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KR102721176B1 - 퓨즈라인을 구비한 필름형 케이블 - Google Patents

퓨즈라인을 구비한 필름형 케이블 Download PDF

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KR102721176B1
KR102721176B1 KR1020200114925A KR20200114925A KR102721176B1 KR 102721176 B1 KR102721176 B1 KR 102721176B1 KR 1020200114925 A KR1020200114925 A KR 1020200114925A KR 20200114925 A KR20200114925 A KR 20200114925A KR 102721176 B1 KR102721176 B1 KR 102721176B1
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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{A film type cable with fuse line}
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.
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.
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 아니된다.
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.
10 : 절연 필름
11 : 베이스 필름
12 : 커버 필름
20 : 도체선
21 : 퓨즈 패턴구간
23 : 노멀구간
30 : 접착제층
40 : 방연 코팅액

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 얇고 상기 노멀구간과 폭이 동일하게 형성되고,
    서로 인접한 상기 도체선들의 각 상기 퓨즈 패턴구간은 엇갈림 배치되고,
    상기 복수 개의 도체선들의 상기 퓨즈 패턴구간의 상부에 도포되는 방연 코팅액을 더 포함하고,
    상기 절연 필름은 상기 퓨즈 패턴구간의 상부를 커버할 수 있는 면적만큼 절취된 영역을 갖고, 상기 절취된 영역에 상기 방연 코팅액이 충진되어 경화된 방연 코팅층을 갖고,
    상기 퓨즈 패턴구간의 도체선은 길이가 50㎜이고 단면적은 0.028㎟이고,
    상기 절연 필름은 폴리이미드 소재이고 두께가 25㎛~50㎛이며,
    상기 방연 코팅층은 우레탄 수지로 형성되고 상기 방연 코팅층의 두께는 0.35㎜~0.4㎜인 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. 삭제
  4. 제2항에 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. 삭제
  6. 삭제
  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. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항, 제2항, 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 필름형 케이블을 포함하는 배터리 모듈.
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