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KR101750489B1 - 전지모듈용 온도 센서 및 이를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

전지모듈용 온도 센서 및 이를 포함하는 전지모듈 Download PDF

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KR101750489B1
KR101750489B1 KR1020140164216A KR20140164216A KR101750489B1 KR 101750489 B1 KR101750489 B1 KR 101750489B1 KR 1020140164216 A KR1020140164216 A KR 1020140164216A KR 20140164216 A KR20140164216 A KR 20140164216A KR 101750489 B1 KR101750489 B1 KR 101750489B1
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battery module
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temperature
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Abstract

본 발명은 전지셀의 온도를 측정하기 위한 온도 센서로서, 전기절연성 소재의 보드에 회로가 인쇄되어 있고 직사각형 형상으로 길게 연장되어 절곡 가능한 구조를 가지는 FPCB(Flexible Printed Circuit board); 상기 FPCB의 일측 단부에 위치하고, 온도 센싱 소자를 포함하는 온도 센싱부; 및 상기 FPCB의 타측 단부에 위치하고, 온도 검출기에 구비된 커넥터에 삽입되어 전기적으로 연결하기 위한 연결단자를 포함하는 접속 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서을 제공한다.

Description

전지모듈용 온도 센서 및 이를 포함하는 전지모듈 {Temperature Sensor for Battery Module and Battery Module Having the Same}
본 발명은 전지모듈용 온도 센서 및 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
이차전지는 형상에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지로 분류되면, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이차전지들은 작동 과정에서 계속적인 충방전을 반복하게 되고, 이 과정에서 다량의 열을 발생함과 동시에 전지의 출력 전압 상태가 변화될 수 있다. 이러한 발열로 인한 온도 상승과, 출력 전압의 변화는 해당 전지를 사용하는 소자의 오작동을 유발하고 작동 효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 전지의 수명을 크게 단축시키는 원인이 된다.
또한, 전지팩에는 다수의 전지셀들이 팩 케이스에 내장되어 있는 전지모듈 구조를 포함하고 있으므로 일부 전지셀들이 과전압, 과전류, 과발열 되는 경우에는 전지팩의 안전성과 작동효율이 크게 문제되므로, 이들을 검출하기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 온도 센서 등을 전지셀들에 연결하여 실시간 또는 일정한 간격으로 작동 상태를 확인하여 제어하고 있다.
일반적으로, 이러한 온도 센서는 온도 검출기에 구비된 커넥터에 전기적으로 연결된 상태로 장착되며, 커넥터에 접속하기 위한 구조로서, 커넥터 접속부, 전지팩 내부에서 온도 검출 대상이 되는 전지셀의 접촉 부위까지 연장되어 있는 와이어부, 상기 와이어부의 단부에서 솔더링 등을 통해 결합되어 있는 인쇄 회로 기판 및 인쇄 회로 기판상에 위치한 온도 센서 소자 등을 포함하는 온도 센서 구조를 포함한다.
이러한 온도 센서 장착 내지 연결은 상기와 같이 다수의 부재 등을 포함하는 다소 복잡한 구조로 구성되므로, 전지팩의 조립과정을 매우 번잡하게 하므로 생산성을 향상하는데 장애가 되고 있다.
또한, 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로 사용되는 전지팩 구조에서는 전후 방향 또는 상향 방향의 외력이 인가되는 경우, 상기 와이어 및 인쇄 회로 기판 사이의 솔더링 부위에 단선이 발생할 수 있는 문제가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 용이하게 해결하면서, 전지모듈 및 전지팩의 제조 공정을 단축하고 생산성을 향상시키기 위한 온도 센서 구조에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 절곡 가능한 소재로 구성된 인쇄 회로 기판상에 온도 센서 소자 및 연결 단자를 포함하는 구조로서 단순화된 구조의 온도 센서를 포함함으로써, 제조 공정 및 조립 공정을 크게 단순화 시킬 수 있고, 제조 원가를 절감할 수 있는 구조의 온도 센서 및 이를 포함하는 전지모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 온도 센서는, 전지셀의 온도를 측정하기 위한 온도 센서로서,
전기절연성 소재의 보드에 회로가 인쇄되어 있고 직사각형 형상으로 길게 연장되어 절곡 가능한 구조를 가지는 FPCB(Flexible Printed Circuit board);
상기 FPCB의 일측 단부에 위치하고, 온도 센싱 소자를 포함하는 온도 센싱부; 및
상기 FPCB의 타측 단부에 위치하고, 온도 검출기에 구비된 커넥터에 삽입되어 전기적으로 연결하기 위한 연결단자를 포함하는 접속 삽입부;
를 포함하는 구조로 구성된다.
따라서, 본 발명에 따른 온도 센서는 절곡 가능한 소재로 구성된 FPCB에 온도 센서 소자 및 연결 단자를 포함하는 구조로서 단순화된 구조의 온도 센서를 포함함으로써, 온도 센서의 제조 공정 및 이를 포함하는 전지모듈의 조립 공정을 크게 단순화 시킬 수 있고, 제조 원가를 절감할 수 있는 구조의 온도 센서를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존의 와이어, 커넥터 및 인쇄 회로 기판 등의 다수의 부재를 솔더링 등으로 전기적으로 연결한 온도 센서 구조에 비해서 단순화한 구조로인해 연결부위의 단선 등의 문제점을 해결하는 효과를 제공할 수 있다.
상기 온도 센싱 소자는 이러한 전지셀의 온도를 측정하기 위한 것으로, 상기 온도 센싱 소자의 예로는, 서머커플(Thermocouple) 또는 서미스터(Thermistor) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 서미스터일 수 있다.
상기 서미스터는 미세한 온도변화에도 저항이 크게 변화되는 원리를 이용한 온도 측정용 센서로서, 전지셀의 외면에 설치된 서미스터를 통해 전지셀의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다.
또한, 상기 온도 센싱부는 FPCB의 일측 단부에서 고분자 수지로 몰딩 되어 있는 구조가 바람직하며, 상기 고분자 수지는 예를 들어, 아크릴계 고분자, 실리콘계 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
한편, 상기 접속 삽입부는 온도 검출기에 구비된 커넥터에 안정적으로 삽입되기 위한 보강부재를 추가로 포함하고 있는 구조일 수 있으며, 구체적으로, 상기 보강부재는 접속 삽입부의 연결단자에 대응하는 형상으로 연결단자 상에 부가되는 판상형 부재로서, 커넥터에 접속을 용이하게 하는 구조일 수 있다.
또한, 상기 온도 검출기는 전지모듈의 일측 상단에 장착되는 구조의 온도 센싱 어셈블리일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 온도 센서를 포함하는 전지모듈로서, 전극단자들이 전기적으로 연결된 상태로 순차적 배열되어 있는 둘 이상의 전지셀들;
상기 수차적 배열된 전지셀들의 일측에 장착되어 전지셀들의 전압 및/또는 온도를 검출하는 센싱 보드 어셈블리; 및
상기 센싱 보드 어셈블리의 일측에 구비된 커넥터에 삽입되어 전기적으로 연결되는 온도 센서;
를 포함하고 있으며,
상기 온도 센서는, 전기절연성 소재의 보드에 회로가 인쇄되어 있고 직사각형 형상으로 길게 연장되어 절곡 가능한 구조를 가지는 FPCB, 상기 FPCB의 일측 단부에 위치하고 온도 센싱 소자를 포함하는 온도 센싱부, 및 상기 FPCB의 타측 단부에 위치하고 센싱 보드 어셈블리의 커넥터에 삽입되어 전기적으로 연결하기 위한 연결단자를 가진 접속 삽입부를 포함하고 있고, 온도 센싱부가 전지셀 외면에 접촉되는 구조로 장착되어 있는 구조의 전지모듈을 제공할 수 있다.
상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화 할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가지는 판상형 전지셀일 수 있다.
그러한 바람직한 예로는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 이차전지를 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 파우치형 전지셀로 칭하기도 한다.
상기 판상형 전지셀에는 양극 단자 및 음극 단자가 돌출되어 있으며, 이러한 양극 단자 및 음극 단자는 전지셀의 일측 단부에 모두 돌출되어 있는 구조일 수 있다.
상기 전지셀들의 전극단자들은 직렬 또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 전지셀들이 적층된 상태에서 인접한 전지셀들과 상호 직접 연결되어 전기적 연결을 이루고 있는 구조일 수 있으며, 이 때 온도 센싱부는 순차적 배열된 전지셀들의 외면에 접촉하고 있는 구조가 바람직하며, 장착 및 탈착의 용이성을 위하여 상기 전지셀들의 중에서 최외각에 위치한 전지셀의 외면에 접촉되어 있는 구조일 수 있다.
한편, 상기 온도 센서는 센싱 보드 어셈블리로부터 전지셀이 위치한 곳까지 길게 연장된 구조의 FPCB를 포함하게 되며, 구체적으로, 상기 온도 센서의 FPCB는 온도 센서가 전지셀 외면에 안정적으로 접촉하기 위하여 전지셀 외면 중앙에 도달하는 길이로 형성된 직선 구간을 포함한다.
또한, 접속 삽입부가 센싱 보드 어셈블리의 커넥터에 삽입하는 작업의 용이성을 위해, 상기 직선 구간으로부터 연장되고 센싱 보드 어셈블리 방향으로 절곡되어 있는 절곡 구간을 포함함으로써, 전지모듈의 외면을 따라 직선 또는 곡선의 구조로 구성되어 안정적으로 장착될 수 있다.
상기 전지셀은 충방전이 가능한 이차전지라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 중량 대비 고출력을 제공하는 리튬 이온 전지셀 또는 리튬 폴리머 전지셀이 사용될 수 있다.
참고로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지모듈을 포함하고 있는 전지팩을 제공하는 바, 상기 전지팩은 둘 이상의 전지모듈들이 밀착 배열되어 있는 구조의 전지모듈 어셈블리가 트레이(tray) 어셈블리의 상면에 탑재되어 있는 구조로 이루어져 전지팩을 구성하는 전지모듈들에 온도 센서가 장착된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 파워 툴, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 디바이스들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 센서는, 플렉서블한 소재로 구성된 FPCB에 온도 센서 소자 및 연결 단자를 포함하는 구조로서 단순화된 구조의 온도 센서를 포함함으로써, 온도 센서의 제조 공정 및 이를 포함하는 전지모듈의 조립 공정을 크게 단순화 시킬 수 있고, 제조 원가를 절감할 수 있는 구조의 온도 센서를 제공할 수 있는 효과가 있다
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 도 1의 온도 센서의 구조를 나타내는 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 온도 센서의 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 전지모듈(100)은 전극단자들이 전기적으로 연결된 상태로 순차적 배열되어 있는 둘 이상의 전지셀들(110)을 포함하고 있으며, 전지모듈(100)의 상면에는 전지셀들(110)의 전압 및/또는 온도를 검출하는 센싱 보드 어셈블리(120)가 전지셀(110)의 상단으로부터 전극단자 연결부(도시 하지 않음) 방향으로 장착되어 있다.
센싱 보드 어셈블리(120)의 일측에는 온도 센서(130)와 전기적으로 접속되기 위한 커넥터(121)을 포함하고 있으며, 상기 온도 센서(130)는 일측이 센싱 보드 어셈블리(120)의 커텍터(121)에 삽입되고, 타측이 전지셀(110)의 외면에 접촉하는 구조로 장착된다.
온도 센서(130)는 전기절연성 소재의 보드에 회로가 인쇄되어 있고 직사각형 형상으로 길게 연장되어 절곡 가능한 구조를 가지는 FPCB(140)를 포함하고, 상기 FPCB(140)의 일측 단부에는 온도 센싱 소자(151)가 에폭시 수지로 몰딩되어 있는 구조의 온도 센싱부(150)를 포함하고 있다.
상기 FPCB(140)의 타측 단부에는 센싱 보드 어셈블리(120)의 커텍터(121) 삽입되어 전기적으로 연결하기 위한 연결단자를 가진 접속 삽입부(160)를 포함하고 있으며, 상기 접속 삽입부(160)는 센싱 보드 어셈블리(120)의 커텍터(121)에 안정적으로 삽입되기 위한 보강부재로서, 접속 삽입부(160)의 연결단자에 대응하는 형상으로 부가되는 판상형 보강보재(161)를 포함하고 있다.
온도 센서의 FPCB(140)는 전지모듈(100)의 외면을 따라 센싱 보드 어셈블리(120)의 커텍터(121) 및 전지셀들(110)의 외면에 안정적으로 장착되기 위한 형상으로 구성되며, 온도 센싱 소자(151)가 전지셀들(110) 외면에 안정적으로 접촉하기 위하여 전지셀들(110) 외면 중앙에 도달하는 길이로 형성된 직선 구간(141) 및 접속 삽입부(160)가 센싱 보드 어셈블리(120)의 커넥터(121)에 삽입하는 작업의 용이성을 위해, 상기 직선 구간(141)으로부터 연장되고 센싱 보드 어셈블리(120) 방향으로 절곡되어 있는 절곡 구간(142)을 포함하고 있다.
따라서, 이러한 온도 센서 구조는 직사각형 형상으로 길게 연장되어 절곡 가능한 구조를 가지는 FPCB에 온도 센서 소자 및 연결 단자를 포함하는 구조로서 단순화된 구조로 형성됨으로써, 온도 센서의 제조 공정 및 이를 포함하는 전지모듈의 조립 공정을 크게 단순화 시킬 수 있고, 제조 원가를 절감할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 온도 센서를 포함하는 전지모듈로서,
    전극단자들이 전기적으로 연결된 상태로 순차적 배열되어 있는 둘 이상의 전지셀들;
    상기 순차적 배열된 전지셀들의 일측에 장착되어 전지셀들의 전압 및 온도를 검출하는 센싱 보드 어셈블리; 및
    상기 센싱 보드 어셈블리의 일측에 구비된 커넥터에 삽입되어 전기적으로 연결되는 온도 센서;
    를 포함하고 있으며,
    상기 전지셀의 온도를 측정하기 위한 온도 센서는,
    전기절연성 소재의 보드에 회로가 인쇄되어 있고 직사각형 형상으로 길게 연장되어 절곡 가능한 구조를 가지는 FPCB(Flexible Printed Circuit board);
    상기 FPCB의 일측 단부에 위치하고, 온도 센싱 소자를 포함하는 온도 센싱부; 및
    상기 FPCB의 타측 단부에 위치하고, 온도 검출기에 구비된 커넥터에 삽입되어 전기적으로 연결하기 위한 연결단자를 포함하는 접속 삽입부;
    를 포함하며,
    상기 온도 센싱부가 전지셀 외면에 접촉되는 구조로 장착되어 있고,
    상기 온도 센서의 FPCB는 온도 센서가 전지셀 외면에 안정적으로 접촉하기 위하여 전지셀 외면 중앙에 도달하는 길이로 형성된 직선 구간을 포함하고 있으며,
    상기 온도 센서의 FPCB는, 접속 삽입부가 센싱 보드 어셈블리의 커넥터에 삽입하는 작업의 용이성을 위해, 상기 직선 구간으로부터 연장되고 센싱 보드 어셈블리 방향으로 절곡되어 있는 절곡 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센싱 소자는 서미스터(thermistor)인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센싱부는 FPCB의 일측 단부에서 고분자 수지로 몰딩 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 고분자 수지는 아크릴계 수지, 실리콘계 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 소재인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 접속 삽입부는 연결단자가 커넥터에 안정적으로 삽입되기 위한 보강부재를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보강부재는 접속 삽입부의 연결단자에 대응하는 형상으로 연결단자 상에 부가되는 판상형 부재인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 검출기는 전지모듈의 온도 센싱 어셈블리인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체가 내장된 파우치형 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 일측 단부에 양극 단자 및 음극 단자가 돌출되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들의 전극단자들은 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. .제 1 항에 있어서, 상기 온도 센싱부는 순차적 배열된 전지셀들 중에서 최외각에 위치한 전지셀의 외면에 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 따른 전지모듈을 포함하고 있는 전지팩으로서, 둘 이상의 전지모듈들이 밀착 배열되어 있는 구조의 전지모듈 어셈블리가 트레이(tray) 어셈블리의 상면에 탑재되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 16 항에 따른 전지팩을 하나 이상 포함하는 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 파워 툴, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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