KR102591516B1 - 배터리팩 및 이를 구비하는 전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영하의 온도에서도 배터리팩을 용이하게 충전 가능한 배터리팩 및 이를 구비하는 전자기기를 위하여, 개구를 포함하는 제1 면을 가지며 외관을 형성하는 하우징부; 상기 하우징부에 수용되는 배터리부; 및 상기 하우징부의 제1 면에 배치되며 상기 개구를 통해 적어도 일부가 외부로 노출되며, 외부에서 공급되는 열원에 의해 상기 하우징 내부의 온도를 상승시키는, 열전달부를 구비하는, 배터리팩을 제공한다.

Description

배터리팩 및 이를 구비하는 전자기기{Battery pack assembly and Electronic device having the same}
본 발명은 배터리팩 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.
무선인터넷이나 통신기술의 발달로 인하여 전원공급장치 없이 전지를 사용하여 운용 가능한 휴대용 전자기기의 사용이 보편화 되고 있다. 이러한 휴대용 전자기기가 전원공급장치에 구애됨 없이 여러 장소에서 사용되기 위하여 배터리팩을 구비할 수 있다. 또한, 휴대용 전자기기가 다양한 분야에서 사용되면서, 이에 따라　배터리팩에 대한 수요가 급증하고 있다. 이러한　배터리팩은 충방전하여 복수회 사용이 가능하고, 이에 따라 경제적 및 환경적으로도 효과적이므로 그 사용이 장려되고 있다.
이러한 배터리팩은 전자기기에 고정적으로 부착된 상태에서 충전하거나 분리한 상태에서 충전할 수 있다. 배터리팩은 전원에 직접 연결된 충전기에 결합시켜 배터리팩을 충전시킨다. 한편, 전자기기의 전원으로　배터리팩을 사용하기 위해서는　어떠한 환경에서도 배터리팩의 충전이 보장되어야 한다. 즉, 전자기기를 상온이 아닌 영하와 같은 날씨에 외부에서 사용하게 되는 경우 배터리팩을 충전함에 있어 적정한 온도를 만족시키기 어렵고 이 경우 배터리팩의 충전이 용이하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 영하의 온도에서도 배터리팩을 용이하게 충전 가능한 배터리팩 및 이를 구비하는 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 개구를 포함하는 제1 면을 가지며 외관을 형성하는 하우징부; 상기 하우징부에 수용되는 배터리부; 및 상기 하우징부의 제1 면에 배치되며 상기 개구를 통해 적어도 일부가 외부로 노출되며, 외부에서 공급되는 열원에 의해 상기 하우징 내부의 온도를 상승시키는, 열전달부를 구비하는, 배터리팩이 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 절곡부, 상기 절곡부를 기준으로 일측으로 연장되는 제1 연장부 및 타측으로 연장되는 제2 연장부를 포함하고, 상기 제1 연장부는 상기 개구를 통해 상기 하우징의 외측으로 노출될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 절곡부 및 상기 제2 연장부는 상기 하우징의 내부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 연장부로 전달된 열은 상기 절곡부 및 상기 제2 연장부로 전도되어 상기 하우징 내부의 온도를 상승시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2 연장부의 표면적은 상기 제1 연장부의 표면적보다 클 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 금속재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 니켈합금 또는 동합금을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 인서트 사출(insert injection) 방법으로 상기 하우징에 삽입될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 제1 면을 가지며 외관을 형성하는 하우징부, 상기 하우징부에 수용되는 배터리부, 및 상기 하우징부의 제1 면에 배치되며 외부로 적어도 일부가 노출되는 열전달부를 포함하는 배터리팩; 및 외부에서 전원을 공급받아 상기 배터리팩을 충전시키며, 상기 하우징의 제1 면과 마주보는 제2 면을 갖고, 상기 제2 면에 배치되며 외부로 적어도 일부가 노출되는, 열원공급부를 포함하는, 충전부를 구비하는, 배터리팩을 구비한 전자기기가 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 열원공급부는 상기 열전달부와 직접 접촉하는, 배터리팩을 구비할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열원공급부에서 공급된 열은 상기 열전달부에 전달되어 상기 하우징 내부의 온도를 상승시킬 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 절곡부, 상기 절곡부를 기준으로 일측으로 연장되는 제1 연장부 및 타측으로 연장되는 제2 연장부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 연장부는 상기 하우징의 외측으로 노출될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 연장부는 상기 열원공급부에 직접 접촉할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2 연장부 및 상기 절곡부는 상기 하우징의 내부에 위치할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2 연장부의 표면적은 상기 제1 연장부의 표면적 보다 클 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 금속재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 니켈합금 또는 동합금을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열전달부는 인서트 사출(insert injection) 방법으로 상기 하우징에 삽입될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영하의 온도에서도 배터리팩을 용이하게 충전 가능한 배터리팩 및 이를 구비하는 전자기기를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
아울러 본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터 도출될 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩을 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩의 하우징의 일부를 분해하여 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩의 열전달부를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩을 구비한 전자기기를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩을 구비한 전자기기를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩을 구비한 전자기기의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩의 열해석 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 외관을 형성하는 하우징부(110), 하우징부(110)에 수용되는 배터리부(120) 및 하우징부(110)의 일측에 위치하며 적어도 일부가 외부로 노출되는 열전달부(130)를 구비한다.
하우징부(110)는 내부에 공간을 가지며, 배터리부(120)를 수용하도록 구비될 수 있다. 하우징부(110)는 플라스틱과 같은 절연성 소재로 형성될 수 있다. 하우징부(110)는 내부에 배터리부(120) 이외에도 배터리팩(100)을 동작시키는데 필요한 회로부 등을 더 구비할 수 있다.
하우징부(110)는 상부 하우징부(112)와 하부 하우징부(114)를 포함할 수 있다. 상부 하우징부(112)와 하부 하우징부(114)가 결합함으로써 내부에 배터리팩(100)을 수용할 수 있다. 하부 하우징부(114)에는 후술할 충전기 또는 전공공구와 결합할 수 있도록 결합부(미도시) 및 외부단자(미도시) 등이 포함될 수 있다. 본 실시예에서는 하부 하우징부(114)에 적어도 일부가 외부로 노출되는 열전달부(130)를 포함한다. 열전달부(130)에 관하여는 도 2 및 도 3에서 자세히 후술한다.
배터리부(120)는 이온 또는 전자의 이동에 의하여 전기화학적 에너지를 발생하는 부재이다. 배터리부(120)는 적어도 하나 이상의 베어셀(122)을 포함할 수 있다. 베어셀(122)은 홀더(124)에 수용되어 하우징부(100) 내에 복수개 구비될 수 있다. 베어셀(122)은　전지　케이스에 양극판, 음극판 및 이들 극판들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 권취 또는 적층하여 형성되는 전극 조립체와, 전해액이 함께 수납하여 제조될 수 있다. 전극 조립체는 전해액과의 전기화학적 반응에 의하여 에너지를 발생하고, 상기 에너지는 전극탭 등을 통하여 외부로 공급된다. 예컨대,　전지　케이스는 파우치형, 각형 또는 원통형일 수 있다. 배터리부(120)는 베어셀(122)과 전기적으로 연결되어 베어셀(122)의　충전　및 방전시 전압 또는 전류를 제어하는 보호회로모듈을 포함할 수 있다. 보호회로모듈은 회로패턴이 형성된 회로기판으로 구현될 수 있으며, 보호회로모듈의 일면에는 여러 전자 부품이 실장되어 베어셀(122) 내의 전극조립체를 제어하거나 전극조립체의 이상 작동 시 회로를 차단하는 기능을 수행할 수 있다.
열전달부(130)는 하우징부(110)의 일측에 위치할 수 있다. 본 실시예에서 열전달부(130)는 하부 하우징부(114)에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 열전달부(130)는 배터리팩(100)의 충전 방향에 따라 상부 하우징부(112)에 배치될 수도 있다. 또한, 열전달부(130)는 하부 하우징부(114)의 일측(114a) 및 타측(114b)에 각각 배치될 수 있다. 열전달부(130)의 위치 및 개수는 후술할 열원의 위치 및 개수에 따라 변형이 가능하다.
열전달부(130)는 금속재와 같은 전기전도성 및 열전도성을 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 바람직하게 열전도성이 우수한 니켈합금 또는 동합금을 포함할 수 있다. 상술한 것과 같이 열전달부(130)는 하우징부(110)의 내기(內氣)의 온도를 상승시키는 것을 목적으로 하는바, 배터리부(120) 및 배터리부(120)를 구동하는 회로부등과는 접촉하지 않고 이격되어 배치된다.
종래의 전동공구 용 배터리팩(100)은 실외에서 사용되는 경우가 많은 전동공구의 특성 상 외부 온도 차에 견디도록 설계하는 것이 중요하다. 특히, 배터리팩(100)은 충방전을 반복하여 사용해야 하는데, 영하의 온도에서 충전기를 이용하여 충전할 시 외부 온도에 의해 배터리팩(100) 자체의 온도가 떨어져 충전이 되지 않는 문제점이 있었다. 전공공구의 사용자는 이러한 상황에서 자체적으로 배터리팩(100)의 온도를 올리기 위하여 난로와 같은 화기 옆에 두는 방법 등을 이용하였으며, 이 경우 고온에 민감한 배터리팩(100)의 온도가 급상승하여 배터리팩(100)이 터지거나 손상되는 문제점이 발생하였다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(100)에서는 충전 시 자체적으로 배터리팩(100) 내부의 온도를 올릴 수 있도록 하우징부(110)에 적어도 일부가 외부로 노출된 열전달부(130)를 구비하도록 하여, 외부 온도에 관계 없이 충전이 용이한 배터리팩(100)을 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)의 일부를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는 하부 하우징부(114)에 대응하며, 도 3은 열전달부(130)에 대응한다.
도 2를 참조하면, 하부 하우징부(114)는 열전달부(130)를 포함할 수 있다. 열전달부(130)는 하부 하우징부(114)의 제1 면(110a)에 배치될 수 있다. 이때 열전달부(130)가 제1 면(110a)에 배치된다는 것은 제1 면(110a) 상에 배치되는 경우는 물론, 제1 면(110a)을 관통하여 삽입되듯이 인서트 사출 방법으로 배치되는 경우도 포함할 수 있다.
도 2에서는 열전달부(130)가 대칭적으로 쌍을 이루며 배치된 것으로 도시되어 있으나, 열전달부(130)의 위치 및 개수는 후술할 충전부(200, 도 4 참조)의 형상에 따라 변형이 가능하다. 도 2에서 열전달부(130)는 제1 방향(x축 방향)으로 연장되어 배치되며, 배터리팩(100)이 장착되는 중앙부의 외곽의 일측 및 타측에 각각 배치된다.
열전달부(130)는 하우징부(110)의 일측에 위치하여 적어도 일부가 외부로 노출될 수 있다. 열전달부(130)의 적어도 일부가 외부로 노출되는 것은, 열전달부(130)가 외부의 열원으로부터 열을 공급받아 하우징부(110)의 내부로 전달하기 위한 것으로 이해될 수 있다. 따라서 열전달부(130)의 일측은 하우징부(110)의 외부로 노출되고, 타측은 하우징부(110)의 내부에 위치할 수 있다.
도 3을 참조하면, 열전달부(130)는 일변이 더 긴 비대칭형의 'ㄷ'자 형상으로 절곡된 형상을 가질 수 있다. 열전달부(130)는 중앙부에 절곡부(136)를 중심으로 일측(130a)이 연장된 제1 연장부(132) 및 타측(130b)이 연장된 제2 연장부(134)를 포함할 수 있다. 열전달부(130)의 절곡부(136), 제1 연장부(132) 및 제2 연장부(134)는 일체(一體)로 형성될 수 있으며, 설명의 편의상 구분하여 정의된 것으로 이해될 수 있다.
열전달부(130)는 금속과 같이 열전도성을 갖는 물질로 형성될 수 있으며, 그 중에서도 열전도도가 우수한 니켈합금 또는 동합금을 포함할 수 있다. 또한, 열전달부(130)는 인서트 사출(insert injection) 방법으로 하우징부(110)에 삽입될 수 있다.
도 2와 같이, 열전달부(130)의 제1 연장부(132)는 하부 하우징부(114)에 형성된 개구(130OP)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 하부 하우징부(114)에 형성된 개구(130OP)의 크기에 따라 제1 연장부(132)의 전부 또는 일부가 노출될 수 있다. 외부로 노출되는 제1 연장부(132)는 외부 열원에 직접 접촉하는 부분으로, 외부로 노출되는 제1 연장부(132)의 면적은 외부 열원의 온도 및 배터리팩(100)의 크기 등 다양한 요소를 고려하여 설계될 수 있다.
열전달부(130)의 절곡부(136) 및 제2 연장부(134)는 하부징의 내부에 위치할 수 있다. 도 3에서 절곡부(136)는 180° 절곡되어 제1 연장부(132) 및 제2 연장부(134)가 서로 수평이 되도록 배치되나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 절곡부(136)는 다른 실시예로서 복수개 구비될 수도 있다.
도 3과 같이 제2 연장부(134)의 길이(d2)(또는 표면적)는 제1 연장부(132)의 길이(d1)(또는 표면적)보다 길게 형성될 수 있다. 상술한 것과 같이 외부 열원으로부터 제1 연장부(132)에 전달된 열은 전도를 통해 제2 연장부(134)에 전달된다. 따라서 결국 하부징 내부에 위치하는 제2 연장부(134)에 의해 하우징부(110) 내부의 온도가 상승되므로 제2 연장부(134)가 충분한 표면적을 구비하여야 하우징부(110) 내부의 온도를 상승시키는 것이 용이하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)을 구비한 전자기기를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)을 구비한 전자기기는 배터리팩(100)과 배터리팩(100)을 충전시키기 위한 충전부(200)를 구비한다. 배터리팩(100)은 전술한 도 1 내지 도 3의 배터리팩(100)과 동일한 것으로, 도 1 내지 도 3에서 전술한 것과 같이, 제1 면(110a)을 가지며 외관을 형성하는 하우징부(110), 상기 하우징부(110)에 수용되는 배터리부(120) 및 상기 하우징부(110)의 제1 면(110a)에 배치되며 외부로 적어도 일부가 노출되는 열전달부(130)를 포함한다.
충전부(200)는 외부에서 전원을 공급받아 상기 배터리팩(100)을 충전시키는 것으로, 배터리팩(100)이 충전되도록 안착하는 충전홈(220)을 구비할 수 있다. 충전홈(220)이 위치한 부분에 제2 면(220a)을 구비하며, 제2 면(220a)은 배터리팩(100)이 충전되는 동안 하우징부(110)의 제1 면(110a)과 마주보도록 구비될 수 있다. 충전홈(220) 및 제2 면(220a)은 지면에 대응하는 x-y평면에 비스듬하게 형성될 수 있다. 이는 배터리팩(100)이 충전기와의 결합을 용이하게 하기 위한 것으로 배터리팩(100)은 경사지도록 형성된 충전홈(220)에 제2 면(220a)을 따라 슬라이딩하듯이 결합될 수 있다.
충전부(200)는 배터리부(120)에 열을 공급하는 열원공급부(210)가 구비된다. 열원공급부(210)는 충전부(200)의 충전홈(220)이 위치한 제2 면(220a)에 배치되어, 배터리팩(100)의 열전달부(130)와 직접 접촉할 수 있다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 열원공급부(210)는 열전달부(130)의 제1 연장부(132)와 직접 접촉하여 열전달부(130)에 열을 공급하며, 이를 통해 데워진 열전달부(130)는 하부징의 내부 공기의 온도를 상승시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)을 구비한 전자기기를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)을 구비한 전자기기의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)을 구비한 전자기기에 있어서, 배터리팩(100)이 충전부(200)에 결합된 구조의 단면을 도시하고 있으며, 도 6은 도 5의 A부분에 대응된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 충전부(200)의 열원공급부(210)는 배터리팩(100)의 열전달부(130)와 직접 접촉할 수 있다. 배터리팩(100)의 열전달부(130)는 절곡부(136)를 중심으로 일측의 제1 연장부(132) 및 타측의 제2 연장부(134)를 포함할 수 있다. 이때 제1 연장부(132)는 하우징부(110)의 외부로 노출되며, 이렇게 노출된 제1 연장부(132)가 충전부(200)의 열원공급부(210)에 직접 접촉할 수 있다. 열원공급부(210) 및 제1 연장부(132)는 대체로 플레이트 형상을 가지며, 서로 면접촉하도록 구비될 수 있다. 이는 열원공급부(210)와 제1 연장부(132)는 넓은 영역을 컨택할 수록 열전도에 유리하기 때문인 것으로 이해될 수 있다.
도 4를 함께 참조하면, 열원공급부(210)와 접촉하여 제1 연장부(132)에 전달된 열은 절곡부(136)를 지나 제2 연장부(134)까지 전도될 수 있다. 제2 연장부(134)는 배터리팩(100)의 내부 공간을 고려하여 내부 공기의 온도를 상승시킬 수 있는 적합한 표면적으로 갖도록 구비될 수 있다. 제2 연장부(134)에 전도된 열은 배터리팩(100) 내부의 공기의 대류를 통해 제2 연장부(134)에 인접한 부분의 공기의 온도부터 상승시키기 시작한다. 이와 같이 데워진 공기는 공기의 대류를 통해 배터리팩(100)의 상부로 올라가고 상부의 차가운 공기는 제2 연장부(134)가 위치한 배터리팩(100)의 하부로 내려온다. 이와 같이 공기의 대류를 통해 배터리팩(100) 내부의 공기 온도가 상승되면 충전부(200)는 배터리팩(100)의 충전을 시작할 수 있다.
종래의 전동공구 용 배터리팩(100)은 실외에서 사용되는 경우가 많은 전동공구의 특성 상 외부 온도 차에 견디도록 설계하는 것이 중요하다. 특히, 배터리팩(100)은 충방전을 반복하여 사용해야 하는데, 영하의 온도에서 충전기를 이용하여 충전할 시 외부 온도에 의해 배터리팩(100) 자체의 온도가 떨어져 충전이 되지 않는 문제점이 있었다. 전공공구의 사용자는 이러한 상황에서 자체적으로 배터리팩(100)의 온도를 올리기 위하여 난로와 같은 화기 옆에 두는 방법 등을 이용하였으며, 이 경우 고온에 민감한 배터리팩(100)의 온도가 급상승하여 배터리팩(100)이 터지거나 손상되는 문제점이 발생하였다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(100)을 구비한 전자기기에서는 충전 시 자체적으로 배터리팩(100) 내부의 온도를 올릴 수 있도록 하우징부(110)에 적어도 일부가 외부로 노출된 열전달부(130) 및 열전달부(130)에 열원을 공급할 수 있도록 충전부(200)에 열원공급부(210)를 구비하도록 하여, 외부 온도에 관계 없이 충전이 용이한 배터리팩(100)을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩(100)을 구비한 전자기기에서는 별도의 기기를 마련할 필요 없이 충전기(충전부(200))를 이용하여 배터리팩(100) 자체의 온도를 상승시킬 수 있어 배터리팩(100) 사용에 있어서 획기적으로 안전성을 보장할 수 있다. 충전기(충전부(200))에서 열원을 바로 배터리팩(100)으로 전달할 수 있어, 별도의 열원공급부(210)가 필요없이 충전기 자체에서 충전을 시작하는데 필요한 온도만큼 배터리팩(100)의 환경을 조성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩(100)의 열해석 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리팩(100)은 하우징부(110) 하부에 열전달부(130)를 포함할 수 있다. 본 실험에서는 전달부의 면적은 100*65mm로 세팅하였고, 열원공급부(미도시)의 온도는 30℃로 균일하게 가정하였으며, 주변 온도는 -10℃로 가정하였다. 주변 온도가 -10℃인 상황에서 실외에 장시간 노출된 배터리팩(100)의 내부 온도는 -10℃에 가깝게 형성된다.
도 7의 (A)를 참조하면, 열원공급부(미도시)에서 열을 공급한 지 10분이 지난 후에 열해석 그래프를 나타낸다. 열을 공급한 지 10분이 지난 후에 배터리팩(100)의 하부에서부터 점점 온도가 상승되는 것을 알 수 있다. 본 실시예의 배터리팩(100)에 있어서 첫번째 레이어를 형성하는 베어셀(122a)들 주변 온도가 영상 1.3℃까지 상승한 것을 알 수 있다. 두번째 레이어를 형성하는 베어셀(122b)들 주변 온도 역시 -5.1℃까지 상승하였다.
도 7의 (B)를 참조하면, 열원공급부(미도시)에서 열을 공급한 지 20분이 지난 후에 열해석 그래프를 나타낸다. 열을 공급한 지 20분이 지난 후에 배터리팩(100) 내부 온도는 점점 상승하고 있는 것을 알 수 있다. 배터리팩(100)의 첫번째 레이어를 구성하는 베어셀(122a)들 주변 온도가 6.1℃까지 상승한 것을 알 수 있다. 두번째 레이어를 구성하는 베어셀(122b)들 주변 온도 역시 -0.3℃까지 상승하였으며, 열원에서 가장 멀리 배치된 세번째 레이어를 구성하는 베어셀(122c)들 주변 온도 역시 -3.5℃까지 상승하였다.
도 7의 (C)를 참조하면, 열원공급부(미도시)에서 열을 공급한 지 30분이 지난 후에 열해석 그래프를 나타낸다. 열을 공급한 지 30분이 지난 후에 배터리팩(100) 내부 전체 온도는 영상으로 상승된 것을 알 수 있다. 배터리팩(100) 내부에도 공기가 존재하며 배터리팩(100)의 일면, 예컨대 하부에서 열을 공급하면 배터리팩(100) 내부 공기의 대류를 통해 배터리팩(100) 내부 전체의 온도가 0℃ 이상으로 상승되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
100: 배터리팩
110: 하우징부
112: 상부 하우징부
114: 하부 하우징부
120: 배터리부
130: 열전달부
132: 제1 연장부
134: 제2 연장부
136: 절곡부
200: 충전부
210: 열원공급부
220: 충전홈

Claims (19)

  1. 배터리부;
    상기 배터리부를 수용하도록 서로 마주하게 결합되는 제1 하우징부 및 제2 하우징부를 포함하는 하우징부; 및
    상기 제2 하우징부에 형성된 것으로, 제2 하우징부에 형성된 개구를 통해 적어도 일부가 외부로 노출되며, 상기 하우징부 내부의 온도를 상승시키는, 열전달부;를 구비하며,
    상기 열전달부는 절곡부, 상기 절곡부를 기준으로 일측이 연장된 제1 연장부 및 타측이 연장된 제2 연장부를 포함하는, 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연장부는 상기 개구를 통해 상기 하우징부의 외측으로 노출되는, 배터리팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절곡부 및 상기 제2 연장부는 상기 하우징부의 내부에 위치하는, 배터리팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 연장부로 전달된 열은 상기 절곡부 및 상기 제2 연장부로 전도되어 상기 하우징부 내부의 온도를 상승시키는, 배터리팩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 연장부의 표면적은 상기 제1 연장부의 표면적보다 큰, 배터리팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열전달부는 금속재를 포함하는, 배터리팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열전달부는 니켈합금 또는 동합금을 포함하는, 배터리팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열전달부는 인서트 사출(insert injection) 방법으로 상기 하우징부에 삽입되는, 배터리 팩.
  9. 배터리부;
    상기 배터리부를 수용하도록 서로 마주하게 결합되는 제1 하우징부 및 제2 하우징부를 포함하는 하우징부;
    상기 제2 하우징부에 형성된 것으로, 제2 하우징부에 형성된 개구를 통해 적어도 일부가 외부로 노출되며, 상기 하우징부 내부의 온도를 상승시키는, 열전달부;를 구비하는, 배터리팩; 및
    외부에서 전원을 공급받아 상기 배터리팩을 충전시키며, 상기 제2 하우징부의 제1 면과 마주보는 제2 면을 갖고, 상기 제2 면에 배치되며 외부로 적어도 일부가 노출되는, 열원공급부를 포함하는, 충전부;를 구비하는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열원공급부는 상기 열전달부와 직접 접촉하는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열원공급부에서 공급된 열은 상기 열전달부에 전달되어 상기 하우징부 내부의 온도를 상승시키는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 열전달부는 절곡부, 상기 절곡부를 기준으로 일측으로 연장되는 제1 연장부 및 타측으로 연장되는 제2 연장부를 포함하는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연장부는 상기 하우징부의 외측으로 노출되는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연장부는 상기 열원공급부에 직접 접촉하는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 연장부 및 상기 절곡부는 상기 하우징부의 내부에 위치하는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 연장부의 표면적은 상기 제1 연장부의 표면적 보다 큰, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 열전달부는 금속재를 포함하는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 열전달부는 니켈합금 또는 동합금을 포함하는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
  19. 제9항에 있어서,
    상기 열전달부는 인서트 사출(insert injection) 방법으로 상기 하우징부에 삽입되는, 배터리팩을 구비한 전자기기.
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