KR20210089591A - 배터리 팩, 전자 디바이스, 및 자동차 - Google Patents

배터리 팩, 전자 디바이스, 및 자동차 Download PDF

Info

Publication number
KR20210089591A
KR20210089591A KR1020210001894A KR20210001894A KR20210089591A KR 20210089591 A KR20210089591 A KR 20210089591A KR 1020210001894 A KR1020210001894 A KR 1020210001894A KR 20210001894 A KR20210001894 A KR 20210001894A KR 20210089591 A KR20210089591 A KR 20210089591A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
printed circuit
circuit board
battery
fixing
battery pack
Prior art date
Application number
KR1020210001894A
Other languages
English (en)
Inventor
전병준
손영수
이범직
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of KR20210089591A publication Critical patent/KR20210089591A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/284Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with incorporated circuit boards, e.g. printed circuit boards [PCB]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/519Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising printed circuit boards [PCB]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 내부 공간 효율을 높여 에너지 밀도를 향상시킨 배터리 팩을 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 복수의 배터리 셀; 상기 복수의 배터리 셀의 충방전을 관리하도록 구성되고 기판의 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 배열되며 서로 전기적으로 접속된 적어도 2 이상의 인쇄회로기판을 구비한 배터리 관리 유닛; 및 전기 절연성을 가지고 상기 복수의 배터리 셀이 수용될 수 있도록 내부 공간을 가지며 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판을 고정하는 고정부를 구비한 팩 하우징을 포함한다.

Description

배터리 팩, 전자 디바이스, 및 자동차 {Battery Pack, Electric Device, and Vehicle}
본 발명은 배터리 팩, 전자 디바이스, 및 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 공간 효율을 높여 에너지 밀도를 향상시킨 배터리 팩에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 한 대당 하나 또는 두서너 개의 배터리 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 중대형 배터리 모듈이 사용되며, 이러한 배터리 모듈을 다수 연결하여 구현된 배터리 팩이 이용되기도 한다.
이러한 배터리 팩은, 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고, 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 배터리 팩에 적용되는 배터리 셀로서 주로 사용되고 있다.
또한, 배터리 팩이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 배터리 셀들을 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 전기적으로 연결될 필요가 있었다. 예를 들면, 배터리 팩 내의 배터리 셀들은 전극 단자가 금속 플레이트 형태로 제공되는 다수의 버스 바 플레이트에 용접되어 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.
더욱이, 배터리 팩은 다수의 배터리 셀들이 조합된 구조로 이루어져 있으므로 일부 배터리 셀들이 과전압, 과전류 또는 과발열되는 경우를 감지하기 위해 배터리 셀들로부터 발생된 전류를 센싱할 수 있는 센싱 수단이 필요하였다. 이러한 센싱 수단은 배터리 셀들과 개별적으로 연결되어 배터리 셀들의 전압/전류 정보를 배터리 관리 유닛 등에 제공할 수 있었다.
이러한 배터리 관리 유닛은 인쇄회로가 내장된 인쇄회로기판이 구비될 수 있었다. 또한, 배터리 관리 유닛에는 외부 장치와 신호를 주고 받거나, 또는 외부로 전력을 공급 받아 배터리 셀을 충전시키거나 외부 장치로 공급하여 배터리 셀을 방전 시키기 위해 인쇄회로기판에 실장되는 커넥터가 구비되었다.
최근 고용량 고전류의 배터리 팩에 적용되는 배터리 관리 유닛은, 효율적인 충방전을 위해 인쇄회로기판에 다양한 제어 소자가 실장될 필요가 있었다. 그에 따라, 인쇄회로기판의 크기를 더욱 키울 필요성이 증가되고 있다.
그러나, 자동차 등 한정된 공간에 탑재되는 배터리 팩은, 한정된 내부 공간에 많은 양의 배터리 셀들이 수용될 필요가 있어, 배터리 관리 유닛이 차지하는 부피가 커질수록 배터리 팩의 에너지 밀도가 떨어지는 문제가 있었다. 특히, 배터리 관리 유닛의 인쇄회로기판은 수평 방향으로 연장된 보드 형태를 가지고 있어, 다른 부품들과 달리, 이를 배치하는데 있어 공간적 제한을 많이 가지고 있다. 이에 따라, 배터리 관리 유닛은 배터리 팩의 크기를 축소하는데 커다란 장애 요소로 작용하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 내부 공간 효율을 높여 에너지 밀도를 향상시킨 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은,
복수의 배터리 셀;
상기 복수의 배터리 셀의 충방전을 관리하도록 구성되고 기판의 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 배열되며 서로 전기적으로 접속된 적어도 2 이상의 인쇄회로기판을 구비한 배터리 관리 유닛; 및
전기 절연성을 가지고 상기 복수의 배터리 셀이 수용될 수 있도록 내부 공간을 가지며 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판을 고정하는 고정부를 구비한 팩 하우징을 포함한다.
또한, 상기 배터리 관리 유닛은,
상기 팩 하우징 상에 탑재되고 제1 관통홀이 형성된 제1 인쇄회로기판; 및
상기 제1 인쇄회로기판과 소정 거리로 이격된 거리에 위치하고 제2 관통홀이 형성된 제2 인쇄회로기판을 구비하고,
상기 고정부는,
몸체가 상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판의 제1 관통홀 및 제2 관통홀 각각을 관통하도록 구성되고 몸체의 길이 방향의 말단에 탑재홈이 형성된 적어도 하나 이상의 고정 기둥; 및
상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판 각각을 상기 고정 기둥에 고정되도록 상기 제2 관통홀, 및 상기 탑재홈 각각에 삽입 고정되는 스크류 나사를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 인쇄회로기판의 제1 관통홀은 상기 제2 인쇄회로기판의 제2 관통홀보다 직경이 더 크고,
상기 고정 기둥은 기둥의 길이 방향의 말단 지름이 기둥의 밑단 지름 보다 작을 수 있다.
그리고, 상기 고정 기둥은 상기 제2 인쇄회로기판의 제2 관통홀의 직경 보다 큰 지름을 가진 스토퍼가 형성될 수 있다.
나아가, 상기 제1 인쇄회로기판에는 스크류 나사가 삽입되는 고정홀이 형성되고,
상기 팩 하우징에는 상기 고정홀에 삽입된 상기 스크류 나사의 일부분이 삽입 고정되도록 구성된 고정홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판 중 적어도 어느 하나 이상은, 외면에 전기 절연성의 코팅층이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 배터리 팩은, 상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판을 커버하도록 구성된 BMS 하우징을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩을 포함한다.
그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은, 복수의 배터리 셀의 충방전을 관리하도록 구성되고 기판의 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 배열되며 서로 전기적으로 접속된 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들을 구비한 배터리 관리 유닛을 포함함으로써, 종래기술의 하나의 인쇄회로기판을 구비한 배터리 관리 유닛에서는 팩 하우징의 내부 공간에 수평 방향으로 넓은 공간의 확보가 불가피하였으나, 본 발명은 하나의 인쇄회로기판들을 둘 이상으로 나누어 배터리 관리 유닛을 구성함에 따라, 배터리 팩의 내부 공간의 활용도를 높일 수 있고, 궁극적으로 배터리 팩을 보다 콤팩트하게 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예의 일측면에 의하면, 본 발명의 고정부는, 적어도 하나 이상의 고정 기둥을 제1 인쇄회로기판 및 제2 인쇄회로기판의 제1 관통홀 및 제2 관통홀 각각에 삽입하는 것으로, 인쇄회로기판들을 팩 하우징 상부에 단단히 고정시킬 수 있다. 더욱이, 스크류 나사를 이용해 고정 기둥 상부에 위치한 제2 인쇄회로기판을 유동이 발생하지 않도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 제1 인쇄회로기판의 제1 관통홀은 제2 인쇄회로기판의 제2 관통홀보다 직경이 더 크고, 고정 기둥은 기둥의 길이 방향의 말단 지름이 기둥의 밑단 지름 보다 작도록 구성함으로써, 이러한 구조적 특징으로, 제1 인쇄회로기판 및 제2 인쇄회로기판 각각을 고정 기둥에 삽입하는 것만으로도 제1 인쇄회로기판 및 제2 인쇄회로기판이 서로 소정 거리로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩의 조립 효율을 높여, 생산 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일측면에 의하면, 본 발명의 고정 기둥은, 제2 인쇄회로기판의 제2 관통홀의 직경 보다 큰 지름을 가진 스토퍼가 형성됨으로써, 보다 안정적으로 제2 인쇄회로기판을 고정시킬 수 있다. 즉, 고정 기둥에 상부 방향으로 갈수록 지름이 작아지는 테이퍼 구조로만 형성된 경우와 비교할 경우, 스토퍼를 형성시킴으로써, 제2 인쇄회로기판의 삽입 방향의 이동을 안정적으로 저지할 수 있다. 이에 따라, 제2 인쇄회로기판을 의도된 위치에 정밀하게 위치시킬 수 있고, 제2 인쇄회로기판의 유동을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성들이 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상부 영역을 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제1 인쇄회로기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제2 인쇄회로기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 팩 하우징을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 제1 인쇄회로기판을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
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 안 되며, 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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성들이 분리된 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 그리고, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 배터리 셀의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 배터리 팩(200)은, 복수의 배터리 셀(100), 배터리 관리 유닛(220), 및 팩 하우징(210)을 포함한다.
여기서, 복수의 배터리 셀(100)은, 충방전이 가능한 이차전지일 수 있다. 상기 배터리 셀(100)은 캔형 배터리 셀일 수 있다. 여기서, 상기 배터리 셀(100)은, 전극 조립체(110), 전지 캔(112) 및 캡 조립체(113)를 구비할 수 있다.
상기 전극 조립체(110)는, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 권취된 구조를 가질 수 있으며, 양극판에는 양극 탭(114)이 부착되어 캡 조립체(113)에 접속되고, 음극판에는 음극 탭(115)이 부착되어 전지 캔(112)의 하단에 접속될 수 있다.
상기 전지 캔(112)은, 내부에 빈 공간이 형성되어, 전극 조립체(110)를 수납할 수 있다. 특히, 상기 전지 캔(112)은, 원통형 또는 각형으로서, 상단이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전지 캔(112)은, 강성 등의 확보를 위해 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지 캔(112)은, 하단에 음극 탭이 부착되어, 전지 캔(112)의 하부는 물론이고, 전지 캔(112) 자체가 음극 단자로서 기능할 수 있다.
상기 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 상단 개방부에 결합되어, 전지 캔(112)의 개방단을 밀폐시킬 수 있다. 이러한 캡 조립체(113)는, 전지 캔(112)의 형태에 따라 원형 또는 각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 탑 캡(C1), 안전 벤트(C2) 및 가스켓(C3) 등의 하위 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 탑 캡(C1)은, 캡 조립체(113)의 최상부에 위치하여, 상부 방향으로 돌출된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 이러한 탑 캡(C1)은, 배터리 셀(100)에서 양극 단자로서 기능할 수 있다. 따라서, 탑 캡(C1)은, 외부 장치, 이를테면, 버스바 플레이트(230) 등을 통해 다른 배터리 셀(100)나 부하, 충전 장치와 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 탑 캡(C1)은, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 안전 벤트(C2)는, 배터리 셀(100)의 내압, 즉, 전지 캔(112)의 내압이 일정 수준 이상으로 증가하는 경우, 구조가 변형되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 가스켓(C3)은, 탑 캡(C1) 및 안전 벤트(C2)의 테두리 부분이 전지 캔(112)과 절연될 수 있도록 전기 절연성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 캡 조립체(113)는 전류차단부재(C4)를 더 포함할 수 있다. 상기 전류차단부재(C4)는 CID(Current Interrupt Device)라고도 불리며, 가스 발생으로 전지의 내압이 증가하여 안전 벤트(C2)의 형상이 역전되면, 안전 벤트(C2)와 전류차단부재(C4) 사이의 접촉이 끊어지거나, 전류차단부재(C4)가 파손되어, 안전 벤트(C2)와 전극 조립체(110) 사이의 전기적 접속은 차단될 수 있다.
이러한 배터리 셀(100)의 구성은, 본 발명의 출원 시점에 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 본 명세서에서는 보다 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 3에 배터리 셀(100)의 일례를 도시하였으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(200)은 특정한 형태의 배터리 셀(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 배터리 셀(100)이 본 발명에 따른 배터리 팩(200)에 채용될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상부 영역을 확대한 모습을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 2와 함께 도 4를 참조하면, 상기 배터리 관리 유닛(220)은 복수의 배터리 셀(100)의 충방전을 제어하기 위한 각종 부품을 구비할 수 있다.
예를 들면, 상기 배터리 관리 유닛(220)은 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b)을 구비할 수 있다. 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b)은 기판의 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 배열될 수 있다. 여기서, '상대적으로 넓은 면'은 기판의 나머지 면들보다 상대적으로 넓은 면적을 가진 면을 의미한다. 예를 들면, 인쇄회로기판(222a)의 상면 및 하면은 수평 방향의 전면, 후면, 좌측면, 및 우측면 보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b)은 상기 팩 하우징(210)의 상부에 위치될 수 있다. 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b) 각각이 수평 방향(도 2의 X 및 Y 방향)으로 연장된 기판을 가질 수 있다. 즉, 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b) 각각은 상면 및 하면이 수평 방향의 측면보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 여기서, '수평 방향'은, 지면과 평행한 방향 중, 어느 하나 이상의 방향을 의미한다.
또한, 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b) 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b)은 얇은 필름 형태의 케이블을 구비한 연성 평면 케이블 커넥터(225)를 통해 서로 접속될 수 있다. 이때, 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b) 각각에는 연성 평면 케이블 커넥터(225)의 양 단부에 위치한 접속 단자들 각각과 암수 결합하는 접속 단자가 구비된 접속 커넥터들(223, 224)이 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 인쇄회로기판들(222a, 222b)은, 복수의 배터리 셀(100)의 충전 또는 방전 상태에 따라 스위치 소자(도시하지 않음)를 온/오프 제어하여 배터리의 충전과 방전을 제어하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 인쇄회로기판들(222a, 222b) 내부에는, 복수의 절연층(도시하지 않음) 및 상기 복수의 절연층 사이에 개재된 복수의 도전 물질층들(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판들(222a, 222b) 각각의 내부에는 도전성 물질층으로 구성된 인쇄회로(보이지 않음)가 구비될 수 있다.
한편, 다시 도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 상기 팩 하우징(210)은 복수의 배터리 셀(100)을 수용하는 내부 공간이 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 팩 하우징(210)은, 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 팩 하우징(210)은, 폴리염화 비닐 등의 플라스틱 재질을 구비할 수 있다. 상기 팩 하우징(210)은, 상단, 하단, 좌측단, 우측단 각각에 외측벽들(211a, 211b, 211c, 211d)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 팩 하우징(210)은, 제1 케이스(217) 및 제2 케이스(219)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 케이스(217) 및 제2 케이스(219)에는, 원통형의 배터리 셀(100)이 수용될 수 있도록 상기 원통형 배터리 셀(100)의 상부 또는 하부의 외측면을 감싸도록 복수의 중공 구조(210a)가 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 제1 케이스(217) 및 상기 제2 케이스(219)는, 상기 제1 케이스(217)의 후방부와 및 제2 케이스(219)의 전방부가 서로 결합되도록 구성될 수 있다. 이때, 전후 방향을 도 2의 Y축 방향의 음의 방향과 양의 방향으로 한다.
그리고, 상기 팩 하우징(210)의 상부에는 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b)을 고정하는 고정부(212)가 구비될 수 있다. 예를 들면, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 팩 하우징(210)에는 4개의 고정부(212)가 구비될 수 있다. 상기 4개의 고정부(212)는 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b)이 서로 소정 거리로 이격된 위치에서 상기 팩 하우징(210) 상부에 고정되도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 복수의 배터리 셀(100)의 충방전을 관리하도록 구성되고 기판의 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 배열되며 서로 전기적으로 접속된 적어도 2 이상의 인쇄회로기판들(222a, 222b)을 구비한 배터리 관리 유닛(220)을 포함함으로써, 종래기술의 하나의 인쇄회로기판을 구비한 배터리 관리 유닛에서는 팩 하우징의 내부 공간에 수평 방향으로 넓은 공간의 확보가 불가피하였으나, 하나의 인쇄회로기판들(222a, 222b)을 둘 이상으로 나누어 배터리 관리 유닛(220)을 구성함에 따라, 배터리 팩(200)의 내부 공간의 활용도를 높일 수 있고, 궁극적으로 배터리 팩(200)을 보다 콤팩트 하게 구성할 수 있다.
또한, 다시 도 2와 함께 도 4를 참조하면, 상기 버스바 플레이트(230)는 상기 복수의 배터리 셀(100)의 전극 단자들(111a, 111b) 각각에 접촉되어 상기 복수의 배터리 셀(100)을 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 상기 버스바 플레이트(230)는, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 버스바 플레이트(230)는, 구리, 알루미늄, 니켈 등과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 버스바 플레이트(230)는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 버스바 플레이트(230)는 전기 전도성의 금속 소재를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 버스바 플레이트(230)는 본체부(231) 및 연결부(232)를 구비할 수 있다. 상기 본체부(231)는 플레이트 형상을 가지고 상, 하, 전, 후 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 연결부(232)는 상기 본체부(231)로부터 연장된 형태를 가질 수 있다. 상기 연결부(232)는 상기 복수의 배터리 셀(100)을 서로 전기적으로 연결하도록 내측 방향(전극 단자를 항해)으로 돌출되도록 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 있어서, 상기 버스바 플레이트(230)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 판상으로 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 버스바 플레이트(230)는 강성 및 전기적 전도성을 확보하기 위해, 금속판 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 버스바 플레이트(230)는 복수의 배터리 셀(100)의 전극 단자(111)를 따라 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에서 복수의 배터리 셀(100)이 전후 방향(도 2의 Y축 방향)으로 길게 눕혀진 형태로 좌우 방향(도면의 X축 방향) 및/또는 상하 방향(도면의 Z축 방향)으로 배열되는 경우, 여러 배터리 셀(100)의 전극 단자(111)는 전후 방향(Y축 방향)의 양 단부에 위치될 수 있다. 이때, 상기 버스바 플레이트(230)는, 복수의 배터리 셀(100)의 전극 단자(111)의 배열 방향에 따라, 판상으로서 좌우 방향 및 상하 방향으로 평평하게 연장되고 지면을 기준으로 세워진 형태로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 버스바 플레이트(230)는, 모든 배터리 셀(100) 중, 적어도 일부 배터리 셀(100)의 전극 단자(111)에 접촉하여 이들 사이를 전기적으로 병렬 및 직렬 연결할 수도 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제1 인쇄회로기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제2 인쇄회로기판을 개략적으로 나타내는 평면도이다. 그리고, 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 팩 하우징을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 4와 함께 도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 배터리 관리 유닛(220)은 제1 인쇄회로기판(222a), 및 제2 인쇄회로기판(222b)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)은 상기 팩 하우징(210) 상에 탑재될 수 있다. 즉, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)은 상기 팩 하우징(210)의 상면과 대면하도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)은 일부분이 천공되어 형성된 복수의 제1 관통홀(H1)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 인쇄회로기판(222a)의 모서리가 위치한 4 부분 각각에 제1 관통홀(H1)이 형성될 수 있다. 제1 관통홀(H1)은 고정부(212)의 일부가 삽입될 수 있도록 원형의 구멍이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 관통홀(H1)은 상기 고정부(212)의 고정 기둥(212h)의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기 제2 인쇄회로기판(222b)은 상기 제1 인쇄회로기판(222a)과 소정 거리로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 상기 제2 인쇄회로기판(222b)은 상기 제1 인쇄회로기판(222a)과 기판의 넓은 면을 서로 대면하도록 배치될 수 있다. 상기 제2 인쇄회로기판(222b)에는 복수의 제2 관통홀(H2)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 인쇄회로기판(222b)의 모서리가 위치한 4 부분 각각에 제2 관통홀(H2)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 관통홀(H2)은 고정부(212)의 일부가 삽입될 수 있도록 구멍이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 관통홀(H2)은 상기 고정부(212)의 고정 기둥(212h)의 일부가 삽입되도록 구성될 수 있다.
다시 도 4, 도 5 및 도 6과 함께 도 7을 참조하면, 상기 고정부(212)는 적어도 하나 이상의 고정 기둥(212h), 및 상기 적어도 하나 이상의 고정 기둥(212h)에 삽입 고정되는 스크류 나사(T1)를 더 구비할 수 있다. 먼저, 상기 고정 기둥(212h)은, 몸체가 상기 제1 인쇄회로기판(222a)에 형성된 제1 관통홀(H1) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)에 형성된 제2 관통홀(H2) 각각에 관통되도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 팩 하우징(210) 상부에는 4개의 고정 기둥(212h)이 구비될 수 있다. 4개의 고정 기둥(212h) 각각에는 상기 제1 인쇄회로기판(222a)에 형성된 4개의 제1 관통홀(H1) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)에 형성된 4개의 제2 관통홀(H2)이 삽입될 수 있다.
또한, 상기 고정 기둥(212h)은, 몸체의 길이 방향의 말단에 탑재홈(G1)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탑재홈(G1) 내면에는 스크류 나사(T1)의 나사산이 끼워질 수 있도록 나사선이 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 스크류 나사(T1)는 상기 제2 인쇄회로기판(222b)을 상기 고정 기둥(212h)에 고정되도록 구성된 고정 부재일 수 있다. 상기 스크류 나사(T1)는 상기 제2 관통홀(H2), 및 상기 탑재홈(G1) 각각에 삽입되고 고정되며 나사산이 형성된 몸체를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 4개의 스크류 나사(T1)는 4개의 고정 기둥(212h)의 말단에 형성된 탑재홈(G1) 각각에 삽입되고 고정될 수 있다. 이때, 상기 고정 기둥(212h)의 상부에는 제2 인쇄회로기판(222b)이 위치되어 있고, 상기 스크류 나사(T1)는 상기 탑재홈(G1)에 삽입되는 동시에 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 제2 관통홀(H2)에도 삽입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 고정부(212)는, 적어도 하나 이상의 고정 기둥(212h)을 상기 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 제1 관통홀(H1) 및 제2 관통홀(H2) 각각에 삽입하는 것으로, 상기 인쇄회로기판들(222a, 222b)을 상기 팩 하우징(210) 상부에 단단히 고정시킬 수 있다. 더욱이, 스크류 나사(T1)를 이용해 상기 고정 기둥(212h) 상부에 위치한 제2 인쇄회로기판(222b)을 유동이 발생하지 않도록 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(200)의 내구성을 효과적으로 높일 수 있다.
다시 도 5 내지 도 7을 살펴보면, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)의 제1 관통홀(H1)은 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 제2 관통홀(H2)보다 직경이 더 크도록 형성시킬 수 있다. 또한, 도 7에서 나타낸 바와 같이, 고정 기둥(212h)은 상기 고정 기둥(212h)은 기둥의 길이 방향의 상부의 말단 지름이 기둥의 밑단 지름 보다 작을 수 있다. 상기 고정 기둥(212h)은, 밑단부터 길이 방향의 말단 까지 점진적으로 지름이 작아지는 형상을 가질 수 있다.
더욱이, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)은 상기 고정 기둥(212h)의 밑단에 위치될 수 있다. 상기 제2 인쇄회로기판(222b)은 상기 고정 기둥(212h)의 상단부에 위치될 수 있다. 상기 제1 인쇄회로기판(222a)의 제1 관통홀(H1)은 상기 고정 기둥(212h)의 밑단의 지름과 같거나 유사한 크기의 지름을 가질 수 있다. 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 제2 관통홀(H2)은 상기 고정 기둥(212h)의 길이 방향의 말단의 지름과 같거나 유사한 크기의 지름을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)의 제1 관통홀(H1)은 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 제2 관통홀(H2)보다 직경이 더 크고, 상기 고정 기둥(212h)은 기둥의 길이 방향의 말단 지름이 기둥의 밑단 지름 보다 작도록 구성함으로써, 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b) 각각을 상기 고정 기둥(212h)에 삽입하는 것만으로도 상기 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)이 서로 소정 거리로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(200)의 조립 효율을 높여, 생산 비용을 절감할 수 있다.
다시 도 4와 함께 도 7을 참조하면, 상기 고정 기둥(212h)은 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 삽입 방향으로의 이동을 저지하도록 구성된 스토퍼(212h1)가 형성될 수 있다. 상기 스토퍼(212h1)는 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 제2 관통홀(H2)의 직경 보다 큰 지름의 내면을 가질 수 있다. 상기 스토퍼(212h1)는 고정 기둥(212h)의 일부분이 내입되어 형성된 단차 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 스토퍼(212h1)는 상기 고정 기둥(212h)의 상단부가 기둥의 중심축 방향으로 내입되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 스토퍼(212h1)는, 상기 고정 기둥(212h)의 상단부 기둥의 지름이 중단부 보다 작도록 내입된 단차 형상을 가질 수 있다.
이때, 상기 서술한 스크류 나사(T1)의 머리와 상기 스토퍼(212h1) 사이에 상기 제2 인쇄회로기판(222b)이 개재될 수 있다. 상기 스크류 나사(T1)의 조임힘으로 상기 제2 인쇄회로기판(222b)은 상기 스토퍼(212h1) 상에 단단히 고정될 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 7에서와 같이, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)은, 십자가 형태로 연장된 리브(R)에 의해 상부 방향으로 지지될 수 있다. 즉, 상기 리브(R)는, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)의 하부 방향의 이동을 저지하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 고정 기둥(212h)은 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 제2 관통홀(H2)의 직경 보다 큰 지름을 가진 스토퍼(212h1)가 형성됨으로써, 보다 안정적으로 상기 제2 인쇄회로기판(222b)을 고정 시킬 수 있다. 즉, 고정 기둥(212h)에 상부 방향으로 갈수록 지름이 작아지는 테이퍼 구조로만 형성된 경우와 비교할 경우, 상기 스토퍼(212h1)를 형성시킴으로써, 상기 제2 인쇄회로기판(222b)의 삽입 방향의 이동을 안정적으로 저지할 수 있다. 이에 따라, 제2 인쇄회로기판(222b)을 의도된 위치에 정밀하게 위치시킬 수 있고, 제2 인쇄회로기판(222b)의 유동을 효과적으로 줄일 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)에는 스크류 나사(T2)가 삽입되는 고정홀(H3)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 인쇄회로기판(222a)의 4개의 제1 관통홀(H1)이 형성된 부근 각각에 스크류 나사(T2)가 삽입되는 고정홀(H3)이 형성될 수 있다. 상기 고정홀(H3)은 원형의 구멍을 가질 수 있다.
상기 팩 하우징(210)에는 상기 고정홀(H3)과 대응되는 위치에 고정홈(G2)이 형성될 수 있다. 상기 고정홈(G2)은 상기 고정홀(H3)에 삽입된 상기 스크류 나사(T2)의 일부분이 삽입 고정되도록 홀이 형성될 수 있다. 상기 고정홀(H3)의 내면에는 스크류 나사(T2)의 나사산이 삽입되는 나사선이 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)은 상기 스크류 나사(T2)를 상기 고정홀(H3)과 상기 고정홈(G2)에 연속적으로 삽입하는 것으로, 상기 팩 하우징(210)의 상부에 고정시킬 수 있다. 이때, 상기 서술한 스크류 나사(T2)의 머리와 상기 고정홈(G2) 사이에 상기 제1 인쇄회로기판(222a)이 개재될 수 있다. 이러한 구조로 인해, 상기 스크류 나사(T2)의 조임힘으로 상기 제1 인쇄회로기판(222a)은 상기 고정홈(G2) 상에 단단히 고정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)에는 스크류 나사(T2)가 삽입되는 고정홀(H3)이 형성되고, 상기 팩 하우징(210)에는 상기 고정홀(H3)에 삽입된 상기 스크류 나사(T2)의 일부분이 삽입 고정되도록 구성된 고정홈(G2)이 형성됨으로써, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)을 상기 팩 하우징(210) 상부에 안정적으로 탑재 고정시킬 수 있다. 즉, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)을 의도된 위치에 정밀하게 위치시킬 수 있고, 제1 인쇄회로기판(222a)의 유동을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 일부 제1 인쇄회로기판을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 4와 함께 도 8을 참조하면, 도 8의 배터리 팩은, 제1 인쇄회로기판(222a) 및 제2 인쇄회로기판(222b) 중 적어도 어느 하나 이상에 코팅층(250)이 더 부가된 것을 제외하고, 도 1의 배터리 팩의 구성들과 동일한 구성들을 포함한다. 이에 따라, 하기 도면 설명에서는, 코팅층(250)을 제외한 배터리 팩의 나머지 구성들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 도 8의 배터리 팩은 제1 인쇄회로기판(222a) 및 제2 인쇄회로기판(222b) 중 적어도 어느 하나 이상의 외면에 코팅층(250)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 인쇄회로기판(222a)의 외면 중, 커넥터가 형성된 부분을 제외한 나머지 기판의 외면에 코팅층(250)이 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 형태로만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 배터리 팩의 제1 인쇄회로기판(222a) 및 제2 인쇄회로기판(222b) 각각은, 실장된 커넥터들과 다른 커넥터들이 결합된 상태에서 이들의 외면에도 고분자 수지를 분사하여 코팅층(250)을 더 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 코팅층(250)은, 전기 절연성 소재를 구비할 수 있다. 상기 전기 절연성 소재는 예를 들면, 고분자 수지일 수 있다. 상기 고분자 수지는 예를 들면, 상기 고분자는 에폭시 수지 및 폴리에스테르계 수지 중 어느 하나 이상일 수 있다.
더욱이, 상기 코팅층(250)을 형성시키는 방법은 인쇄회로기판에 고분자 수지를 분사하는 스프레이(spray) 방법이나 상기 인쇄회로기판을 고분자 수지에 침적(dipping)하는 방법일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, 상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판 중 적어도 어느 하나 이상에 코팅층(250)을 형성시킴으로써, 전도성의 외부 물질이 배터리 팩 내부로 침투하여 상기 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)과 접촉하는 것으로, 전기 단락, 전기 합선, 전기 누설 등으로 인한 고장 내지 오작동이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩은, 내구성이 향상될 수 있다.
도 9는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9를 참조하면, 도 9의 배터리 팩은, BMS 하우징(260)을 더 포함한 것을 제외하고, 도 1의 배터리 팩의 구성들과 동일한 구성들을 구비한다. 이에 따라, 하기 도면 설명에서는, BMS 하우징(260)을 제외한 배터리 팩의 나머지 구성들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 상기 BMS 하우징(260)은, 상기 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)을 커버하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 BMS 하우징(260)은 상기 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)을 내부에 수용할 수 있는 수용 공간을 가질 수 있다.
또한, 상기 BMS 하우징(260)은, 하부가 상기 팩 하우징(210)의 상부와 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 BMS 하우징(260)의 하부는 상기 팩 하우징(210)의 상면에 접착제를 사용해 접합될 수 있다. 또는, 도시하진 않았으나, 상기 BMS 하우징(260)과 상기 팩 하우징(210)은 나사홀과 나사를 사용해 기계적인 결합을 이룰 수 있다.
더욱이, 상기 BMS 하우징(260)은 전기 절연성의 소재를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 전기 절연성의 소재는 폴리염화비닐일 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명은, BMS 하우징(260)을 더 포함함으로써, 상기 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)을 외부 물체와 충돌하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전도성의 외부 물질이 배터리 팩 내부로 침투하여 상기 제1 인쇄회로기판(222a) 및 상기 제2 인쇄회로기판(222b)과 접촉하는 것으로, 전기 단락, 전기 합선, 전기 누설 등으로 인한 고장 내지 오작동이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 배터리 팩은, 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(미도시)는 상술한 배터리 팩(200)을 적어도 하나 이상 포함한다. 상기 전자 디바이스는, 배터리 팩(200)을 수납하기 위한 수납 공간이 구비된 디바이스 하우징(미도시)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전자 디바이스는 진공 청소기, 무선 청소 로봇, 무선 잔디 깍기 등 일 수 있다. 또한, 상기 전자 디바이스는, 상기 배터리 팩(200)의 상태를 확인하거나 작동 제어할 수 있는 전자 시스템을 갖출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 포함될 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 차체 내에 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나 이상의 배터리 팩(200)을 탑재할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
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.
200: 배터리 팩
100: 배터리 셀
210: 팩 하우징
212: 고정부 212h: 고정 기둥
G1, G2: 탑재홈, 고정홈 212h1: 스토퍼
220: 배터리 관리 유닛
222a, 222b: 제1 인쇄회로기판, 제2 인쇄회로기판
H1, H2, H3: 제1 관통홀, 제2 관통홀, 고정홀
230: 버스바 플레이트
T1, T2: 스크류 나사
250: 코팅층
260: BMS 하우징

Claims (9)

  1. 복수의 배터리 셀;
    상기 복수의 배터리 셀의 충방전을 관리하도록 구성되고 기판의 상대적으로 넓은 면이 서로 대면하도록 배열되며 서로 전기적으로 접속된 적어도 2 이상의 인쇄회로기판을 구비한 배터리 관리 유닛; 및
    전기 절연성을 가지고 상기 복수의 배터리 셀이 수용될 수 있도록 내부 공간을 가지며 상기 적어도 2 이상의 인쇄회로기판을 고정하는 고정부를 구비한 팩 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 유닛은,
    상기 팩 하우징 상에 탑재되고 제1 관통홀이 형성된 제1 인쇄회로기판; 및
    상기 제1 인쇄회로기판과 소정 거리로 이격된 거리에 위치하고 제2 관통홀이 형성된 제2 인쇄회로기판을 구비하고,
    상기 고정부는,
    몸체가 상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판의 제1 관통홀 및 제2 관통홀 각각을 관통하도록 구성되고 몸체의 길이 방향의 말단에 탑재홈이 형성된 적어도 하나 이상의 고정 기둥; 및
    상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판 각각을 상기 고정 기둥에 고정되도록 상기 제2 관통홀, 및 상기 탑재홈 각각에 삽입 고정되는 스크류 나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 인쇄회로기판의 제1 관통홀은 상기 제2 인쇄회로기판의 제2 관통홀보다 직경이 더 크고,
    상기 고정 기둥은 기둥의 길이 방향의 말단 지름이 기둥의 밑단 지름 보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정 기둥은 상기 제2 인쇄회로기판의 제2 관통홀의 직경 보다 큰 지름을 가진 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 인쇄회로기판에는 스크류 나사가 삽입되는 고정홀이 형성되고,
    상기 팩 하우징에는 상기 고정홀에 삽입된 상기 스크류 나사의 일부분이 삽입 고정되도록 구성된 고정홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판 중 적어도 어느 하나 이상은, 외면에 전기 절연성의 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 인쇄회로기판 및 상기 제2 인쇄회로기판을 커버하도록 구성된 BMS 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
KR1020210001894A 2020-01-08 2021-01-07 배터리 팩, 전자 디바이스, 및 자동차 KR20210089591A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200002621 2020-01-08
KR1020200002621 2020-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210089591A true KR20210089591A (ko) 2021-07-16

Family

ID=76788857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210001894A KR20210089591A (ko) 2020-01-08 2021-01-07 배터리 팩, 전자 디바이스, 및 자동차

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220336908A1 (ko)
EP (1) EP4020661A4 (ko)
JP (1) JP7367182B2 (ko)
KR (1) KR20210089591A (ko)
WO (1) WO2021141423A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116723665A (zh) * 2023-08-03 2023-09-08 常州磐诺仪器有限公司 一种放电控制***及工作方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0662591U (ja) * 1993-02-01 1994-09-02 富士電気化学株式会社 プリント基板取付用スペーサ
JP3175584B2 (ja) * 1996-04-15 2001-06-11 松下電器産業株式会社 パワー制御装置
JP2005167112A (ja) * 2003-12-05 2005-06-23 Yaskawa Electric Corp 電子装置
JP5089350B2 (ja) * 2007-11-27 2012-12-05 三洋電機株式会社 パック電池
CN102097646A (zh) * 2009-10-30 2011-06-15 三洋电机株式会社 电池模块、电池***以及具备该***的电动车辆
JP2012089757A (ja) * 2010-10-21 2012-05-10 Mitsubishi Cable Ind Ltd 基板積層体
US20140178715A1 (en) 2012-12-21 2014-06-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US9438113B2 (en) * 2013-07-30 2016-09-06 Johnson Controls Technology Company DC-DC convertor for batteries having multiple positive terminals
JP6250885B2 (ja) 2014-07-08 2017-12-20 株式会社キャプテックス 電池パック
JP2016135030A (ja) * 2015-01-20 2016-07-25 株式会社東芝 鉄道用蓄電池装置
KR102376956B1 (ko) * 2016-06-15 2022-03-21 에스케이온 주식회사 배터리 모듈
JP6812019B2 (ja) 2016-09-21 2021-01-13 エリーパワー株式会社 蓄電装置
EP3758087A4 (en) 2018-02-22 2021-03-24 SANYO Electric Co., Ltd. BATTERY PACK AND ITS PRODUCTION PROCESS
JP7114370B2 (ja) 2018-06-29 2022-08-08 キヤノン株式会社 露光装置および物品の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116723665A (zh) * 2023-08-03 2023-09-08 常州磐诺仪器有限公司 一种放电控制***及工作方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021141423A1 (ko) 2021-07-15
JP7367182B2 (ja) 2023-10-23
EP4020661A1 (en) 2022-06-29
EP4020661A4 (en) 2023-06-07
JP2022544974A (ja) 2022-10-24
US20220336908A1 (en) 2022-10-20
CN114424395A (zh) 2022-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11189876B2 (en) Battery module having guide coupling structure and battery pack comprising same
KR100863729B1 (ko) 전지모듈 인터페이스
EP2919296B1 (en) Battery module comprising bus bar assembly, and battery pack comprising same
EP2562842B1 (en) Battery module
KR100905393B1 (ko) 이차전지 모듈
EP3416209B1 (en) Integrated cartridge and battery pack comprising same
JP7398004B2 (ja) 取付座、電池および電気設備
US20220376361A1 (en) Battery module having busbar, battery pack and vehicle
KR20120022220A (ko) 일체형 전지 연결 장치가 구비되는 고전압 배터리
KR20210089591A (ko) 배터리 팩, 전자 디바이스, 및 자동차
US20230253658A1 (en) Battery module, battery pack, and power storage device
KR102012403B1 (ko) 통합형 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20230072439A (ko) 전지 모듈
CN114424395B (zh) 电池组、电子装置和车辆
JP7137020B2 (ja) 接続プレートを備えるバッテリーパック及び電子デバイス並びに自動車
JP7049559B2 (ja) バッテリーパック
CN114696022A (zh) 电池的箱体、电池、用电设备、制备箱体的方法和装置
KR20210043991A (ko) 전지 모듈 및 이를 포함한 전지 팩
CN217114627U (zh) 电池和用电装置
US20240120604A1 (en) Power supply device
KR20150107698A (ko) 버스 바 어셈블리를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220101476A (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 자동차
JP2022510160A (ja) コネクター、バッテリー管理ユニット及びバッテリーパック
JP2023511215A (ja) バッテリーモジュール、それを含むバッテリーパック及び自動車
KR20130068721A (ko) 신뢰성이 향상된 전지모듈 어셈블리 및 이를 포함하는 중대형 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal