WO2019117464A1 - 배터리 팩 - Google Patents

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WO2019117464A1
WO2019117464A1 PCT/KR2018/013366 KR2018013366W WO2019117464A1 WO 2019117464 A1 WO2019117464 A1 WO 2019117464A1 KR 2018013366 W KR2018013366 W KR 2018013366W WO 2019117464 A1 WO2019117464 A1 WO 2019117464A1
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battery cell
conductive line
along
battery cells
curved
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손기석
안재필
윤철중
조경호
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삼성에스디아이 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a battery pack.
  • a secondary battery is a battery capable of charging and discharging, unlike a primary battery which can not be charged.
  • the secondary battery is used as an energy source for a mobile device, an electric vehicle, a hybrid vehicle, an electric bicycle, an uninterruptible power supply, etc., and may be used in the form of a single battery cell depending on the type of an external device. Or may be used in the form of a battery pack in which a plurality of battery cells are connected to one unit.
  • a small mobile device such as a mobile phone can operate for a predetermined time with the output and capacity of a single battery.
  • the battery pack can increase the output voltage or the output current according to the number of the built-in battery cells.
  • a conductive line that mediates signal transmission relating to state information of a battery cell or dielectric breakdown is prevented, and the battery cell is flexibly deformed corresponding to swelling of the battery cell, And a battery pack having a structure improved so as to prevent generation of stress accumulated in the battery pack.
  • a plurality of battery cells arranged along a first direction
  • a wiring board for collecting state information of the battery cell from the battery cell
  • a sensing unit coupled to the wiring board and including an output port for outputting status information of the battery cell and a connection unit for connecting the input port and the output port,
  • the connecting portion extends in a curved shape so as to overlap with each other along a second direction intersecting with the first direction.
  • the sensing part that mediates signal transmission relating to the state information of the battery cell is flexibly deformed corresponding to the swelling of the battery cell, thereby absorbing the positional movement due to swelling, And a structure of the battery pack is improved so as to prevent damage to the conductive line responsible for signal transmission and dielectric breakdown.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is an exploded perspective view of a part of the battery pack shown in Fig.
  • Fig. 3 is a view showing a part of the battery pack shown in Fig. 1 from above.
  • Fig. 4 is an exploded perspective view of the sensing unit shown in Fig.
  • Fig. 5 is a view showing the sensing unit shown in Fig. 3 from above.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG.
  • FIG. 7 is a view showing a state where the sensing unit shown in FIG. 3 is modified according to the swelling of the battery cell.
  • a plurality of battery cells arranged along a first direction
  • a wiring board for collecting state information of the battery cell from the battery cell
  • a sensing unit coupled to the wiring board and including an output port for outputting status information of the battery cell and a connection unit for connecting the input port and the output port,
  • the connecting portion extends in a curved shape so as to overlap with each other along a second direction intersecting with the first direction.
  • And may include a curved portion for interconnecting neighboring linear portions.
  • the straight portions may extend in parallel with each other along the first direction.
  • the curved portion may be formed at the end of the straight portion along the first direction.
  • the curved portion may be formed to be bent so as to connect the ends of the straight portions adjacent to each other, and may be curved so as to be detached along a locus larger than the distance between the end portions of the adjacent straight portions.
  • the second direction may be perpendicular to the first direction
  • the maximum distance of the trajectory of the curved portion along the second direction may be greater than the maximum distance between the ends of the adjacent straight portions connected to the curved portion along the second direction.
  • connection unit may include a conductive line through which state information of the battery cell is communicated, and an insulating film for embedding the conductive line.
  • connection portion may be formed in the form of a film disposed in a main plane.
  • the curved portions formed at both ends of the connecting portion along the first direction may be deformed so as to be lifted in a direction facing away from the main plane, corresponding to swelling of the battery cells along the first direction.
  • the curved portion may be bent to extend around the through hole passing through the sensing portion so as to surround the through hole.
  • connection unit may further include a first bridge that connects adjacent straight lines.
  • the curved portion is bent so as to surround the outside of the through hole
  • the connecting portion may further include a second bridge formed to surround the inside of the through hole.
  • the first bridge and the second bridge may be formed of an insulating film of the connection portion.
  • the dummy pattern may be formed at a position inside the conductive line along the trajectory of the curved portion.
  • the bending portion is bent to extend around the through hole passing through the sensing portion so as to surround the through hole
  • the dummy pattern may be formed between the through hole and the conductive line.
  • the dummy pattern may be formed to have a narrower width than the conductive line.
  • the conductive line and the dummy pattern may be formed of the same conductive material and covered together by the same insulating film, and the insulating film may cover both ends of the dummy pattern.
  • the input port of the sensing unit may be coupled onto a bus bar that electrically connects neighboring battery cells.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is an exploded perspective view of a part of the battery pack shown in Fig.
  • Fig. 3 is a view showing a part of the battery pack shown in Fig. 1 from above.
  • the battery pack of the present invention is arranged along a first direction Z1 together with a battery cell B and a battery cell B, And a wiring board C for receiving the state information of the battery cell B from the battery cell B while being seated on the frame F.
  • the battery cells B may be arranged along the first direction Z1.
  • a plurality of frames F may be arranged along the first direction Z1 so as to be coupled with the battery cells B with the battery cells B interposed therebetween.
  • the frame F may be arranged along the first direction Z1 and be interposed between the adjacent frames F with the battery cell B interposed therebetween.
  • the frame F may enclose the outer periphery of the battery cell B to accommodate the battery cell B and may extend along the outer edge of the battery cell B, (FA) can be defined. More specifically, the frame F may extend along the outer edge of the battery cell B across the upper, lower, right and left sides of the battery cell B.
  • the frame F includes a counterpart of an inner area where the battery cell B is accommodated and a counterpart that forms an electrical connection with the battery cell B, for example, a bus bar 15 And a supporting portion FS of an outer region where the wiring board C is supported.
  • the support part FS may be formed on a part of the frame F extending across the upper side of the battery cell B on which the electrode 10 is formed.
  • the frame F surrounds the battery cell B on the inner side and forms a support part FS on the outer side so as to form a counterpart that forms an electrical connection with the battery cell B.
  • the support base for the bar 15 and the wiring board C can be provided.
  • the frame F may be arranged along the first direction Z1 so that the neighboring frames F are interposed between the neighboring frames F with the battery cell B interposed therebetween.
  • each of the battery cells B is surrounded by a frame F arranged forward and backward in the first direction Z1, and the frame F arranged forward and backward is surrounded by the battery cells B
  • the outer shape of the battery cell B may be enclosed to form an outer shape covering the battery cell B, and the battery cell B may be protected as a housing.
  • the array of the frames F arranged in the first direction Z1 can substantially form the outer appearance of the battery pack, Inside the array, the battery cell B can be enclosed by the frame F and accommodated.
  • each frame F is arranged to alternate with the battery cell B along the first direction Z1 and each frame F has a different receiving portion FA for receiving the other adjacent battery cells B, ).
  • each frame F may include different receiving portions FA for accommodating different battery cells B arranged in the forward and backward directions along the first direction Z1, (FA) can be separated from each other by the partition wall (W).
  • the partition walls W of the frame F can partition different receiving portions FA between different receiving portions FA and block electrical and thermal interference to different battery cells B .
  • the battery cell B may be connected to the bus bar 15 for electrical connection with another neighboring battery cell B and may be connected to the battery cell B such as the voltage or temperature of the battery cell B,
  • the wiring board C is connected to the battery cell B in order to collect information on the state of the battery cell B from the plurality of battery cells B arranged in the first direction Z1 .
  • the bus bar 15 and the wiring board C may correspond to a counterpart forming an electrical connection with the battery cell B, Lt; / RTI >
  • the support portion FS of the frame F may include a bus bar support portion FSB for seating the bus bar 15 and a substrate support portion FSC for seating the wiring board C .
  • the bus bar support part FSB and the substrate support part FSC may be formed at different positions of the support part FS.
  • the bus bar support part FSB may be formed at the left edge or the right edge of the frame F to correspond to the position of the electrode 10 of the battery cell B.
  • the substrate support FSC may be formed at the center of the frame F. [
  • the wiring board C supported on the substrate support FSC can be disposed at a central position of the plurality of battery cells B to easily collect the state information of the battery cells B collected from a plurality of locations .
  • a sensing unit S for transmitting status information from the battery cell B side may be connected to the wiring board C,
  • the wiring board C is disposed at a central position so that the distance of the sensing unit S connected to the plurality of points from the wiring board C can be balanced substantially evenly, The electrical resistance of the portion S can be balanced so that signal distortion can be prevented.
  • the bus bar support portion FSB and the substrate support portion FSC may be formed to have different widths.
  • the bus bar support portion FSB may be formed relatively narrowly so as not to interfere with the electrical connection between the bus bar 15 and the battery cell B (more specifically, the electrode 10 of the battery cell B) have.
  • the bus bar support portion FSB can support the front and rear ends of the bus bar 15 disposed on both sides of the bent portion 15a of the bus bar 15, To provide isolation.
  • the bus bar support portion FSB supports both ends of the bus bar 15 and supports the bus bar 15 between the adjacent bus bars 15 so that both ends of the bus bar 15 do not come into contact with the ends of the adjacent other bus bars 15. [ To provide electrical isolation.
  • the bus bar support portion FSB does not need to make physical contact with both ends of the bus bar 15, as long as the bus bar support portion FSB is interposed between neighboring bus bars 15 to provide electrical insulation.
  • the bus bar support part FSB may be interposed between neighboring bus bars 15 to prevent electrical contact between neighboring bus bars 15.
  • the bus bars 15 and the electrodes of the battery cells B 10 so as not to narrowly limit the energizing area between them.
  • the bus bar support portion FSB is formed to have a wide width like the substrate support portion FSC, the bus bar support portion FSB is provided between the bus bar 15 and the battery cell B (more specifically, the electrode 10 of the battery cell B) Electrical contact is obstructed and the energizing area between the bus bar 15 and the battery cell B is limited so that the electrical resistance of the entire charge and discharge path is increased and the electrical output may be lowered.
  • the bus bar support part FSB is formed along the left and right edge positions of the support part FS corresponding to the different electrodes 10 formed on the left and right sides of the battery cell B along the second direction Z2 .
  • the frame F may be arranged in a pattern that is laterally reversed along the first direction Z1 so that the bus bar support portion FSB along the first direction Z1 extends along the left and right edges They may be arranged in alternating patterns and arranged along the left and right edges.
  • the bus bar support part FSB may be formed at a left or right side of the substrate supporting part FSC formed at the center of the frame F, and a plurality of frames F may be provided in the first direction Z1,
  • the bus bar support part FSB may be arranged on both sides of the substrate support part FSC along the first direction Z1.
  • the left-right direction in the present specification may mean the second direction Z2.
  • the substrate support FSC may be formed to have a relatively wide width so that the wiring board C can be stably mounted and supported.
  • the wiring board C may be disposed on the substrate supporting portion FSC of each frame F and the substrate supporting portions FSC of the respective frames F are connected to each other along the first direction Z1, It is possible to form a supporting surface extending along one direction Z1 and to provide a supporting base for supporting the entire wiring board C. [ That is, the substrate supporting portions FSC of the respective frames F support the wiring substrate C, and the substrate supporting portions FSC of the respective frames F are connected to each other along the first direction Z1, Z1), thereby providing a stable support base for the entire wiring board (C).
  • the bus bar 15 is for connecting the neighboring battery cells B to each other.
  • the bus bars 15 connect the adjacent battery cells B in series or in parallel, or may be connected in a serial / parallel combination manner .
  • the bus bar 15 electrically connects the electrodes 10 of the neighboring battery cells B to electrically connect neighboring battery cells B to each other. More specifically, the bus bar 15 can form a parallel connection by connecting the same polarities of neighboring battery cells B, and by connecting the opposite polarities of neighboring battery cells B to each other, Can be formed.
  • the bus bar 15 is disposed to face the electrode 10 formed on the upper surface of the battery cell B and can connect the electrodes 10 of the battery cell B disposed adjacent to each other. More specifically, the bus bar 15 is electrically connected to the electrode 10 of the battery cell B adjacent to both sides of the bus bar 15, around the bent portion 15a formed at the central position of the bus bar 15 ). ≪ / RTI > The bus bar 15 may be formed to connect the electrodes 10 of a pair of adjacent battery cells B to each other.
  • the substrate support FSC may be formed at a central position between the bus bar supports FSB formed on the left and right edges.
  • the wiring board C may be seated on the substrate support FSC.
  • the wiring board C may include a plurality of conductive patterns (not shown) for collecting state information of the battery cell B and transferring the collected state information to a battery management unit (not shown).
  • the wiring board C is connected to a bus bar 15 for electrically coupling neighboring battery cells B to obtain voltage information of the battery cells B.
  • the wiring board C may be connected to a thermistor (not shown) disposed on the upper surface of the battery cell B to obtain temperature information of the battery cell B.
  • a thermistor not shown
  • the wiring board C collects state information collected from a plurality of battery cells B, for example, voltage and temperature information, and transfers the collected state information to a separate battery management unit (not shown) Discharge operation of the battery cell B based on the state information obtained through the battery management unit provided with the wiring board C or to control the charge and discharge operations of the battery cell B Can be controlled.
  • the wiring board C is connected to a wiring board C for transmitting a signal relating to the state information of the battery cell B obtained from the battery cell B side (for example, the bus bar 15 electrically connected to the battery cell B)
  • the sensing portion S of the sensor can be connected.
  • the sensing unit S may be provided in a film form so as to be flexibly deformable.
  • the sensing unit S includes an input port SI connected to the battery cell B side (for example, a bus bar 15 electrically connected to the battery cell B) to receive status information of the battery cell B, And an output port SO connected to the wiring board C side so as to output status information of the battery cell B toward the wiring board C.
  • the input port SI and the output port SO connected to each other.
  • the input port SI corresponds to a position where state information of the battery cell B is input from the battery cell B side (for example, the bus bar 15 electrically connected to the battery cell B)
  • the output port SO may correspond to a position where the state information of the battery cell B is output toward the wiring board C.
  • the connection part SC connects the input port SI and the output port SO and may be formed in a curved shape.
  • the input port SI of the sensing unit S may be connected to the battery cell B side.
  • the input port SI of the sensing unit S may be connected to a bus bar 15 for electrically connecting neighboring battery cells B and may be connected to the battery cell B via a bus bar 15.
  • a voltage signal can be input.
  • the input port SI may be connected to a thermistor (not shown) disposed on the upper surface of the battery cell B, The temperature signal of the cell B can be input. In this sense, the input port SI of the sensing unit S may be connected to a signal input unit for acquiring status information of the battery cell B.
  • the signal input unit is connected to the battery cell B in order to acquire status information such as the voltage and the temperature of the battery cell B.
  • the signal input unit may include a bus bar electrically connected to the battery cell B, (Not shown) thermally connected to the battery cell 15 or the battery cell B.
  • the input port SI and the signal input part (for example, the bus bar 15) on the battery cell B side can be welded to each other.
  • the input port SI may be seated on the bus bar 15, and then may be pressed onto an ultrasonic horn (not shown) to which ultrasonic vibration is applied and then ultrasonically welded on the bus bar 15.
  • the input port SI and the signal input portion (for example, the bus bar 15) on the battery cell B side may be coupled using a conductive adhesive or the like.
  • the output port SO of the sensing unit S may be connected to a pad (not shown) of the wiring board C.
  • An electrical signal transmitted through the output port SO of the sensing unit S may be, (Not shown) on the wiring board C through a pad (not shown) of the wiring board C.
  • the output port SO of the sensing unit S may be welded or soldered on a pad (not shown) of the wiring board C or may be coupled using a conductive adhesive or the like.
  • FIG. 1 and 2 denote an end block E and an end plate 210.
  • the end block E and the end plate 210 are connected to a battery cell B to provide a fastening force for physically restricting the plurality of battery cells B constituting the battery pack.
  • Fig. 4 is an exploded perspective view of the sensing unit shown in Fig. Fig. 5 is a view showing the sensing unit shown in Fig. 3 from above. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG.
  • the sensing unit S includes a conductive line M for mediating signal transmission relating to state information of the battery cell B and a conductive line M for insulation of the conductive line M, (I) formed so as to embed the insulating film (I).
  • the conductive line M may be formed in a copper foil pattern, and an insulating film I may be disposed to embed the conductive line M so that an electrical signal transmitted through the conductive line M It can be insulated.
  • the conductive line M may be formed in a curved shape and the insulating film I may be formed in a curved shape so as to follow the trajectory of the conductive line M.
  • the insulating film I for embedding the conductive line M and the conductive line M
  • the entire sensing portion S including the sensor can be given flexibility that can be flexibly deformed to conform to the external force.
  • the connection portion SC extends in the first direction Z1 in which the plurality of battery cells B are arranged, and extends in the second direction Z2 intersecting the first direction Z1, May have a curved shape including the curved portion R so as to overlap with each other along the second direction Z2.
  • the first direction Z1 may mean a direction in which a plurality of battery cells B are arranged
  • the second direction Z2 may be a direction intersecting the first direction Z1, It may mean a direction perpendicular to the first direction Z1.
  • the sensing unit S or the connection unit SC of the sensing unit S includes a rectilinear section L extending in parallel with each other and a rectilinear section R for interconnecting the rectilinear sections L adjacent to each other can do.
  • the straight portion L and the curved portion R may be provided in at least two or more, and more specifically, the three straight portions L and the straight portions L may be adjacent to each other at both ends of the straight portion L, And two curved portions R connecting the straight line portions L.
  • the straight line portions L may extend in parallel with each other along the first direction Z1, and the straight line portions L extending in parallel to each other may overlap each other along the second direction Z2 And the linear portions L adjacent to each other can be connected to each other through the curved portion R.
  • the curved portion R is bent in a substantially semicircular shape so that the linear portion L is connected to the adjacent linear portion L at the end of the linear portion L so as to switch the extending direction of the connecting portion SC .
  • the curved portion R may be formed so as to surround the through-hole H around the through-hole H and connect the ends of the adjacent straight line L to each other.
  • the curved portion R is curved so as to connect adjacent rectilinear portions L and curved so as to be detached along a locus larger than the distance between the ends of the adjacent rectilinear portions L to which the curved portion R is connected .
  • the maximum distance (P1, maximum span) of the locus drawn by the curved portion R along the second direction Z2 perpendicular to the first direction Z1 corresponds to the second direction Z2 (Maximum span) between the end portions of adjacent rectilinear portions L to which the curved portion R is connected.
  • the maximum distance (P1, maximum span) of the locus drawn by the curved portion R is set to be the same as that of the insulating film I
  • the maximum distance (P2, maximum span) between the end portions of the neighboring rectilinear portions (L) to which the bend portion (R) is connected is equal to the distance between neighboring rectilinear portions Of the insulation film I that embeds the conductive line M and the conductive line M forming the end of the portion L as shown in Fig.
  • the maximum distance (P2, maximum span) between the end portions of the neighboring straight line portions L which is a distance required for connecting the curved portion R to the end portions of the neighboring straight line portions L,
  • the stress concentration applied to the curved portion R is reduced due to the swelling of the battery cell B and the stress on the conductive line M in the curved portion R where stress concentration is expected is reduced, The breakage or the breakdown of the insulation can be prevented.
  • the radius of curvature for example, the radius of curvature centered on the through hole H
  • the curvature decreases so that the curved portion R follows the larger locus
  • the stress concentration concentrated on the curved portion R can be relieved because the curved portion R is detoured along a locus larger than the semicircle required for connecting the end portion of the adjacent straight portion L, And the damage of the bending portion R can be prevented.
  • the curved portion R may be formed in a curved shape so as to surround the through hole H with the through hole H as a center.
  • the through hole H may be formed at the center position of the curved portion R.
  • the through hole H may be formed for improving the handling of the sensing unit S.
  • a pin (not shown) may be coupled to the through hole H of the sensing unit S to fix the position of the sensing unit S and prevent deformation during assembly or circulation, The sensing portion S is stably fixed and prevented from being deformed by using a pin (not shown) coupled to penetrate the through hole H of the sensing portion S. As a result, And handling can be improved.
  • the connecting part SC may further include bridges BR1 and BR2 for connecting patterns of positions adjacent to each other along the locus of the connecting part SC.
  • the bridges BR1 and BR2 may be formed between straight lines L adjacent to each other or around the through holes H of the curved portion R.
  • the bridges BR1 and BR2 include a first bridge BR1 connecting adjacent straight lines L and a second bridge BR2 formed to surround the inside of the through hole H ).
  • the first bridge BR1 may be formed between neighboring rectilinear portions L extending in parallel with each other and the second bridge BR2 may be formed around the through hole H of the bend R .
  • the second bridge BR2 may surround the inside of the through hole H and may be formed to penetrate the curved portion R together with the curved portion R.
  • the curved portion R may be formed to be bent to surround the outside of the through hole H,
  • the hole H may be surrounded by a closed loop.
  • the bridges BR1 and BR2 may be formed of an insulating film I of the connecting portion SC. That is, the connection part SC may include a plurality of conductive lines M to which the status information of the battery cell B is transferred, and an insulating film I for inserting and insulating the conductive lines M,
  • the bridges BR1 and BR2 may be formed integrally with the insulating film I. As described later, the bridges BR1 and BR2 are designed so that they bear the stress caused by the swelling of the battery cell B and can be disconnected as the swelling increases,
  • the conductive line M for transferring the state information of the insulating film I may be omitted.
  • the bridges BR1 and BR2 are connected to each other at a time point when the deformation of the connecting portion SC or the sensing portion S is forced by the swelling of the battery cell B,
  • the stress due to the ring can be borne by itself, and the stress transmitted to the curve R can be reduced.
  • the bridges BR1 and BR2 prevent deformation of the curved portion R to some extent against the swelling of the battery cell B, bear the stress caused by the swelling, And the bridges BR1 and BR2 are cut off when the swelling of the battery cell B increases.
  • the bridges BR1 and BR2 can reduce the stress applied to the curved portion R in a situation where the swelling of the battery cell B is relatively small and prevent the curved portion R from being damaged. Thereafter, as the swelling of the battery cell B increases, the connecting portion SC is displaced from the main plane and is lifted up to follow the swelling of the battery cell B, as described later, The stress applied can be minimized.
  • the sensing unit S serves to transmit status information such as voltage and temperature of the battery cell B to the wiring board C.
  • the sensing unit S may include a conductive line M to which a signal related to status information of the battery cell B is transmitted.
  • the sensing unit S may further include a dummy pattern D in which electrical signals are not transmitted and isolated, in addition to the conductive lines M.
  • the dummy pattern D may be formed in the connection portion SC of the sensing portion S and may be formed to reinforce the connection portion SC.
  • the dummy pattern D may be formed in the curved portion R where stress concentration is expected in the connecting portion SC.
  • the curved portion R is formed at a position adjacent to the conductive line M to bear a stress together with the conductive line M and to protect the conductive line M And a dummy pattern (D)
  • the conductive lines M and the dummy patterns D may be formed at neighboring positions and may be formed of the same material.
  • the dummy pattern D is stressed on the conductive line M at a position adjacent to the conductive line M and is formed through the same patterning with the conductive line M, So that it is not necessary to introduce a separate additional process for forming the dummy pattern D and process waste can be prevented.
  • the dummy pattern D and the conductive line M may be formed in the same copper foil pattern and covered with the same insulating film I.
  • the dummy pattern D may be formed to have a relatively narrow width as compared with the conductive line M. [ Since the dummy pattern D does not transmit an electrical signal, it is not necessary to take electrical resistance into consideration, like the conductive line M, and it is sufficient that the dummy pattern D has a proper width for reinforcing the strength of the curved portion R .
  • the dummy pattern D may be formed to be bent along a locus parallel to the conductive line M and may be formed at an inner position of the conductive line M along the locus of the curved portion R. [ More specifically, the dummy pattern D may be formed between the through hole H corresponding to the center of the curved portion R and the conductive line M. The dummy pattern D is formed at a position adjacent to the conductive line M and is formed at an inner position closer to the through hole H than the conductive line M, Can be formed at an inner position where stress concentration higher than the formed outer position is expected. That is, the dummy pattern D is for protecting the conductive line M and can be formed at an inner position where relatively higher stress concentration is expected than the outer position of the conductive line M. Since the dummy pattern D is not intended for signal transmission, even if it is damaged, it does not affect the signal transmission related to the state information of the battery cell B.
  • the dummy pattern D may be formed in an isolated pattern without forming an electrical connection with the wiring board C. That is, the dummy pattern D may be formed so as to be isolated from the conductive line M connected to the wiring board C.
  • the insulating film I covering the dummy pattern D and the conductive line M together is formed so as to cover both ends of the dummy pattern D You can cover it.
  • another dummy pattern D is formed on the connecting portion of the input port SI bent to connect the input port SI and the straight line portion L. [ ⁇ May be formed.
  • the another dummy pattern D ' may be formed in an isolated pattern like the dummy pattern D described above and may be formed to reinforce the connecting portion of the input port SI.
  • the battery pack may include a frame F which is coupled to the battery cells B through the battery cells B in a first direction Z1 in which the battery cells B are arranged.
  • the battery cell B can experience swelling that expands along the first direction Z1 in accordance with charging and discharging operations and can be swung along the first direction Z1 through the battery cell B
  • the frame F can slide in the first direction Z1 to accommodate deformation due to swelling.
  • the position of the frame F moves along the first direction Z1
  • the relative position between the input port SI attached to the bus bar 15 on the wiring board F and the output port SO attached to the wiring board C is elongated along the first direction Z1. Accordingly, the connection portion SC connecting the input port SI and the output port SO is forced to receive deformation along the first direction Z1.
  • the sensing portion S including the connection portion SC is formed in a film form as a whole including a thin insulating film I and a conductive line M of a copper foil pattern patterned in the insulating film I of the thin plate do.
  • the sensing unit S is formed in the form of a film disposed on the same plane as a whole, and when the plane on which the sensing unit S is disposed is a main plane,
  • the sensing portion S and more specifically the connecting portion SC may be formed in such a manner that the curved portions R forming the opposite ends of the connecting portion SC are lifted from the main surface so as to face each other It is possible to absorb a relative positional shift between the input port SI and the output port SO due to the swelling while causing deformation.
  • connection unit SC When the sensing unit S receives a tensile force along the first direction according to the swelling of the battery cell B, the connection unit SC is connected to the connection unit SC through the bridges BR1 and BR2 formed between adjacent patterns
  • the bridges BR1 and BR2 are broken as the swelling increases and the connecting portion SC is lifted from the main plane so that the curved portions R forming the opposite ends thereof face each other And it is deformed in a form. That is, the curved portions R forming the both ends of the connection portion SC are deformed to be lifted from the main plane away from the main plane so as to face each other.
  • connection part SC absorbs the movement of the position between the input port SI and the output port SO due to the swelling of the battery cell B,
  • the input port SI and the output port SO which are moved in the direction away from each other along the first direction Z1, can be elastically connected.
  • FIG. 7 is a view showing a state where the sensing unit shown in FIG. 3 is modified according to the swelling of the battery cell.
  • connection portion SC in response to the swelling of the battery cell B, the curved portions R at both ends of the connection portion SC can be deformed so as to face each other. At this time, the curved portion R at both ends of the connection portion SC is lifted up to face each other and away from the main plane, and the position between the input port SI and the output port SO due to the swelling of the battery cell B Absorbing the movement means that the connection SC can flexibly deform in response to the swelling of the battery cell B while absorbing the positional movement due to swelling, thereby preventing the accumulation of stress accumulated in the connection SC .
  • the present invention can be applied to various devices using a battery pack as an energy source capable of charging and discharging and a battery pack as a driving power source.

Abstract

본 발명에서는, 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 제1 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀과, 배터리 셀로부터 배터리 셀의 상태 정보를 취합하기 위한 배선 기판과, 배터리 셀의 상태 정보가 입력되는 입력 포트와, 배선 기판에 결합되어 배터리 셀의 상태 정보가 출력되는 출력 포트와, 입력 포트와 출력 포트 사이의 연결부를 포함하는 센싱부를 포함하되, 연결부는, 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로에 대해 겹쳐지도록 굴곡진 형태로 연장된다. 본 발명에 의하면, 배터리 셀의 상태 정보에 관한 신호 전달을 매개하는 도전 라인의 손상이나 절연 파괴가 방지되며, 배터리 셀의 스웰링에 대응하여 유연하게 변형되면서 도전 라인이나 절연 피복의 내부에 축적되는 응력의 발생을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩
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 배터리 셀의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 배터리 셀들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 배터리 팩의 형태로 사용되기도 한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 배터리 팩이 선호되며, 배터리 팩은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 배터리 셀의 상태 정보에 관한 신호 전달을 매개하는 도전 라인의 손상이나 절연 파괴가 방지되며, 배터리 셀의 스웰링에 대응하여 유연하게 변형되면서 도전 라인이나 절연 피복의 내부에 축적되는 응력의 발생을 방지할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 배터리 팩은,
제1 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀;
상기 배터리 셀로부터 배터리 셀의 상태 정보를 취합하기 위한 배선 기판; 및
상기 배터리 셀의 상태 정보가 입력되는 입력 포트와, 상기 배선 기판에 결합되어 상기 배터리 셀의 상태 정보가 출력되는 출력 포트와, 상기 입력 포트와 출력 포트 사이의 연결부를 포함하는 센싱부를 포함하되,
상기 연결부는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로에 대해 겹쳐지도록 굴곡진 형태로 연장된다.
본 발명에 의하면, 배터리 셀의 상태 정보에 관한 신호 전달을 매개하는 센싱부가 배터리 셀의 스웰링에 대응하여 유연하게 변형되면서 스웰링에 따른 위치 이동을 흡수함으로써, 센싱부 내부에 축적되는 응력의 발생을 막을 수 있고, 신호 전달을 담당하는 도전 라인의 손상이나 절연 파괴를 방지할 수 있도록 구조가 개선된 배터리 팩이 제공된다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부를 상방에서 도시한 도면이 도시되어 있다.
도 4에는 도 3에 도시된 센싱부의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 5에는 도 3에 도시된 센싱부를 상방에서 도시한 도면이 도시되어 있다.
도 6에는 도 5의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 7은 도 3에 도시된 센싱부가 배터리 셀의 스웰링에 따라 변형된 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명의 배터리 팩은,
제1 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀;
상기 배터리 셀로부터 배터리 셀의 상태 정보를 취합하기 위한 배선 기판; 및
상기 배터리 셀의 상태 정보가 입력되는 입력 포트와, 상기 배선 기판에 결합되어 상기 배터리 셀의 상태 정보가 출력되는 출력 포트와, 상기 입력 포트와 출력 포트 사이의 연결부를 포함하는 센싱부를 포함하되,
상기 연결부는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로에 대해 겹쳐지도록 굴곡진 형태로 연장된다.
예를 들어, 상기 연결부는,
서로 나란하게 연장되는 직선부; 및
서로 이웃한 직선부를 상호 연결하기 위한 만곡부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 직선부는, 상기 제1 방향을 따라 서로 나란하게 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는, 상기 제1 방향을 따라 상기 직선부의 단부에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는 서로 이웃한 직선부의 단부를 연결하도록 굴곡지게 형성되되, 서로 이웃한 직선부의 단부 간 거리 보다 큰 궤적을 따라 우회하도록 굴곡지게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 방향은, 제1 방향과 수직하며,
상기 제2 방향을 따라 만곡부의 궤적의 최대 거리는, 상기 제2 방향을 따라 상기 만곡부가 연결하는 이웃한 직선부의 단부 간 최대 거리 보다 크게 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결부는, 상기 배터리 셀의 상태 정보가 소통되는 도전 라인과, 상기 도전 라인을 매립하는 절연 필름을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 연결부는 주된 평면 내에 배치되는 필름 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 방향을 따라 연결부의 양단에 형성된 만곡부는, 상기 제1 방향을 따르는 배터리 셀의 스웰링에 대응하여 상기 주된 평면으로부터 벗어나 서로 마주하는 방향으로 들어 올려지도록 변형될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는, 상기 센싱부를 관통하는 관통 홀을 중심으로, 관통 홀을 둘러싸도록 굴곡지게 연장될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결부는, 서로 이웃한 직선부 사이를 연결하는 제1 브릿지를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는, 상기 관통 홀의 외측을 둘러싸도록 굴곡지게 연장되며,
상기 연결부는, 상기 관통 홀의 내측을 둘러싸도록 형성되는 제2 브릿지를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 브릿지 및 제2 브릿지는, 상기 연결부의 절연 필름으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는,
상기 배터리 셀의 상태 정보가 전달되는 도전 라인; 및
상기 도전 라인과 이웃한 위치에서 고립되도록 형성된 더미 패턴을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 더미 패턴은 상기 만곡부의 궤적을 따라 도전 라인 보다 내측 위치에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 만곡부는, 상기 센싱부를 관통하는 관통 홀을 중심으로, 관통 홀을 둘러싸도록 굴곡지게 연장되며,
상기 더미 패턴은, 상기 관통 홀과 도전 라인의 사이에 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 더미 패턴은, 상기 도전 라인 보다 좁은 폭으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 도전 라인 및 더미 패턴은, 동일한 도전성 소재로 형성되며 동일한 절연 필름에 의해 함께 커버되되, 상기 절연 필름은 상기 더미 패턴의 양단부를 덮어줄 수 있다.
예를 들어, 상기 센싱부의 입력 포트는 서로 이웃한 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 버스 바 상에 결합될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 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 배터리 팩의 일부에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 1에 도시된 배터리 팩의 일부를 상방에서 도시한 도면이 도시되어 있다.
도면들을 함께 참조하면, 본 발명의 배터리 팩은, 배터리 셀(B)과, 배터리 셀(B)과 함께 제1 방향(Z1)을 따라 배열되되, 상기 배터리 셀(B)을 사이에 개재하여 서로 마주하게 결합되는 프레임(F)과, 상기 프레임(F) 상에 안착되는 것으로, 상기 배터리 셀(B)로부터 배터리 셀(B)의 상태 정보를 취합하기 위한 배선 기판(C)을 포함한다.
상기 배터리 셀(B)은, 제1 방향(Z1)을 따라 배열될 수 있다. 그리고, 상기 배터리 셀(B)과 함께, 배터리 셀(B)을 사이에 개재하여 결합되도록 제1 방향(Z1)을 따라 다수의 프레임(F)이 배열될 수 있다. 상기 프레임(F)은 제1 방향(Z1)을 따라 배열되며, 서로 이웃한 프레임(F) 사이마다 배터리 셀(B)을 개재하고 서로 이웃한 프레임(F)끼리 마주하게 결합될 수 있다.
상기 프레임(F)은, 배터리 셀(B)을 수용하도록 배터리 셀(B)의 외곽을 둘러쌀 수 있으며, 배터리 셀(B)의 외연을 따라 연장되면서, 배터리 셀(B)이 수용되는 수용부(FA)를 정의할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 프레임(F)은, 배터리 셀(B)의 상측, 하측, 좌우 측을 가로지르며 배터리 셀(B)의 외연을 따라 연장될 수 있다. 상기 프레임(F)은, 배터리 셀(B)이 수용되는 내측 영역의 수용부(FA)와, 상기 배터리 셀(B)과의 전기적인 연결을 형성하는 상대물, 예를 들어, 버스 바(15)와 배선 기판(C)이 지지되는 외측 영역의 지지부(FS)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부(FS)는, 전극(10)이 형성된 배터리 셀(B)의 상측을 가로질러 연장되는 프레임(F)의 일부에 형성될 수 있다. 상기 프레임(F)은, 내측으로는 배터리 셀(B)을 둘러싸면서 외측으로는 지지부(FS)를 형성하여, 배터리 셀(B)과의 전기적인 연결을 형성하는 상대물, 예를 들어, 버스 바(15)와 배선 기판(C)에 대한 지지 기반을 제공할 수 있다.
상기 프레임(F)은 제1 방향(Z1)을 따라 배열되되, 서로 이웃한 프레임(F) 사이마다 배터리 셀(B)을 개재하고 서로 이웃한 프레임(F)끼리 마주하게 결합될 수 있다. 환언하면, 각각의 배터리 셀(B)은 제1 방향(Z1)을 따라 전후로 배치되는 프레임(F)에 의해 둘러싸이고, 전후로 배치되는 프레임(F)은 그들 사이에 개재된 배터리 셀(B)의 외곽을 함께 둘러싸면서 배터리 셀(B)을 커버하는 외형을 형성하며, 배터리 셀(B)을 보호하는 하우징 기능을 할 수 있다. 다수의 배터리 셀(B)을 포함하는 전체 배터리 팩에 있어, 제1 방향(Z1)으로 배열되는 프레임(F)의 어레이는, 실질적으로 배터리 팩의 외관을 형성할 수 있고, 프레임(F)의 어레이 내부에서, 배터리 셀(B)은 프레임(F)에 의해 둘러싸여 수용될 수 있다.
상기 프레임(F)은 제1 방향(Z1)을 따라 배터리 셀(B)과 교번되도록 배열되며, 각각의 프레임(F)은 서로 이웃한 다른 배터리 셀(B)을 수용하는 서로 다른 수용부(FA)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 프레임(F)은 제1 방향(Z1)을 따라 전후로 배열된 서로 다른 배터리 셀(B)을 수용하는 서로 다른 수용부(FA)를 포함할 수 있으며, 상기 서로 다른 수용부(FA)는 격벽(W)에 의해 서로로부터 분리될 수 있다. 상기 프레임(F)의 격벽(W)은, 서로 다른 수용부(FA) 사이에서 서로 다른 수용부(FA)를 구획해줄 수 있으며, 서로 다른 배터리 셀(B)에 대한 전기적 및 열적 간섭을 차단해줄 수 있다.
상기 배터리 셀(B)은 이웃한 다른 배터리 셀(B)과의 전기적인 접속을 위하여 버스 바(15)에 연결될 수 있으며, 배터리 셀(B)의 전압이나 온도와 같은 배터리 셀(B)의 상태 정보를 입수하고, 제1 방향(Z1)으로 배열되어 있는 다수의 배터리 셀(B)로부터 배터리 셀(B)의 상태 정보를 취합하기 위하여, 상기 배터리 셀(B)에는 배선 기판(C)이 연결될 수 있다. 이때, 상기 버스 바(15) 및 배선 기판(C)은, 배터리 셀(B)과의 전기적인 연결을 형성하는 상대물에 해당될 수 있고, 이러한 상대물은 프레임(F)의 지지부(FS) 상에 지지될 수 있다.
상기 프레임(F)의 지지부(FS)는, 상기 버스 바(15)가 안착되기 위한 버스 바 지지부(FSB)와, 상기 배선 기판(C)이 안착되기 위한 기판 지지부(FSC)를 포함할 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)와 기판 지지부(FSC)는, 지지부(FS)의 서로 다른 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바 지지부(FSB)는 프레임(F)의 좌측 가장자리 또는 우측 가장자리 위치에 형성되어 배터리 셀(B)의 전극(10) 위치와 대응되게 형성될 수 있다. 상기 기판 지지부(FSC)는, 프레임(F)의 중앙 위치에 형성될 수 있다. 상기 기판 지지부(FSC) 상에 지지되는 배선 기판(C)은 다수의 배터리 셀(B)의 중앙 위치에 배치되어 다수의 개소로부터 취합되는 배터리 셀(B)의 상태 정보를 용이하게 취합할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 배선 기판(C)에는 배터리 셀(B) 측(예를 들어, 배터리 셀 B과 전기적으로 연결된 버스 바 15)으로부터 상태 정보를 전달하기 위한 센싱부(S)가 연결될 수 있으며, 상기 배선 기판(C)은 중앙 위치에 배치되어, 상기 배선 기판(C)으로부터 다수의 개소로 연결되는 센싱부(S)의 거리가 대체로 균등하게 균형을 이룰 수 있고, 다수의 개소로 연결된 센싱부(S)의 전기 저항이 균형을 이루어 신호 왜곡을 방지할 수 있다.
상기 버스 바 지지부(FSB)와 기판 지지부(FSC)는, 서로 다른 폭으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 버스 바(15)와 배터리 셀(B, 보다 구체적으로, 배터리 셀 B의 전극 10) 간의 전기적인 연결을 방해하지 않도록 상대적으로 협폭으로 형성될 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 버스 바(15)의 절곡부(15a)를 중심으로 양편으로 배치된 버스 바(15)의 전후 양단부를 지지해줄 수 있고, 서로 이웃한 버스 바(15) 사이에서 절연을 제공할 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는 버스 바(15)의 양단부를 지지하고, 버스 바(15)의 양단부가 인접한 다른 버스 바(15)의 단부와 접촉하지 않도록, 서로 이웃한 버스 바(15) 사이에서 전기적인 절연을 제공할 수 있다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 서로 이웃한 버스 바(15) 사이에 개재되어 전기적인 절연을 제공하는 한도에서, 버스 바(15)의 양단부와 물리적인 접촉을 할 필요는 없다. 상기 버스 바 지지부(FSB)는 이웃한 버스 바(15) 간의 전기적인 접촉을 방지하도록 이웃한 버스 바(15) 사이에 개재되면 충분하며, 버스 바(15)와 배터리 셀(B)의 전극(10) 간의 통전 면적을 협소하게 제한하지 않도록 협폭으로 형성될 수 있다. 만일 버스 바 지지부(FSB)가 기판 지지부(FSC)와 같이 광폭으로 형성되면, 버스 바 지지부(FSB)에 의해 버스 바(15)와 배터리 셀(B, 보다 구체적으로 배터리 셀 B의 전극 10) 간의 전기적인 접촉이 방해되고 버스 바(15)와 배터리 셀(B) 간의 통전 면적이 협소하게 제한되어, 전체적인 충, 방전 패스의 전기적인 저항이 증가하게 되고, 전기적인 출력이 떨어질 수 있다.
상기 버스 바 지지부(FSB)는, 제2 방향(Z2)을 따라 배터리 셀(B)의 좌우측에 형성된 서로 다른 전극(10)에 대응하여 지지부(FS)의 좌측 가장자리 및 우측 가장자리 위치를 따라 형성될 수 있다. 상기 프레임(F)은, 제1 방향(Z1)을 따라 좌우 반전되는 패턴으로 배열될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제1 방향(Z1)을 따라 상기 버스 바 지지부(FSB)는, 좌우 가장자리를 따라 서로 교번되는 패턴으로 배열되어 좌측 및 우측 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스 바 지지부(FSB)는 프레임(F)의 중앙 위치에 형성된 기판 지지부(FSC)의 좌우 어느 일 편에 형성될 수 있으며, 다수의 프레임(F)이 제1 방향(Z1)을 따라 좌우 반전되는 패턴으로 배열됨에 따라 상기 버스 바 지지부(FSB)는 제1 방향(Z1)을 따라 기판 지지부(FSC)의 좌우 양편으로 배열될 수 있다. 참고로, 본 명세서를 통하여 좌우 방향이란 제2 방향(Z2)을 의미할 수 있다.
상기 기판 지지부(FSC)는, 상기 배선 기판(C)이 안정적으로 안착 및 지지될 수 있도록 상대적으로 광폭으로 형성될 수 있다. 상기 배선 기판(C)은, 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC) 상에 배치될 수 있고, 제1 방향(Z1)을 따라 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC)가 서로 연결되면서 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장되는 지지면을 형성할 수 있으며, 전체 배선 기판(C)을 지지하기 위한 지지 기반을 제공할 수 있다. 즉, 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC)는 배선 기판(C)을 지지하되, 각 프레임(F)의 기판 지지부(FSC)가 제1 방향(Z1)을 따라 서로 연결되면서 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장된 지지면이 형성되어 전체 배선 기판(C)의 안정적인 지지 기반을 제공할 수 있다.
상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 직렬로 접속하거나 병렬로 접속하거나 또는 직렬/병렬의 혼합 방식으로 연결할 수 있다. 상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 전극(10)을 전기적으로 결속함으로써 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 연결할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 같은 극성끼리 연결함으로써 병렬 연결을 형성할 수 있고, 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 반대 극성끼리 연결함으로써 직렬 연결을 형성할 수 있다.
상기 버스 바(15)는, 배터리 셀(B)의 상면에 형성된 전극(10)과 마주하도록 배치되고, 서로 이웃하게 배치된 배터리 셀(B)의 전극(10)끼리를 서로 연결해줄 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 버스 바(15)는, 버스 바(15)의 중앙 위치에 형성된 절곡부(15a)를 중심으로 버스 바(15)의 양편이 서로 이웃한 배터리 셀(B)의 전극(10)과 마주하도록 결합될 수 있다. 상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 한 쌍의 배터리 셀(B)의 전극(10)끼리를 연결하도록 다수로 형성될 수 있다.
상기 기판 지지부(FSC)는, 좌우 가장자리에 형성된 버스 바 지지부(FSB) 사이의 중앙 위치에 형성될 수 있다. 상기 기판 지지부(FSC) 상에는 배선 기판(C)이 안착될 수 있다. 상기 배선 기판(C)은, 배터리 셀(B)의 상태 정보를 취합하고, 취합된 상태 정보를 배터리 관리부(미도시)로 전달하기 위한 다수의 도전 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 배선 기판(C)은, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 결속하기 위한 버스 바(15)와 연결되어 배터리 셀(B)의 전압 정보를 입수할 수 있고, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 배선 기판(C)은, 배터리 셀(B)의 상면에 배치된 서미스터(미도시)와 연결되어 배터리 셀(B)의 온도 정보를 입수할 수도 있다.
상기 배선 기판(C)은, 다수의 배터리 셀(B)로부터 취합된 상태 정보, 예를 들어, 전압 및 온도에 관한 상태 정보를 취합하여 별도의 배터리 관리부(미도시)로 전달함으로써, 배터리 관리부(미도시)로 하여금 배터리 셀(B)의 충, 방전 동작을 제어하도록 하거나, 또는 배선 기판(C)과 함께 마련된 배터리 관리부를 통하여 입수된 상태 정보에 근거하여 배터리 셀(B)의 충, 방전 동작을 제어할 수 있다.
상기 배선 기판(C)에는, 배터리 셀(B) 측(예를 들어, 배터리 셀 B과 전기적으로 연결된 버스 바 15)으로부터 입수된 배터리 셀(B)의 상태 정보에 관한 신호 전달을 매개하기 위한 가요성의 센싱부(S)가 연결될 수 있다. 상기 센싱부(S)는 플렉서블하게 변형될 수 있도록 필름 형태로 마련될 수 있다.
상기 센싱부(S)는, 배터리 셀(B) 측(예를 들어, 배터리 셀 B과 전기적으로 연결된 버스 바 15)에 연결되어 배터리 셀(B)의 상태 정보가 입력되는 입력 포트(SI)와, 배선 기판(C)을 향하여 배터리 셀(B)의 상태 정보가 출력되도록 상기 배선 기판(C) 측에 연결되는 출력 포트(SO)를 포함할 수 있고, 상기 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO)를 연결하는 연결부(SC)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 포트(SI)는, 배터리 셀(B) 측(예를 들어, 배터리 셀 B과 전기적으로 연결된 버스 바 15)으로부터 배터리 셀(B)의 상태 정보가 입력되는 개소에 해당될 수 있고, 상기 출력 포트(SO)는, 배터리 셀(B)의 상태 정보가 배선 기판(C)을 향하여 출력되는 개소에 해당될 수 있다. 상기 연결부(SC)는 상기 입력 포트(SI)와 상기 출력 포트(SO)를 연결해주는 것으로, 굴곡진 형태로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 센싱부(S)의 입력 포트(SI)는, 배터리 셀(B) 측에 연결될 수 있다. 상기 센싱부(S)의 입력 포트(SI)는, 서로 이웃한 배터리 셀(B)을 전기적으로 연결해주는 버스 바(15) 상에 연결될 수 있고, 버스 바(15)로부터 배터리 셀(B)의 전압 신호가 입력될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 입력 포트(SI)는 배터리 셀(B)의 상면에 배치된 서미스터(미도시) 상에 연결될 수 있고, 서미스터(미도시)로부터 배터리 셀(B)의 온도 신호가 입력될 수 있다. 이런 의미에서 상기 센싱부(S)의 입력 포트(SI)는, 배터리 셀(B)의 상태 정보를 취득하기 위한 신호 입력부에 연결된다고 할 수 있다. 상기 신호 입력부란, 배터리 셀(B)의 전압이나 온도와 같은 상태 정보를 취득하기 위해 배터리 셀(B)과 연결되어 있는 것으로, 예를 들어, 배터리 셀(B)과 전기적으로 연결되어 있는 버스 바(15) 또는 배터리 셀(B)과 열적으로 연결되어 있는 서미스터(미도시)를 의미할 수 있다. 상기 입력 포트(SI)와 배터리 셀(B) 측의 신호 입력부(예를 들어, 버스 바 15)는, 서로 용접 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 포트(SI)는 버스 바(15) 상에 안착된 후, 초음파 진동이 가해지는 초음파 혼(미도시)에 압착되어 버스 바(15) 상에 초음파 용접될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 입력 포트(SI)와 배터리 셀(B) 측의 신호 입력부(예를 들어, 버스 바 15)는 도전성 접착제 등을 이용하여 결합될 수도 있다.
상기 센싱부(S)의 출력 포트(SO)는, 배선 기판(C)의 패드(미도시) 상에 연결될 수 있으며, 센싱부(S)의 출력 포트(SO)를 통하여 전달되는 전기 신호는, 배선 기판(C)의 패드(미도시)를 통하여, 배선 기판(C) 상의 도전 패턴(미도시)으로 전달될 수 있다. 상기 센싱부(S)의 출력 포트(SO)는, 배선 기판(C)의 패드(미도시) 상에서 용접이나 솔더링 결합될 수 있으며, 도전성 접착제 등을 이용하여 결합될 수도 있다.
도 1에서 미설명된 도면번호 E 및 210은, 각각 엔드 블록(E)과 엔드 플레이트(210)를 나타내는 것으로, 상기 엔드 블록(E) 및 엔드 플레이트(210)는 최외곽에 배치된 배터리 셀(B)의 외곽에 배치되어 배터리 팩을 구성하는 다수의 배터리 셀(B)을 물리적으로 구속하기 위한 체결력을 제공할 수 있다.
도 4에는 도 3에 도시된 센싱부의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5에는 도 3에 도시된 센싱부를 상방에서 도시한 도면이 도시되어 있다. 도 6에는 도 5의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 센싱부(S)는, 배터리 셀(B)의 상태 정보에 관한 신호 전달을 매개하기 위한 도전 라인(M)과, 상기 도전 라인(M)의 절연을 위해 도전 라인(M)을 매립하도록 형성된 절연 필름(I)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전 라인(M)은 동박 패턴으로 형성될 수 있으며, 도전 라인(M)을 매립하도록 절연 필름(I)이 배치되어 도전 라인(M)을 통하여 전달되는 전기적인 신호를 외부로부터 절연시킬 수 있다.
상기 도전 라인(M)은 굴곡진 형태로 형성될 수 있으며, 상기 절연 필름(I)은 상기 도전 라인(M)의 궤적을 추종하도록 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 도전 라인(M)과 절연 필름(I)이 실질적으로 동일한 궤적을 따라 굴곡진 형태로 형성됨으로써, 상기 도전 라인(M)과 도전 라인(M)을 매립하는 절연 필름(I)을 포함하는 전체 센싱부(S)에는, 외력에 순응하도록 플렉서블하게 변형될 수 있는 유연성이 부여될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 센싱부(S) 중에서, 연결부(SC)는, 다수의 배터리 셀(B)이 배열되는 제1 방향(Z1)을 따라 연장되면서 제1 방향(Z1)과 교차하는 제2 방향(Z2)을 따라 서로에 대해 겹쳐지도록 만곡부(R)를 포함하는 굴곡진 형태를 가질 수 있다. 여기서, 제1 방향(Z1)은, 다수의 배터리 셀(B)이 배열되는 방향을 의미할 수 있고, 상기 제2 방향(Z2)은, 제1 방향(Z1)과 교차하는 방향으로, 예를 들어, 제1 방향(Z1)과 수직한 방향을 의미할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 센싱부(S, 또는 센싱부 S의 연결부 SC)는 서로 나란하게 연장되는 직선부(L)와, 서로 이웃한 직선부(L)를 상호 연결하기 위한 만곡부(R)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 직선부(L)와 만곡부(R)는, 적어도 둘 이상 다수로 마련될 수 있고, 보다 구체적으로, 3개의 직선부(L)와 상기 직선부(L)의 양단에서 서로 이웃한 직선부(L)를 연결해주는 2개의 만곡부(R)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 직선부(L)는, 제1 방향(Z1)을 따라 서로 나란하게 연장될 수 있고, 이렇게 서로 나란하게 연장되는 직선부(L)는 제2 방향(Z2)을 따라 서로 겹쳐지며, 서로 이웃한 직선부(L)는 만곡부(R)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 상기 만곡부(R)는 직선부(L)의 단부에서 해당 직선부(L)가 이웃한 다른 직선부(L)와 연결되도록 대략 반원 형상으로 굴곡지게 형성되어 연결부(SC)의 연장 방향을 전환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 만곡부(R)는 관통 홀(H)을 중심으로 관통 홀(H)을 둘러싸도록 굴곡을 형성하면서 서로 이웃한 직선부(L)의 단부를 서로 연결해줄 수 있다.
상기 만곡부(R)는 서로 이웃한 직선부(L)를 연결하도록 굴곡지게 형성되되, 상기 만곡부(R)가 연결하는 이웃한 직선부(L)의 단부 간의 거리 보다 큰 궤적을 따라 우회하도록 굴곡지게 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 방향(Z1)과 수직한 제2 방향(Z2)을 따라 만곡부(R)가 그리는 궤적의 최대 거리(P1, 최대 스팬)는, 제2 방향(Z2)을 따라 상기 만곡부(R)가 연결하는 서로 이웃한 직선부(L)의 단부 간 최대 거리(P2, 최대 스팬) 보다 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 만곡부(R)가 그리는 궤적의 최대 거리(P1, 최대 스팬)는, 만곡부(R)를 형성하는 도전 라인(M)과 도전 라인(M)을 매립하는 절연 필름(I) 중에서, 보다 큰 궤적을 그리는 절연 필름(I) 간의 거리에 해당될 수 있고, 상기 만곡부(R)가 연결하는 이웃한 직선부(L)의 단부 간의 최대 거리(P2, 최대 스팬)는, 이웃한 직선부(L)의 단부를 형성하는 도전 라인(M)과 도전 라인(M)을 매립하는 절연 필름(I) 중에서, 보다 큰 궤적을 그리는 절연 필름(I) 간의 거리에 해당될 수 있다.
상기 만곡부(R)가 이웃한 직선부(L)의 단부를 연결하기 위해 필요한 거리, 예를 들어, 이웃한 직선부(L)의 단부 간의 최대 거리(P2, 최대 스팬)를 직경으로 하는 반원 보다 더 큰 궤적을 따라 우회하도록 굴곡지게 형성됨으로써, 배터리 셀(B)의 스웰링에 따라 만곡부(R)에 가해지는 응력 집중이 경감되고, 응력 집중이 예상되는 만곡부(R)에서 도전 라인(M)의 파손이나 절연 파괴가 방지될 수 있다. 예를 들어, 상기 만곡부(R)가 더 큰 궤적을 추종하도록 곡률 반경(예를 들어, 관통 홀 H을 중심으로 하는 곡률 반경)이 증가하거나 또는 곡률이 감소하면, 그 만큼 만곡부(R)에 가해지는 응력 집중이 경감될 수 있으므로, 상기 만곡부(R)가 이웃한 직선부(L)의 단부를 연결하기 위해 필요한 반원 보다 더 큰 궤적을 따라 우회함으로써, 만곡부(R)에 가해지는 응력 집중이 경감되고, 만곡부(R)의 손상이 방지될 수 있다.
상기 만곡부(R)는, 관통 홀(H)을 중심으로, 관통 홀(H)을 둘러싸도록 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 상기 관통 홀(H)은, 만곡부(R)의 중심 위치에 형성될 수 있다. 상기 관통 홀(H)은, 상기 센싱부(S)의 취급성 향상을 위해 형성될 수 있다. 예를 들어, 조립 공정이나 유통 중에, 센싱부(S)의 위치 고정 및 변형 방지를 위하여, 상기 센싱부(S)의 관통 홀(H)에는 핀(미도시)이 결합될 수 있으며, 센싱부(S)의 관통 홀(H)을 관통하도록 결합되는 핀(미도시)을 이용하여, 센싱부(S)가 안정적으로 고정되며, 변형이 방지됨으로써, 플렉서블한 센싱부(S)의 특성상 나풀거림과 같은 변형이 방지되며 취급성이 향상될 수 있다.
상기 연결부(SC)는, 연결부(SC)의 궤적을 따라 서로 이웃한 위치의 패턴을 서로 연결하기 위한 브릿지(BR1,BR2)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지(BR1,BR2)는, 서로 이웃한 직선부(L) 사이, 또는 만곡부(R)의 관통 홀(H) 주변에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 브릿지(BR1,BR2)는, 서로 이웃한 직선부(L) 사이를 연결하는 제1 브릿지(BR1)와, 관통 홀(H)의 내측을 둘러싸도록 형성되는 제2 브릿지(BR2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 브릿지(BR1)는 서로 나란하게 연장되는 서로 이웃한 직선부(L) 사이에 형성될 수 있고, 상기 제2 브릿지(BR2)는, 만곡부(R)의 관통 홀(H) 주변에 형성될 수 있다. 상기 만곡부(R)는 관통 홀(H)의 외측을 둘러싸도록 굴곡지게 형성될 수 있고, 상기 제2 브릿지(BR2)는, 상기 관통 홀(H)의 내측을 둘러싸서 만곡부(R)와 함께 관통 홀(H)을 폐루프 형태로 둘러쌀 수 있다.
상기 브릿지(BR1,BR2)는, 상기 연결부(SC)의 절연 필름(I)으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 연결부(SC)는, 배터리 셀(B)의 상태 정보가 전달되는 다수의 도전 라인(M)과 상기 도전 라인(M)을 매립하여 절연시키는 절연 필름(I)을 포함할 수 있는데, 상기 브릿지(BR1,BR2)는 절연 필름(I)이 일체적으로 연장된 형태로 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 브릿지(BR1,BR2)는, 배터리 셀(B)의 스웰링에 따라 야기되는 응력을 자신이 부담하고, 스웰링의 증가에 따라 끊어질 수 있도록 설계되므로, 배터리 셀(B)의 상태 정보를 전달하는 도전 라인(M)이 배제된 절연 필름(I)만으로 형성될 수 있다.
상기 브릿지(BR1,BR2)는 배터리 셀(B)의 스웰링에 따라 연결부(SC, 또는 센싱부 S)의 변형이 강제되는 시점에서, 스웰링에 따른 변형에 대항하여 어느 정도 저항을 제공하면서 스웰링에 따른 응력을 자신이 부담하고, 만곡부(R)로 전달되는 응력을 감소시키는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 브릿지(BR1,BR2)는, 배터리 셀(B)의 스웰링에 대항하여 어느 정도까지 만곡부(R)의 변형을 저지하며, 스웰링으로 야기되는 응력을 자신이 부담하며, 만곡부(R)로 전달되는 응력을 경감시키고, 이후 배터리 셀(B)의 스웰링이 증가하면 브릿지(BR1,BR2)는 끊어지게 된다. 상기 브릿지(BR1,BR2)는 배터리 셀(B)의 스웰링이 상대적으로 적은 상황에서 만곡부(R)에 가해지는 응력을 감소시키고, 만곡부(R)의 손상을 방지할 수 있다. 이후, 배터리 셀(B)의 스웰링이 증가하면, 후술하는 바와 같이, 연결부(SC)가 주된 평면으로부터 벗어나 들어 올려지는 변형을 통하여 배터리 셀(B)의 스웰링을 추종하면서 만곡부(R)에 가해지는 응력을 최소화시킬 수 있다.
상기 센싱부(S)는, 배터리 셀(B)의 전압, 온도와 같은 상태 정보를 배선 기판(C)으로 전달해주는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 센싱부(S)는 배터리 셀(B)의 상태 정보에 관한 신호가 전달되는 도전 라인(M)을 포함할 수 있다. 상기 센싱부(S)는 도전 라인(M) 외에, 전기적인 신호가 전달되지 않고 고립되어 있는 더미 패턴(D)을 더 포함할 수 있다. 상기 더미 패턴(D)은, 센싱부(S) 중에서 연결부(SC)에 형성될 수 있으며, 연결부(SC)의 강도 보강을 위하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 더미 패턴(D)은, 연결부(SC) 중에서 응력 집중이 예상되는 만곡부(R) 내에 형성될 수 있다.
상기 만곡부(R)는 신호 전달을 매개하기 위한 도전 라인(M)과, 상기 도전 라인(M)과 이웃한 위치에 형성되어 도전 라인(M)과 함께 응력을 부담하며 도전 라인(M)을 보호하기 위한 더미 패턴(D)을 포함할 수 있다. 상기 도전 라인(M)과 더미 패턴(D)은, 서로 이웃한 위치에 형성될 수 있으며, 서로 같은 소재로 형성될 수 있다. 상기 더미 패턴(D)은, 도전 라인(M)과 이웃한 위치에서 도전 라인(M)에 가해지는 응력을 부담하고, 도전 라인(M)과 함께 동일한 패터닝을 통하여 형성됨으로써, 도전 라인(M)을 형성하기 위한 공정을 통하여 일괄적으로 함께 형성되며, 더미 패턴(D)의 형성을 위한 별도의 추가 공정을 도입할 필요가 없고 공정 낭비를 막을 수 있다. 예를 들어, 상기 더미 패턴(D)과 도전 라인(M)은, 동일한 동박 패턴으로 형성될 수 있으며, 동일한 절연 필름(I)에 의해 커버될 수 있다. 상기 더미 패턴(D)은, 도전 라인(M)에 비해, 상대적으로 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 상기 더미 패턴(D)은, 전기적인 신호를 전달하지 않기 때문에, 도전 라인(M)과 같이, 전기적인 저항을 고려할 필요가 없고, 만곡부(R)의 강도 보강을 위한 적정한 폭으로 형성되면 충분하다.
상기 더미 패턴(D)은, 상기 도전 라인(M)과 나란한 궤적을 따라 굴곡지게 형성될 수 있고, 만곡부(R)의 궤적을 따라 도전 라인(M) 보다 내측 위치에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 더미 패턴(D)은, 만곡부(R)의 중심에 해당되는 관통 홀(H)과 도전 라인(M)의 사이에 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 더미 패턴(D)은, 도전 라인(M)과 이웃한 위치에 형성되되, 도전 라인(M) 보다는 관통 홀(H)에 더 가까운 내측 위치에 형성되며, 도전 라인(M)이 형성된 외측 위치 보다 높은 응력 집중이 예상되는 내측 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 더미 패턴(D)은, 도전 라인(M)을 보호하기 위한 것으로, 도전 라인(M)의 외측 위치 보다, 상대적으로 더 높은 응력 집중이 예상되는 내측 위치에 형성될 수 있다. 상기 더미 패턴(D)은, 신호 전달을 목적으로 하기 않기 때문에, 손상되더라도, 배터리 셀(B)의 상태 정보에 관한 신호 전달에 영향을 주지 않는다.
상기 더미 패턴(D)은, 배선 기판(C)과 전기적인 연결을 형성하지 않고, 고립된 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 더미 패턴(D)은, 배선 기판(C)과 연결되는 도전 라인(M)으로부터 분리되도록 고립된 상태로 형성될 수 있다. 상기 더미 패턴(D)의 양단부는 끊어진 상태로 형성되며, 예를 들어, 더미 패턴(D)과 도전 라인(M)을 함께 덮어주는 절연 필름(I)은, 상기 더미 패턴(D)의 양단부를 덮어줄 수 있다.
도 5를 참조하면, 만곡부(R)에 형성된 더미 패턴(D) 외에, 입력 포트(SI)와 직선부(L) 사이를 연결하도록 휘어진 입력 포트(SI)의 연결 부분에도 또 다른 더미 패턴(D`)이 형성될 수도 있다. 상기 또 다른 더미 패턴(D`)은, 앞서 설명된 더미 패턴(D)과 마찬가지로 고립된 패턴으로 형성될 수 있으며, 입력 포트(SI)의 연결 부분을 보강하기 위하여 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 배터리 팩은, 배터리 셀(B)이 배열되는 제1 방향(Z1)을 따라 배터리 셀(B)을 개재하여 서로 마주하게 결합되는 프레임(F)을 포함할 수 있다. 상기 배터리 셀(B)은, 충, 방전 동작에 따라 제1 방향(Z1)을 따라 팽창하는 스웰링을 경험할 수 있고, 배터리 셀(B)을 개재하여 제1 방향(Z1)을 따라 전후로 결합된 프레임(F)이 제1 방향(Z1)으로 슬라이딩되면서 스웰링에 따른 변형을 수용할 수 있다. 이와 같이, 배터리 셀(B)의 스웰링에 따라, 배터리 셀(B)이 제1 방향(Z1)으로 팽창하면, 프레임(F)의 위치가 제1 방향(Z1)을 따라 이동하게 되며, 프레임(F) 상의 버스 바(15)에 부착된 입력 포트(SI)와 배선 기판(C)에 부착된 출력 포트(SO) 간의 상대적인 위치가 제1 방향(Z1)을 따라 신장하게 된다. 이에 따라 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO)를 연결해주는 연결부(SC)가 제1 방향(Z1)을 따르는 변형을 수용하도록 변형이 강제된다.
상기 연결부(SC)를 포함하는 센싱부(S)는, 박판의 절연 필름(I)과 상기 박판의 절연 필름(I) 내에 패턴 형성된 동박 패턴의 도전 라인(M)을 포함하는 전체적으로 필름 형태로 형성된다. 이와 같이, 상기 센싱부(S)는 전체적으로 동일한 평면 상에 배치되는 필름 형태로 형성되며, 상기 센싱부(S)가 배치되는 평면을 주된 평면이라고 할 때, 배터리 셀(B)의 스웰링에 따른 변형이 강제되면, 상기 센싱부(S), 보다 구체적으로, 상기 연결부(SC)는, 상기 연결부(SC)의 양단을 형성하는 만곡부(R)가 서로 마주하도록 주된 면으로부터 벗어나 들어 올려진 형태로 변형을 일으키면서 스웰링에 따른 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO) 간의 상대적인 위치 이동을 흡수할 수 있다.
배터리 셀(B)의 스웰링에 따라 센싱부(S)가 제1 방향을 따라 인장력을 받게 되면, 상기 연결부(SC)는, 서로 이웃한 위치의 패턴 간에 형성된 브릿지(BR1,BR2)를 통하여 어느 정도의 변형에 대항하다가, 스웰링의 증가에 따라 브릿지(BR1,BR2)가 끊어짐과 함께, 상기 연결부(SC)는 그 양단을 형성하는 만곡부(R)가 서로 마주하도록 주된 평면으로부터 벗어나 들어 올려진 형태로 변형을 일으키게 된다. 즉, 상기 연결부(SC)의 양단을 형성하는 만곡부(R)는 서로 마주하도록 상기 주된 평면으로부터 벗어나 주된 평면으로부터 들어 올려진 형태로 변형하게 된다. 보다 구체적으로, 상기 연결부(SC)의 양단에 형성된 서로 다른 만곡부(R)가 서로 마주하도록 들어 올려지면서 양단의 만곡부(R)와 인접한 서로 다른 직선부(L)가 서로 교차하는 방향으로 들어 올려지게 된다. 이와 같은 방식으로, 상기 연결부(SC)는, 배터리 셀(B)의 스웰링에 따른 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO) 간의 위치 이동을 흡수하며, 상기 배터리 셀(B)의 스웰링에 따라 제1 방향(Z1)을 따라 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 되는 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO) 사이를 탄력적으로 연결해줄 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 센싱부가 배터리 셀의 스웰링에 따라 변형된 상태를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하면, 배터리 셀(B)의 스웰링에 반응하여, 연결부(SC) 양단의 만곡부(R)는 서로 마주하도록 들어 올려지게 변형될 수 있다. 이때, 상기 연결부(SC) 양단의 만곡부(R)가 주된 평면으로부터 벗어나 서로 마주하도록 들어 올려지게 변형되면서, 배터리 셀(B)의 스웰링에 따른 입력 포트(SI)와 출력 포트(SO) 간의 위치 이동을 흡수한다는 것은, 연결부(SC)가 배터리 셀(B)의 스웰링에 반응하여 유연하게 변형하면서 스웰링에 따른 위치 이동을 흡수함으로써, 연결부(SC) 내부에 축적되는 응력 발생을 막을 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은, 충전 및 방전이 가능한 에너지원으로서의 배터리 팩 및 배터리 팩을 구동 전원으로 사용하는 다양한 기기에 적용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 제1 방향을 따라 배열된 다수의 배터리 셀;
    상기 배터리 셀로부터 배터리 셀의 상태 정보를 취합하기 위한 배선 기판; 및
    상기 배터리 셀의 상태 정보가 입력되는 입력 포트와, 상기 배선 기판에 결합되어 상기 배터리 셀의 상태 정보가 출력되는 출력 포트와, 상기 입력 포트와 출력 포트 사이의 연결부를 포함하는 센싱부를 포함하되,
    상기 연결부는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 서로에 대해 겹쳐지도록 굴곡진 형태로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    서로 나란하게 연장되는 직선부; 및
    서로 이웃한 직선부를 상호 연결하기 위한 만곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 직선부는, 상기 제1 방향을 따라 서로 나란하게 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 만곡부는, 상기 제1 방향을 따라 상기 직선부의 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 만곡부는 서로 이웃한 직선부의 단부를 연결하도록 굴곡지게 형성되되, 서로 이웃한 직선부의 단부 간 거리 보다 큰 궤적을 따라 우회하도록 굴곡지게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 방향은, 제1 방향과 수직하며,
    상기 제2 방향을 따라 만곡부의 궤적의 최대 거리는, 상기 제2 방향을 따라 상기 만곡부가 연결하는 이웃한 직선부의 단부 간 최대 거리 보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 배터리 셀의 상태 정보가 소통되는 도전 라인과, 상기 도전 라인을 매립하는 절연 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결부는 주된 평면 내에 배치되는 필름 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라 연결부의 양단에 형성된 만곡부는, 상기 제1 방향을 따르는 배터리 셀의 스웰링에 대응하여 상기 주된 평면으로부터 벗어나 서로 마주하는 방향으로 들어 올려지도록 변형되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 만곡부는, 상기 센싱부를 관통하는 관통 홀을 중심으로, 관통 홀을 둘러싸도록 굴곡지게 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연결부는, 서로 이웃한 직선부 사이를 연결하는 제1 브릿지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 만곡부는, 상기 관통 홀의 외측을 둘러싸도록 굴곡지게 연장되며,
    상기 연결부는, 상기 관통 홀의 내측을 둘러싸도록 형성되는 제2 브릿지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 브릿지 및 제2 브릿지는, 상기 연결부의 절연 필름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 만곡부는,
    상기 배터리 셀의 상태 정보가 전달되는 도전 라인; 및
    상기 도전 라인과 이웃한 위치에서 고립되도록 형성된 더미 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 더미 패턴은 상기 만곡부의 궤적을 따라 도전 라인 보다 내측 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 만곡부는, 상기 센싱부를 관통하는 관통 홀을 중심으로, 관통 홀을 둘러싸도록 굴곡지게 연장되며,
    상기 더미 패턴은, 상기 관통 홀과 도전 라인의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 더미 패턴은, 상기 도전 라인 보다 좁은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 도전 라인 및 더미 패턴은, 동일한 도전성 소재로 형성되며 동일한 절연 필름에 의해 함께 커버되되, 상기 절연 필름은 상기 더미 패턴의 양단부를 덮어주는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부의 입력 포트는 서로 이웃한 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 버스 바 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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