KR20010025005A

KR20010025005A - 소형 전기기기용 전지팩

Info

Publication number: KR20010025005A
Application number: KR1020007012564A
Authority: KR
Inventors: 다나카마사토시; 다케우치다카시
Original assignee: 사토 도리; 히다치 마쿠세루가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-03-26
Also published as: CN1169244C; WO2000059053A1; KR100705492B1; US6534213B1; JP2000277072A; JP4155373B2; CN1297586A; AU3453400A

Abstract

휴대전화기에 대해서 착탈 자유롭게 장착되어 전화기의 외주면의 일부를 구성하는 전지팩에 있어서, 전지팩에 있어서의 소형 전기기기와의 접촉방향에 대한 전지(28)의 변형(44a)를 수납케이스(34)의 내면에 마련한 간극(51)에 의해 흡수하는 한편, 전화기의 외주방향에는 전지(28)의 변형(44b)에 의한 수납케이스(34)의 변형을 허용한다.

Description

소형 전기기기용 전지팩{BATTERY PACK FOR SMALL-SIZED ELECTRIC APPARTUS}

최근, 휴대전화기와 같은 전지구동식 소형 전기기기의 소형경량화에 대한 기업간의 경쟁은 심하고, 그것에 사용되는 주요한 부품중의 하나인 전지팩도 그 예외는 아니다. 이러한 요망에 대해서 전지의 외형형상을 박판형상으로 형성하는 것에 의해서 소형화를, 또 전지의 외장재를 종래의 철에서 알루미늄으로 변경하는 것에 의해서 경량화를 도모하고 있다. 또, 이와 같은 전지를 케이스내에 수납할 때에도 수납케이스의 두께를 필요 최소한으로 억제함과 동시에 전지의 외표면과 수납케이스 내면을 밀착시키는 것에 의해서 소형경량화를 한층 더 도모할 수 있다는 것은 명확하다.

본 발명은 전지를 수납한 케이스를 휴대전화기와 같은 소형 전기기기에 대해서 외측에서 착탈 자유롭게(가능하게) 장착하면 상기 소형 전기기기에 있어서의 외표면의 일부를 구성하는 전지팩에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 실시하는 휴대전화기로서 전지팩이 분리된 상태에 있는 것을 도시한 개략 사시도,

도 2는 도 1에 도시한 휴대전화기로서 전지팩이 부착된 상태에 있는 것을 도시한 개략사시도,

도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 전지팩을 구성하는 전지의 개략사시도,

도 4는 본 발명의 1실시예에 의해 구성한 전지팩을 도시한 개략사시도,

도 5는 도 4에 도시한 전지팩의 부분 측단면도,

도 6은 도 4와 도 5에 도시한 전지팩에 있어서, 전지팩의 변형이 흡수되는 상태를 도시한 설명도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 구성한 전지팩의 부분 측단면도,

도 8은 도 7에 도시한 전지팩에 있어서, 전지팩의 변형이 흡수되는 상태를 도시한 설명도,

도 9는 도 7에 도시한 실시예의 변형예를 도시한 전지팩의 부분 측단면도,

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 의해 구성한 전지팩의 개략 분해사시도,

도 11은 도 10에 도시한 전지팩의 개략 사시도,

도 12는 도 11에 도시한 전지팩의 부분 측단면도,

도 13은 도 11에 도시한 전지팩에 있어서 전지팩의 변형이 흡수되는 상태를 도시한 설명도.

발명의 개시

그러나, 소형 전기기기에 필요한 전지용량을 유지하고자 하면, 전지로서는 그것에 적합한 용적을 필요로 하고 있다. 예를 들어, 휴대전화기에서는 대략 직사각형의 편형한 전지를 이용하고 있지만, 이 전지에 대해서 박형화를 도모하고자 하면 그 전후면의 면적을 크게 하지 않으면 안되고, 또 전후면을 크게 하면 전지의 중앙부분에 있어서의 강도저하는 피할 수 없다. 여기서, 전지의 외장재가 철이면 그 재료가 갖는 강성에 의해서 외형형상을 유지하는 것은 가능하였지만, 알루미늄을 외장재로 사용하게 되면 동일한 두께에서는 강성이 부족하여 충방전 사이클동안 전지의 전후면에 부풀어오름(팽창)이 발생하는 것이 알려져 있다.

휴대전화기에 있어서는 전원을 구성하는 전지는 적어도 1개의 전지를 수납케이스에 수납한 전지팩의 형태로 사용되고 있다. 이 경우, 상술한 불합리(문제점)에 대해 수납케이스의 두께를 크게 설정해서 강성을 증가시키거나 전지의 표면과 수납케이스의 내면 사이에 전지의 부풀어오름을 흡수하기 위한 공극을 미리 마련하는 것에 의해서 전지팩 전체로서의 변형을 방지하고, 전지팩이 장착되는 소형 전기기기로의 영향을 미연에 방지하는 것도 고려된다. 그러나, 이와 같은 방책은 소형 경량화에 반하는 방법인 것은 명확하다.

본 발명자들은 상기 문제점을 해소하기 위해, 소형 전기기기와 전지팩의 끼워맞춤부분에 대해서 고찰을 실시하였다. 그 결과, 소형 전기기기와 전지팩의 끼워맞춤부분은 양자의 끼워맞춤 강도를 유지하는 점에서도 변형은 가급적 억제할 필요가 있다. 그것에 대해서, 소형 전기기기는 그 케이싱의 윤곽 자체가 둥그스름하게 형성되는 경우가 많으므로, 전지의 변형에 의한 다소의 케이싱의 부풀어오름은 눈에 띄지 않는 것을 발견하였다. 즉, 전지팩 전체로서의 변형이 문제로 되는 것이 아니고 소형 전기기기와의 접촉면에서의 전지팩의 변형조차 방지할 수 있으면 전지의 변형에 기인하는 악영향은 발생하지 않는다.

본 발명의 목적은 상기한 식견에 따라서 이루어진 것으로서, 전지팩에 있어서의 소형 전기기기와의 접촉방향으로의 수납케이스의 변형을 규제하는 한편, 소형 전기기기의 외측방향으로 전지 본체의 변형을 유도하는 것에 의해, 전지팩 전체로서의 소형 경량화를 가급적 도모하면서 전지팩의 변형에 기인하는 소형 전기기기측에 대한 기구적인 영향을 미연에 방지할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 전지팩은 휴대전화기와 같은 소형 전기기기에 대해서 착탈 자유롭게 장착되고, 그 소형 전기기기의 외표면의 일부를 구성하도록 되어 있다. 이 전지팩은 박판형상의 외형형상을 갖고 그 두께 외측방향으로의 변형이 허용되고 있는 전지와 그 전지의 주위를 긴밀하게 포위하는 수납케이스를 구비하고 있다.

또, 소형 전기기기로의 장착시에 있어서의 소형 전기기기와의 접촉방향으로의 수납케이스의 변형을 규제하는 한편, 그것과는 반대측의 소형 전기기기의 외측방향에 대한 수납케이스의 변형을 허용하고 있다.

상기 전지의 두께 방향의 1방향 즉 소형 전기기기의 케이싱으로의 상기 전지의 변형이 억제되는 전지팩을 구성할 수 있다. 그 경우, 상기 전지의 변형 억제는 수납케이스에 있어서의 변형을 허용하는 면의 강성을 동일한 전지의 변형이 억제되고 있는 면의 강성보다 작게 설정하거나 수납케이스에 있어서의 변형이 억제되는 면에 있어서의 중앙 부분에 오목부를 마련하는 것에 의해 달성할 수 있다.

상기 수납케이스는 전지의 둘레가장자리 부분을 유지하는 한편, 전지와 그 두께 방향의 접촉면 사이에 상기 전지의 변형을 흡수하기 위한 간극이 마련되어 있어도 좋다. 그 경우에 상기 수납케이스의 내부에 마련하는 간극은 전지와의 대향면에 있어서의 중앙부분에 오목부를 마련하거나 또는 전지의 주위를 수납케이스의 내면에 결합하는 유지재의 두께로 형성해도 좋다.

본 발명은 상기한 바와 같이 전지팩에 있어서의 소형 전기기기와의 접촉방향으로의 수납케이스의 변형을 규제하는 한편, 소형 전기기기의 외측방향으로의 전지의 변형을 허용하고 있다. 따라서, 전지팩 전체로서의 소형 경량화를 가급적 도모하면서 전지팩의 변형에 기인하는 소형 전기기기측에 대한 끼워맞춤성을 유지함과 동시에 전지팩내에 있어서의 전지의 고정상태의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이후, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 기술하겠지만, 첨부 도면에 있어서는 동일 부품에 대해서 동일 부호를 사용하고 있다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하의 설명에 있어서는 본 발명을 휴대전화기의 전지팩에 실시한 것으로 해서 그 상세를 설명한다. 그러나, 본 발명은 휴대전화기에 한정되지 않고, 소형경량화를 필요로 하는 각종 소형 전기기기의 전지팩에 대해서도 대략 마찬가지로 실시할 수 있는 것은 물론이다.

휴대전화기(10)은 도 1과 도 2에 그 외관을 개략적으로 예시하는 바와 같이 종래와 대략 마찬가지로 전화기로서 필요한 조작부(14) 및 표시부(16)을 그 앞면(20)에 마련한 대략 직사각형 상자형상의 본체케이스(18)로 이루어진다. 이 본체케이스(18)의 한쪽 끝에 있어서의 이면(22)의 부분은 L자형상으로 잘라내어져 장착면(24)에 의해 구획되는 전지팩실을 형성하고 있다. 전지팩(12)는 이 본체케이스(18)에 대해서 착탈 자유롭게 부착되도록 되어 있지만, 본체케이스(18)에 대해서 부착하면 도 2에 도시한 바와 같이 상기 전지팩실에 수납되게 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 전지팩(12)가 전지팩실에 수납되어 있으면, 전지팩(12)의 접속면(26)과 본체케이스(18)의 장착면(24)가 밀착된다. 이와 같이, 전지팩(12)가 본체케이스(12)에 대해서 부착되어 있으면, 양자는 일체로 되어 대략 직사각형 상자형상을 나타내고, 손바닥으로 쥘 수 있는 크기로서 단차가 없는 외주형상을 구성하도록 하고 있다.

전지팩(12)는 합성수지제의 대략 직사각형의 수납케이스(34)로 이루어지고, 이 수납케이스(34)의 내부에는 도 3에 도시한 바와 같이 직사각형 박판형상으로 형성한 전지(28)과 그 측면(30)상에 배치된 전지(28)에 대한 충방전시의 보호회로(32)가 봉지되어 있다. 휴대전화기(10)의 전기회로와 전지(28)의 인터페이스는 종래의 휴대전화기와 마찬가지로 수납케이스(34)의 일부에 도시한 실시예에서는 접속면(26)에 형성한 개구를 거쳐서 노출되는 전극(36)과 본체케이스(18)에 있어서의 대응하는 전극으로 구성되어 있다. 따라서, 전지팩(12)가 본체케이스(18)에 부착되어 있는 한, 휴대전화기(10)은 전지팩(12)에서 급전되는 것이다.

전지(28)은 여러회의 충방전이 가능한 리튬이온전지로서, 도 3과 같이 직사각형 형상의 앞면(38) 및 뒷면(40)을 갖고, 각각의 면(38), (40)의 폭W를 휴대전화기의 본체케이스(18)의 폭보다 약간 작게 설정함과 동시에 두께 d를 5㎜ 내지는 그 이하의 박판형상으로 구성하고 있다.

또, 전지(28)의 외장셸(42)의 재질로서 알루미늄과 같은 비중이 작은 재질을 사용함과 동시에 그 두께를 규격내에서 허용할 수 있는 최소한으로 설정하는 것에 의해, 전지 전체로서 가능한 한 경량화를 도모하고 있다. 이러한 경량소형화를 실행해도 외장셸(42)의 측면(30) 내지는 그 근방 부분의 형상은 정확하게 유지된다. 그러나, 충방전 사이클을 통해서 내압이 증가했을 때, 전지(28)의 앞면(38) 및 뒷면(40)의 중앙 부분은 도 6에 있어서 (44a)와 (44b)로 나타내는 바와 같이 서로 반대방향으로 팽창하지만, 이 팽창에 의한 상기 중앙 부분의 돌출은 0. 3㎜정도 허용하도록 하고 있다.

한편, 수납케이스(34)는 절연성을 갖는 합성수지재로 형성되고, 전지(28)의 주위를 가능한 한 밀착시켜 포위하는 것에 의해, 외부에서 전지(28)을 직접적으로 접촉시키는 것을 저지하고 있다.

여기서, 수납케이스(34)는 그 두께를 예를 들어 0. 6㎜ 또는 그 이하로 가능한 한 작게 설정하는 것에 의해, 전지팩 전체로서의 중량 및 용적 감소를 도모하고 있다. 한편, 그에 따라 수납케이스(34)로서의 강도가 저하하는 것은 피할 수 없다. 그러나, 전지(28)의 측면(30) 또는 그 근방부와 같이 비교적 변형이 적고 강성이 높은 부분에서 수납케이스(34)의 내면과 접착해서 양자를 접합함과 동시에 전지(28)의 외표면과 수납케이스(34)의 내표면을 가능한 한 밀착시키는 것에 의해, 수납케이스(34) 그 자체의 변형을 허용하면서 전지(28)의 강성을 이용해서 전지팩 전체로서의 강도를 유지할 수 있도록 하고 있다.

본 발명은 상기한 구성에 있어서, 또 전지팩(12)에 있어서의 휴대전화기(10)과의 접촉위치에 있어서의 변형을 저지하면서 내장하는 전지(28)의 변형을 휴대용 전화기(10)의 외주방향으로 유도하고 있다.

이러한 특징적인 구성을 실현하기 위해, 전지팩(12)를 구성하는 전지(28), 수납케이스(34) 및 양자의 접합을 유지하는 후술하는 접합유지재(46)으로 이루어지는 3개의 주요 부재중의 적어도 어느 1개의 형상을 이하에서 상세하게 기술하는 바와 같이 설정하고 있다.

우선, 전지(28)에 있어서는 외장셸(42)에 있어서의 앞면(38)이 부풀어올라 전지팩(12)의 중앙부가 본체케이스(18)의 장착면(24)쪽으로 돌출하는 것을 방지하고 있다. 이 방지방법으로서는 예를 들어 도 4 및 도 5에 예시하는 바와 같이, 외장셸(42)에 있어서의 부풀어오름을 방지하도록 앞면(38)의 중앙 부분에 미리 제조단계에서 오목부(48)을 마련하고 있다. 따라서, 가령 셸(42)의 내압이 증대해서 앞면(38) 및 뒷면(40)의 중앙에 도 6에 도시한 부풀어오름부(swelled portion)(44)가 발생해도 휴대전화기(10)의 장착면(24)의 방향으로는 오목부(48)이 그 부풀어오름부(44a)를 흡수하여 수납케이스(34)에 있어서의 접속면(26)의 중앙이 돌출하는 것을 방지하는 것이다. 한편, 접속면(26)과는 반대측의 수납케이스(34)의 외면(50)에 대해서는 부풀어오름부(44b)에 의한 중앙부의 변형을 허용하고 있다.

다른 방법으로서는 또는 그것에 부가해서, 외장셸(42)에 있어서의 앞면(38)을 뒷면(40)보다 두껍게 해서 강성을 다르게 해도 좋고, 그 경우에는 셸(42)의 내압력이 증대한 경우에 있어서도 그 증대의 영향이 강성이 작은 뒷면(40)측에 집중하여 휴대전화기(10)과의 접촉면(26)의 변형이 방지된다.

도 7과 도 8에 도시한 본 발명의 다른 실시예에서는 전지(28)의 앞면(38)과 대치하는 수납케이스(34)의 내면상에 전지(28)의 변형에 수반하는 전지(28)의 부풀어오름부(44a)가 끼워넣어지는 오목부(52)를 형성하고 있다. 이러한 오목부(52)는 수납케이스(34)에 있어서의 휴대전화기(10)과의 접촉방향으로만 원하는 개소에 마련하고 있다. 그러나, 도 9에 도시한 바와 같이, 수납케이스(34)의 후면(40)과 대치하는 수납케이스(34)의 다른쪽 면에도 마찬가지의 오목부(52a)를 마련하고 전지(28)의 팽창을 흡수하도록 해도 좋다.

또, 오목부(52)는 전지(28)의 부풀어오름을 흡수할 수 있는 것이면 그 형상 및 형성위치는 임의로 설정하는 것이 가능하지만, 구면의 일부를 구성하도록 형성하면 사출성형을 용이하게 실행할 수 있음과 동시에 오목부(52)의 둘레가장자리에 있어서의 강도가 유지된다.

본 발명의 제3 실시예를 도 10∼도 13에 도시한다. 이 실시예에서는 전지(28)과 수납케이스(34) 사이에 접합유지재(46)을 사용하고 있다. 이 접합유지재(46)으로서는 그 두께를 무시할 수 있을 정도로 작은 양면 테이프 또는 접착제를 사용하고 있다. 그러나, 본 실시예에 관한 접합유지재(46)은 도 10∼도 13에 예시하는 바와 같이 외장셸(42)에 발생하는 부풀어오름부(44a)의 높이에 대응한 예를 들어 0. 3㎜ 정도의 두께를 갖는 양면 테이프를 사용하고 있다.

이러한 접합유지재(46)의 형상으로서는 도 10과 도 11에 예시하는 바와 같이 외장셸(42)의 앞면(38)에 있어서의 둘레가장자리부분을 띠형상으로 접합하는 중앙부분에 직사각형 개구(54)가 있는 시트형상으로서, 도 12와 도 13에 도시한 바와 같이 중앙부에 마련한 개구(54)에 전지(28)의 부풀어오름부(44a)가 끼워넣어져 수납케이스(34)의 변형을 방지하도록 하고 있다.

지금까지, 본 발명의 몇가지의 바람직한 실시예를 상세하게 설명했지만, 당업자라면 몇가지의 변형 내지 개변(改變) 등을 안출해 낼 수 있는 것이다. 예를 들면, 상술한 각 실시예에 있어서는 휴대전화기(10)의 본체케이스(18)에 있어서의 끝부를 잘라내어 전지팩실을 형성하고, 이 전지팩실에 전지팩(12)를 끼워넣도록 구성하고 있다. 그러나, 전지팩실은 본체케이스(18)의 중앙부분을 잘라내어 형성해도 좋고, 또 본체케이스(18)의 상단 내지 하단에 끼워넣는 것 등 그 장착 위치는 한정되는 것은 아니다.

또, 수납케이스(34)에 내장하는 전지(28)은 알루미늄 외장셸을 사용한 리튬이온 전지에 한정되지 않고, 그 전지의 종류, 외관형상 또는 외장셸(42)의 재질은 적절하게 변경해서 실시할 수 있는 것은 물론이다. 또, 전지팩 전체로서의 외관형상이나 그 치수는 적용하는 소형 전기기기에 대응시켜 변경된다.

따라서, 이들 변형예도 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 한, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

Claims

소형 전기기기에 대해서 착탈 자유롭게 장착되고 이 소형 전기기기의 외주면의 일부를 구성하는 전지팩으로서,

두께가 있는 박판형상의 외형형상을 갖고 그 두께 외측방향으로의 변형이 허용되고 있는 전지,

그 전지를 긴밀하게 포위하는 수납케이스 및

소형 전기기기로의 장착시에 있어서의 소형 전기기기의 외주방향에 대한 전지의 변형을 허용하지만, 소형 전기기기와의 접촉방향에 대한 수납케이스의 변형을 흡수하는 수단으로 이루어지는 소형 전기기기용 전지팩.
제1항에 있어서,

상기한 전지는 그 두께방향에 있어서의 1방향으로의 변형이 억제되어 있는 전지팩.
제2항에 있어서,

상기한 전지의 변형억제는 수납케이스에 있어서의 변형을 허용하는 제2 면의 강성을 상기 수납케이스에 있어서의 변형을 억제하는 제1 면의 강성보다 작게 설정한 전지팩.
제2항에 있어서,

상기한 전지의 변형억제는 변형을 억제하는 수납케이스의 제1 면에 있어서의 중앙부분에 오목부를 마련하고 있는 전지팩.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기한 전지의 표면과 대향하는 수납케이스의 적어도 제1 표면에 전지측의 부풀어오름부에 대응한 크기의 오목부가 미리 형성되어 있는 전지팩.
제1항에 있어서,

상기 수납케이스는 전지의 둘레가장자리 부분을 유지하는 한편, 전지와 그 두께방향의 접촉면 사이에 전지의 변형을 흡수하기 위한 간극을 마련하고 있는 전지팩.
제6항에 있어서,

상기 수납케이스 내부에 마련하는 간극은 전지와의 대향면에 있어서의 중앙부분에 형성한 전지측의 부풀어오름부에 대응한 크기의 오목부인 전지팩.
제6항에 있어서,

상기 수납케이스 내부에 마련하는 간극은 전지의 주위를 수납케이스 내면에 접합하기 위한 유지재의 두께에 의해서 구성되는 전지팩.