WO2022055179A1 - 퓨즈라인을 구비한 필름형 케이블 - Google Patents

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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a film-type cable, and more particularly, to a film-type cable that can be applied for cell voltage sensing to a vehicle battery module and has an overcurrent blocking function by itself.
  • Lithium secondary batteries have advantages such as high energy storage density, light weight and miniaturization, excellent safety, low discharge rate, and long lifespan.
  • lithium secondary batteries are generally classified into cylindrical, prismatic, and pouch types according to their manufacturing type, and their use spans not only electric vehicle batteries, but also ESS batteries and other electric devices.
  • a harness wire has been used as a component for sensing the voltage and temperature of each battery cell and transmitting it to the BMS.
  • Film cables such as flexible flat cables (FFCs) and flexible printed circuit boards (FPCBs, flexible printed circuit boards) are widely used.
  • the flexible printed circuit board 1 which is a kind of film-type cable, has each sensing line for the purpose of protecting the sensing line 2 and the BMS circuit (not shown) connected thereto from unexpected overcurrent.
  • the SMD fuse 3 refers to a chip-type device that can be mounted on a sensing line, and is configured to break an internal conductive wire when a current greater than the rated current flows.
  • the present invention was devised in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a film-type cable capable of implementing a fuse function without mounting a separate fuse product.
  • the film-type cable includes an insulating film and a plurality of conductor wires coated with the insulating film and extending at a predetermined distance from each other, each of the plurality of conductor wires exceeding a rated current
  • the fuse pattern section may include a fuse pattern section provided to be disconnected when current flows; and a normal section provided not to be cut off even when a current exceeding a rated current flows, wherein the fuse pattern section has a thinner thickness than the normal section.
  • the insulating film includes a base film disposed under the plurality of conductor wires and a cover film disposed over the normal section of the plurality of conductor wires, wherein the plurality of conductor wires are formed on a surface of the base film. It may be formed of silver nano ink that is printed on the .
  • It may further include a smoke-proof coating liquid applied to the upper portion of the fuse pattern section of the plurality of conductor wires.
  • An adhesive layer is provided between the upper portion of the normal section of the plurality of conductor wires and the cover film, and the anti-foam coating solution is configured to fill the concave groove formed by the cover film, the adhesive layer, and the fuse pattern section.
  • the anti-foam coating solution may be formed of any one of a urethane resin, an epoxy resin, and an acrylic resin.
  • Each fuse pattern section of the conductor lines adjacent to each other may be configured to be alternately arranged.
  • Each of the plurality of conductor lines may be provided to have the same width as that of the normal section in the fuse pattern section, to have a small thickness, and to repeat and extend in a 'R' shape or an 'S' shape.
  • the conductor line in the fuse pattern section includes a thin film section having the same width as in the normal section and extending straight in one direction; It may include protrusions that are repeatedly formed to protrude upward at predetermined intervals along the extending direction of the thin film part.
  • the insulating film may be formed of a polyimide material.
  • a battery module including the above-described film-type cable may be provided.
  • the film-type cable of the present invention eliminates the need to mount a surface-mount devices (SMD) fuse, thereby eliminating the burden of price increase due to the material cost of the SMD fuse, the process cost generated while the SMD fuse is mounted, and the defect cost.
  • SMD surface-mount devices
  • the thickness of the conductor wire in the normal section and the thickness of the conductor wire in the fuse pattern section can be precisely and differentially implemented by adjusting the amount of ink on the base film by the printed electronics method, thereby securing the reliability of the fuse function.
  • the anti-smoking coating liquid or coating layer covers the upper portion of the fuse pattern section, scattering or smoke in the fuse pattern section can be prevented when an overcurrent occurs.
  • FIG. 1 is a view showing a portion of a film-type cable mounted with an SMD fuse according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of a film-type cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view schematically showing the configuration of a single conductor wire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of an area of a film-type cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a film-type cable taken along line A-A' of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a graph showing result values for each filling thickness of the anti-foam coating solution during the overcurrent test of the film-type cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 3 and schematically shows the configuration of a conductor wire of a film-type cable according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 5 and is a schematic cross-sectional view of a film-type cable according to another embodiment of the present invention.
  • the film-type cable to be described below may be understood to collectively refer to a flexible flat cable (FFC) or a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FFC flexible flat cable
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the film-type cable may be used to sense voltage or temperature of battery cells and transmit it to a Battery Management System (BMS).
  • BMS Battery Management System
  • a cable connector may be coupled to one end of the film-type cable, and welding plates for connecting electrode leads of battery cells and respective conductor lines may be coupled to the other end of the film-type cable.
  • the film-type cable according to the present invention is configured to block overcurrent by performing a fuse function by itself to prevent overcurrent from flowing to a load or BMS when power is supplied or a signal is transmitted.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of a film-type cable according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of a conductor wire according to an embodiment of the present invention.
  • the film-type cable includes an insulating film 10 and a plurality of conductor wires 20 extending side by side at a predetermined distance from each other and covered with the insulating film 10 .
  • each of the plurality of conductor lines 20 includes a fuse pattern section 21 and a normal section 23 .
  • the insulating film 10 includes a base film 11 and a cover film 12 as components for insulating and covering the conductor wires 20 .
  • the base film 11 may be disposed under the plurality of conductor wires 20
  • the cover film 12 may be disposed above the plurality of conductor wires 20 .
  • the insulating film 10 may be made of PolyEthylen Terephthalate (PET), PolyCyclohexanedimethylene Terephthalate (PCT), PolyEthylene Naphthalate (PEN), PolyImide (PI), or the like.
  • PET PolyEthylen Terephthalate
  • PCT PolyCyclohexanedimethylene Terephthalate
  • PEN PolyEthylene Naphthalate
  • PI PolyImide
  • the insulating film 10 is made of PI.
  • the PI film has the highest heat resistance, so that there is almost no problem even when used in a high-temperature environment.
  • flexible flat cables are manufactured in a way that conductor wires processed from a copper foil plate to a certain width and thickness are adhered at regular intervals on a base film, and then a cover film is re-attached thereon.
  • the flexible printed circuit board is manufactured by placing a copper clad laminate on a base film, laminating a dry film, forming conductor wires having a predetermined interval through exposure, development, and etching processes, and then attaching a cover film.
  • the width can be implemented relatively freely, but the thickness (height) is difficult to implement as thin as the um unit, and it is even more difficult to implement so that one conductor wire strand has various thicknesses. For this reason, it is difficult to implement a fuse pattern on the conductor wire itself in the conventional method of manufacturing a film-type cable.
  • the film-type cable according to an embodiment of the present invention uses a printed electronic method when forming the plurality of conductor wires 20 .
  • a plurality of conductor wires 20 may be implemented by printing Ag nano electronic ink on the surface of the base film 11 using printed electronic equipment.
  • the silver nano ink printed on the base film 11 can sufficiently function as the conductor wire 20 having excellent electrical conductivity after a short drying time.
  • the fuse pattern section 21 and the normal section 23 may be formed of Ag nano electronic ink.
  • the fuse pattern section 21 is a section configured to be fused when a current exceeding the rated current flows
  • the normal section 23 refers to a section in which a current exceeding the rated current is not fused when flowing.
  • the thickness T1 of the conductor line 20 in the fuse pattern section 21 is thinner than the thickness T2 of the conductor line in the normal section 23 , and the fuse pattern section 21 . It may be provided to extend as long as possible within the.
  • the resistance of a conductor is proportional to the length of the conductor and inversely proportional to the cross-sectional area (through which electric charges pass). It can be made to act like a fuse.
  • the fuse pattern section 21 of the present embodiment can be said to be designed based on the above principle. That is, in the fuse pattern section 21 and the normal section 23 , the printing amount of silver nano ink is adjusted to maintain the same width of the conductor line 20 , but the thickness of the conductor line 20 is lower than that of the normal section 23 .
  • the cross-sectional area of the conductor wire 20 is reduced by making it thinner in the section 21 .
  • the thickness of the conductor line 20 in the fuse pattern section 21 may be variously implemented according to the size of the rated current that the fuse pattern section 21 can withstand.
  • the width of the conductor line 20 is maintained throughout the fuse pattern section 21 and the normal section 23 and only the thickness is reduced in the fuse pattern section 21, but in the fuse pattern section 21, the conductor It is also possible to thinly form the width and thickness of the line 20 at the same time.
  • this embodiment takes into account that when the width and thickness of the conductor line 20 are reduced together, the rigidity of the conductor line 20 may become very weak. This is to prevent the conductor wire 20 of the fuse pattern section 21 from being easily broken by a physical shock or vibration rather than an overcurrent.
  • the conductor wire 20 of the present embodiment may have a repeating pattern in the 'R' shape or the 'S' shape so as to have as long as possible within the fuse pattern section 21 .
  • the fuse pattern sections 21 of the conductor lines 20 adjacent to each other may be configured to be staggered.
  • the fuse pattern sections 21 of each conductor wire 20 may be adjacent to each other (in the X-axis direction).
  • the spark and heat generated in the fuse pattern section 21 of the conductor line 20 due to the overcurrent flowing in any one conductor line 20 flows to the fuse pattern section 21 of the adjacent conductor line 20.
  • other surrounding fuse pattern sections 21 may be abnormally fused, smoke, or ignite.
  • the fuse pattern sections 21 are staggered, even if sparks or heat are generated in the fuse pattern section 21 of one conductor line 20, the fuse of the other conductor line 20 is The influence may be small on the pattern section 21 .
  • the conductor line 20 in order to extend the length of the conductor line 20, is repeatedly formed in a 'R' shape or an 'S' shape, so that the width of the film cable is It occupies a large area in the direction ( ⁇ X direction).
  • the distance between the conductor wires 20 must be increased compared to this embodiment to ensure insulation between the conductor wires 20 . can be Due to this, it would be undesirable to increase the width of the film-type cable and increase the surplus space.
  • the film-type cable according to an embodiment of the present invention may further include a smoke-proof coating liquid 40 applied to the upper portion of the fuse pattern section 21 of the plurality of conductor wires 20 .
  • the anti-smoking coating solution 40 is a component applied to prevent sparks and scattering of smoke or debris when the fuse pattern section 21 is operated, that is, when the conductor wire 20 is fused due to overcurrent.
  • At least one of a urethane resin, an epoxy resin, and an acrylic resin may be employed as a material of the smoke-proof coating liquid 40 .
  • polyurethane which is known as the most effective insulating material while containing relatively few environmentally harmful substances, may be suitable as a material for the anti-foam coating solution 40 .
  • the conductive wires 20 are formed by printing silver nano ink on the base film 11 by a printed electronic method, between the conductive wires 20 and the base film 11 . There is no need for an adhesive, and since the adhesive is used only when laminating the cover film 12 on the top of the conductor wires 20, an adhesive layer ( 30) may be provided.
  • the cover film 12 is used to cover only the upper portion of the normal section 23 of the conductor wires 20 , and the upper portion of the fuse pattern section 21 of the conductor wires 20 is coated with a smoke-proof coating solution 40 . configured to be covered.
  • the cover film 12 is adhered to the upper portions of the conductor wires 20 in a state corresponding to the fuse pattern section 21 in a pre-cut state, or the fuse pattern section is adhered to the upper portions of the conductor wires 20 .
  • An area corresponding to (21) may be cut out.
  • the cover film 12 when the cover film 12 is adhered on the conductor wires 20 printed on the base film 11, the upper part of the fuse pattern section 21 is in an open state, and the cover film 12, the adhesive layer ( 30), a concave groove O surrounded by the fuse pattern section 21 may be formed.
  • the anti-foam coating solution 40 may be filled in the concave groove portion O, and when a predetermined time elapses, the anti-foam coating solution 40 may be cured to form a coating layer.
  • the PEN & PCT film easily scattered after the insulation film 10 melted during the overcurrent application test & short circuit break test, but the PI film did not scatter when it was 25um to 50um, so there was no significant difference. . Therefore, it can be said that the adoption of PI film 25um is appropriate in terms of cost.
  • the length of the conductor wire 20 of the fuse pattern section 21 is 50 mm
  • the cross-sectional area is 0.028 mm ⁇ 2
  • the base film 11 and the cover film 12 with a thickness of 25 ⁇ m made of PI material.
  • FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 3 and is a view schematically showing the configuration of a conductor wire 20 of a film-type cable according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 5 and the present invention It is a schematic cross-sectional view of a film-type cable according to another embodiment of the.
  • the present embodiment has a difference in the fuse pattern section 21A, and the remaining components are substantially the same.
  • the conductor wire 20A in the fuse pattern section 21A of this embodiment has a predetermined thickness and is formed to extend straight in one direction and is repeated at predetermined intervals along the extending direction of the thin film portion 22a and the thin film portion 22a. and protrusions 22b protruding in the upper direction.
  • the conductor line 20A when the conductor line 20A has the same width in the normal section 23 and the fuse pattern section 21A, the conductor line 20A is provided to extend straight in one direction. Accordingly, the pitch setting between the conductor lines 20 may be easier than in the above-described embodiment.
  • the conductor line 20 of the fuse pattern section 21 since the conductor line 20 of the fuse pattern section 21 has a repeated and extended pattern in a 'R' shape or an 'S' shape, the area occupied by the fuse pattern section 21 is large and thus adjacent conductors are It is easy to interfere with the wire 20, and in order to avoid interference, it is necessary to widen enough between the conductor wires 20.
  • it is easy to set the pitch between the conductor lines 20A so that the same problem as in the above-described embodiment is free.
  • the fuse pattern section 21A of this embodiment includes the thin film section 22a and the protrusions 22b, the thickness of the conductor line 20A in the fuse pattern section 21A increases, decreases, increases, and decreases repeatedly. has a structure that Due to the repetition of this thickness change, a fatigue failure phenomenon may be induced whenever an overcurrent passes through a portion where the thickness is thinned, so that the conductor wire 20A may be easily broken.
  • the fuse pattern section 21A of this embodiment has an uneven structure in a substantially vertical direction, the anti-smoking coating solution 40 and the conductor wire 20A of the fuse pattern section 21A can contact over a wide area. 40 may be more firmly coupled to the fuse pattern section 21A during curing.
  • the fuse function can be implemented without mounting the SMD (Surface-Mount Devices) fuse on the conductor wire 20 . Therefore, it is possible to eliminate the burden of price increase due to the material cost of the SMD fuse compared to the existing film-type cable, the process cost incurred while mounting the SMD fuse, and the defect cost.
  • SMD Surface-Mount Devices
  • the battery module according to the present invention for example, as a component for transmitting the voltage value or temperature value of the battery cells to the BMS may include one or more of the film-type cable.
  • the battery module according to the present invention may further include a module housing for accommodating battery cells in addition to the film-type cable, various devices for controlling charging and discharging of each battery cell, such as a master BMS, a current sensor, a fuse, etc. can
  • the battery module according to the present invention may be applied to an electric vehicle, a hybrid vehicle, an energy storage device, and the like.

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Abstract

본 발명에 따른 필름형 케이블은 절연 필름 및 상기 절연 필름으로 피복되고 상호 간 소정 간격을 두고 연장되는 복수 개의 도체선들을 포함하고, 상기 복수 개의 도체선들 각각은, 정격전류를 초과하는 전류가 흐를 시 끊어지도록 마련된 퓨즈 패턴구간;과 정격전류를 초과하는 전류가 흘러도 끊어지지 않게 마련된 노멀구간을 포함하고, 상기 퓨즈 패턴구간은 상기 노멀구간보다 두께가 얇게 형성되게 구성될 수 있다.

Description

퓨즈라인을 구비한 필름형 케이블
본 발명은 필름형 케이블에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차 배터리 모듈에 셀 전압 센싱용으로 적용될 수 있으며 자체적으로 과전류 차단 기능을 구비한 필름형 케이블에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 09월 08일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2020-0114925호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
리튬이차전지는 에너지 저장밀도가 높고 경량화와 소형화가 가능하고 우수한 안전성, 낮은 방전률, 장수명과 같은 장점을 지니고 있어 최근 전기차 배터리로 활용이 활발하다. 참고로, 리튬이차전지는 제조형태에 따라 일반적으로 원통형, 각형, 파우치형으로 분류되고, 사용용도도 전기차 배터리 이외에도 ESS 배터리, 기타 전기장치 등에 걸쳐있다.
현재, 리튬이차전지 1개(셀)로는 전기차를 구동할 수 있을 만큼의 충분한 출력을 얻을 수 없다. 전기차의 에너지원으로 이차전지를 적용하기 위해서는 복수 개의 리튬이온 배터리 셀들을 직렬 및/또는 병렬 연결한 배터리 모듈을 구성해야 하며, 통상 직렬 형태로 상기 배터리 모듈들을 연결하고 이를 기능적으로 유지해주는 BMS(Battery Management System)와 냉각 시스템, BDU(Battery Disconnection Unit)등을 포함한 배터리 팩을 구성한다.
한편, 종래 배터리 모듈에서 각 배터리 셀들의 전압과 온도를 센싱하고 이를 BMS에 전송하기 위한 부품으로서 하네스 와이어가 사용되었으나, 최근에는 가볍고 굴곡성이 뛰어나 3차원 배선이 가능하며 많은 수의 신호를 전송할 수 있는 연성평면케이블(FFC, Flexible Flat Cable)이나 연성인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Ciurt Borad)과 같은 필름형 케이블이 많이 사용되고 있다.
도 1은 종래 배터리 모듈의 연성인쇄회로기판(1)의 일부를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 필름형 케이블의 일종인 연성인쇄회로기판(1)은 예기치 않은 과전류로부터 센싱 라인(2)과 이에 연결되어 있는 BMS 회로(미도시)를 보호할 목적으로 각 센싱 라인(2)당 하나씩의 SMD 퓨즈(3)를 구비한다. 여기서 SMD 퓨즈(3)는 센싱 라인에 실장 가능한 칩형 소자를 의미하며 정격전류 이상의 전류가 흐르면 내부의 도선이 끊어지게 구성되어 있다.
그런데 종래의 필름형 케이블은 SMD 퓨즈의 자재비, SMD 퓨즈를 실장하면서 발생되는 공정비로 인해 가격이 상승하고 SMD 퓨즈 실장 공정 중 발생하는 불량률이 적지 않다. 이에, 필름형 케이블의 센싱 라인에 SMD 퓨즈를 실장하지 않고 퓨즈 기능을 구현할 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 별도의 퓨즈 제품을 실장하지 않고도 퓨즈 기능이 구현될 수 있는 필름형 케이블을 제공하는데 일 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블은 절연 필름 및 상기 절연 필름으로 피복되고 상호 간 소정 간격을 두고 연장되는 복수 개의 도체선들을 포함하고, 상기 복수 개의 도체선들 각각은, 정격전류를 초과하는 전류가 흐를 시 끊어지도록 마련된 퓨즈 패턴구간;과 정격전류를 초과하는 전류가 흘러도 끊어지지 않게 마련된 노멀구간을 포함하고, 상기 퓨즈 패턴구간은 상기 노멀구간보다 두께가 얇게 형성될 수 있다.
상기 절연 필름은, 상기 복수 개의 도체선들의 하부에 배치되는 베이스 필름;과 상기 복수 개의 도체선들의 상기 노멀구간 상부에 배치되는 커버 필름;을 포함하고, 상기 복수 개의 도체선들은 상기 베이스 필름의 표면에 인쇄되는 은나노 잉크로 형성될 수 있다.
상기 복수 개의 도체선들의 상기 퓨즈 패턴구간의 상부에 도포되는 방연 코팅액을 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 도체선들의 상기 노멀구간의 상부와 상기 커버 필름 사이에는 접착제층이 구비되고, 상기 방연 코팅액은 상기 커버 필름, 상기 접착제층, 상기 퓨즈 패턴구간에 의해 형성되는 오목한 홈부에 채워지게 구성될 수 있다.
상기 방연 코팅액은 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
서로 인접한 상기 도체선들의 각 퓨즈 패턴구간은 엇갈림 배치되게 구성될 수 있다.
상기 복수 개의 도체선들은 각각, 상기 퓨즈 패턴구간에서 상기 노멀구간과 폭은 동일하고 두께는 작게 마련되고 'ㄹ' 형 또는 'S' 형으로 패턴이 반복되며 연장되게 마련될 수 있다.
상기 퓨즈 패턴구간에서의 상기 도체선은, 상기 노멀구간에서와 같은 폭을 가지며 일 방향으로 곧게 연장 형성되는 박막부와; 상기 박막부의 연장 방향을 따라 소정 간격마다 반복적으로 상부 방향으로 돌출 형성되는 돌기부들을 포함할 수 있다.
상기 절연 필름은 폴리이미드(Polyimide) 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 필름형 케이블을 포함하는 배터리 모듈이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 필름형 케이블은, 퓨즈 패턴구간의 도체선의 두께가 노멀구간의 도체선의 두께보다 얇게 형성되어 과전류가 흐를 경우 상기 퓨즈 패턴구간이 퓨즈 기능을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 필름형 케이블은 SMD(Surface-Mount Devices) 퓨즈를 실장할 필요가 없어져 SMD 퓨즈의 자재비, SMD 퓨즈를 실장하면서 발생되는 공정비, 불량 비용 등으로 인한 가격 상승 부담을 없앨 수 있다.
본 발명에 따르면, 인쇄전자 공법으로 베이스 필름상에 잉크 양을 조정해 상기 노멀구간의 도체선의 두께와 상기 퓨즈 패턴구간의 도체선의 두께를 정밀하게 차등적으로 구현할 수 있어 퓨즈 기능의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 방연 코팅액 내지 코팅층이 상기 퓨즈 패턴구간의 상부를 덮고 있어 과전류 발생시 퓨즈 패턴구간의 비산 또는 발연을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 SMD 퓨즈를 실장한 필름형 케이블의 일부분을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도체선 한 가닥의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블의 일 영역의 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A'에 따른 필름형 케이블의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블의 과전류 시험시 방연 코팅액의 충진 두께별 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 3에 대응하는 도면으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 필름형 케이블의 도체선 한 가닥의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 5에 대응하는 도면으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 필름형 케이블의 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하에서 설명할 필름형 케이블은 연성평면케이블(FFC, Flexible Flat Cable) 또는 연성인쇄회로기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Borad)를 통칭하는 것으로 이해될 수 있다.
상기 필름형 케이블은 배터리 셀들의 전압이나 온도를 센싱하고 이를 BMS(Battery Management System) 전송하는데 사용될 수 있다. 도면의 편의상 도시하지 않았으나, 상기 필름형 케이블의 일단에는 케이블 커넥터가 결합되고 타단에는 배터리 셀들의 전극 리드들과 각 도체선들을 연결하기 위한 웰딩 플레이트들이 결합될 수 있다.
자세히 후술하겠으나, 본 발명에 따른 필름형 케이블은 전력을 공급하거나 시그널을 전송할 때, 부하나 BMS에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 자체적으로 퓨즈 기능을 수행하여 과전류를 차단할 수 있게 구성되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도체선 한 가닥의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블은, 절연 필름(10)과, 서로 일정 간격을 두고 나란히 연장되고 상기 절연 필름(10)으로 피복되는 복수 개의 도체선(20)들을 포함한다. 그리고 상기 복수 개의 도체선(20)들 각각은 퓨즈 패턴구간(21)과 노멀구간(23)을 포함한다.
절연 필름(10)은 도체선(20)들의 절연과 피복을 위한 구성으로서 베이스 필름(11)과 커버 필름(12)을 포함한다. 상기 베이스 필름(11)은 복수 개의 도체선(20)들의 하부에 배치되고 커버 필름(12)은 복수 개의 도체선(20)들의 상부에 배치될 수 있다.
이러한 절연 필름(10)은 PET(PolyEthylen Terephthalate), PCT(PolyCyclohexanedimethylene Terephthalate), PEN(PolyEthylene Naphthalate), PI(PolyImide) 등으로 제작될 수 있다. 바람직하게는 PI로 절연 필름(10)을 제작하는 것이 좋다. 상술한 소재들 중에서는 상기 PI 필름이 가장 높은 내열성을 가지고 있어 고온 환경에서 사용해도 문제가 거의 발생하지 않는다.
일반적으로 연성평면케이블(FFC, Flexible Flat Cable)은 동박판을 일정 너비와 두께로 가공한 도체선들을 베이스 필름 위에 일정 간격으로 접착하여 배치하고 그 위에 커버 필름을 다시 접착하는 방식으로 제작된다. 그리고 연성인쇄회로기판은 베이스 필름 위에 동박 적층판을 배치하고 드라이 필름을 라미네이팅하여 노광, 현상 및 에칭 공정을 거쳐 일정 간격을 갖는 도체선들을 형성하고, 그 후 커버 필름을 접착하는 방식으로 제작된다. 그런데 동박판의 경우, 폭은 비교적 자유롭게 구현할 수 있지만 두께(높이)는 um 단위까지 얇게 구현하기 어렵고, 하나의 도체선 가닥이 여러 가지 두께를 갖도록 구현하는 것은 더욱 어렵다. 이러한 이유로 기존의 필름형 케이블의 제작 방식은 도체선 자체에 퓨즈 패턴을 구현하기가 곤란하다.
이에 기존의 필름형 케이블의 제조방식 대신, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블은 복수 개의 도체선(20)들을 형성할 때 인쇄전자 공법을 이용한다.
이를테면, 인쇄전자 장비로 은나노(Ag nano) 전자잉크를 베이스 필름(11)의 표면에 인쇄하여 복수 개의 도체선(20)들을 구현할 수 있다. 베이스 필름(11)상에 인쇄된 은나노 잉크는 짧은 건조시간을 거치고 나면 우수한 전기 전도도를 갖는 도체선(20)으로 충분히 기능할 수 있다. 또한, 인쇄전자 공법에 의하면 하나의 도체선(20) 가닥에 폭을 자유롭게 구현할 수 있을 뿐만 아니라 여러 가지 두께를 간단하게 구현할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블의 복수 개의 도체선(20)들은 퓨즈 패턴구간(21)과 노멀구간(23)이 은나노(Ag nano) 전자잉크로 형성될 수 있다.
상기 퓨즈 패턴구간(21)은 정격전류를 초과하는 전류가 흐를 시 용단될 수 있도록 구성된 구간이고 상기 노멀구간(23)은 상기 정격전류를 초과하는 전류가 흐를 시에 용단되지 않는 구간을 지칭한다.
구체적으로 도 3을 참조하면, 퓨즈 패턴구간(21)에서 도체선(20)의 두께(T1)는, 노멀구간(23)에서 도체선의 두께(T2)보다 얇게 형성되고, 퓨즈 패턴구간(21) 내에서 가능한 길게 연장되게 마련될 수 있다.
예를 들어, 저항이 큰 부분과 그보다 저항이 작은 부분을 구비한 도선에 과전류가 흐른다고 가정하면, 저항이 큰 부분에 열이 더 많이 발생하게 된다. (P = I2×R) 따라서 상기 도선에 과전류가 흐르면 저항이 큰 부분에서 용단이 일어날 가능성이 높다.
R ≒ L/A [Ω] (R:저항, L:도선의 길이, A: 도선의 단면적)
도선의 저항은 상기 공식에서 알 수 있듯이, 도선의 길이에 비례하고 (전하가 통과하는) 단면적에 반비례하므로 도선에서 특정 부분을 가늘고 길게 제작하면 해당 부분에 과전류가 흐를 때 발열량이 증가해 해당 부분이 퓨즈와 같이 작용하도록 할 수 있다.
본 실시예의 퓨즈 패턴구간(21)은, 위와 같은 원리에 기초해 설계된 것이라 할 수 있다. 즉, 퓨즈 패턴구간(21)과 노멀구간(23)에서 은나노 잉크의 인쇄량을 조정해서 도체선(20)의 폭을 동일하게 유지하되 도체선(20)의 두께를 노멀구간(23)보다 퓨즈 패턴구간(21)에서 얇게 하여 도체선(20)의 단면적을 감소시킨 것이다. 참고로, 퓨즈 패턴구간(21)이 견딜 수 있는 정격 전류의 크기에 따라 퓨즈 패턴구간(21)에서의 도체선(20)의 두께는 다양하게 구현될 수 있다.
본 실시예는 퓨즈 패턴구간(21)과 노멀구간(23)에 걸쳐 도체선(20)의 폭은 그대로 유지하고 두께만을 퓨즈 패턴구간(21)에서 얇아지게 하였으나, 퓨즈 패턴구간(21)에서 도체선(20)의 폭과 두께를 동시에 얇게 형성하는 것도 얼마든지 가능하다. 다만, 본 실시예는 도체선(20)의 폭과 두께를 같이 줄였을 때 도체선(20)의 강성이 매우 취약해 질 수 있음을 고려한 것이다. 이는 퓨즈 패턴구간(21)의 도체선(20)이 과전류가 아닌 물리적 충격이나 진동에 쉽게 끊어지지 않도록 하기 위함이다.
또한, 본 실시예의 도체선(20)은 퓨즈 패턴구간(21) 내에서 가능한 긴 길이를 갖도록 'ㄹ' 형 또는 'S' 형으로 패턴이 반복하게 구성될 수 있다.
이러한 구성으로 저항을 증가시키고 과전류 발생시 상기 퓨즈 패턴구간(21) 영역 안에서 열이 집중적으로 발생하게 하여 퓨즈 패턴구간(21)이 더 효과적으로 끊어지게 할 수 있다.
다시 도 2를 다시 참조하면, 서로 인접한 도체선(20)들의 각 퓨즈 패턴구간(21)은 엇갈림 배치되게 구성될 수 있다.
필름형 케이블의 도체선(20)들에는 각각 다른 크기의 전류가 흐를 수 있는데, 예를 들어 각 도체선(20)들의 퓨즈 패턴구간(21)들이 (X축 방향으로) 서로 옆에 인접해 있을 경우, 어느 하나의 도체선(20)에 과전류가 흘러 해당 도체선(20)의 퓨즈 패턴구간(21)에 발생하게 되는 스파크와 열이 이웃한 도체선(20)의 퓨즈 패턴구간(21)으로 쉽게 옮겨 붙을 수 있다. 이에 따라 주변의 다른 퓨즈 패턴구간(21)들이 비정상적으로 용단되거나 발연, 발화하는 현상이 나타날 수 있다.
그러나 본 실시예와 같이, 퓨즈 패턴구간(21)들을 엇갈림 배치시켜 놓게 되면, 어느 하나의 도체선(20)의 퓨즈 패턴구간(21)에서 스파크나 열이 발생해도 다른 도체선(20)의 퓨즈 패턴구간(21)에 그 영향이 적게 미칠 수 있다.
또한, 본 실시예의 퓨즈 패턴구간(21)은 도체선(20)의 길이 연장을 위해, 도체선(20)이 'ㄹ' 형 또는 'S' 형으로 패턴이 반복 형성됨에 따라 필름형 케이블의 폭 방향(±X 방향)으로 넓은 면적을 차지한다.
이러한 도체선(20)들의 퓨즈 패턴구간(21)들을 만약 서로 (X축 방향) 이웃하게 배치하려면, 본 실시예보다 도체선(20)들 간의 간격을 늘려야 도체선(20)들 간의 절연성이 확보될 수 있다. 이로 인해 필름형 케이블의 폭이 증가하고 잉여공간이 많아지는 것은 바람직하지 않다 할 것이다.
그러나 본 실시예의 경우, 도체선(20)들의 각 퓨즈 패턴구간(21)이 서로 엇갈리는 위치에 마련되어 있음으로 상기 도체선(20)들의 절연성 확보와 최소 피치 설정이 용이해질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 케이블은, 복수 개의 도체선(20)들의 퓨즈 패턴구간(21)의 상부에 도포되는 방연 코팅액(40)을 더 포함할 수 있다.
상기 방연 코팅액(40)은 퓨즈 패턴구간(21)에 작동시, 즉 과전류로 도체선(20)이 용단시 스파크와 연기 또는 파편의 비산 등을 방지하기 위해 적용되는 구성요소이다. 방연 코팅액(40)의 재료로는, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 중 적어도 어느 하나가 채용될 수 있다. 바람직하게는 상대적으로 환경유해물질이 적게 함유되어 있으면서 가장 효과적인 단열재로 알려진 폴리우레탄이 방연 코팅액(40)의 소재로 적합할 수 있다.
구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 인쇄전자 공법으로 은나노 잉크를 베이스 필름(11)상에 인쇄하여 도체선(20)들을 형성하기 때문에 도체선(20)들과 베이스 필름(11) 사이에는 접착제가 필요 없고 커버 필름(12)을 도체선(20)들의 상부에 라미네이팅할 때만 접착제를 사용하므로 도체선(20)들의 노멀구간(23)의 상부와 커버 필름(12)상에 접착제층(30)이 구비될 수 있다.
본 실시예의 경우, 커버 필름(12)은 도체선(20)들의 노멀구간(23)의 상부만을 덮는데 사용되고, 도체선(20)들의 퓨즈 패턴구간(21)의 상부는 방연 코팅액(40)으로 커버되도록 구성된다. 상기 커버 필름(12)은 퓨즈 패턴구간(21)에 대응하는 영역은 미리 절취된 상태로 도체선(20)들의 상부에 접착되거나, 도체선(20)들의 상부에 접착된 상태에서 상기 퓨즈 패턴구간(21)에 대응하는 영역만큼 절취될 수 있다.
따라서 베이스 필름(11)에 인쇄된 도체선(20)들 위에 커버 필름(12)을 접착하면, 상기 퓨즈 패턴구간(21)의 상부는 오픈된 상태이고 상기 커버 필름(12), 상기 접착제층(30), 상기 퓨즈 패턴구간(21)으로 둘러싸인 오목한 홈부(O)가 형성될 수 있다. 방연 코팅액(40)은 상기 오목한 홈부(O)에 충진될 수 있으며, 소정 시간이 경과하면 방연 코팅액(40)이 경화되어 코팅층이 형성될 수 있다.
이어서 필름형 케이블에 있어서, 퓨즈 패턴구간(21)의 설계 실험예를 상술하기로 한다.
1) 퓨즈 패턴구간(21)의 도체선(20) 길이 : 30mm~50mm
2) 퓨즈 패턴구간(21)의 도체선(20)의 단면적(SQ) : 0.001mm2~0.003mm2
3) 베이스 필름(11) 및 커버 필름(12)의 두께 : 25um~50um
4) 우레탄 계열 방연 코팅액(40)의 충진 두께 : 0.05mm~0.45mm
퓨즈 패턴구간(21)의 주요 데이터를 1)~4)의 범위에서 조정해 가면서 단락 차단시험(50A @ 63V), 연속전류 시험(750A @ 4시간) 등을 행한 결과 다음과 같은 결과를 도출하였다.
퓨즈 패턴구간(21)의 도체선(20)은 길이가 50mm, 단면적(SQ)이 0.028mm^2 인 경우가 과전류 인가시 성능이 가장 우수할 뿐만 아니라 비산이 발생하지 않았다.
절연 필름(10)으로서 PEN & PCT 필름은 과전류 인가시험 & 단락 차단시험 시 절연 필름(10)이 녹은 후 비산이 쉽게 발생하였으나, PI 필름은 25um~50um 일때 모두 비산되지 않아 유의미한 차이가 발생하지 않았다. 따라서 PI 필름 25um를 채용하는 것이 비용 측면에서 적정하다 할 수 있다.
방연 코팅액(40)의 충진 두께에 따른 퓨즈 패턴구간(21) 영역의 비산 여부, 발연 지속시간 등은 도 6에 도시한 바와 같이, 두께가 0.3mm 이상일 때 비산이 없었으며, 발연 지속 시간은 두께가 0.35mm와 0.4mm 일 때 비슷한 양상을 보였다.
상기 실험 결과에 기초할 때, 퓨즈 패턴구간(21)의 도체선(20)의 길이는 50mm, 단면적은 0.028mm^2 이며, PI 소재로 두께 25um인 베이스 필름(11)과 커버 필름(12), 우레탄 계열의 방연 코팅액(40)을 사용하되 방연 코팅층의 두께는 0.35mm로 설계하는 것이 기능성과 경제성 측면에서 적절하다 하겠다.
도 7은 도 3에 대응하는 도면으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 필름형 케이블의 도체선(20) 한 가닥의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 도 5에 대응하는 도면으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 필름형 케이블의 개략적인 단면도이다.
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 필름형 케이블을 설명하기로 한다.
전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
본 실시예는 전술한 실시예와 비교할 때, 퓨즈 패턴구간(21A)에 차이가 있고 나머지 구성요소는 실질적으로 동일하다. 본 실시예의 퓨즈 패턴구간(21A)에서의 도체선(20A)은, 일정 두께를 가지고 일 방향으로 곧게 연장 형성되는 박막부(22a)와 상기 박막부(22a)의 연장 방향을 따라 소정 간격마다 반복적으로 상부 방향으로 돌출 형성되는 돌기부(22b)들을 포함한다.
즉, 도체선(20A)은 노멀구간(23)과 퓨즈 패턴구간(21A)에서 같은 폭을 가지면 일 방향으로 곧게 연장된 형태로 마련된다. 따라서 전술한 실시예 보다 도체선(20)들 간의 피치 설정이 더 용이해질 수 있다. 전술한 실시예는 퓨즈 패턴구간(21)의 도체선(20)이 'ㄹ' 형 또는 'S' 형으로 패턴이 반복되며 연장된 형태여서 상기 퓨즈 패턴구간(21)이 차지하는 면적이 넓어 인접한 도체선(20)과의 간섭되기 쉽고 간섭을 피하려면 도체선(20)들 간의 충분히 넓혀야 한다. 하지만, 본 실시예에 따르면 도체선(20A)들 간의 피치 설정이 쉬워져 전술한 실시예와 같은 문제에서 자유롭다.
또한, 본 실시예의 퓨즈 패턴구간(21A)은 박막부(22a)와 돌기부(22b)들을 포함하고 있어 퓨즈 패턴구간(21A)에서 도체선(20A)의 두께가 증가,감소,증가,감소를 반복하는 구조를 이루고 있다. 이러한 두께 변화의 반복으로 과전류가 두께가 얇아지는 부분을 통과할 때마다 피로파괴 현상이 유도될 수 있어 도체선(20A)이 쉽게 끊어질 수 있다.
또한, 본 실시예의 퓨즈 패턴구간(21A)은 대략 상하 방향으로 요철 구조를 이루고 있어 방연 코팅액(40)과 퓨즈 패턴구간(21A)의 도체선(20A)이 넓은 면적에 걸쳐 접촉될 수 있어 방연 코팅액(40)이 경화시 퓨즈 패턴구간(21A)에 더 견고하게 결합될 수 있다.
이상과 같이, 설명한 본 발명에 따른 필름형 케이블의 구성과 작용에 의하면, SMD(Surface-Mount Devices) 퓨즈를 도체선(20)에 실장하지 않고도 퓨즈 기능을 구현할 수 있다. 따라서 기존의 필름형 케이블 대비 SMD 퓨즈의 자재비, SMD 퓨즈를 실장하면서 발생되는 공정비, 불량 비용 등으로 인한 가격 상승 부담을 없앨 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 예컨대 배터리 셀들의 전압 값이나 온도 값을 BMS에 전송하기 위한 부품으로 상기 필름형 케이블을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상기 필름형 케이블 이외에도 배터리 셀들을 수납하기 위한 모듈 하우징, 각 배터리 셀의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 마스터 BMS, 전류 센서, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차, 에너지 저장치 등에 적용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우, 이러한 용어들은 상대적인 위치를 나타내는 것으로서 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

Claims (10)

  1. 절연 필름 및 상기 절연 필름으로 피복되고 상호 간 소정 간격을 두고 연장되는 복수 개의 도체선들을 포함하고,
    상기 복수 개의 도체선들 각각은,
    정격전류를 초과하는 전류가 흐를 시 끊어지도록 마련된 퓨즈 패턴구간;과 정격전류를 초과하는 전류가 흘러도 끊어지지 않게 마련된 노멀구간을 포함하고,
    상기 퓨즈 패턴구간은 상기 노멀구간보다 두께가 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 필름은,
    상기 복수 개의 도체선들의 하부에 배치되는 베이스 필름;과 상기 복수 개의 도체선들의 상기 노멀구간 상부에 배치되는 커버 필름;을 포함하고,
    상기 복수 개의 도체선들은 상기 베이스 필름의 표면에 인쇄되는 은나노 잉크로 형성된 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 도체선들의 상기 퓨즈 패턴구간의 상부에 도포되는 방연 코팅액을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 도체선들의 상기 노멀구간의 상부와 상기 커버 필름 사이에는 접착제층이 구비되고,
    상기 방연 코팅액은 상기 커버 필름, 상기 접착제층, 상기 퓨즈 패턴구간에 의해 형성되는 오목한 홈부에 채워지는 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 방연 코팅액은 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  6. 제1항에 있어서,
    서로 인접한 상기 도체선들의 각 퓨즈 패턴구간은 엇갈림 배치되는 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 도체선들은 각각,
    상기 퓨즈 패턴구간에서 상기 노멀구간과 폭은 동일하고 두께는 작게 마련되고 'ㄹ' 형 또는 'S' 형으로 패턴이 반복되며 연장되는 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 퓨즈 패턴구간에서의 상기 도체선은,
    상기 노멀구간에서의 상기 도체선과 같은 폭을 가지며 곧게 연장 형성되는 박막부와; 상기 박막부의 연장 방향을 따라 소정 간격마다 반복적으로 상부 방향으로 돌출 형성되는 돌기부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연 필름은 폴리이미드(Polyimide) 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 필름형 케이블.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 필름형 케이블을 포함하는 배터리 모듈.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220036131A (ko) * 2020-09-15 2022-03-22 에스케이온 주식회사 센싱 어셈블리 및 배터리 모듈

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999062086A2 (en) * 1998-05-22 1999-12-02 Brooks Dennis L Vehicle fuse extender unit
US20150303144A1 (en) * 2006-03-07 2015-10-22 Renesas Electronics Corporation Semiconductor Device and A Method Increasing a Resistance Value of an Electric Fuse
CN210378535U (zh) * 2019-07-31 2020-04-21 东莞市康硕电子有限公司 一种具有熔断保护功能的ffc柔性扁平线
KR20200051095A (ko) * 2018-11-02 2020-05-13 진영글로벌 주식회사 차량 전장용 디바이스
KR20200093334A (ko) * 2019-01-28 2020-08-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20200114925A (ko) 2019-03-28 2020-10-07 김종현 큐알 코드 생성 및 해독 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200453427Y1 (ko) * 2009-07-09 2011-05-03 박영규 용단부 두께가 얇은 퓨즈
JP5405391B2 (ja) * 2010-05-21 2014-02-05 日本メクトロン株式会社 透明フレキシブルプリント配線板及びその製造方法
US10796873B2 (en) * 2017-12-15 2020-10-06 Nio Usa, Inc. Fusible link in battery module voltage sensing circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999062086A2 (en) * 1998-05-22 1999-12-02 Brooks Dennis L Vehicle fuse extender unit
US20150303144A1 (en) * 2006-03-07 2015-10-22 Renesas Electronics Corporation Semiconductor Device and A Method Increasing a Resistance Value of an Electric Fuse
KR20200051095A (ko) * 2018-11-02 2020-05-13 진영글로벌 주식회사 차량 전장용 디바이스
KR20200093334A (ko) * 2019-01-28 2020-08-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20200114925A (ko) 2019-03-28 2020-10-07 김종현 큐알 코드 생성 및 해독 장치
CN210378535U (zh) * 2019-07-31 2020-04-21 东莞市康硕电子有限公司 一种具有熔断保护功能的ffc柔性扁平线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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