KR101433669B1 - 평판형 역 에프 안테나를 구비한 전지 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충방전이 가능한 전극조립체가 전해액과 함께 셀 케이스에 내장되어 있는 전지셀; 및 상기 전지셀을 감싸는 구조로 이루어져 있고, 전지팩이 적용되는 디바이스의 무선 통신을 위한 평판형 역 에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
이러한 전지셀은 평판형 역 에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 인서트 사출 성형에 의해 팩 케이스에 일체로 형성되어 있으므로, 불필요한 공간 낭비를 최소화할 수 있어서 효율적이고, 미려한 외관을 가지며, 전지기기 시스템 내부의 금속들체로 인한 전파 손실 폭도 최소화할 수 있다.

Description

평판형 역 에프 안테나를 구비한 전지 팩 {Battery Module Having Planar Inverted-F Antenna}
본 발명은 평판형 역 에프 안테나를 구비한 전지 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 충방전이 가능한 전극조립체가 전해액과 함께 셀 케이스에 내장되어 있는 전지셀; 및 상기 전지셀을 감싸는 구조로 이루어져 있고, 전지팩이 적용되는 디바이스의 무선 통신을 위한 평판형 역 에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 팩 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩에 관한 것이다.
일반적으로 전지는 전지본체(battery cell)와 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM)로 이루어져 있다. 상기 전지본체는 양극판, 음극판 및 분리막으로 이루어진 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 수납하고 내부에 일정량의 전해질이 주입되는 케이스로 이루어져 있다. 상기 보호회로 모듈(PCM)은, 전지본체의 외측에 탑재 내지 부착되고 그것의 전극단자와 전기적으로 접속되는 보호회로가 마련된 보호회로용 기판(PCB), 상기 보호회로 기판을 전지본체에 전기적으로 연결하기 위한 접속 단자, 상기 보호회로 기판의 반대편에 마련되어 외부기기(예를 들어, 무선 단말기, 노트북, 전기자동차 등)와 접속되는 외부입출력단자 등을 포함한다.
이러한 전지를 장착하고 있는 최근의 전자기기, 예를 들면 휴대가 가능하고 또한 통신이 가능한 전자기기들은 거의 필수적으로 소정 주파수 대역의 전파를 송수신하기 위해 안테나가 장착된다.
이러한 안테나로서, RFID 신호의 송수신을 위한 루프 안테나가 많이 사용되고 있다. 상기 루프 안테나는 무선 단말기의 상부 케이스 내부에 장착되며, 상기 무선 단말기는 그로부터 송수신된 신호를 처리하기 위한 전자칩을 포함하는 구성으로 이루어져 있으나, 이러한 구성은, 상부 케이스 내부의 복잡한 형상으로 인해 조립이 용이하지 않으므로 제품의 불량을 증가시키고, RFID 안테나의 종류에 따라 성능 편차가 심하며, 루프 안테나의 긴 선은 단말기 본체의 FPCB, LCD 신호 등에 노이즈의 원인이 되는 등의 문제점을 가지고 있다.
또한, 노트북, 태블릿 PC 등 전자기기의 형태의 소형화, 슬림화 등에 따라, wifi, WCDMA 등 다양한 안테나를 단말기 내부에 장착하는 과정은 매우 정밀하고 시간 소모적인 작업을 요구하며, 전파 성능에도 영향을 줄 수 있는 문제점이 있다. 특히, 이너팩 전지 구조 경우 거의 모든 전지 구성요소들을 전지 본체상에 캡 어셈블리로서 설장하는 것이 요구되므로, 이러한 문제점을 가중시킨다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있고, 소형 전자 기기의 구조에 적합하도록 효율성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 크기를 줄일 수 있는 안테나에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전지셀; 및 평판형 역 에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 형성되어 있는 팩 케이스;를 포함하는 전지팩을 제공한다. 이러한 전지팩은 상기 평판형 역 에프 안테나가 인서트 사출 성형에 의해 팩 케이스에 일체로 형성되어 있으므로, 불필요한 공간 낭비를 최소화할 수 있고, 전자기기 내부의 금속체로 인한 전파 손실 폭도 감소할 수 있어, 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 모두 해결할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 충방전이 가능한 전극조립체가 전해액과 함께 셀 케이스에 내장되어 있는 전지셀; 및 상기 전지셀을 감싸는 구조로 이루어져 있고, 전지팩이 적용되는 디바이스의 무선 통신을 위한 평판형 역 에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 팩 케이스;를 포함하는 전지팩을 제공한다.
앞서 설명한 바와 같이, 전지 기기의 소형화, 슬림화를 위하여, 다양한 종류의 안테나를 전자 기기 내부에 내장하는 경우, 불필요한 공간 낭비가 발생할 우려가 있으며, 또한, 전지 기기 내부에 포함된 다양한 금속체들의 블로킹(blocking)에 의하여 전파 손실이 발생할 수 있다.
반면에, 본 발명에 따른 전지팩은, 평판형 역 에프 안테나가 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 팩 케이스를 포함하므로, 불필요한 공간 낭비를 최소화할 수 있고, 전자기기 내부의 금속체로 인한 전파 손실 폭도 감소할 수 있다.
이러한 본 발명의 평판형 역 에프 안테나는 전지팩이 적용되는 디바이스에 신호를 전달하기 위한 커넥터부, 및 RF 수신회로와 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
일반적으로, 평판형 역 에프 안테나는 회로 기판으로 공급된 전류가 안테나를 순환하여 다시 회로 기판으로 들어오는 과정을 통하여 공기 중의 전파를 수신하거나, 공기 중으로 전파를 방사하게 된다.
이러한 평판형 역 에프 안테나는 하나의 바람직한 예로, 직사각형의 판 형상으로 이루어질 수 있으며, 접지선을 이용하여 접지면에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 접지면은 평판형 역 에프 안테나를 제어하는 회로 기판과 전기적으로 연결되거나 상기 평판형 역 에프 안테나를 제어하는 회로 기판 자체일 수 있다.
구체적으로, 상기 회로 기판은 유한한 평면을 가지는 전도체일 수 있으며, 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 연성 회로 기판(FPC)일 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판(PCB)은 절연판 위에 미리 도체의 배선을 붙여 놓고 필요한 부품을 접속하여 전기 회로를 만드는 기판을 의미하며, 상기 연성 회로 기판(FPC)은 복잡한 회로를 유연한 절연 필름 위에 형성한 회로 기판, 연성 재료인 Polyester(PET) 또는 Polyimide(PI)와 같은 내열성 플라스틱 필름을 사용하는 기판을 의미한다. 이러한 회로기판은, 크기를 조절하여 평판형 역 에프 안테나의 대역폭을 조절할 수 있다.
또한, 상기 평판형 역 에프 안테나에서 발생한 신호를 전달하기 위하여 평판형 역 에프 안테나는 RF 수신회로는 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 이러한 RF 수신회로는 회로 기판과도 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 RF 수신회로는 평판형 역 에프 안테나에서 수신되어 회로 기판을 순환한 무선신호의 잡음을 제거하고, 특정 주파수 대역을 골라내어 이를 증폭시켜줄 수 있다. 이러한 무선신호는 커넥터부를 통해 전지팩이 적용되는 디바이스로 전달될 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 평판형 역 에프 안테나는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 상에 인쇄되어 있는 형태의 패턴 안테나로 구성될 수 있다. 상기 패턴부는 도전성 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 열 융착 등의 방법을 통하여 인쇄 회로 기판상에 인쇄될 수 있다. 이 경우, 상기 패턴 형태의 평판형 역 에프 안테나는 접지라인을 통하여 접지되는 접지 단자를 추가로 구비하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전지팩의 팩 케이스는 복합체 수지 조성물을 이용하여 사출 성형으로 제조될 수 있다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 복합체 수지 조성물은, 비도전성 재료에 비도전성 금속 화합물이 혼합된 비전도성 유기 중금속 착물 형태의 혼합물일 수 있다. 이러한 유기 중금속 착물은 분해되면서 중금속핵을 형성할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 비도전성 재료는 열가소성 또는 열경화성 고분자일 수 있다. 또한, 세라믹 등이 사용될 수도 있으며, 무기 충진재 등을 추가적으로 포함할 수도 있다.
또한, 상기 비도전성 금속 화합물은 화합물이 열에 매우 안정적이고, 수계 산성 또는 알칼리성 금속 코팅 조 내에서 안정적인 불용성 무기 산화물로 형성될 수 있다. 상기 무기 산화물은 스피넬 구조를 갖는 산화물, 스피넬 구조와 유사한 단순한 d-금속 산화물, 산화물의 혼합물 또는 혼성 금속간 화합물일 수 있다.
또한, 벤젠알데히드 및 살리실알데히드 또는 O-히드록시-아릴케톤과 같은 지방족, 지방족 및 방향족 모노-탄산 및 디-탄산의 탄산 아미드 및 N-모노 치환된 유도체의 탄산 아미드의 화학적 구조를 갖는 유기 복합체 형성체와 함께 형성될 수 있다.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 팩 케이스는 종래의 팩 케이스용 고분자 물질을 사출 성형한 후, 그 내면에 상기 복합체를 도포함으로써 제조될 수도 있다. 구체적인 예에서, 전도성 고분자 수지 기재 상에 Pd-아세테이트 코팅층이 도포되어 있는 것일 수 있다.
한편, 상기 평판형 역 에프 안테나의 인서트 사출 성형 방법은 당업계에 공지되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이에 대한 보다 자세한 내용은 이후 도면 등을 통해 설명한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 전지셀; 및 평판형 역 에프 안테나가 인서트 사출 성형에 의해 팩 케이스에 일체로 형성되어 있는 팩 케이스;를 포함하는 전지팩을 제공하므로, 불필요한 공간 낭비를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 전자기기 내부의 금속체로 인한 전파 손실 폭도 크게 낮출 수 있어, 넓은 주파수 대역에서 깨끗한 전파를 수신할 수 있다.
도 1a은 본 발명에 따른 전지팩의 사시도이다;
도 1b은 도 1a의 전지팩의 평면도이다;
도 1c은 도 1b의 전지팩의 A 방향에 대한 측면도이다;
도 2은 도 1c에 대응하는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 평판형 역 에프 안테나가 내장된 전지팩의 측면도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 평판형 역 에프 안테나가 내장된 전지팩의 모식도로서, 도 2의 부위 B의 확대도이다; 및
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평판형 역 에프 안테나가 내장된 전지팩의 모식도로서, 도 2의 부위 B의 확대도이다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명의 내용을 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1c에는 본 발명에 따른 전지팩이 모식적으로 도시되어 있다.
상기 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩(30)은, 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극조립체가 전해액와 함께 밀봉된 상태로 내장되어 있는 장방형의 전지셀(10), 상기 전지셀을 수납하여 감싸는 구조로 이루어져 있도록 내부 공간을 가진 팩 케이스(20)로 이루어져 있다.
도 2은 도 1c에 대응하는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 평판형 역 에프 안테나가 내장된 전지팩의 측면도가 도시되어 있으며, 도 3에는, 도 2의 부위 B의 확대도로서, 하나의 실시예에 따른 평판형 역 에프 안테나가 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 팩 케이스를 포함한 전지팩이 모식적으로 도시되어 있다.
상기 도 2 및 도 3에 따르면, 평판형 역 에프 안테나(100)는 접지선(110)을 이용하여 접지면(120)에 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 접지면(120)은 회로 기판(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로 기판(130)은 RF 수신회로(200) 및 커넥터부(300)와 순차적으로 전기적 연결된다.
도 4에는, 도 2의 부위 B의 확대도로서, 또 다른 실시예에 따른 평판형 역 에프 안테나가 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 팩 케이스를 포함한 전지팩이 모식적으로 도시되어 있다.
평판형 역 에프 안테나(100)는 접지선(110)을 이용하여 접지면(140)에 전기적으로 연결되어 있지만, 상기 접지면(140)은 회로 기판 그 자체로 이용될 수 있으며, 이 경우 상기 접지면이 인쇄회로 기판(PCB)일 수 있다. 상기 접지면(140)은 RF 수신회로(200) 및 커넥터부(300)와 순차적으로 전기적 연결된다.
상기 RF 수신회로(200)는 평판형 역 에프 안테나(100)에서 수신되어 회로 기판(130)을 순환한 무선신호의 잡음을 제거하고, 특정 주파수 대역을 골라내어 이를 증폭시켜주는 역할을 한다. 이러한 무선신호는 커넥터부(300)를 통해 전지팩이 적용되는 디바이스(도시하지 않음)로 전달된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 충방전이 가능한 전극조립체가 전해액과 함께 셀 케이스에 내장되어 있는 전지셀; 및
    상기 전지셀을 감싸는 구조로 이루어져 있고, 전지팩이 적용되는 디바이스의 무선 통신을 위한 평판형 역 에프 안테나(PIFA: Planar Inverted-F Antenna)가 인서트 사출 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 팩 케이스;
    를 포함하고,
    상기 평판형 역 에프 안테나는 접지선을 이용하여 접지면에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 접지면은 평판형 역 에프 안테나를 제어하는 회로 기판과 전기적으로 연결되고, 상기 회로 기판은 RF 수신회로 및 커넥터부와 순차적으로 전기적 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에서, 상기 평판형 역 에프 안테나는 직사각형의 판 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에서, 상기 평판형 역 에프 안테나는 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 상에 인쇄되어 있는 형태의 패턴 안테나로 구성된 것을 특징으로 하는 전지팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩의 팩 케이스는 복합체 수지 조성물을 이용하여 사출 성형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 복합체 수지 조성물은 열가소성 또는 열경화성 수지 조성물에 비도전성 금속 화합물이 혼합되어 있는 조성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩의 팩 케이스는 비전도성 고분자 수지 기재 상에 Pd-아세테이트 코팅층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
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