(57)【要約】  本発明の一実施形態による電池モジュールは、温度センサを含む電池モジュールであって、前記温度センサが取り付けられているフレキシブルプリント回路基板と、前記温度センサが取り付けられた前記フレキシブルプリント回路基板の一部分と重なる電池セルと、前記フレキシブルプリント回路基板の上に位置する上部プレートとを含み、前記上部プレートの一部が切開されて形成された弾性部材が前記温度センサが取り付けられた前記フレキシブルプリント回路基板の一部分を加圧することによって、前記電池セルと前記フレキシブルプリント回路基板が互いに接するようになる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサを含む電池モジュールあって、
前記温度センサが取り付けられているフレキシブルプリント回路基板と、
前記温度センサが取り付けられた前記フレキシブルプリント回路基板の一部分と重なる電池セルと、
前記フレキシブルプリント回路基板の上に位置する上部プレートと、
を含み、
前記上部プレートの一部が切開されて形成された弾性部材が、前記温度センサが取り付けられた前記フレキシブルプリント回路基板の一部分を加圧することによって、前記電池セルと前記フレキシブルプリント回路基板が互いに接するようになる、電池モジュール。
【請求項２】
前記上部プレートと前記フレキシブルプリント回路基板との間に位置する圧縮パッドを含む、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記圧縮パッドと前記上部プレートとの間に位置する第１接着層と、
前記圧縮パッドと前記フレキシブルプリント回路基板との間に位置する第２接着層と、
をさらに含む、請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記第１接着層および前記第２接着層はそれぞれ、両面テープである、請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記弾性部材が有する弾性力によって前記電池セルに向かう方向に力が作用して前記温度センサと前記電池セルとの接触が維持される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記温度センサは、サーミスタ素子である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記弾性部材と前記電池セルとの間の間隔は、前記上部プレートと前記電池セルとの間の間隔より小さい、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記電池セルは、複数配列されており、前記複数配列された電池セルの積層方向は、前記上部プレートの上部面と平行しており、
前記フレキシブルプリント回路基板は、前記電池セルの側面と接する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記弾性部材は、前記上部プレートで複数形成されており、それぞれの弾性部材が互いに異なる電池セルに接している、請求項８に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
前記圧縮パッドは、ポリウレタンフォームで形成される、請求項２に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願との相互引用］
本出願は、２０１７年１１月６日付韓国特許出願第１０−２０１７−０１４６７７６号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれている。
【０００２】
本発明は電池モジュールに関し、より具体的には弾性部材を有する上部プレートを含む電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
モバイル機器に対する技術開発および需要の増加に伴いエネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しており、このような多様な要求に応じるため二次電池に対する多くの研究が進められている。
【０００４】
二次電池は、形状によって円筒形二次電池、角形二次電池、パウチ型二次電池に分類され、材料面では高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性のリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池に対する需要が高い。
【０００５】
二次電池は、作動過程で継続的な充放電を繰り返し、この過程で多量の熱を発生すると同時に電池の出力電圧状態が変わる。このような発熱による温度上昇と、出力電圧の変化は該当電池を用いる素子の誤作動を誘発し、作動効率を低下させるだけでなく、電池の寿命を大きく短縮させる原因になる。
【０００６】
また、電池パックには多数の電池セルがパックケースに内蔵されている電池モジュール構造を含んでいるので、一部電池セルが過電圧、過電流、過発熱する場合には電池パックの安全性と作動効率が大きな問題になるので、これらを検出するための手段が必要である。したがって、温度センサなどを電池セルに連結してリアルタイムまたは一定の間隔で作動状態を確認して制御している。ただし、温度センサが電池セルに接触した程度によって温度測定の誤差が生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、温度センサが電池セルに向かう方向に力が加えられ、温度センサが電池セルに安定して接することによって電池セル温度測定の正確性を高めるための電池モジュールを提供する。
【０００８】
しかし、本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず、本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態による電池モジュールは、温度センサを含む電池モジュールであって、前記温度センサが取り付けられているフレキシブルプリント回路基板と、前記温度センサが取り付けられた前記フレキシブルプリント回路基板の一部分と重なる電池セルと、前記フレキシブルプリント回路基板の上に位置する上部プレートと、を含み、前記上部プレートの一部が切開されて形成された弾性部材が前記温度センサが取り付けられた前記フレキシブルプリント回路基板の一部分を加圧することによって、前記電池セルと前記フレキシブルプリント回路基板が互いに接するようになる。
【００１０】
前記上部プレートと前記フレキシブルプリント回路基板との間に位置する圧縮パッドを含み得る。
【００１１】
前記電池モジュールは、前記圧縮パッドと前記上部プレートとの間に位置する第１接着層および前記圧縮パッドと前記フレキシブルプリント回路基板との間に位置する第２接着層をさらに含み得る。
【００１２】
前記第１接着層および前記第２接着層はそれぞれ、両面テープであり得る。
【００１３】
前記弾性部材が有する弾性力によって前記電池セルに向かう方向に力が作用して前記温度センサと前記電池セルとの接触が維持され得る。
【００１４】
前記温度センサは、サーミスタ素子であり得る。
【００１５】
前記弾性部材と前記電池セルとの間の間隔は、前記上部プレートと前記電池セルとの間の間隔に比べて小さくてもよい。
【００１６】
前記電池セルは、複数配列されており、前記複数配列された電池セルの積層方向は、前記上部プレートの上部面と平行しており、前記フレキシブルプリント回路基板は、前記電池セルの側面と接し得る。
【００１７】
前記弾性部材は、前記上部プレートで複数形成されており、それぞれの弾性部材が互いに異なる電池セルに接し得る。
【００１８】
前記圧縮パッドは、ポリウレタンフォームで形成され得る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上部プレートに形成された弾性部材を用いて温度センサが電池セルに向かう方向に力が加えられて温度センサが電池セルに安定して付いているようにすることによって電池セル温度測定の正確性を高めた電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による電池モジュールの概略的な斜視図である。
【図２】図１の「Ａ」部分を拡大して示す部分図である。
【図３】図１の「Ａ」部分の内部を概略的に示す部分図である。
【図４】図２の切断線Ｉ−Ｉ’に沿って切断した断面図である。
【図５】図１で上部プレートを一部露出して複数の電池セル配列を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付した図面を参照して本発明の様々な実施形態について発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００２２】
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付する。
【００２３】
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも図示されたものに限定されない。図面で複数層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜上一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
【００２４】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」または「の上に」あるというとき、これは他の部分「真上に」ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「真上に」あるというときには中間に他の部分がないことを意味する。また、基準になる部分の「上に」または「の上に」あるということは、基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味することではない。
【００２５】
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
【００２６】
また、明細書全体で、「平面上」というとき、これは対象部分を上から見た場合を意味し、「断面上」というとき、これは対象の部分を垂直に切断した断面を横から見た場合を意味する。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態による電池モジュールの概略的な斜視図である。
【００２８】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による電池モジュール１０００は、電池セル積層体１１０、第１，２エンドプレート（１００ａ、１００ｂ）、上部プレート２００および下部プレート（図示せず）を含む。電池セル積層体１１０は、セルカバー３００で覆われる。
【００２９】
本実施形態で上部プレート２００の一部が切開されて弾性部材２１０が形成され得る。このような弾性部材２１０は、複数形成されることができ、弾性部材２１０は、電池セル積層体１１０を向かって曲がることができる。本実施形態による弾性部材２１０については図２ないし図４を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図２は図１の「Ａ」部分を拡大して示す部分図である。図３は図１の「Ａ」部分の内部を概略的に示す部分図である。図４は図２の切断線Ｉ−Ｉ’に沿って切断した断面図である。
【００３１】
図１および図２を参照すると、本実施形態による弾性部材２１０は、上部プレート２００の一部が切開されて形成され得る。具体的には、上部プレート２００の一部分に「Ｕ」字形の切開部２２０が形成され、切開部２２０で囲まれた部分に残っている上部プレート２００部分が弾性部材２１０となる。切開部２２０は、上部プレート２００で複数形成され得、それぞれの切開部２２０に弾性部材２１０が形成されるので、弾性部材２１０も複数形成され得る。
【００３２】
図３を参照すると、弾性部材２１０の下端にフレキシブルプリント回路基板２５０が位置する。フレキシブルプリント回路基板２５０の一端部は弾性部材２１０が延びている方向に沿って形成されており、弾性部材２１０の大部分は図１のＺ軸方向にフレキシブルプリント回路基板２５０と重なる。
【００３３】
本実施形態で弾性部材２１０とフレキシブルプリント回路基板２５０の一端部の間には圧縮パッド２３０が位置する。圧縮パッド２３０はポリウレタンフォームで形成され得る。圧縮パッド２３０が追加されて弾性部材２１０の耐久性が向上することができる。更に、後述する電池セルの側面部が上部プレート２００の上部面と完全に平行な形状を有さない場合も、圧縮パッド２３０のクッション効果によってフレキシブルプリント回路基板２５０が電池セルと接触する面積が大きくなる。すなわち、ポリウレタンフォームなどで形成された本実施形態による圧縮パッド２３０は、寸法安定性を有し、平坦でない面でも使用可能であり、接触面または接触性を増大させ、更に耐久性も有することによって振動および衝撃に対する性能を保障することができる。
【００３４】
図４を参照すると、本実施形態によるフレキシブルプリント回路基板２５０に温度センサ２６０が取り付けられている。温度センサ２６０が取り付けられたフレキシブルプリント回路基板２５０の一部分は、Ｚ軸方向に図１の電池セル積層体１１０に含まれた電池セルのうち一つである電池セル１１０ｅと重なる。
【００３５】
本実施形態で弾性部材２１０は、温度センサ２６０が取り付けられたフレキシブルプリント回路基板２５０の一部分を加圧して電池セル１１０ｅとフレキシブルプリント回路基板２５０が接するようにする。換言すると、電池セル１１０ｅとフレキシブルプリント回路基板２５０との間に介在した部材なしに電池セル１１０ｅとフレキシブルプリント回路基板２５０が接触するようにし、電池セル１１０ｅで発生した熱等を温度センサ２６０が正確に測定できるようにする。
【００３６】
弾性部材２１０は、電池セル１１０ｅに向かってＺ軸方向に沿って曲がっており、弾性部材２１０が有する弾性力によって電池セル１１０ｅに向かう方向に力が作用するので、温度センサ２６０と電池セル１１０ｅの接触が安定して維持されることができる。
【００３７】
さらに、圧縮パッド２３０の上部面と下部面にはそれぞれ接着層２４０が形成され得る。圧縮パッド２３０と弾性部材２１０との間に第１接着層２４０ａが位置し、圧縮パッド２３０とフレキシブルプリント回路基板２５０との間に第２接着層２４０ｂが位置し得る。第１接着層２４０ａおよび第２接着層２４０ｂは両面テープであり得る。このような両面テープを用いてフレキシブルプリント回路基板２５０を弾性部材２１０に結合させ得る。
【００３８】
図４に示すように本実施形態で弾性部材２１０と電池セル１１０ｅとの間の間隔は上部プレート２００と電池セル１１０ｅとの間の間隔より小さい。
【００３９】
温度センサ２６０は、サーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）素子を用いて具現され得る。サーミスタは、温度によって抵抗値が変わる現象を用いた半導体素子であり、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、クロム、鉄などの酸化物を混合および焼結する方式で形成し得る。このようなサーミスタは、大きさが小さく、はやい温度変化や細かい温度変化にも測定が可能である長所がある。
【００４０】
こうして温度センサ２６０により測定された温度情報は、電池モジュール外部の他の装置に伝達され得る。例えば、温度センサ２６０により温度が測定されると、測定された温度情報は、電池モジュール外部のＢＭＳ（電池管理システム）に伝達され、電池モジュールの制御に用いられる。このために、電池モジュールは、温度センサ２６０に一端が連結された温度測定用ケーブル（図示せず）を含み得る。このようなケーブルの他端にはコネクタが備えられ、このようなコネクタはＢＭＳのような外部装置に接続され得る。
【００４１】
図５は図１で上部プレートを一部露出させることで露出された複数の電池セル配列を示す斜視図である。
【００４２】
図５を参照すると、図１の電池セル積層体１１０は、複数の電池セル（１１０ａ、１１０ｂ）を含み、複数の電池セル（１１０ａ、１１０ｂ）が配列されている方向は上部プレート２００の上部面に平行なＸ軸方向と同一であり得る。電池セル（１１０ａ、１１０ｂ）は、それぞれＹ軸方向の長さとＺ軸方向の幅を有する長方形であり得る。
【００４３】
前述したように上部プレート２００に少なくとも２個以上の弾性部材（２１０ａ、２１０ｂ）が形成されており、弾性部材（２１０ａ、２１０ｂ）のそれぞれは互いに異なる電池セルの側面と接するフレキシブルプリント回路基板を加圧し得る。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【００４５】
１０００  電池モジュール
１１０  電池セル積層体
１１０ａ  電池セル
１１０ｂ  電池セル
１１０ｅ  電池セル
２００  上部プレート
２１０  弾性部材
２１０ａ  弾性部材
２１０ｂ  弾性部材
２２０  切開部
２３０  圧縮パッド
２４０  接着層
２４０ａ  第１接着層
２４０ｂ  第２接着層
２５０  フレキシブルプリント回路基板
２６０  温度センサ
３００  セルカバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2020513149.tif 000009
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