KR20200102188A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20200102188A
KR20200102188A KR1020190020490A KR20190020490A KR20200102188A KR 20200102188 A KR20200102188 A KR 20200102188A KR 1020190020490 A KR1020190020490 A KR 1020190020490A KR 20190020490 A KR20190020490 A KR 20190020490A KR 20200102188 A KR20200102188 A KR 20200102188A
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안재필
윤철중
권영환
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 배터리 팩이 개시된다. 상기 배터리 팩은, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 어레이와, 배터리 셀의 상태 정보가 전달되는 연성회로기판과, 연성회로기판과 중첩되도록 배치되며, 연성회로기판과 전기적으로 연결되도록 제1 에지를 따라 형성된 다수의 도전성 리세스를 포함하는 강성회로기판을 구비한다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩을 제어하기 위한 배터리 관리부(Battery Management System, BMS)를 포함하는 전체 시스템의 구성이 단순화될 수 있으면서도 내구성이 향상되는 배터리 팩이 제공된다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.
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 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 배터리 팩을 제어하기 위한 배터리 관리부(Battery Management System, BMS)를 포함하는 전체 시스템의 구성이 단순화될 수 있으면서도 내구성이 향상되는 배터리 팩을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 팩은,
다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 어레이;
배터리 셀의 상태 정보가 전달되는 연성회로기판; 및
상기 연성회로기판과 중첩되도록 배치되며, 상기 연성회로기판과 전기적으로 연결되도록 제1 에지를 따라 형성된 다수의 도전성 리세스를 포함하는 강성회로기판;을 구비한다.
예를 들어, 상기 강성회로기판은 제1 에지와 반대되는 제2 에지를 포함하고,
상기 강성회로기판의 제1, 제2 에지는 상기 연성회로기판과 중첩될 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 양단을 형성하는 제1, 제2 에지 중에서,
상기 제1 에지는, 배터리 어레이의 중심 라인으로부터 상대적으로 먼 위치의 외측 단부이고,
상기 제2 에지는, 배터리 어레이의 중심 라인으로부터 상대적으로 가까운 위치의 내측 단부일 수 있다.
예를 들어, 상기 연성회로기판 및 강성회로기판 각각은, 배터리 어레이의 중심 라인으로부터 상대적으로 먼 위치의 제1 에지를 포함하고,
상기 연성회로기판 및 강성회로기판의 제1 에지끼리 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판에는 탈부착 방식으로 전기적인 연결을 형성하는 커넥터가 탑재될 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판 상에는 상기 도전성 리세스에 연결된 일단과, 상기 커넥터의 전기적 접점에 연결된 타단을 포함하는 도전 라인이 형성되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 커넥터는, 강성회로기판의 제1 에지와 반대되는 제2 에지 측에 탑재될 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 제1 에지로부터 외부를 향하여 오목한 형태로 개구되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 도전성 피복을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 반-원 또는 반-타원 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 연성회로기판의 도전 라인 상에 겹쳐지게 배치되어 솔더링 물질에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 제1 에지를 따라 연성회로기판의 도전 라인과 대응되도록 다수로 형성되며,
다수의 도전성 리세스는 서로로부터 이격되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판은, 상기 제1 에지와 반대되는 제2 에지와, 상기 제1, 제2 에지 사이를 연결하는 제3, 제4 에지를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 제3, 제4 에지를 따라서는 다수의 더미 리세스가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 상기 강성회로기판의 제3, 제4 에지를 따라 대칭적인 위치에서 대칭적인 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 상기 강성회로기판의 제3, 제4 에지로부터 외부를 향하여 오목한 형태로 개구되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 도전성 피복을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 연성회로기판의 더미 패턴 상에 겹쳐지게 배치되어 솔더링 물질에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 연성회로기판의 더미 패턴은, 도전 라인으로부터 고립되어 있을 수 있다.
예를 들어, 상기 강성회로기판의 내측 영역에는, 상기 연성회로기판과 결합되도록 도전성 피복을 포함하는 결합 홀이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에 의하면, 암수 결합의 탈부착 방식을 지원하는 커넥터를 탑재한 강성회로기판을 통하여 연성회로기판과 BMS를 서로 연결함으로써, 상대적으로 적은 개수의 배터리 관리부(Battery Management System, BMS)를 통하여 다수의 배터리 팩을 총괄적으로 제어할 수 있고, 부품의 공용화에 따라 원가 절감에 유리하며, 부품의 수리, 교체 등에서 작업의 편의성이 향상될 수 있고, 일부 부품만의 교환이 가능하게 되어 수리 비용이 절감되는 배터리 팩이 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 암수 결합의 탈부착에 따라 커넥터에 수시로 가해지는 외력에도 불구하고 강성회로기판과 연성회로기판 사이의 전기적인 연결이 끊어지지 않도록 강성회로기판과 연성회로기판 간의 결합력이 증대된 배터리 팩이 제공된다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩이 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 팩과 배터리 관리부 사이의 연결을 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에는, 도 1에 도시된 연성회로기판과 강성회로기판의 연결을 보여주는 도면들이 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에는 도 4의 변형된 실시형태를 보여주는 도면들이 도시되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 팩에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 팩이 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 배터리 팩과 배터리 관리부 사이의 연결을 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 배터리 팩(P)은, 다수의 배터리 셀(10)을 포함하는 배터리 어레이(A)와, 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 연장되며, 배터리 셀(10)의 상태 정보가 전달되는 연성회로기판(F)과, 상기 연성회로기판(F)과 전기적으로 연결되는 강성회로기판(R)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 어레이(A)는, 일 방향을 따라 배열되는 다수의 배터리 셀(10)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 배터리 어레이(A)는 다수의 배터리 셀(10)과 함께, 서로 이웃한 배터리 셀(10) 사이에 개재되어 배터리 셀(10) 사이의 열적 및 전기적 절연을 확보하기 위한 스페이서(20)를 더 포함할 수 있다. 상기 스페이서(20)는, 배터리 셀(10) 상호 간의 위치 정렬 수단을 제공할 수 있고, 이에 따라, 전체 배터리 팩(P)의 강성이 향상될 수 있다.
상기 배터리 어레이(A)의 양단 위치에는, 한 쌍의 엔드 플레이트(50)가 배치될 수 있다. 상기 한 쌍의 엔드 플레이트(50)는, 그 사이의 배터리 셀(10)을 서로 구조적으로 결합시킬 수 있으며, 전체 배터리 팩(P)의 강성을 보강하기 위한 플랜지를 포함할 수 있다.
상기 배터리 어레이(A)를 형성하는 일 군의 배터리 셀(10)들은, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 배터리 셀(10)은 버스 바(15)를 통하여 서로 이웃한 다른 배터리 셀(10)과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 버스 바(15)는, 서로 다른 배터리 셀(10)을 같은 극성끼리 서로 직렬로 연결하거나 또는 서로 반대 극성끼리 병렬로 연결하거나 또는 직병렬의 혼합 방식으로 연결할 수 있다.
상기 배터리 셀(10)은 전극 조립체(미도시)를 수용한 케이스(10a)와, 상기 케이스(10a)로부터 노출되어 있는 전극(11)을 포함할 수 있다. 상기 버스 바(15)는, 서로 이웃한 배터리 셀(10)의 전극(11)을 연결함으로써, 서로 이웃한 배터리 셀(10)을 전기적으로 연결해줄 수 있다.
배터리 셀(10)의 전압, 온도와 같은 상태 정보는, 연성회로기판(F)을 통하여 전달될 수 있으며, 배터리 관리부(Battery Management System, 이하, BMS, 도 2 참조)에 취합될 수 있다. 상기 연성회로기판(F)은, 배터리 셀(10)의 전압, 온도에 관한 전기적인 신호를 BMS(도 2 참조)로 전달해주는 역할을 할 수 있다.
상기 연성회로기판(F)은 배터리 셀(10)의 상태 정보에 관한 신호가 전달되는 도전 라인(FL) 및 도전 라인(FL)을 매립하는 절연성 필름(B)을 포함하여 전체적으로 플렉서블 필름 형태로 형성될 수 있다. 상기 연성회로기판(F)은 다수의 도전 라인(FL)을 포함할 수 있으며, 각각의 도전 라인(FL) 마다 서로 다른 신호가 전달될 수 있고, 서로 이웃한 도전 라인(FL) 사이와, 도전 라인(FL)과 외부 환경 사이는 절연성 필름(B)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 상기 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL)은 소전류의 신호를 전달할 수 있으며, 대전류의 충, 방전 전류는 전달하지는 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연성회로기판(F)은, 버스 바(15)와 전기적으로 연결되어 버스 바(15)를 통하여 배터리 셀(10)의 전압 정보를 전달할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 연성회로기판(F)은, 버스 바(15) 또는 배터리 셀(10)의 일면에 접촉된 서미스터(18)와 연결되어 배터리 셀(10)의 온도 정보를 전달할 수도 있다. 본 발명의 연성회로기판(F)은, 배터리 셀(10)의 전압이나 온도와 같은 상태 정보를 BMS(도 2 참조)로 전달할 수 있고, BMS(도 2 참조)로 하여금 배터리 셀(10)의 상태 정보에 근거하여 배터리 셀(10)의 충, 방전 동작을 제어하도록 할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 연성회로기판(F)은 강성회로기판(R)과 전기적으로 연결되며, 연성회로기판(F)을 통하여 전달되는 배터리 셀(10)의 상태 정보는 강성회로기판(R)의 커넥터(C)를 통하여 BMS(도 2 참조)로 전달될 수 있다.
도 2에 도시된 실시형태에서 상기 연성회로기판(F)은 BMS와 직접 연결되지 않고, 강성회로기판(R)을 매개로 하여 BMS로 연결될 수 있다. 만일 연성회로기판(F)이 BMS와 직접 연결되려면, 각각의 배터리 팩(P) 마다 별도의 BMS가 마련될 필요가 있다. 도 2에 도시된 실시형태에서는, 연성회로기판(F)과 BMS 사이에 별도로 커넥터(C)를 제공하는 강성회로기판(R)이 개재됨으로써 배터리 팩(P) 보다 적은 개수의 BMS를 통하여 다수의 배터리 팩(P)을 제어할 수 있으며, 예를 들어, 하나의 BMS를 통하여 다수의 배터리 팩(P)을 총괄적으로 제어할 수 있고, 각각의 배터리 팩(P)에 마련된 커넥터(C)를 통하여 하나의 BMS와 전기적인 연결을 형성할 수 있다. 또한 연성회로기판(F)과 BMS를 서로 직접 연결하지 않고, 암수 결합의 탈부착 방식을 지원하는 커넥터(C)를 탑재한 강성회로기판(R)을 통하여 연성회로기판(F)과 BMS를 서로 연결함으로써, 부품의 공용화에 따라 원가 절감에 유리하고, 부품의 수리, 교체 등에서 작업의 편의성이 향상될 수 있으며, 일부 부품만의 교환이 가능하게 되어 수리 비용이 절감될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 연성회로기판(F)은 BMS(도 2 참조)와 상대적으로 인접한 위치에서 BMS를 향하여 배터리 셀(10)의 상태 정보를 출력하는 제1 에지(F1)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연성회로기판(F)의 제1 에지(F1)는 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M)으로부터 상대적으로 먼 위치의 단부에 해당될 수 있다. 예를 들어, 상기 연성회로기판(F)은 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 연장되면서 양단의 제1, 제2 에지(F1,F2)를 포함할 수 있고, 상기 제1 에지(F1)는 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M)으로부터 상대적으로 먼 위치의 단부에 해당될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 에지(F1)는 일단의 엔드 플레이트(50)를 벗어난 외측 위치에 형성될 수 있으며, 상기 제2 에지(R2)는 타단의 엔드 플레이트(50) 보다 내측 위치에 형성됨으로써, 일단의 엔드 플레이트(50)로부터 타단의 엔드 플레이트(50) 사이까지 연장되는 배터리 어레이(A)를 따라 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M) 보다 상대적으로 먼 위치의 제1 에지(F1)와 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M) 보다 상대적으로 가까운 위치의 제2 에지(F2)가 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에는, 도 1에 도시된 연성회로기판(F)과 강성회로기판(R)의 연결을 보여주는 도면들이 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 연성회로기판(F)은, 제1 에지(F1)를 통하여 강성회로기판(R)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 강성회로기판(R)은 연성회로기판(F)의 제1 에지(F1)와 도전성 결합을 형성하는 외측의 제1 에지(R1)와, 상기 제1 에지(R1)와 반대되는 내측의 제2 에지(R2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 강성회로기판(R)은 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 양단의 제1, 제2 에지(R1,R2)를 포함할 수 있고, 상기 제1 에지(R1)는 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M)으로부터 상대적으로 먼 위치의 외측 단부에 해당될 수 있고, 상기 제2 에지(R2)는 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M)으로부터 상대적으로 가까운 위치의 내측 단부에 해당될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태에서, 강성회로기판(R)의 양단을 형성하는 제1, 제2 에지(R1,R2) 중에서 외측의 제1 에지(R1)는 일 직선상으로 연장되거나 또는 일 직선상으로 연장되지 않고 오목/볼록한 형태로 연장될 수도 있다. 예를 들어, 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부를 향하여 오목하게 인입부(I)가 형성되거나 또는 도면으로 도시되어 있지는 않지만, 외부를 향하여 볼록하게 돌출부가 형성됨으로써, 상기 제1 에지(R1)는 일 직선상으로 연장되지 않고 오목/볼록한 형태로 연장될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1)가 연성회로기판(F)과 도전성 결합을 형성한다거나 또는 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1)에 도전성 결합을 위한 도전성 리세스(110)가 형성된다고 할 때, 상기 제1 에지(R1)란, 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 양단의 제1, 제2 에지(R1,R2) 중에서 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M)으로부터 상대적으로 먼 위치의 제1 에지(R1)를 의미하되, 제1 에지(R1) 중에서 가장 넓은 폭으로 연장되는 주된 에지를 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 제1 에지(R1)가 일 직선상으로 연장되지 않고 오목/볼록한 형태로 연장될 경우, 상기 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1) 중에서 가장 넓은 폭으로 연장되는 주된 에지가 연성회로기판(F)과 도전성 결합을 형성할 수 있고, 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1) 중 주된 에지 상에 도전성 결합을 위한 도전성 리세스(110)가 형성될 수 있다.
상기 강성회로기판(R)은 연성회로기판(F) 상에 중첩되게 배치될 수 있으며, 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 외측의 제1 에지(R1)로부터 내측의 제2 에지(R2)에 이르기까지 연성회로기판(F)과 중첩되도록 강성회로기판(R)의 전체 길이에 걸쳐서 연성회로기판(F)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 강성회로기판(R)은 상대적으로 리지드한 절연 기판 상에 도전 라인(RL)이 형성된 형태로서, 필름 형태의 연성회로기판(F) 보다는 높은 강성을 가질 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 강성회로기판(R)에는, 암수 결합의 탈부착 방식으로 전기적인 연결을 형성하는 커넥터(C)가 탑재되므로, 탈부착에 따라 커넥터(C)에 수시로 가해지는 외력에 충분히 대항할 수 있도록 상기 강성회로기판(R)은 적어도 연성회로기판(F) 보다는 높은 강성을 가질 수 있다.
상기 연성회로기판(F)과 강성회로기판(R)은 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 배터리 어레이(A)의 중심 라인(M)으로부터 상대적으로 멀리 떨어진 제1 에지(R1)끼리 도전성 결합을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1)에는 연성회로기판(F)과의 도전성 결합을 위한 도전성 리세스(110)가 마련될 수 있다. 상기 도전성 리세스(110)는 외부를 향하여 개구된 형태로 형성되며, 도전성 결합이 가능하도록 도전성 피복(110a)이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 도전성 리세스(110)는 외부를 향하여 오목한 형태로 형성될 수 있으며, 반-원 형상으로 형성되거나 반-타원 형상과 같이, 일측이 개구된 개루프 형태로 형성될 수 있으며, 원형이나 타원형과 같이 폐루프 형태로는 형성되지 않을 수 있다.
상기 도전성 리세스(110)는 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1)를 따라 서로로부터 이격된 위치에서 다수로 형성될 수 있으며, 서로 다른 도전 패스를 형성하도록 다수로 형성될 수 있고, 서로로부터 전기적인 간섭을 배제하도록 이격된 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 리세스(110)는, 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL) 각각과 전기적인 연결을 형성하도록 도전 라인(FL)과 상응하는 개수로 형성될 수 있다. 상기 도전성 리세스(110)는 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL) 상에 겹쳐지게 배치된 상태에서 솔더링 결합될 수 있으며, 도전성 리세스(110)의 도전성 피복(110a)과 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL)과의 사이에 개재된 솔더링 물질(미도시)을 통하여 도전 라인(FL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 도전성 리세스(110)는 강성회로기판(R) 상의 커넥터(C)와 연결되어 BMS(도 2 참조)로 연결되는 도전 패스를 형성할 수 있다.
상기 강성회로기판(R)에는, 암수 결합의 탈부착 방식으로 전기적인 연결을 형성하는 커넥터(C)가 탑재될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 커넥터(C)는 강성회로기판(R)의 제2 에지(R2) 측에 탑재될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 강성회로기판(R)은 외측의 제1 에지(R1)를 통하여 연성회로기판(F)과 도전성 결합을 형성하면서, 제1 에지(R1)와 반대되는 내측의 제2 에지(R2) 측에 커넥터(C)를 탑재함으로써, 예를 들어, 제1 에지(R1)에 형성된 도전성 리세스(110)의 솔더링 공정에서 제2 에지(R2)에 형성된 커넥터(C)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도전성 리세스(110)와 커넥터(C)는 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL)과 연결되는 도전 패스를 형성하는 것으로, 도전 라인(FL)과 일대일 대응되도록 형성될 수 있고, 예를 들어, 상기 도전성 리세스(110)는 도전 라인(FL)과 대응되는 개수로 형성될 수 있고, 상기 커넥터(C)에는 도전 라인(FL)과 대응되는 개수의 전기적 접점(CL, 예를 들어, 접속 핀)이 마련될 수 있다.
상기 강성회로기판(R) 상에는 상기 도전성 리세스(110)와 연결된 일단과 커넥터(C)의 전기적 접점과 연결된 타단을 포함하는 도전 라인(RL)이 형성될 수 있고, 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL)을 통하여 소통되는 신호 정보는 강성회로기판(R)의 도전성 리세스(110)와 커넥터(C)를 통하여 BMS(도 2 참조)로 전달될 수 있다.
상기 강성회로기판(R)은 배터리 셀(10)의 배열 방향을 따라 외측 제1 에지(R1)와 내측 제2 에지(R2) 사이를 연결하는 제3, 제4 에지(R3,R4)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 강성회로기판(R)의 제3, 제4 에지(R3,R4)에는 더미 리세스(120)가 형성될 수 있다. 상기 더미 리세스(120)는 외부를 향하여 개구된 형태로 형성될 수 있으며, 반-원 형상이나 반-타원 형상과 같이, 일측이 개방된 개루프 형태로 형성될 수 있으며, 원형이나 타원형과 같이, 폐루프 형태로 형성되지 않을 수 있다. 상기 더미 리세스(120)는 제1 에지(R1) 측의 도전성 리세스(110)와 같이 도전성 피복(120a)을 포함할 수 있다. 다만, 더미 리세스(120)의 도전성 피복(120a)은, 도전성 리세스(110)의 도전성 피복(110a)과 같이, 신호 전달을 위한 것은 아니며, 연성회로기판(F)과의 물리적인 결합력을 제공하기 위한 상이한 목적을 갖는다. 즉, 상기 더미 리세스(120)는 도전성 리세스(110)와 같이 신호 전달을 목적으로 하지 않고, 연성회로기판(F)과의 결합력을 증대하기 위한 목적에 기여할 수 있다. 상기 더미 리세스(120)는 강성회로기판(R) 상의 커넥터(C)와 연결되지 않으며, 상기 더미 리세스(120)는 고립된 형태로 형성됨으로써 상기 강성회로기판(R) 상에는 더미 리세스(120)와 전기적으로 연결된 구성이 형성되지 않을 수 있다.
상기 더미 리세스(120)는 연성회로기판(F)에 형성된 더미 패턴(FD)과 결합될 수 있으며, 더미 리세스(120)와 더미 패턴(FD) 사이에 개재된 솔더링 물질(미도시)에 의해 더미 패턴(FD)과 결합될 수 있다. 상기 더미 패턴(FD)은 고립된 형태로 형성될 수 있고, 도전 라인(FL)과의 전기적인 연결을 형성하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 더미 패턴(FD)은 허용 공차를 흡수할 수 있도록 더미 리세스(120)를 충분히 커버할 수 있을 정도의 면적으로 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 실시형태에서, 상기 더미 패턴(FD)은, 타원형 형상으로 형성될 수 있으며, 다수의 더미 리세스(120)와 일괄적으로 결합을 형성하도록 충분할 길이로 연장될 수 있다.
상기 강성회로기판(R)에는 암수 결합의 탈부착 방식으로 BMS(도 2 참조)와 전기적인 연결을 형성하는 커넥터(C)가 마련되며, 암수 결합의 탈부착에 따라 커넥터(C)에는 수시로 외력이 작용하게 되므로, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 간의 결합력을 증대시킴으로써, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이의 전기적인 연결이 끊어지지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위해, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이에는 도전성 리세스(110) 외에, 더미 리세스(120)를 추가로 형성함으로써, 이들 사이의 결합력을 보강해줄 수 있다. 이때, 상기 더미 리세스(120)는 강성회로기판(R)의 서로 마주하는 제3, 제4 에지(R3,R4)의 대칭적인 위치에서 대칭적인 개수와 형상으로 형성됨으로써, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이의 결합력을 균형적으로 유지해줄 수 있다.
상기 강성회로기판(R)은 연성회로기판(F) 상에 중첩되게 배치되는데, 외측 제1 에지(R1)로부터 내측 제2 에지(R2)에 이르기까지 강성회로기판(R)의 전체 길이에 걸쳐서 연성회로기판(F)과 중첩되게 배치됨으로써, 전술한 더미 리세스(120)나 후술할 결합 홀(140) 등과 같이, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이의 결합력을 보강하기 위한 구조를 형성하기에 충분한 중첩면적을 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 강성회로기판(R) 중에서 도전성 리세스(110)가 형성되는 제1 에지(R1) 및 더미 리세스(120)가 형성되는 제3, 제4 에지(R3,R4)에는, 각각 내측으로 오목하게 형성된 인입부(I,I`)가 형성될 수 있다. 강성회로기판(R)의 제1 에지(R1) 및 제3, 제4 에지(R3,R4)에 인입부(I,I`)가 형성됨으로써, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F)이 전체적으로 서로 중첩되도록 형성되면서도, 강성회로기판(R)의 도전성 리세스(110) 및 더미 리세스(120)와 결합을 형성하는 연성회로기판(F)의 결합 위치가 연성회로기판(F)의 내측 영역에 형성됨으로써, 도전성 리세스(110) 및 더미 리세스(120)의 결합이 안정적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도전성 리세스(110) 및 더미 리세스(120)의 솔더링 물질(미도시)이 연성회로기판(F)의 내측 영역에서 안정적인 결합을 형성할 수 있고, 연성회로기판(F)을 벗어나 외부로 흘러내리지 않을 수 있다. 한편, 상기 제1 에지(R1)에 형성된 인입부(I)에는 제3, 제4 에지(R3,R4)에 형성된 더미 리세스(120)에 더하여, 추가 더미 리세스(130)가 형성될 수 있다. 상기 제1 에지(R1)에 형성된 추가 더미 리세스(130)에 관한 기술적 사항은, 앞서 제3, 제4 에지(R3,R4)에 형성된 더미 리세스(120)에 관한 기술적 사항과 실질적으로 동일하므로, 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
도 5 및 도 6에는 도 4의 변형된 실시형태를 보여주는 도면들이 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 강성회로기판(R)의 제3, 제4 에지(R3,R4)에 형성된 더미 리세스(120) 외에, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이의 결합력을 보강해주기 위한 또 다른 구조로서, 강성회로기판(R)에는 결합 홀(140,150,160)이 형성될 수 있다. 상기 결합 홀(140,150,160)은 강성회로기판(R)의 내측 영역에 형성되며, 도전성 리세스(110) 또는 더미 리세스(120)와 같이, 강성회로기판(R)의 에지에 형성되지 않는다. 상기 결합 홀(140,150,160)은, 강성회로기판(R)의 내측 영역에서 폐쇄된 형태로 형성되며, 도전성 리세스(110) 또는 더미 리세스(120)와 같이 일 측이 개방된 형태로 형성되지 않을 수 있다. 상기 결합 홀(140,150,160)은, 원형 또는 타원형과 같이 폐루프 형태로 형성될 수 있다. 상기 결합 홀(140,150)에는 도전성 피복(140a,150a)이 형성될 수 있는데, 예를 들어, 결합 홀(140,150)의 내주를 따라 도전성 피복(140a,150a)이 형성될 수 있다. 상기 결합 홀(140,150)은, 연성회로기판(F)에 형성된 도전 라인(FL) 또는 고립 패턴(미도시)과 솔더링 결합될 수 있고, 결합 홀(140,150)에 채워지는 솔더링 물질(미도시)에 의해 연성회로기판(F)과의 결합력을 제공할 수 있다.
도면으로 도시되어 있지는 않지만, 상기 강성회로기판(R) 상에서 결합 홀(140,150)의 구체적인 위치에 따라, 강성회로기판(R)의 도전 라인(RL)과 겹쳐지지 않는 위치에 형성될 경우, 예를 들어, 강성회로기판(R)의 도전 라인(RL) 사이에 형성될 경우, 상기 결합 홀(140)은 신호 전달의 목적이 아닌 단순한 물리적인 결합을 보강하기 위한 목적에 기여할 수 있고, 연성회로기판(F)의 고립 패턴(미도시)에 연결될 수 있다. 이와 달리, 상기 결합 홀(140,150)이 강성회로기판(R)의 도전 라인(RL)과 겹쳐지는 위치에 형성되면, 상기 결합 홀(140,150)은 신호 전달 및 물리적인 결합의 보강이라는 두 가지 목적에 기여할 수 있으며, 상기 결합 홀(140,150)은 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL)에 연결될 수 있다.
상기 결합 홀(140,150)은 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이에서 결합력을 보강해주는 것과 함께, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이에 갇혀 있는 공기나 불순 가스 등을 배출시키는 역할을 겸함으로써, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이의 결합력을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이의 결합을 위한 솔더링 공정에서는 불순 가스가 발생될 수 있고, 이러한 불순 가스는 강성회로기판(R)의 내측 영역에서 연성회로기판(F)과의 사이에 갇혀 있을 수 있는데, 강성회로기판(R)의 내측 영역에 형성된 결합 홀(140,150)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 결합 홀(160)은 도전성 피복(160a)을 통하여 서로 이웃한 결합 홀(160)끼리 서로 연결된 형태로 형성될 수 있다. 상기 도전성 피복(160a)은 서로 다른 결합 홀(160)을 포위하도록 가로질러 연장될 수 있다. 상기 결합 홀(160)은 앞서 설명된 바와 같이, 결합 홀(160)에 채워지는 솔더링 물질(미도시)에 의해 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이를 결합시킬 수 있고, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이에서 갇혀 있는 불순 가스의 배출 경로를 제공할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 이웃한 결합 홀(160)을 서로 연결하는 도전성 피복(160a)은, 강성회로기판(R)의 도전 라인(RL)의 일부로 형성될 수 있고, 연성회로기판(F)의 도전 라인(FL)과 전기적으로 연결될 수 있다.
앞서 설명된 도전성 리세스(110), 더미 리세스(120), 또는 결합 홀(140,150,160)과 같이, 강성회로기판(R)과 연성회로기판(F) 사이를 결합시키는 구조가 형성된 이후에는 절연성 코팅(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 신호 전달을 목적으로 하는 도전성 리세스(110) 상으로 절연성 코팅(미도시)이 형성됨으로써 외부로부터의 절연을 제공할 수 있고, 물리적인 결합을 목적으로 하는 더미 리세스(120) 또는 결합 홀(140,150,160) 상으로도 절연성 코팅(미도시)이 형성됨으로써, 더미 리세스(120) 또는 결합 홀(140,150,160)을 외부 환경으로부터 보호해줄 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
P: 배터리 팩 A: 배터리 어레이
F: 연성회로기판 F1,R1: 제1 에지
F2,R2: 제2 에지 FL,RL: 도전 라인
R: 강성회로기판 R3: 제3 에지
R4: 제4 에지 I,I`: 인입부
C: 커넥터 FD: 더미 패턴
110: 도전성 리세스 120: 더미 리세스
130: 추가 더미 리세스 140,150,160: 결합 홀
110a,120a,130a,140a,150a,160a: 도전성 피복

Claims (20)

  1. 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 어레이;
    배터리 셀의 상태 정보가 전달되는 연성회로기판; 및
    상기 연성회로기판과 중첩되도록 배치되며, 상기 연성회로기판과 전기적으로 연결되도록 제1 에지를 따라 형성된 다수의 도전성 리세스를 포함하는 강성회로기판;을 구비하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판은 제1 에지와 반대되는 제2 에지를 포함하고,
    상기 강성회로기판의 제1, 제2 에지는 상기 연성회로기판과 중첩되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 양단을 형성하는 제1, 제2 에지 중에서,
    상기 제1 에지는, 배터리 어레이의 중심 라인으로부터 상대적으로 먼 위치의 외측 단부이고,
    상기 제2 에지는, 배터리 어레이의 중심 라인으로부터 상대적으로 가까운 위치의 내측 단부인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연성회로기판 및 강성회로기판 각각은, 배터리 어레이의 중심 라인으로부터 상대적으로 먼 위치의 제1 에지를 포함하고,
    상기 연성회로기판 및 강성회로기판의 제1 에지끼리 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판에는 탈부착 방식으로 전기적인 연결을 형성하는 커넥터가 탑재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 강성회로기판 상에는 상기 도전성 리세스에 연결된 일단과, 상기 커넥터의 전기적 접점에 연결된 타단을 포함하는 도전 라인이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 커넥터는, 강성회로기판의 제1 에지와 반대되는 제2 에지 측에 탑재되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 제1 에지로부터 외부를 향하여 오목한 형태로 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 도전성 피복을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 반-원 또는 반-타원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 연성회로기판의 도전 라인 상에 겹쳐지게 배치되어 솔더링 물질에 의해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 도전성 리세스는, 제1 에지를 따라 연성회로기판의 도전 라인과 대응되도록 다수로 형성되며,
    다수의 도전성 리세스는 서로로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판은, 상기 제1 에지와 반대되는 제2 에지와, 상기 제1, 제2 에지 사이를 연결하는 제3, 제4 에지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 제3, 제4 에지를 따라 다수의 더미 리세스가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 상기 강성회로기판의 제3, 제4 에지를 따라 대칭적인 위치에서 대칭적인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 상기 강성회로기판의 제3, 제4 에지로부터 외부를 향하여 오목한 형태로 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 도전성 피복을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 더미 리세스는, 연성회로기판의 더미 패턴 상에 겹쳐지게 배치되어 솔더링 물질에 의해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연성회로기판의 더미 패턴은, 도전 라인으로부터 고립되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 강성회로기판의 내측 영역에는, 상기 연성회로기판과 결합되도록 도전성 피복을 포함하는 결합 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220048667A (ko) * 2020-10-13 2022-04-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

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