KR100669669B1 - 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

하나 이상의 전지가 수용되는 전지 케이스와; 전지의 충전 및 방전을 제어하기 위한 전기회로를 수용하며, 전지와 전기회로가 전기적으로 접속되도록 전지 케이스에 착탈 가능한 회로부 케이스; 및 전지 케이스와 회로부 케이스 각각에 마련된 착탈수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩이 개시된다.

Description

전지 팩{Battery pack}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 개략적 분리사시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 개략적 분리사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10,30..전지 케이스 20,40..회로부 케이스
11,21..전지 13,37..제1접속단자
17a,17b..걸림홈 21,41..전기회로
23,43..제2접속단자 25,45..제3접속단자
27..래치 29..해제버튼
35..수용칸 41a..전압변환기
본 발명은 전지 팩에 관한 것으로, 상세하게는 전지와 전기회로가 분리 가능하도록 된 전지 팩에 관한 것이다.
최근에는 휴대용 컴퓨터와 같이 콤팩트하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지를 내장하고 있다. 내장된 전지는 상기 휴대용 전기/전자장치를 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나 이상의 전지가 서로 연결되어 소위 "전지 팩"에 의해 패키지화된 형태를 갖는다.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 2차 전 지를 채용하고 있다. 2차 전지에는 예를 들어, 니켈-카드늄전지(nikel cadium battery), 연축전지, 니켈 수소전지(nikel metal hydride battery), 리튬 이온전지(lithium ion battery) 등이 있다. 이 중에서 상기 리튬 이온 전지는 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 이유로 최근 상용화되어 주로 채용되고 있다.
또한, 상기 전지 팩은 상기 충방전이 가능한 2차 전지 외에도, 2차 전지의 충방전을 제어할 수 있는 전기회로를 더 내장하고 있다. 따라서, 현재 상용화된 리튬 이온 전지 팩은 전지가 수용되는 전지 수용부와 전기회로 수용부가 칸막이에 의해 분할되도록 일체화된 케이스의 구조를 갖는다.
그런데, 상기 구성의 전지 팩은 상기 전지 수용부와 전기회로 수용부가 칸막이에 의해 단순하게 분할되어 밀폐되지 않은 구조를 갖는다. 따라서, 상기 리튬 이온 전지의 전해액으로 사용되는 가연성 유기용매가 전지로부터 누액될 경우 전해액의 증발에 의한 가스가 발생할 수 있고, 수증기 등에 의해 노출되어 격렬한 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 상기 누액이 상기 전기회로에 접하여 쇼트를 일으키거나, 전기회로에 마련된 콘트롤러 칩과 같은 열원에 접촉되어 발화될 염려가 있다.
또한, 상기 전지 팩의 수명은 주로 전지의 수명에 의해 결정되는데 반해, 전 지와 전기회로의 분리가 불가능하므로 전지 팩의 교환시 전지와 전기회로를 함께 폐기시켜야 한다. 따라서, 전기회로의 재활용이 불가능하여 비용이 증가할 뿐만 아니라, 제조과정에서의 생기는 불량품을 회수하고자 할 때에도 전지 팩의 케이스를 분해하는데 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 전지와 전기회로의 분리가 가능하도록 구조가 개선된 전지 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 팩은, 하나 이상의 전지가 수용되는 전지 케이스와; 상기 전지의 충전 및 방전을 제어하기 위한 전기회로를 수용하며, 상기 전지와 상기 전기회로가 전기적으로 접속되도록 상기 전지 케이스에 착탈 가능한 회로부 케이스; 및 상기 전지 케이스와 상기 회로부 케이스 각각에 마련된 착탈수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전지 팩을 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 분리사시도이다.
도 1을 참조하면, 전지 팩은 복수의 전지(11)가 내장된 전지 케이스(10)와, 상기 전지(11)의 충방전을 제어하기 위한 전지회로(21)를 수용하는 회로부 케이스(20) 및 전지 케이스(10)와 회로부 케이스(20)를 착탈시키기 위한 착탈수단을 구비한다.
상기 전지(11)는 충방전이 가능한 2차전지로서, 케이스(10) 내에서 직렬/병열로 연결된다. 상기 전지 케이스(10)는 전지(11)를 외부로부터 차단시켜 수용하도록 레이저와 같은 밀봉수단에 의해 밀봉된다. 또한, 전지 케이스(10)의 상기 회로부 케이스(20)에 마주하는 면에는 소정 형상으로 인입형성된 인입부(10a)를 갖는다. 그리고, 상기 인입부(10a)에는 전지(11)와 연결된 제1접속단자(13)가 외부로 노출되도록 마련된다. 상기 제1접속단자(13)는 회로부 케이스(20)에 마련된 제2접속단자(23)와 탄력적으로 접촉되도록 내외로 탄력적으로 이동 가능하게 설치된다.
상기 회로부 케이스(20)에는 상기 제2접속단자(23) 외에도 타측에 전기회로(21)를 소정 전기장치에 연결시키기 위한 제3접속단자(25)가 외부로 노출되게 마련된다. 또한 상기 회로부 케이스(20)는 전지 케이스(10)에 착탈 가능한 구조로서, 전지 케이스(10)의 인입부(10a)에 대응되도록 일면으로부터 돌출형성되며 상기 제2접속단자(23)가 마련되는 돌출부(20a)를 갖는다.
상기 착탈수단은 전지 케이스(10) 일면에 형성된 한 쌍의 걸림홈(17a)(17b)과, 상기 걸림홈(17a)(17b)에 각각 대응되도록 전지 케이스(10)에 설치된 래치(27) 및 상기 래치(27)와 걸림홈(17a)(17b)의 결합을 해제시키기 위한 해제버튼(29)을 구비한다. 상기 걸림홈(17a)(17b)은 상기 인입부(10a)의 양측에 마주하도록 형성된다. 따라서, 이러한 걸림홈(17a)(17b) 각각에 대응되도록 래치(27)는 상기 돌출부(20a)의 양단에 각각 돌출되도록 한 쌍이 마련된다. 여기서, 상기 래치(27) 중에서 어느 하나(27a)는 걸림홈(17a)에 소위 원터치식으로 결합되거나, 탄력적으로 이동 및 복원되면서 결합될 수 있도록 탄성변형 가능하거나, 탄력적으로 이동가 능하게 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 래치(27a)는 탄력적으로 이동가능하게 설치되는 상기 해제버튼(29)과 일체로 형성되며, 나머지 하나의 래치(27b)는 돌출부(20a)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 회로부 케이스(20)내에는 래치(27a)와 일체로 된 해제버튼(29)을 탄력적으로 가압하기 위한 스프링(28)이 설치된다.
상기와 같은 구성의 전지 팩은 휴대용 컴퓨터와 같은 휴대용 전기/전자장치에 채용되는 것으로, 채용을 위해 먼저 전지 케이스(10)와 회로부 케이스(20) 각각의 독립된 제품을 결합한다. 두 케이스(10)(20)의 결합을 위해서는 우선 상기 래치(27b)를 걸림홈(17b)에 끼워넣고, 돌출부(20a)와 인입부(10a)가 접근되도록 두 케이스(10)(20)를 접근시킨다. 그러면, 상기 래치(27a)는 탄력적으로 이동 및 복원되면서 소위 원터치식으로 걸림홈(17a)에 삽입되어 결합된다. 이와 같이 전지 팩을 조립하여 상기 휴대용 전기/전자장치에 채용하여 사용하면 된다. 그리고, 전지(11)의 수명이 다해 전지 케이스(10)를 교환하고자 할 경우에는, 상기 해제 버튼(29)을 눌러서 래치(27a)를 걸림홈(17a)으로부터 해제시키고, 두 케이스(10)(20)를 이격시켜 두 케이스(10)(20)를 분리시킨다. 그리고, 다른 전지 케이스를 회로부 케이스(20)에 동일한 방법으로 결합시키면 된다.
이와 같이, 전지 케이스(10) 회로부 케이스(20)를 착탈 가능한 구조를 가지는 전지 팩을 사용하면, 전지 팩의 수명이 다할 경우 전기회로(21)는 재활용하고, 실질적으로 수명이 다한 전지(11)만을 교환할 수 있게 되어 비용을 현저하게 줄일 수 있게 된다.
또한, 두 케이스(10)(20)가 일체형이 아니므로, 전지(11)가 리튬 이온 전지일 경우 발생할 수 있는 여러 가지 에러를 방지할 수 있다. 즉, 예를 들어 전해액의 누수에 의한 가스발생과 전기회로의 단락 및 과충전에 의한 화재의 발생등을 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 1에서는 전지 케이스(10)에 걸림홈(17a)(17b)이 형성되고, 회로부 케이스(20)에 래치(27) 및 해제버튼(29)이 마련된 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 그 위치는 서로 바뀌어도 무방하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩을 나타낸 분리 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전지 팩은 전지(31)가 수용되는 전지 케이스(30)와, 상기 전지(31)의 충전 및/또는 방전을 제어하는 전기회로(41)가 내장된 회로부 케이스(40) 및 전지 케이스(30)와 회로부 케이스(40)를 착탈시키기 위한 착탈수단을 구비한다.
상기 전지 케이스(30)는 상기 전지(31)가 충방전이 가능한 2차전지일 경우, 그 2차전지를 외부와 차단시켜 수용하도록 본체(32)와 커버(33)가 밀봉된 구조를 가질 수 있다. 반대로 전지(31)가 방전용 1차전지일 경우에는 그 1차전지를 교환할 수 있도록 도시된 바와 같이 커버(33)가 본체(32)로부터 분리 가능하게 결합될 수도 있다. 따라서, 상기 회로부 케이스(40)에 내장된 전기회로(41)는 2차전지의 충방전을 제어하는 주기능외에도, 1차전지의 방전 전압을 소정 전기장치에 맞도록 제어하기 위한 기능을 가질 수 있도록 전압변환기(41a)를 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 회로부 케이스(40)는 후술할 제1접속단자(37)에 대응되도록 일측에 마련된 제2접속단자(43))와 상기 전기장치에 접속되도록 타측에 노출되게 마련된 제3접속단자(45)를 구비한다.
상기 착탈수단은 전지 케이스(30)의 일측에 상기 회로부 케이스(40)를 수용할 수 있도록 마련된 수용칸(35)을 구비한다. 이 수용칸(35)은 상기 본체(32)의 일측에 설치되며, 회로부 케이스(40)가 억지끼워질 수 있도록 회로부 케이스(40)의 크기에 대응되는 수용공간을 갖는다. 또한, 수용칸(35)은 회로부 케이스(40)의 출입이 가능하도록 일면이 개방되어 있으며, 내측면에는 상기 제1접속단자(37)가 설치되어 있다. 이 제1접속단자(37)는 전지(31)와 전기적으로 연결된 것으로, 체결시 제2접속단자(43)와 탄력적으로 접촉되도록 내외로 탄력적으로 이동 가능하게 설치된다.
상기 구성을 가지는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 팩은, 회로부 케이스(40)를 수용칸(35) 내에 억지끼워서 전지 케이스(30)에 결합시키고, 분리시에는 억지로 빼낼 수 있는 구조이다. 따라서, 앞서 도 1에 도시된 전지 팩과 마찬가지의 효과를 볼 수 있음은 물론이며, 2차전지 뿐만 아니라 1차전지를 수납하여 사용할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전지 팩은, 전지 케이스만을 교체하여 사용할 수 있으므로 전기회로의 재활용이 가능하다. 따라서, 사용자는 종래에 비해 전지 팩의 교환에 따른 비용을 줄일 수 있게 된다.
또한, 전지와 전기회로가 분리되어 있어 전해액의 누수에 따른 안전사고를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 하나 이상의 전지가 수용되며, 전지를 외부로부터 차단시켜 수용되도록 밀봉된 전지 케이스;
    상기 전지의 충전 및 방전을 제어하기 위한 전기회로를 수용하며, 상기 전지와 전기회로가 전기적으로 접속되도록 상기 전지 케이스에 대하여 착탈 가능한 회로부 케이스; 및
    상기 전지 케이스와, 회로부 케이스 각각에 마련된 착탈수단;을 포함하는 전지 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 착탈수단은,
    상기 전지 케이스 및/또는 상기 회로부 케이스의 일면에 형성된 하나 이상의 걸림홈과;
    상기 걸림홈에 대응되도록 상기 전지 케이스 및/또는 상기 회로부 케이스에 설치되며, 체결시 탄력적으로 이동 및 복원되면서 상기 걸림홈에 걸리도록 형성된 하나 이상의 래치; 및
    상기 전지 케이스 및/또는 상기 회로부 케이스에 설치되어서 상기 래치와 걸림홈의 결합을 해제시키고, 상기 래치와 일체로 형성된 해제버튼;를 포함하는 전지 팩.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    체결시 상기 전지와 상기 전기회로를 전기적으로 접속시키기 위해 상기 전지 케이스와 상기 회로부 케이스의 상호 마주하는 면 각각에 노출되도록 마련된 제1 및 제2접속단자와,
    상기 전기회로와 소정 전기장치를 접속시키기 위해 상기 회로부 케이스의 외측에 마련된 제3접속단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  5. 제1항에 있어서, 상기 착탈수단은,
    상기 회로부 케이스가 억지 끼워져 수용되도록 일면이 개방되게 상기 전지 케이스의 일측에 마련된 수용칸을 포함하고,
    상기 수용칸의 내측면과, 내측면에 대응되는 상기 회로부 케이스의 일면 각각에 노출되도록 마련되며, 체결시 상기 전지와 전기회로를 전기적으로 접속시키는 제1 및 제2접속단자와,
    상기 전기회로와 소정 전기장치를 접속시키기 위해 상기 회로부 케이스의 외측에 노출되도록 마련된 제3접속단자를 포함하는 전지 팩.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전기회로는 상기 전지가 1차전지일 경우 그 1차전지의 전압을 소정 전기장치에 맞도록 조정해주기 위한 전압변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
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