KR20240092366A - 배터리 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 배터리 디바이스는 배터리 모듈 및 인쇄층을 포함한다. 배터리 모듈은 프레임 및 프레임 내에 배치되는 다수개 배터리 셀을 포함한다. 프레임은 서로 이격되는 다수개 방열 슬롯을 구비하여 적어도 하나의 배터리 셀에서 발생하는 열을 프레임 밖으로 전달하여, 배터리 셀로 하여금 열평형에 도달하도록 한다. 인쇄층은 배터리 모듈의 프레임을 커버하며 직접 방열 슬롯과 접촉한다.

Description

배터리 디바이스{BATTERY DEVICE}

본 발명은 전자소자에 관한 것으로, 특히 배터리 디바이스에 관한 것이다.

휴대용 전자제품（예를 들면 노트북）은 배터리 디바이스를 포함함으로써 필요한 전력을 제공하도록 한다. 배터리 디바이스에는 다수개 배터리 셀이 포함되어 있으며, 각 배터리 셀은 충방전 시 발열이 발생하여 온도가 상승하게 된다. 그러나 과열 상태에서의 배터리 셀은 쉽게 소모되거나 폭발의 위험성이 잠재하므로 해당 배터리 셀의 사용수명에 영향을 주게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 셀 사이에 열평형을 이루어 배터리 셀의 싸이클 수명을 효과적으로 연장할 수 있는 배터리 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 배터리 디바이스는 배터리 모듈 및 인쇄층(printing layer)을 포함한다. 배터리 모듈은 프레임 및 프레임 내에 배치되는 다수개 배터리 셀을 포함한다. 프레임은 서로 이격되는 다수개 방열 슬롯(heat dissipation slot)을 구비하여 적어도 하나의 배터리 셀에서 발생하는 열을 프레임 밖으로 전달하여, 배터리 셀로 하여금 열평형(thermal balance)에 도달하도록 한다. 인쇄층은 배터리 모듈의 프레임을 커버하며 직접 방열 슬롯과 접촉한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 배터리 셀은 적어도 하나의 제1 배터리 셀과 적어도 하나의 제2 배터리 셀을 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1 배터리 셀에서 발생되는 온도는 적어도 하나의 제2 배터리 셀에서 발생되는 온도보다 높다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방열 슬롯은 상기 적어도 하나의 제1 배터리 셀의 위치에 대응되게 설치된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 각 방열 슬롯은 상기 프레임의 측변에서 저면 방향으로 연장되어 L형을 이룬다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 프레임의 두께는 0.7mm이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 각 방열 슬롯의 너비와 깊이 비(어스펙트 비, aspect ratio)는 1보다 크고 2.5 이하이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 배터리 모듈은 또한 다수개 분리판을 포함하며 상기 프레임 내에 위치하여 상기 프레임을 다수개 수용 영역으로 구분하고, 상기 배터리 셀은 각각 상기 수용 영역 내에 위치한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 배터리 디바이스는 상기 배터리 모듈의 상기 프레임 상에 배치되어 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판, 및 상기 프레임 상에 배치되어 상기 회로기판을 커버하도록 하는 보호 플레이트를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 배터리 디바이스는 보호층을 더 포함하며, 상기 배터리 모듈은 상기 인쇄층과 상기 보호층 사이에 위치한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 각 배터리 셀은 소프트팩 배터리 셀을 포함한다.

상기에 의해, 본 발명에 의한 배터리 디바이스의 설계에 있어서, 프레임은 방열 슬롯을 구비하여 적어도 하나의 배터리 셀에서 발생되는 열을 프레임 밖으로 전달하여, 이를 통해 상기 배터리 셀의 온도를 낮추어 배터리 셀 사이에 열평형에 도달하도록 한다. 다시 말하면, 방열 슬롯의 설치를 통해 열대류의 방식으로 방열을 진행하고 방열 면적을 증가함으로써, 배터리 셀의 서로간의 온도가 동일 또는 유사에 도달하도록 하여 배터리 셀의 싸이클 수명을 효과적으로 연장하도록 한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 디바이스의 입체 분해 사시도이다.
도 1b는 도 1a 중의 배터리 디바이스의 국부적 입체 단면 사시도이다.
도 1c는 도 1b의 다른 시각에서의 국부적 입체 단면 사시도이다.
도 1d는 도 1a 중의 프레임의 국부적 입체 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 배터리 디바이스의 입체 분해 사시도이다.

본 발명의 상기 특징과 장점으로 하여금 더욱 용이하도록 하기 위해 하기에 실시예를 예로 하여 도면을 결부하여 상세하게 설명하도록 한다.

하기 상세한 설명을 참조하여 도면을 결부하여 본 발명을 이해할 수 있으며, 본 발명에 대한 용이한 이해와 도면의 간략화를 위해 도면 중의 구성요소는 실제 비례대로 도시한 것이 아니라는 점에 유의해야 한다. 또한, 도면 중의 각 구성요소의 수량 및 크기는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 디바이스의 입체 분해 사시도이다. 도 1b는 도 1a 중의 배터리 디바이스의 국부적 입체 단면 사시도이다. 도 1c는 도 1b의 다른 시각에서의 국부적 입체 단면 사시도이다. 도 1d는 도 1a 중의 프레임의 국부적 입체 단면 사시도이다. 설명이 편리하도록 하기 위해 도 1c는 도 1b 중의 인쇄층에 대한 도시는 생략하도록 한다.

도 1a를 참조하면, 본 실시예에 있어서 배터리 디바이스(100a)는 예를 들면 노트북 또는 기타 종류의 전자제품에 활용되는 배터리 디바이스로, 배터리 모듈(110a) 및 인쇄층(120a)을 포함한다. 배터리 모듈(110a)은 프레임(111a) 및 프레임(111a) 내에 배치되는 다수개 배터리 셀（3개의 배터리 셀(112)을 예시적으로 도시）을 포함한다. 프레임(111a)은 서로 이격되는 다수개 방열 슬롯(113)을 구비하여，적어도 하나의 배터리 셀(112)에서 발생되는 열을 프레임(111a) 밖으로 전달하여，배터리 셀(112)이 열평형에 도달하도록 한다. 인쇄층(120a)은 배터리 모듈(110a)의 프레임(111a)을 커버하며 방열 슬롯(113)과 직접 접촉한다.

상세하게, 본 실시예에 있어서, 배터리 모듈(110a)은 또한 다수개 분리판(115a)을 포함하며, 분리판(115a)은 프레임(111a) 내에 위치하여 프레임(111a)을 다수개 수용 영역（예시적으로 3개의 수용 영역(A)）으로 구분하고, 배터리 셀(112)은 각각 수용 영역(A) 내에 위치한다. 일 실시예에 있어서, 배터리 셀(112)은 소프트팩 배터리 셀일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에 의한 배터리 셀(112)은 적어도 하나의 제1 배터리 셀（2개의 제1 배터리 셀(114)을 예시적으로 도시）과 적어도 하나의 제2 배터리 셀（1개의 제2 배터리 셀(116)을 예시적으로 도시）을 포함하며, 그 중 제1 배터리 셀(114)이 충방전 시 발생되는 온도는 제2 배터리 셀(116)이 충방전 시 발생되는 온도보다 높다.

동시에 도 1b, 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 본 실시예에 있어서, 방열 슬롯(113)은 프레임(111a)을 관통하는 슬롯 홀이며, 방열 슬롯(113)은 프레임(111a)의 측변(S)으로부터 저면(U)으로 연장되어 L형을 이룬다. 즉, 프레임(111a) 내의 기류는 방열 슬롯(113)을 통해 프레임(111a) 외부로 전달된다. 도 1a 및 도 1b와 같이, 본 실시예에 의한 방열 슬롯(113)은 제1 배터리 셀(114)의 위치와 대응되게 설치하며, 프레임(111a)의 측변(S)에 설치한다. 그 중 프레임(111a) 내에 위치하는 제1 배터리 셀(114)은 방열 슬롯(113)과 직접 접촉한다. 방열 슬롯(113)이 인쇄층(120)과 프레임(111a) 내부를 연통하므로 열대류의 방식을 통해 제1 배터리 셀(114)의 열을 인쇄층(120)으로 전달한다.

간단히 말하면, 본 실시예에 의한 방열 슬롯(113)은 온도가 높은 제1 배터리 셀(114)에 대응하여 설치한 것이고, 온도가 낮은 제2 배터리 셀(116) 주위에는 방열 슬롯(113)을 설치하지 않았다. 따라서 방열 슬롯(113)은 제1 배터리 셀(114)에서 생성되는 열을 열대류 방식을 통해 프레임(111a) 밖으로 전달하여 제1 배터리 셀(114)의 온도를 낮춤으로써（예를 들면 2.35℃ 하강） 제1 배터리 셀(114)의 온도가 제2 배터리 셀(116)의 온도와 열평형에 도달하도록 한다.

다시 도 1b 내지 도 1d를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 프레임(111a)의 두께(T)는 예를 들면 0.7mm, 각 방열 슬롯(113)의 너비와 깊이 비는 1보다 크거나 2.5 이하이다. 일 실시예에 있어서, 각 방열 슬롯(113)의 깊이 (D)는 예를 들면 0.2mm, 각 방열 슬롯(113)의 너비(W)는 예를 들면 0.5mm이다. 본 실시예에서는 프레임(111a)의 측변(S)에만 방열 슬롯(113)을 설치하였으나, 기타 실시예에 있어서 방열 수요에 의해 대응되는 배터리 셀(112)의 2개 측변 또는 3개 측변에 방열 슬롯(113)을 설치할 수도 있으며, 이는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

또한, 다시 도 1a를 참조하면, 본 실시예에 의한 배터리 디바이스(100a)는 회로기판(130) 및 보호 플레이트(140)를 포함한다. 회로기판(130)은 배터리 모듈(110a)의 프레임(111a) 상에 배치되어 배터리 셀(112)과 전기적으로 연결된다. 보호 플레이트(140)는 프레임(111a) 상에 배치되어 회로기판(130)을 커버하여 회로기판(130)을 보호하도록 한다. 일 실시예에 있어서, 프레임(111a)의 재질과 보호 플레이트(140)의 재질은 플라스틱일 수 있다. 또한, 배터리 디바이스(100a)는 보호층(150)을 포함하며, 배터리 모듈(110a)은 인쇄층(120a)과 보호층(150) 사이에 위치한다. 여기서 보호층(150)은 단일색의 시트재일 수 있으며, 프레임(111a)의 저면(U)에 배치되어 인쇄층(120a)과 함께 배터리 모듈(110a)을 커버한다. 인쇄층(120a)은 문자 또는 이미지를 포함하여 배터리 디바이스(100a)의 모델명 등 정보를 표시할 수 있으며, 따라서 인쇄층(120a)은 라벨층으로 간주할 수도 있다.

간단히 말하면, 본 실시예에 의한 프레임(111a)은 방열 슬롯(113)을 구비하며, 방열 슬롯(113) 설치를 통해 냉각 조건 개선 및 배터리 셀(112)의 방열 면적을 증가할 수 있으며, 온도가 높은 배터리 셀(112)에서 발생되는 열을 열대류 방식을 통해 프레임(111a) 밖으로 전달함으로써 해당 배터리 셀(112)의 온도를 낮추어 배터리 셀(112) 사이에 열평형에 도달하도록 한다. 따라서, 본 실시예에 의한 배터리 디바이스(100a)의 배터리 셀(112) 사이의 온도는 동일 또는 유사하게 되어，배터리 셀(112)의 싸이클 수명을 효과적으로 연장할 수 있다. 또한, 프레임(111a) 상에 방열 슬롯(113)을 설치함으로써 배터리 디바이스(100a)의 방열 제어 시스템을 보다 간단하게 할 수 있고 단열재료의 사용을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.

여기서 하기 실시예는 상기 실시예의 도면부호와 일부 내용을 따르며, 그 중 동일한 도면부호로 동일 또는 근접한 구성요소를 표시하며, 동일한 기술내용에 대한 설명은 생략한다는 점을 명시해야 한다. 생략한 부분에 대해서는 상기 실시예를 참조할 수 있으며, 하기 실시예에서는 중복하여 설명하지 않도록 한다.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 배터리 디바이스의 입체 분해 사시도이다. 도 1a와 도 2를 함께 참조하면, 본 실시예에 의한 배터리 디바이스(100b)는 도 1a 중의 배터리 디바이스(100a)와 유사하며, 양자의 구별점은, 본 실시예에 있어서 배터리 모듈(110b)의 프레임(111b)은 분리판(115b)을 통해 4개의 수용공간(B)을 분리하며, 4개의 배터리 셀(112)은 각각 상기 수용공간(B)에 위치한다. 여기서, 방열 슬롯(113)은 각 배터리 셀(112)에 대응되게 설치되며, 그 중에서 온도가 높은 배터리 셀(112)은 다수개 방열 슬롯(113)과 대응되므로 상기 배터리 셀(112) 사이에 열평형에 도달하게 되고 배터리 셀(112)의 싸이클 수명을 효과적으로 연장할 수 있다. 방열 슬롯(113) 설치 수량은 배터리 셀(112)의 방열 수요 및 프레임(111b) 길이에 의해 결정할 수 있으며, 그 중 온도가 높은 배터리 셀(112)은 수량이 많고 밀도가 높은 방열 슬롯(113)을 설치할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 의한 배터리 디바이스의 설계에 있어서, 프레임은 방열 슬롯을 구비하여 적어도 하나의 배터리 셀에서 발생되는 열을 프레임 밖으로 전달하여, 이를 통해 해당 배터리 셀의 온도를 낮춤으로써 배터리 셀 간에 열평형에 도달하도록 한다. 다시 말해서 방열 슬롯 설치를 통해 열대류 방식으로 방열을 진행하고 방열 면적을 증가함으로써 배터리 셀 사이의 온도가 동일 또는 유사에 도달하도록 하여 배터리 셀의 싸이클 수명을 효과적으로 연장하도록 한다.

본 발명은 실시예를 통해 상기와 같이 기재하나 이에 한정된 것은 아니며, 동 기술분야에 숙지한 자라면 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 조건에서 적절한 변동 및 변형을 진행할 수 있는 것이며, 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의해 결정된다.

100a, 100b: 배터리 디바이스
110a, 110b: 배터리 모듈
111a, 111b: 프레임
112: 배터리 셀
113: 방열 슬롯
114: 제1 배터리 셀
115a, 115b: 분리판
116: 제2 배터리 셀
120a, 120b: 인쇄층
130: 회로기판
140: 보호 플레이트
150: 보호층
A: 수용 영역
D: 깊이
L: 너비
S: 측변
T: 두께
U: 저면
W: 슬롯 너비

Claims (10)

1. 프레임 및 상기 프레임 내에 배치되는 다수개 배터리 셀을 포함하며, 상기 프레임은 서로 이격되는 다수개 방열 슬롯을 구비하여 적어도 하나의 상기 배터리 셀에서 발생되는 열을 프레임 밖으로 전달하여 상기 배터리 셀로 하여금 열평형에 도달하도록 하는 배터리 모듈, 및
   상기 배터리 모듈의 상기 프레임을 커버하며 상기 방열 슬롯과 직접 연결되는 인쇄층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 셀은 적어도 하나의 제1 배터리 셀과 적어도 하나의 제2 배터리 셀을 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1 배터리 셀에서 발생되는 온도는 적어도 하나의 제2 배터리 셀에서 발생되는 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
3. 제2항에 있어서,
   상기 방열 슬롯은 상기 적어도 하나의 제1 배터리 셀의 위치에 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
4. 제1항에 있어서,
   상기 각 방열 슬롯은 상기 프레임의 측변에서 저면 방향으로 연장되어 L형을 이루는 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
5. 제1항에 있어서,
   상기 프레임의 두께는 0.7mm인 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
6. 제5항에 있어서,
   상기 각 방열 슬롯의 너비와 깊이 비는 1보다 크고 2.5 이하인 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 모듈은 또한 다수개 분리판을 포함하며 상기 프레임 내에 위치하여 상기 프레임을 다수개 수용 영역으로 구분하고, 상기 배터리 셀은 각각 상기 수용 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
8. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 모듈의 상기 프레임 상에 배치되어 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 회로기판, 및
   상기 프레임 상에 배치되어 상기 회로기판을 커버하도록 하는 보호 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
9. 제1항에 있어서,
   보호층을 더 포함하며, 상기 배터리 모듈은 상기 인쇄층과 상기 보호층 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.
10. 제1항에 있어서,
    상기 각 배터리 셀은 소프트팩 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 디바이스.

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