KR102594386B1 - Battery pack for portable lighting with improved safety and ease of replacement - Google Patents
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Abstract
본 발명 안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩은, 일 실시예에 따라, 적어도 하나 이상의 배터리 셀; 상기 배터리 셀이 끼워져 고정되는 셀 홀더; 상기 셀 홀더의 상, 하부에 각각 구비되어 배터리 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 제1 및 제2 PCB 기판; 상기 제1 및 제2 PCB 기판의 상, 하부에 각각 구비되는 제1 및 제2 소화패치; 상기 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나의 일측에 구비되는 돌출 전극; 및 상기 돌출 전극과 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나를 선택적으로 접속하는 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a battery pack for a portable lighting device with improved safety and convenience of replacement includes at least one battery cell; a cell holder into which the battery cell is inserted and fixed; First and second PCB boards provided above and below the cell holder to electrically connect terminals of the battery cells; First and second fire extinguishing patches provided on the top and bottom of the first and second PCB boards, respectively; a protruding electrode provided on one side of one of the first or second PCB boards; and a connector selectively connecting the protruding electrode to one of the first or second PCB boards.
Description
본 발명은 안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 커넥터 방식에 의해 배터리 셀 또는 BMS 회로기판 등 주요 부품의 교체를 용이하게 개선함은 물론, 내부 절연을 효과적으로 구성하여 전기 쇼트에 의한 배터리 팩 화재를 방지하고, 만약 배터리 팩 내부에서 화재 발생 시 기삽입된 소화패치에 의해 즉시 소화가 이루어질 수 있도록 구성된 안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack for a portable lighting device with improved safety and convenience of replacement. More specifically, the connector method not only improves the ease of replacement of major components such as battery cells or BMS circuit boards, but also improves internal insulation. About a battery pack for a portable lighting device with improved safety and convenience of replacement, which is effectively configured to prevent battery pack fires caused by electrical shorts and, if a fire occurs inside the battery pack, can be immediately extinguished using the already inserted fire extinguishing patch. will be.
도 1은 종래 휴대 조명장치용 배터리 팩을 보인 사진 이미지이다.1 is a photographic image showing a conventional battery pack for a portable lighting device.
상기 도 1을 참조하면 종래 랜턴 등의 휴대 조명장치용 배터리 팩은 다수개의 배터리 셀을 묶어 배터리 팩 또는 모듈을 제조하는 과정에서 주석 필름을 배터리 셀에 용접하여 접합하는 방식으로 전극을 구성함이 일반적이었다.Referring to FIG. 1, in a conventional battery pack for a portable lighting device such as a lantern, electrodes are generally formed by welding a tin film to the battery cells in the process of manufacturing a battery pack or module by bundling a plurality of battery cells. It was.
그러나, 상술한 바와 같이 배터리 셀의 전극을 주석판으로 서로 용접하여 연결할 경우 외부 충격에 의해 배터리 셀과 전극 간의 절연이 파괴되어 전기적인 쇼트가 빈번히 발생되었다. However, as described above, when the electrodes of the battery cells are connected by welding them with tin plates, the insulation between the battery cells and the electrodes is destroyed by external shock, and electrical shorts frequently occur.
한편, 이를 방지하기 위해 종래에는 임시방편으로 배터리 셀과 전극 사이에 절연 테이프를 수작업으로 부착함으로써 배터리 셀과 전극을 절연하고 있으나, 이 또한 사용 중에 외부 충격이 발생되면 절연이 파괴될 소지가 있으며, 또한 제조공정 상에서도 작업자가 일일이 절연 테이프를 부착해야 하므로 제조효율이 떨어질 뿐만 아니라, 균일한 품질유지가 어려운 문제점이 있었다.Meanwhile, in order to prevent this, the battery cells and electrodes are insulated by manually attaching insulating tape between the battery cells and electrodes as a temporary measure. However, this also has the potential to destroy the insulation if an external impact occurs during use. Additionally, during the manufacturing process, workers had to attach insulating tapes one by one, which not only lowered manufacturing efficiency but also made it difficult to maintain uniform quality.
그러므로, 상술한 종래 배터리 팩의 전극 형성 방법은 제조효율이 떨어질 뿐만 아니라 배터리 셀 쇼트의 주요 원인이 되고, 또한 제조 및 유지 보수 과정에서도 배터리 셀 간의 케이블 납땜 오류, 작업자의 실수 등으로 인해 배터리 팩을 사용 중 내부 BMS(Battery Management System) 등에 심각한 손상이 초래되었으며, 더욱이 배터리 셀 또는 BMS의 교체 시에는 다시 배터리 셀에 용접된 전극 또는 납땜을 다시 일일이 분리하거나 붙이는 수고와 위험을 매번 감수해야 하는 문제점이 있었다.Therefore, the above-described conventional method of forming electrodes in a battery pack not only reduces manufacturing efficiency but is also a major cause of battery cell short circuits, and also causes battery pack defects due to cable soldering errors between battery cells and operator errors during manufacturing and maintenance. During use, serious damage was caused to the internal BMS (Battery Management System), etc. Moreover, when replacing the battery cell or BMS, the problem of having to take the trouble and risk of manually separating or reattaching the electrodes or solders welded to the battery cell again was a problem. there was.
또한, 배터리 팩의 사용 과정에서도 사용자의 오사용이나 취급 부주의, 과사용, 외부 충격 등으로 인해 전극 간에 스파크가 발생되거나 배터리 사용시간이 과다한 경우 배터리 팩 내부에서 화재가 발생될 가능성이 매우 높아 이에 대한 개선이 시급히 요구되고 있는 상황이다.In addition, during the use of the battery pack, if sparks occur between electrodes due to user misuse, careless handling, overuse, external shock, etc., or if the battery usage time is excessive, there is a very high possibility of a fire occurring inside the battery pack, so improvements have been made to this. This is an urgent need.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 안출된 것으로, 커넥터 방식에 의해 배터리 셀 또는 BMS 회로기판 등 주요 부품의 교체를 용이하게 개선함은 물론, 내부 절연을 효과적으로 구성하여 전기 쇼트에 의한 배터리 팩 화재를 방지하고, 만약 배터리 팩 내부에서 화재 발생 시 기삽입된 소화패치에 의해 즉시 소화가 이루어질 수 있도록 구성된 안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was developed to solve the above problems. It not only improves the ease of replacement of major components such as battery cells or BMS circuit boards by using a connector method, but also effectively configures internal insulation to prevent electric shorts from occurring. The purpose is to provide a battery pack for a portable lighting device with improved safety and convenience of replacement, which prevents battery pack fires and allows immediate fire extinguishment using a pre-inserted fire extinguishing patch if a fire occurs inside the battery pack.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일 실시예에 따라, 적어도 하나 이상의 배터리 셀; 상기 배터리 셀이 끼워져 고정되는 셀 홀더; 상기 셀 홀더의 상, 하부에 각각 구비되어 배터리 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 제1 및 제2 PCB 기판; 상기 제1 및 제2 PCB 기판의 상, 하부에 각각 구비되는 제1 및 제2 소화패치; 상기 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나의 일측에 구비되는 전극; 및 상기 전극과 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나를 선택적으로 접속하는 커넥터;를 포함하여 구성된다.According to one embodiment, the present invention for achieving the above object includes at least one battery cell; a cell holder into which the battery cell is inserted and fixed; First and second PCB boards provided above and below the cell holder to electrically connect terminals of the battery cells; First and second fire extinguishing patches provided on the top and bottom of the first and second PCB boards, respectively; an electrode provided on one side of one of the first or second PCB boards; and a connector that selectively connects the electrode to one of the first or second PCB boards.
또한 일 실시예에 따라, 상기 배터리 셀 및 셀 홀더는 원통 또는 다각형의 속이 빈 보호 케이스 내부에 삽입되고, 상기 보호 케이스의 상, 하단에는 상, 하단 커버가 각각 구비되며, 상기 상, 하단 커버 중 하나에는 전극의 일부가 보호 케이스 외부로 노출되기 위한 통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.Additionally, according to one embodiment, the battery cell and the cell holder are inserted into a cylindrical or polygonal hollow protective case, and upper and lower covers are provided at the top and bottom of the protective case, respectively, and among the upper and lower covers, One is characterized in that a hole is formed to expose a portion of the electrode to the outside of the protective case.
또한 일 실시예에 따라, 상기 전극과 커넥터 사이에는 BMS(Battery Management System) 회로기판이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Additionally, according to one embodiment, a BMS (Battery Management System) circuit board is further provided between the electrode and the connector.
또한 일 실시예에 따라, 상기 커넥터는 다수의 접속핀을 구비한 수 커넥터와 상기 접속핀이 끼워져 접속되는 접속홈을 구비한 암 커넥터로 구성되고, 상기 암, 수 커넥터 중 하나는 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나에 고정됨과 함께 나머지 암, 수 커넥터 중 하나는 BMS(Battery Management System) 회로기판에 고정되는 것을 특징으로 한다.Additionally, according to one embodiment, the connector is composed of a male connector having a plurality of connection pins and a female connector having a connection groove into which the connection pins are inserted and connected, and one of the female and male connectors is the first or the first connector. 2 It is fixed to one of the PCB boards, and one of the remaining female and male connectors is fixed to a BMS (Battery Management System) circuit board.
또한 일 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 PCB 기판에는 배터리 셀에 대응하여 통공이 각각 형성됨과 함께 상기 통공에는 중단부가 배터리 셀을 향해 휘어진 성형 단자가 각각 더 구비되고, 셀 홀더에 끼워진 배터리 셀이 상기 성형 단자에 탄력적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to one embodiment, the first and second PCB boards each have through holes corresponding to the battery cells, each of the through holes is further provided with a molded terminal whose middle portion is bent toward the battery cell, and the battery is inserted into the cell holder. The cell is elastically connected to the molded terminal.
또한 일 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 소화패치는, 소화물질을 포함하는 코어(core); 및 코어를 둘러싸며, 소정의 온도 이상에서 와해되는 쉘(shell);을 포함하고, 상기 쉘은 에틸렌계 모노머, 스티렌계 모노머, 아크릴계 모노머, 비닐계 모노머 및 니트릴계 모노머로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 중합한 것을 특징으로 한다.Additionally, according to one embodiment, the first and second fire extinguishing patches include a core containing a fire extinguishing material; and a shell surrounding the core and disintegrating above a predetermined temperature, wherein the shell is at least one selected from the group consisting of an ethylene-based monomer, a styrene-based monomer, an acrylic-based monomer, a vinyl-based monomer, and a nitrile-based monomer. It is characterized by polymerizing a monomer mixture containing the above monomers.
또한 일 실시예에 따라, 상기 쉘의 바깥쪽 상, 하면에는 점착성 물질이 도포됨으로써 상기 점착성 물질에 의해 제1 또는 제2 PCB 기판, BMS 회로기판을 고정함과 함께 상기 제1 또는 제2 PCB 기판과 BMS 회로기판 간의 절연성이 유지되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to one embodiment, an adhesive material is applied to the outer upper and lower surfaces of the shell, so that the first or second PCB board and the BMS circuit board are fixed by the adhesive material and the first or second PCB board It is characterized by maintaining insulation between the and BMS circuit board.
또한 일 실시예에 따라, 상기 쉘의 바깥쪽 상, 하면에는 레진이 충진 및 경화된 것을 특징으로 한다.Additionally, according to one embodiment, the outer upper and lower surfaces of the shell are characterized by being filled and cured with resin.
상술한 바와 같은 본 발명은, 하기와 같은 효과가 있다.The present invention as described above has the following effects.
첫째, 배터리 홀더에 의해 다수의 배터리 셀을 탈착식으로 고정함과 함께 BMS 회로기판을 커넥터 방식으로 연결하는 구조로 개선함으로써 BMS 회로기판 또는 배터리 셀을 포함한 주요 배터리 팩 부품의 교체 편의성이 향상됨은 물론, BMS 회로기판과 배터리 셀의 성능 검사와 관리를 개별적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.First, by improving the structure of connecting the BMS circuit board using a connector while fixing multiple battery cells in a detachable manner using a battery holder, the convenience of replacing major battery pack components including the BMS circuit board or battery cells is improved. This has the effect of allowing performance inspection and management of the BMS circuit board and battery cell to be performed individually.
둘째, 배터리 셀의 결합에 있어서 PCB 기판을 사용하여 절연층을 구성함으로써 외부 충격에 의한 내부 절연을 효과적으로 구성하여 전기 쇼트에 의한 배터리 팩 화재를 방지하는 효과가 있다.Second, when combining battery cells, an insulating layer is formed using a PCB board, which effectively provides internal insulation from external shocks and prevents battery pack fires caused by electric shorts.
셋째, 만약 배터리 팩 내부에서 화재 발생 시 기삽입된 소화패치에 의해 즉시 소화가 이루어질 수 있도록 구성함으로써 배터리 팩의 안전성이 향상되는 효과가 있다.Third, the safety of the battery pack is improved by configuring it so that if a fire breaks out inside the battery pack, the fire can be extinguished immediately using the already inserted fire extinguishing patch.
도 1은 종래 휴대 조명장치용 배터리 팩을 보인 사진 이미지
도 2는 본 발명 안전성과 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩의 내부 구성을 보인 개략도
도 3은 도 2를 입체적으로 보인 분해 사시도
도 4는 본 발명에 따른 PCB 기판 구성을 확대하여 보인 요부 사시도
도 5는 본 발명에 따른 커넥터 구성을 확대하여 보인 요부 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 3-배터리 셀 연결 구성을 보인 개략도
도 7은 도 6의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 PCB 기판의 형상을 보인 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 소화패치 구성을 보인 개략도1 is a photographic image showing a conventional battery pack for a portable lighting device.
Figure 2 is a schematic diagram showing the internal configuration of a battery pack for a portable lighting device with improved safety and convenience of the present invention.
Figure 3 is an exploded perspective view showing Figure 2 in three dimensions.
Figure 4 is an enlarged perspective view of the main part of the PCB board configuration according to the present invention.
Figure 5 is an enlarged perspective view of the main part of the connector configuration according to the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing a 3-battery cell connection configuration according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the shapes of the first and second PCB boards according to the embodiment of FIG. 6
Figure 8 is a schematic diagram showing the configuration of a fire extinguishing patch according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “include,” “have,” or “equipped with” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in this specification. It should be understood that this does not preclude the existence or addition of other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.Unless otherwise defined herein, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. It shouldn't be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩의 구성 및 작동 관계에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, the configuration and operational relationship of the battery pack for a portable lighting device with improved safety and replacement convenience according to the present invention will be examined in detail as follows.
도 2는 본 발명 안전성과 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩의 내부 구성을 보인 개략도이고, 도 3은 도 2를 입체적으로 보인 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 PCB 기판 구성을 확대하여 보인 요부 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 커넥터 구성을 확대하여 보인 요부 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 3-배터리 셀 연결 구성을 보인 개략도이고, 도 7은 도 6의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 PCB 기판의 형상을 보인 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 소화패치 구성을 보인 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the internal structure of a battery pack for a portable lighting device with improved safety and convenience according to the present invention, Figure 3 is an exploded perspective view showing Figure 2 in three dimensions, and Figure 4 is an enlarged view of the PCB board configuration according to the present invention. It is a perspective view of the main part shown, Figure 5 is an enlarged perspective view of the main part showing the connector configuration according to the present invention, Figure 6 is a schematic diagram showing a 3-battery cell connection configuration according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 is a diagram of Figure 6 This is a diagram showing the shapes of the first and second PCB boards according to an embodiment, and Figure 8 is a schematic diagram showing the configuration of a fire extinguishing patch according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명 안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩의 구성을 일 실시예에 따라 살펴보면, 본 발명은 크게 보호 케이스(111) 및 상, 하단 커버(112)(113), 배터리 셀(120), 셀 홀더(130), 제1 및 제2 PCB 기판(141)(142), 제1 및 제2 소화패치(151)(152), 돌출 전극(160), 커넥터(170) 및 BMS 회로기판(180)으로 구성된다.Looking at the configuration of a battery pack for a portable lighting device with improved safety and replacement convenience according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 2 to 8, the present invention largely includes a
먼저, 보호 케이스(111) 및 상, 하단 커버(112)(113)는 본 발명 배터리 팩(100)의 외관을 구성하고, 내부에 수용된 부품을 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 수행한다.First, the
또한, 배터리 셀(120)은 전기에너지를 저장하는 기본 부품으로서, 예컨대 상기 배터리 셀(120)은 리튬이온 또는 리튬폴리머 계열의 2차전지가 이용될 수 있으며, 조명의 출력량에 따라 복수의 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3)을 직, 병렬로 연결하여 다양하게 구성될 수 있다. In addition, the
상기 배터리 셀(120)은 휴대 조명장치의 출력량에 따라 적어도 1개 이상 다양하게 구성될 수 있으며, 이하 본 발명에서는 3개의 배터리 셀이 직렬로 연결된 경우를 예시하여 설명하기로 한다.The
또한, 셀 홀더(130)는 상기 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3)이 끼워져 장착되는 부품으로서, 상기 셀 홀더(130)의 재료는 일 실시예에 따라 알루미늄 합금 또는 합성수지재로 구성될 수 있다.In addition, the
일 실시예에 따라, 상기 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3) 및 셀 홀더(130)는 원통 또는 다각형의 속이 빈 보호 케이스(111) 내부에 삽입되고, 상기 보호 케이스(111)의 상, 하단에는 상, 하단 커버(112)(113)가 각각 구비되며, 상기 상, 하단 커버(112)(113) 중 하나에는 후술하는 돌출 전극(160)의 일부가 보호 케이스(111) 외부로 노출되기 위한 통공(112a)이 형성된다.According to one embodiment, the battery cells 120-1, 120-2, and 120-3 and the
또한, 제1 및 제2 PCB 기판(141)(142)은, 셀 홀더(130)의 상, 하부에 각각 구비되어 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3)의 단자를 전기적으로 연결하는 역할을 수행한다.In addition, the first and
또한, 제1 및 제2 소화패치(151)(152)는, 상기 제1 및 제2 PCB 기판(141)(142)의 상, 하부에 각각 구비되고, 유사시 배터리 팩(100) 내부에서 화재가 발생되면 열에 의해 녹으면서 내부의 소화물질이 누출되어 배터리 팩(100) 내부의 초기 진화를 수행한다.In addition, the first and second
또한, 돌출 전극(160)은, 상기 제1 또는 제2 PCB 기판(141)(142) 중 하나의 일측에 구비되고, 상술한 바와 같이 일단(도면상 상단)이 상단 커버(112)의 통공(112a)을 통해 외부로 노출된다. In addition, the protruding
또한, 커넥터(170)는 상기 돌출 전극(160)과 제1 또는 제2 PCB 기판(141)(142) 중 하나를 선택적으로 접속하는 역할을 수행한다.Additionally, the
도 2, 4, 5를 참조하면 일 실시예에 따라, 상기 커넥터(170)는 다수의 접속핀(171a)을 구비한 수 커넥터(171)와 상기 접속핀(171a)이 끼워져 접속되는 접속홈(172a)을 구비한 암 커넥터(172)로 구성된다. 또한, 상기 수 커넥터(171)는 제1 PCB 기판(141)에 고정되고, 한편 암 커넥터(172)는 상기 수 커넥터(171)에 대향되도록 후술하는 BMS(Battery Management System) 회로기판(180)에 고정된다.Referring to Figures 2, 4, and 5, according to one embodiment, the
또한, BMS(Battery Management System) 회로기판(180)은 상기 돌출 전극(160)과 커넥터(170) 사이에 구비되어 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3)의 보호와 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행한다.In addition, a BMS (Battery Management System)
또한, 도 2 및 4를 참조하면 일 실시예에 따라, 상기 제1 및 제2 PCB 기판(141)(142)에는 각각의 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3)에 대응하여 통공(141a)(142a)이 각각 형성됨과 함께 상기 통공(141a)(142a)에는 중단부가 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3)을 향해 휘어진 성형 단자(190)가 각각 더 구비되고, 셀 홀더(130)에 끼워진 배터리 셀(120-1, 120-2, 120-3)이 상기 성형 단자(190)에 탄력적으로 접속된다.In addition, referring to FIGS. 2 and 4, according to one embodiment, the first and
또한, 도 8을 참조하면 상기 제1 및 제2 소화패치(151)(152)는, 소화물질을 포함하는 코어(core, 153); 및 상기 코어(153)를 둘러싸며, 소정의 온도 이상에서 와해되는 쉘(shell, 154);을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, referring to FIG. 8, the first and second
일 실시예에 따라, 상기 쉘(154)은 에틸렌계 모노머, 스티렌계 모노머, 아크릴계 모노머, 비닐계 모노머 및 니트릴계 모노머로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 중합하여 구성될 수 있다. According to one embodiment, the
또한 일 실시예에 따라, 상기 쉘(154)의 바깥쪽 상, 하면에는 점착성 물질(AM)이 도포됨으로써 상기 점착성 물질(AM)에 의해 제1 또는 제2 PCB 기판(141)(142), BMS 회로기판(180)을 고정함과 함께 상기 제1 또는 제2 PCB 기판(141)(142)과 BMS 회로기판(180) 간의 절연성이 유지된다.In addition, according to one embodiment, an adhesive material (AM) is applied to the outer upper and lower surfaces of the
또한 다른 실시예에 따라, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 쉘(154)의 바깥쪽 상, 하면에는 점착성 물질(AM)을 도포하는 대신, 레진(미도시)을 충진 및 경화하여 구성할 수 있다.Also, according to another embodiment, although not shown in the drawings, the outer upper and lower surfaces of the
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화패치 구성에 관하여 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the configuration of the fire extinguishing patch according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
상기 코어(153)에 포함되는 소화물질은, 산소공급을 차단하거나 가연물을 냉각시키거나 연소반응이 연쇄적으로 일어나게 하는 물질을 비활성화시켜 연소 반응을 종결할 수 있도록 도움을 주는 물질로서, 화재를 진압할 수 있는 물질이면 특별히 한정되지 않고 모두 사용가능하다. 바람직하게는 물, 이산화탄소, 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate), 인산암모늄(ammonium phosphate), 브롬화삼불화메탄(bromotrifluoromethane), 브롬화염화이플루오르화메탄(bromochlorodifluoromethane, BCF), 플루오린화수소(hydrogen fluoride), 브롬화수소(hydrogen bromide), 브롬화카르보닐(carbonyl bromide), 플루오린화카르보닐(carbonyl fluoride) 및 수소불화탄소(hydrofluorocarbon, HFC) 로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.The extinguishing material included in the
상기한 소화물질 중에 수소불화탄소를 선택하여 사용할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예로 수소불화탄소인 3M사의 노벡 1230(Novec 1230)을 사용하여 코어(153)를 제조하였다.Hydrofluorocarbons can be selected and used among the above-mentioned extinguishing materials, and in one embodiment of the present invention, the
또한, 상기 코어(153)에는 소화물질 외에도, 유화제, 분산제, 계면활성제, 방청제, pH조정제 또는 흡습 방지제를 더 포함할 수 있으며, 이는 상기 소화물질의 산소공급을 차단하거나 가연물을 냉각시키거나 연소반응이 연쇄적으로 일어나게 하는 물질을 비활성화시켜 연소 반응을 종결할 수 있는 효과에 영향을 미치지 않을 양만큼만 적절히 조절하여 더 포함될 수 있다.In addition, the
한편, 상기 코어(153)를 둘러싸 코어의 소화물질을 보호하고, 화학적 안정성을 향상시키기 위한 쉘(154)은 70 ~ 250 ℃ 온도에서 와해되거나 녹는 특징이 있는 합성수지이면 특별히 한정되지 않고 사용 가능하다. 바람직하게는 에틸렌계 모노머, 스티렌계 모노머, 아크릴계 모노머, 비닐계 모노머 및 니트릴계 모노머로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 중합한 것으로 더욱 바람직하게는 에틸렌 모노머 및 비닐 아세테이트 모노머 혼합물의 공중합으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the
이때, 에틸렌 모노머 및 비닐 아세테이트 모노머의 혼합물을 공중합하여 쉘(154)을 형성하는 경우에 에틸렌은 65 내지 85 중량% 및 비닐 아세테이트는 15 내지 35중량%의 비율로 형성될 수 있다.At this time, when the
또한, 쉘(154)은 몬모릴로나이트, 사포나이트, 헥토라이트, 바이델라이트, 스티분사이트, 논트로나이트, 질석, 할로이사이트 및 팽윤성 마이카로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 기체 차단성 물질을 더 포함할 수 있다.In addition, the
기체 차단성 물질은 중합된 고분자의 내부에 분산된 층의 형태(Dispersed layer)로 형성되며, 고분자가 가지고 있는 자유 체적(free volume)의 틈을 메워 기체가 이동할 수 있는 통로(Path of Gas)를 복잡하게 함으로써, 기체의 투과를 지연 또는 저지(Retardation)하여 차단과 유사 또는 동일한 효과를 나타낸다.The gas barrier material is formed as a dispersed layer inside the polymerized polymer, and fills the gap in the free volume of the polymer to create a path for gas to move through. By making it complicated, it delays or retardates the penetration of gas, resulting in a similar or identical effect to blocking.
본 발명에서의 기체 차단성 물질은 공지된 다양한 나노 사이즈의 클레이를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 몬모릴로나이트(montmorillonite)를 사용할 수 있다. 몬모릴로나이트는 자연에 풍부하게 존재하여 저렴한 비용으로 사용할 수 있으며, 높은 종횡비(aspect raito)를 가지고 있다. 나노 사이즈의 몬모릴로나이트를 필러로 사용하여 쉘 내에서 분산시키면, 쉘(154)의 자유 체적을 충실히 메꿀 수 있어 기체차단성이 향상될 수 있다.As the gas barrier material in the present invention, various known nano-sized clays can be used, but montmorillonite is preferably used. Montmorillonite is abundant in nature, can be used at low cost, and has a high aspect ratio. If nano-sized montmorillonite is used as a filler and dispersed within the shell, the free volume of the
본 발명에서 몬모릴로나이트는 900 ㎚이하의 사이즈를 가지는 나노 클레이를 사용할 수 있다.In the present invention, montmorillonite may be nanoclay having a size of 900 nm or less.
즉, 상기 코어(153)를 쉘(154)에 포집하여 본 발명의 소화패치(151)(152)를 제조하는 방법은 일반적으로 어떠한 물질을 합성수지를 사용하여 폐쇄시켜 캡슐화시키는 방법이면 특별히 한정되지 않고 모두 사용할 수 있다.That is, the method of manufacturing the
일 예로, 본 발명의 소화패치(151)(152) 제조시, 쉘(154)을 제조하기 위한 합성수지로 AN(acrylonitrile)의 모노머를 사용하고, 소화물질, 분산제로는 PVA(Polyvinyl alcohol)을 사용한다. 계면활성제로는 SDS(Sodium dodecyl sulfate)을 사용한다. 그리고 개시제로는 AIBN(Azobisisobutylnitrile)을 사용할 수 있다.For example, when manufacturing the
먼저, 소화물질을 분산제로 분산시키는데, 즉 물 50㎖에 PVA(Polyvinyl alcohol) 0.1 ~ 2 g을 넣어 분산액을 제조한 뒤, 물 100 ㎖에 소화물질인 3M사의 노벡1230(Novec1230)을 20 ~ 60 ㎖ 및 SDS 0.1 ~ 0.8 g을 혼합한 후 상기 제조된 분산액에 투입하여 반응기에서 2시간 저도 교반시켜 혼합물을 제조할 수 있다.First, the extinguishing agent is dispersed with a dispersant, that is, a dispersion is prepared by adding 0.1 to 2 g of PVA (Polyvinyl alcohol) in 50 ml of water, and then 3M's Novec 1230, an extinguishing agent, is added to 100 ml of water at 20 to 60 degrees Celsius. ㎖ and 0.1 to 0.8 g of SDS can be mixed and then added to the prepared dispersion and stirred in a reactor for 2 hours to prepare a mixture.
상기 소화패치(151)(152)는, 외기 온도가 소정의 온도 이상으로 상승하게 되면 쉘(154)이 파괴되면서 쉘(154) 내부의 코어(153)가 외부로 방출되는 것으로서, 상기 쉘(154)을 이루고 있는 고분자의 종류에 따라 쉘이 와해되거나 녹는 온도를 제어할 수 있으며, 쉘(154)의 두께 및 크기를 제어함으로써, 소화물질을 포함한 코어(153)의 방출 속도를 제어할 수 있다.The
즉, 상기 쉘을 이루고 있는 합성수지 및 두께, 크기는 상기 코어의 소화물질이 사용되는 사용양태, 사용방법, 사용환경에 따라 적절하게 조절될 수 있다.In other words, the synthetic resin, thickness, and size that make up the shell can be appropriately adjusted depending on the usage mode, method of use, and usage environment in which the extinguishing material of the core is used.
따라서, 상술한 구성의 본 발명에 따른 소화패치(151)(152)는, 배터리 팩(100) 내부에서 화재가 발생되어 소정의 온도 이상으로 주변 온도가 상승하게 되면 상기 쉘(154)이 와해되면서 상기 쉘(154) 내부의 소화물질을 포함한 코어(153)가 쉘 외부로 방출됨으로써 불꽃과 가연물 사이의 방벽 역할을 하여 초기에 화재를 진압하거나 화재가 번지는 것을 예방할 수 있다.Therefore, in the
아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.In addition, the present invention is not limited to just one embodiment described above, and the same effect can be created even when changing the detailed configuration, number, and arrangement structure of the device, so those skilled in the art will understand the present invention. It is stated that addition, deletion, and modification of various configurations are possible within the scope of the technical idea.
100 : (본 발명) 휴대 조명장치용 배터리 팩
111, 112, 113 : 보호 케이스, 상단 커버, 하단 커버
120, 120-1, 120-2, 120-3 : 배터리 셀
130 : 셀 홀더
141, 142 : 제1, 제2 PCB 기판
151, 152 : 제1, 제2 소화패치
153, 154 : 코어, 쉘
160 : 돌출 전극
170, 171, 172 : 커넥터, 수 커넥터, 암 커넥터
180 : BMS(Battery Management System) 회로기판
190 : 성형 단자
AM : 점착성 물질100: (Invention) Battery pack for portable lighting device
111, 112, 113: protective case, top cover, bottom cover
120, 120-1, 120-2, 120-3: Battery cells
130: cell holder
141, 142: 1st, 2nd PCB board
151, 152: 1st and 2nd fire extinguishing patches
153, 154: core, shell
160: protruding electrode
170, 171, 172: Connector, male connector, female connector
180: BMS (Battery Management System) circuit board
190: molded terminal
AM: Adhesive material
Claims (8)
상기 배터리 셀이 끼워져 고정되는 셀 홀더;
상기 셀 홀더의 상, 하부에 각각 구비되어 배터리 셀의 단자를 전기적으로 연결하는 제1 및 제2 PCB 기판;
상기 제1 및 제2 PCB 기판의 상, 하부에 각각 구비되는 제1 및 제2 소화패치;
상기 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나의 일측에 구비되는 돌출 전극; 및
상기 돌출 전극과 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나를 선택적으로 접속하는 커넥터;를 포함하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.At least one battery cell;
a cell holder into which the battery cell is inserted and fixed;
First and second PCB boards provided above and below the cell holder to electrically connect terminals of the battery cells;
First and second fire extinguishing patches provided on the top and bottom of the first and second PCB boards, respectively;
a protruding electrode provided on one side of one of the first or second PCB boards; and
A connector that selectively connects the protruding electrode and one of the first or second PCB board; including,
Battery pack for portable lighting devices with improved safety and convenience of replacement.
상기 배터리 셀 및 셀 홀더는 원통 또는 다각형의 속이 빈 보호 케이스 내부에 삽입되고, 상기 보호 케이스의 상, 하단에는 상, 하단 커버가 각각 구비되며, 상기 상, 하단 커버 중 하나에는 돌출 전극의 일부가 보호 케이스 외부로 노출되기 위한 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.According to claim 1,
The battery cell and cell holder are inserted into a cylindrical or polygonal hollow protective case, and upper and lower covers are provided at the top and bottom of the protective case, and one of the upper and lower covers has a part of a protruding electrode. Characterized in that a hole is formed for exposure to the outside of the protective case,
Battery pack for portable lighting devices with improved safety and convenience of replacement.
상기 돌출 전극과 커넥터 사이에는 BMS(Battery Management System) 회로기판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.According to claim 1,
Characterized in that a BMS (Battery Management System) circuit board is further provided between the protruding electrode and the connector.
Battery pack for portable lighting devices with improved safety and convenience of replacement.
상기 커넥터는 다수의 접속핀을 구비한 수 커넥터와 상기 접속핀이 끼워져 접속되는 접속홈을 구비한 암 커넥터로 구성되고,
상기 암, 수 커넥터 중 하나는 제1 또는 제2 PCB 기판 중 하나에 고정됨과 함께 나머지 암, 수 커넥터 중 하나는 BMS(Battery Management System) 회로기판에 고정되는 것을 특징으로 하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.According to claim 3,
The connector consists of a male connector with a plurality of connection pins and a female connector with a connection groove into which the connection pins are inserted and connected,
One of the female and male connectors is fixed to one of the first or second PCB boards, and one of the remaining female and male connectors is fixed to a BMS (Battery Management System) circuit board.
Battery pack for portable lighting devices with improved safety and convenience of replacement.
상기 제1 및 제2 PCB 기판에는 배터리 셀에 대응하여 통공이 각각 형성됨과 함께 상기 통공에는 중단부가 배터리 셀을 향해 휘어진 성형 단자가 각각 더 구비되고, 셀 홀더에 끼워진 배터리 셀이 상기 성형 단자에 탄력적으로 접속되는 것을 특징으로 하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.According to claim 1,
Holes are formed in each of the first and second PCB boards corresponding to the battery cells, and each of the holes is further provided with a molded terminal whose middle portion is bent toward the battery cell, and the battery cell inserted into the cell holder is elastically connected to the molded terminal. Characterized in that it is connected to,
Battery pack for portable lighting devices with improved safety and convenience of replacement.
상기 제1 및 제2 소화패치는,
소화물질을 포함하는 코어(core); 및
코어를 둘러싸며, 소정의 온도 이상에서 와해되는 쉘(shell);을 포함하고,
상기 쉘은 에틸렌계 모노머, 스티렌계 모노머, 아크릴계 모노머, 비닐계 모노머 및 니트릴계 모노머로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 중합한 것을 특징으로 하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.According to claim 1,
The first and second fire extinguishing patches are,
A core containing extinguishing material; and
It includes a shell that surrounds the core and disintegrates above a predetermined temperature,
The shell is characterized by polymerizing a monomer mixture containing at least one monomer selected from the group consisting of ethylene-based monomers, styrene-based monomers, acrylic monomers, vinyl-based monomers, and nitrile-based monomers.
Battery pack for portable lighting devices with improved safety and convenience of replacement.
상기 쉘의 바깥쪽 상, 하면에는 점착성 물질이 도포됨으로써 상기 점착성 물질에 의해 제1 또는 제2 PCB 기판, BMS 회로기판을 고정함과 함께 상기 제1 또는 제2 PCB 기판과 BMS 회로기판 간의 절연성이 유지되는 것을 특징으로 하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.According to claim 6,
An adhesive material is applied to the outer upper and lower surfaces of the shell, thereby fixing the first or second PCB board and the BMS circuit board with the adhesive material and providing insulation between the first or second PCB board and the BMS circuit board. Characterized by being maintained,
Battery pack for portable lighting devices with improved safety and convenience of replacement.
상기 쉘의 바깥쪽 상, 하면에는 레진이 충진 및 경화된 것을 특징으로 하는,
안전성과 교체 편의성이 향상된 휴대 조명장치용 배터리 팩.According to claim 6,
Characterized in that the outer upper and lower surfaces of the shell are filled and cured with resin,
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230109183A KR102594386B1 (en) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | Battery pack for portable lighting with improved safety and ease of replacement |
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| KR1020230109183A KR102594386B1 (en) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | Battery pack for portable lighting with improved safety and ease of replacement |
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| KR102594386B1 true KR102594386B1 (en) | 2023-10-27 |
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| KR1020230109183A KR102594386B1 (en) | 2023-08-21 | 2023-08-21 | Battery pack for portable lighting with improved safety and ease of replacement |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001257006A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Japan Storage Battery Co Ltd | Battery system, industrial system equipped with battery system and mobile structure |
| KR20090026648A (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery pack |
| KR102149439B1 (en) | 2020-03-25 | 2020-08-31 | 주식회사 지에프아이 | Battery pack equipped with fire extiguishing film containing fire extiguishing micro―capsule |
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2023
- 2023-08-21 KR KR1020230109183A patent/KR102594386B1/en active IP Right Grant
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| KR102149439B1 (en) | 2020-03-25 | 2020-08-31 | 주식회사 지에프아이 | Battery pack equipped with fire extiguishing film containing fire extiguishing micro―capsule |
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