배치되며, 동심으로 배치되는 복수 개의 스웰링 측정부(211)를 포함할 수 있다.
복수 개의 스웰링 측정부(211)는 커버(121)의 상면 중앙부를 포함하도록 배치되며, 서로 소정의 간격으로 이격하여 배치되는 복수 개의 동심원일 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 스웰링 측정부(211)는 3개의 동심원으로 이루어질 수 있다. 가장 내측에 배치된 원은 반지름 d1을 가지며 커버(121)의 중심과 동심으로 배치될 수 있다. 두 번째 원은 가장 내측에 배치된 원과 d2만큼 이격하여 배치되고, 가장 외측에 배치된 원은 두 번째 원과 d3만큼 이격하여 배치될 수 있다.
일 실시예로 복수 개의 스웰링 측정부(211)는 파선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 스웰링 측정부(211)는 등간격으로 배치되는 점선으로 이루어져 케이스(120)에 인쇄될 수 있다.
이러한 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 게이지(200)가 배터리 팩(10)의 스웰링 정도를 측정할 수 있다. 예를 들어 도 5에 나타낸 바와 같이, 케이스(120)가 변형됨에 따라 커버(121)도 변형되고, 이에 따라 커버(121)의 상면에 형성된 스웰링 게이지(200)도 변형된다. 보다 구체적으로 도 5의 실선으로 나타낸 바와 같이, 변형되기 전에 커버(121)는 평평한 상태를 유지하며 스웰링 게이지(200)도 변형 없이 원 상태를 유지한다. 이 상태에서 스웰링 게이지(200)는 도 3에 나타낸 바와 같은 형상을 가질 수 있다. 이후 배터리 팩(10)의 작동 중에 전극 조립체(110)가 팽창하면 커버(121)도 마찬가지로 팽창하고, 도 5의 점선으로 나타낸 바와 같이, 위로 부풀어오르게 된다. 이에 따라 스웰링 게이지(200)도 변형된 커버(121)의 형상과 마찬가지로 위로 부풀어 오르게 된다. 이 상태에서 스웰링 게이지(200)는 도 4에 나타낸 바와 같은 형상을 가질 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 변형된 스웰링 게이지(200)는 복수 개의 스웰링 측정부(211) 간의 간격이 벌어지게 된다. 예를 들어 복수 개의 스웰링 측정부(211) 중 가장 내측에 배치된 원의 반지름은 D1으로 증가하고, 두 번째 원과의 간격은 D2로 증가한다. 또한 가장 외측에 배치된 원과 그보다 내측에 배치된 원 간의 간격은 D3로 증가한다. 이를 통해 사용자는 복수 개의 스웰링 측정부(211) 간의 간격 차이를 육안으로 확인하여, 스웰링 정도를 쉽게 측정할 수 있다.
도 3 및 도 4에는 스웰링 측정부(211)가 3개의 동심원인 경우를 나타냈으나, 그 개수는 3개로 한정하지 않는다. 예를 들어 스웰링 측정부(211)는 2개 또는 4개 이상의 동심원으로 이루어질 수 있다.
일 실시예로 스웰링 측정부(211) 간의 간격은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200)는 하나 이상의 눈금부(212)를 포함할 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 눈금부(212)는 복수 개의 스웰링 측정부(211)를 가로지르도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 눈금부(212)는 복수 개의 스웰링 측정부(211)의 동심을 가로지르도록 배치될 수 있다.
일 실시예로 눈금부(212)는 파선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 눈금부(212)는 등간격으로 배치되는 점선으로 이루어져 케이스(120)에 인쇄될 수 있다.
일 실시예로 눈금부(212)는 수직 눈금부(212a)와 수평 눈금부(212b)를 포함할 수 있다. 수직 눈금부(212a)는 복수 개의 스웰링 측정부(211)의 동심 상에 배치되며, 수직선에 평행하게 연장될 수 있다. 수평 눈금부(212b)는 수직 눈금부(212a)와 수직을 이루도록 복수 개의 스웰링 측정부(211)의 동심 상에 배치되며, 수평선에 평행하게 연장될 수 있다.
눈금부(212)는 사용자가 보다 직관적으로 스웰링 게이지(200)의 변형 정도를 측정할 수 있도록 한다. 예를 들어 사용자는 스웰링 게이지(200)의 변형 전후에, 눈금부(212)의 길이를 비교하여 스웰링 정도를 측정할 수 있다. 또는 사용자는 눈금부(212)의 파선 간의 간격 또는 파선의 길이를 비교하여 스웰링 정도를 측정할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 케이스(120)에 구비된 스웰링 게이지(200)를 이용하여 배터리 팩(10)의 스웰링 정도를 육안으로 용이하게 평가할 수 있다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스웰링 게이지(200A, 200B, 200C, 200D, 200E)를 나타낸다.
도 6을 참조하면 스웰링 게이지(200A)는 동심으로 배치되는 사각형의 복수 개의 스웰링 측정부(211A)를 포함할 수 있다.
복수 개의 스웰링 측정부(211A)는 직사각형 또는 정사각형이며, 서로 등간격 또는 서로 다른 간격으로 배치될 수 있다. 케이스(120)가 변형됨에 따라 복수 개의 스웰링 측정부(211A)가 변형되면, 사용자는 스웰링 측정부(211A) 간의 간격 또는 가로 길이나 세로 길이의 차이를 측정해 스웰링 정도를 측정할 수 있다. 또는 사용자는 스웰링 측정부(211A)의 종횡비(aspect ratio)를 계산하여 스웰링 정도를 측정할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 측정부(211A)는 파선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 6에 나타낸 바와 같이, 스웰링 측정부(211A)는 등간격으로 배치되는 점선으로 이루어져 케이스(120)에 인쇄될 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200A)는 하나 이상의 눈금부(212A)를 포함할 수 있다. 눈금부(212A)는 복수 개의 스웰링 측정부(211A)를 가로지르도록 배치될 수 있다. 눈금부(212A)는 전술한 눈금부(212)와 실질적으로 동일할 수 있으며, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면 스웰링 게이지(200B)는 소정의 면적을 갖는 복수 개의 스웰링 측정부(211B)를 포함할 수 있다.
예를 들어 스웰링 측정부(211B)는 중심부에 위치하는 원형의 스웰링 측정부(211B)와 이를 감싸도록 배치되며 소정의 간격으로 이격하여 배치되는 폐루프(closed loop)의 밴드 형상을 갖는 스웰링 측정부(211B)를 포함할 수 있다. 여기서 밴드 형상의 스웰링 측정부(211B)는 원형 고리 형상을 가질 수 있다. 원형의 스웰링 측정부(211B)는 직경 R을 가질 수 있으며, 밴드 형상의 스웰링 측정부(211B)는 폭 W를 가질 수 있다. 이에 따라 케이스(120)가 변형되어 복수 개의 스웰링 측정부(211B)가 변형되면 원형의 스웰링 측정부(211B) 또는 밴드 형상의 스웰링 측정부(211B)의 지름 또는 폭이 변하게 되고, 사용자는 이를 토대로 배터리 팩(10)의 스웰링 정도를 육안으로 측정할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 측정부(211B)는 파선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 7에 나타낸 바와 같이, 스웰링 측정부(211B)는 등간격으로 배치되는 점선으로 이루어져 케이스(120)에 인쇄될 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200B)는 하나 이상의 눈금부(212B)를 포함할 수 있다. 눈금부(212B)는 복수 개의 스웰링 측정부(211B)를 가로지르도록 배치될 수 있다. 눈금부(212B)는 전술한 눈금부(212)와 실질적으로 동일할 수 있으며, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면 스웰링 게이지(200C)는 소정의 면적을 갖는 복수 개의 스웰링 측정부(211C)를 포함할 수 있다.
예를 들어 스웰링 측정부(211C)는 중심부에 위치하는 사각형의 스웰링 측정부(211C)와 이를 감싸도록 배치되며 소정의 간격으로 이격하여 배치되는 폐루프의 밴드 형상을 갖는 스웰링 측정부(211C)를 포함할 수 있다. 여기서 밴드 형상의 스웰링 측정부(211C)는 사각형 고리 형상을 가질 수 있다. 사각형의 스웰링 측정부(211C)는 한 변의 길이가 R인 정사각형이며, 밴드 형상의 스웰링 측정부(211C)는 폭 W를 가질 수 있다. 이에 따라 케이스(120)가 변형되어 복수 개의 스웰링 측정부(211C)가 변형되면 사각형의 스웰링 측정부(211C) 또는 밴드 형상의 스웰링 측정부(211C)의 변 또는 폭이 변하게 되고, 사용자는 이를 토대로 배터리 팩(10)의 스웰링 정도를 육안으로 측정할 수 있다.
일 실시예로 스웰링 측정부(211C)는 파선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 8에 나타낸 바와 같이, 스웰링 측정부(211C)는 등간격으로 배치되는 점선으로 이루어져 케이스(120)에 인쇄될 수 있다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200C)는 하나 이상의 눈금부(212C)를 포함할 수 있다. 눈금부(212C)는 복수 개의 스웰링 측정부(211C)를 가로지르도록 배치될 수 있다. 눈금부(212C)는 전술한 눈금부(212)와 실질적으로 동일할 수 있으며, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면 스웰링 게이지(200D)는 스웰링 게이지(200)와 마찬가지로 동심으로 배치되는 원형의 복수 개의 스웰링 측정부(211D) 및 눈금부(212D)를 포함할 수 있다. 스웰링 측정부(211D) 및 눈금부(212D)는 전술한 스웰링 측정부(211) 및 눈금부(212)와 동일할 수 있으며, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200D)는 격자부(213D)를 더 포함할 수 있다. 격자부(213D)는 복수 개의 스웰링 측정부(211D) 사이에 배치되며, 소정의 크기를 갖는 정방형 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어 도 9에 나타낸 바와 같이, 격자부(213D)는 한 변의 길이가 L인 정사각형의 정방형 패턴이 반복하여 이루어질 수 있다. 그리고 케이스(120)가 변형되면 스웰링 측정부(211D) 및 그 사이에 배치된 격자부(213D)가 변형되면서, 격자부(213D)의 패턴의 크기도 변형된다. 이를 통해 사용자는 육안으로 배터리 팩(10)의 스웰링 정도를 용이하게 측정할 수 있다.
도 10을 참조하면 스웰링 게이지(200E)는 스웰링 게이지(200A)와 마찬가지로 동심으로 배치되는 사각형의 복수 개의 스웰링 측정부(211E) 및 눈금부(212E)를 포함할 수 있다. 스웰링 측정부(211E) 및 눈금부(212E)는 전술한 스웰링 측정부(211) 및 눈금부(212)와 동일할 수 있으며, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
일 실시예로 스웰링 게이지(200E)는 격자부(213E)를 더 포함할 수 있다. 격자부(213E)는 복수 개의 스웰링 측정부(211E) 사이에 배치되며, 소정의 크기를 갖는 정방형 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어 도 10에 나타낸 바와 같이, 격자부(213E)는 한 변의 길이가 L인 정사각형의 정방형 패턴이 반복하여 이루어질 수 있다. 그리고 케이스(120)가 변형되면 스웰링 측정부(211E) 및 그 사이에 배치된 격자부(213E)가 변형되면서, 격자부(213E)의 패턴의 크기도 변형된다. 이를 통해 사용자는 육안으로 배터리 팩(10)의 스웰링 정도를 용이하게 측정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(10F)의 평면도를 나타낸다.
배터리 팩(10F)은 전술한 실시예에 따른 배터리 팩(10)과 비교했을 때, 스웰링 게이지(200F)가 제1스웰링 게이지(210F) 및 제2스웰링 게이지를 포함하는 점에서 차이가 있다. 배터리 팩(10F)의 나머지 구성은 배터리 팩(10)과 실질적으로 동일하며, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 게이지(200F)는 제1스웰링 게이지(210F)와 제2스웰링 게이지를 포함할 수 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 제1스웰링 게이지(210F)는 커버(121)의 상면 중앙부에 배치될 수 있다. 제1스웰링 게이지(210F)는 전술한 실시예에 따른 스웰링 게이지(200)와 실질적으로 동일하며, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다.
제2스웰링 게이지는 제1스웰링 게이지(210F)와 이격하여 커버(121)의 일면에 배치될 수 있다. 예를 들어 제2스웰링 게이지는 커버(121)의 에지부 또는 코너부에 하나 이상 배치될 수 있다.
일 실시예로 제2스웰링 게이지는 코너 게이지(220F)와 에지 게이지(230F)를 포함할 수 있다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 코너 게이지(220F)는 커버(121)의 4개의 코너부에 각각 배치되고, 에지 게이지(230F)는 커버(121)의 각각의 변을 따라 1개 이상 배치될 수 있다. 또한 코너 게이지(220F)와 에지 게이지(230F)는 커버(121)의 내측에 배치될 수 있다. 코너 게이지(220F)는 커버(121)의 코너부에 배치되어 제1스웰링 게이지(210F)가 민감하게 측정하기 어려운 코너부의 스웰링 정도를 측정할 수 있다. 또한 에지 게이지(230F)는 커버(121)의 에지에 배치되어 제1스웰링 게이지(210F)가 민감하게 측정하기 어려운 에지의 스웰링 정도를 측정할 수 있다.
일 실시예로 코너 게이지(220F)와 에지 게이지(230F)는 파선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 도 11 내지 도 13에 나타낸 바와 같이, 코너 게이지(220F) 및 에지 게이지(230F)는 서로 등간격 또는 상이한 간격으로 배치되는 복수 개의 파선으로 이루어질 수 있다.
일 실시예로 코너 게이지(220F)와 에지 게이지(230F)는 제1스웰링 게이지(210F)와 마찬가지로 커버(121) 상에 인쇄될 수 있다.
일 실시예로 코너 게이지(220F)는 복수 개의 스웰링 측정부(221F) 및 눈금부(222F)를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 코너 게이지(220F)는 눈금부(222F)로서 수평 눈금부(221Fa) 및 수직 눈금부(221Fb)를 포함할 수 있다. 또한 수평 눈금부(221Fa)는 커버(121)의 코너부의 수평선 상에 인접하게 배치되고, 수직 눈금부(221Fb)는 커버(121)의 코너부의 수직선 상에 인접하게 배치될 수 있다. 그리고 복수 개의 스웰링 측정부(221F)는 수평 눈금부(221Fa)와 수직 눈금부(221Fb) 사이를 연결하도록 서로 평행하게 배치될 수 있다. 이에 따라 코너 게이지(220F)는 전체적으로 직각 삼각형 형상을 가질 수 있다.
도 11에는 코너 게이지(220F)가 커버(121)의 4개의 코너부에 각각 1개씩 배치되는 것으로 나타냈으나 이에 한정하지 않는다. 코너 게이지(220F)는 4개의 코너부 중 1개 이상에 배치될 수 있다.
일 실시예로 에지 게이지(230F)는 복수 개의 스웰링 측정부를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 11 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 스웰링 측정부는 수직으로 연장되는 복수 개의 제1스웰링 측정부(231F)와 수평으로 연장되는 복수 개의 제2스웰링 측정부(232F)를 포함할 수 있다.
복수 개의 제1스웰링 측정부(231F)와 복수 개의 제2스웰링 측정부(232F)는 서로 수직으로 교차하여 격자 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어 제1스웰링 측정부(231F)는 커버(121)의 길이 방향으로 연장되고, 제2스웰링 측정부(232F)는 커버(121)의 폭 방향으로 연장될 수 있다. 이에 따라 커버(121)의 에지가 변형되면 에지 게이지(230F)의 제1스웰링 측정부(231F) 및 제2스웰링 측정부(232F)가 변형되면서, 사용자가 육안으로 쉽게 배터리 팩(10F)의 스웰링 정도를 측정할 수 있다. 또한 사용자는 복수 개의 제1스웰링 측정부(231F)와 복수 개의 제2스웰링 측정부(232F)가 형성하는 격자 패턴의 길이 또는 면적을 비교하여 배터리 팩(10F)의 스웰링 정도를 측정할 수 있다.
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 “상기” 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
10: 배터리 팩
110: 전극 조립체
120: 하우징
200: 스웰링 게이지

Claims (15)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 수용되며 전극탭을 구비하는 전극 조립체; 및
    상기 케이스의 일측에 배치되며, 상기 전극 조립체가 변형되면 상기 케이스와 함께 형상의 적어도 일부가 변형되어 상기 케이스의 변형량을 측정하는 하나 이상의 스웰링 게이지;를 포함하는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는 상기 케이스의 변형에 따라 서로 간의 간격이 변하도록 이격하여 배치되는 복수 개의 스웰링 측정부를 포함하는, 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 스웰링 측정부는 동심으로 배치되는, 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 스웰링 측정부는 소정의 면적을 갖는, 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 스웰링 측정부는 복수 개의 파선으로 이루어진, 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는 상기 복수 개의 스웰링 측정부를 가로지르도록 배치되는 하나 이상의 눈금부를 포함하는, 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 눈금부는 복수 개의 파선으로 이어진, 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 눈금부는 상기 복수 개의 스웰링 측정부의 중심을 가로지르도록 배치되며, 각각 수평 방향과 수직 방향으로 배치되는 수평 눈금부 및 수직 눈금부를 포함하는, 배터리 팩.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는 상기 복수 개의 스웰링 측정부 사이에 배치되며, 소정의 크기를 갖는 정방형 패턴의 격자부를 더 포함하는, 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는 상기 케이스의 온도에 따라 발색하는 온도 변색 안료로 인쇄된, 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는 특정 파장의 광이 조사되면 육안으로 확인 가능한 잉크로 인쇄된, 배터리 팩.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스웰링 게이지는 상기 케이스의 일면에 패드 프린팅(pad printing)으로 인쇄된, 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스웰링 게이지는 상기 케이스의 중앙부에 배치되는 제1스웰링 게이지 및 상기 제1스웰링 게이지와 이격하여 배치되는 하나 이상의 제2스웰링 게이지를 포함하는, 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2스웰링 게이지는 상기 케이스의 에지(edge)에 인접하게 배치되며 서로 수직으로 교차하는 복수 개의 스웰링 측정부를 포함하는 하나 이상의 에지 게이지를 포함하는, 배터리 팩.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2스웰링 게이지는 상기 케이스의 코너에 인접하게 배치되며, 상기 코너의 수평선 및 수직선을 따라 연장되는 하나 이상의 코너 게이지를 포함하는, 배터리 팩.
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