KR101770326B1 - 공냉식 구조의 전지팩 및 이를 포함하는 무선 디바이스 - Google Patents

공냉식 구조의 전지팩 및 이를 포함하는 무선 디바이스 Download PDF

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Abstract

공냉식 구조의 전지팩 및 이를 포함하는 무선 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선으로 작동하는 디바이스 본체와 상기 디바이스 본체에 전원을 공급하는 전지팩으로 구성된 무선 디바이스로서, 상기 전지팩은, 복수의 전지셀들로 구성된 전지모듈을 내부에 수납하고 있으며, 냉매의 유입과 배출을 위한 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구가 형성되어 있는 팩 케이스를 포함하고 있으며, 상기 디바이스 본체는, 공기의 유동을 위한 냉각 팬과, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구에 각각 연통되는 제 2 냉매 배출구와 제 2 냉매 유입구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스를 제공한다.

Description

공냉식 구조의 전지팩 및 이를 포함하는 무선 디바이스 {Battery Pack of Air Cooling Structure Employed with the Same}
본 발명은 공냉식 구조의 전지팩 및 이를 포함하는 무선 디바이스에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이 중, 노트북 컴퓨터는 기존의 데스크탑 PC에 비해 휴대하기가 편리한 것이 최대 장점이라 할 수 있으며, 이러한 휴대를 가능케 하는데 가장 큰 역할을 하는 것 중의 하나는 노트북 컴퓨터의 에너지원인 전지팩이라 할 수 있다. 전지팩 사용에 있어서는 무엇보다도 안전성이 우선 검증되어야 하며, 셀의 발화 및 폭발은 노트북 컴퓨터 사용의 가장 큰 위험요인 중 하나이다.
도 1에는 종래의 노트북 컴퓨터용 전지팩의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 복수의 전지들(20, 21)이 직렬 및 병렬 연결되어 구성된 전지모듈이 팩 케이스(40) 내에 장착되어 있다. 팩 케이스(40)에 내장되어 있는 각각의 전지들(20, 21)은 금속 플레이트(30)에 연결된 양극 도선과 음극 도선 및 FPCB을 통해 보호회로 모듈(도시 생략)에 연결되어 있다.
이와 같이, 종래의 전지팩은 열을 가두는 구조로 되어 있어 충방전량이 많을수록 발열이 누적되어 위험영역에 도달하게 된다. 종래의 전지팩은 온도 상승에 의한 위험 영역 도달시 보호 회로가 동작하여, 더 이상 충방전을 못하도록 회로를 차단하여 용량은 남아 있지만 더 이상 사용할 수 없게 되어 사용자에게 불편함 및 불안감을 주는 문제가 발생한다.
한편, 하이브리드 자동차 등의 전원으로 사용되는 중대형 전지모듈에 있어서는 냉각팬을 장착하여 공기를 순환시키는 기술이 개시되어 있으나, 중대형 전지모듈의 냉각 방식을 그대로 노트북 컴퓨터의 전지팩에 적용하는 경우에는 전지팩의 크기 증가 등이 유발되어 노트북 컴퓨터용 전지팩에 직접 활용할 수 없는 문제점을 가진다.
또한, 전지팩에 냉각팬을 장착하는 구성은 추가 구성요소가 필요하고 그 설계의 복잡함으로 인하여 제조 비용의 상승을 유발하는 문제점이 있다.
따라서, 노트북 컴퓨터용 전지팩에 효과적으로 적용할 수 있는 냉각기술의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 특정 구조의 무선 디바이스에 의해, 노트북 컴퓨터용 전지팩이 과열되는 경우에 노트북의 냉각팬을 동작시켜 공기를 노트북과 전지팩에 순환시켜 전지팩의 온도를 효과적으로 제어할 있는 공냉식 구조의 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공냉식 구조의 전지팩 및 이를 포함하는 무선 디바이스는,
무선으로 작동하는 디바이스 본체와 상기 디바이스 본체에 전원을 공급하는 전지팩으로 구성된 무선 디바이스로서,
상기 전지팩은, 복수의 전지셀들로 구성된 전지모듈을 내부에 수납하고 있으며, 냉매의 유입과 배출을 위한 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구가 형성되어 있는 팩 케이스를 포함하고 있으며,
상기 디바이스 본체는, 공기의 유동을 위한 냉각 팬과, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구에 각각 연통되는 제 2 냉매 배출구와 제 2 냉매 유입구를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 공냉식 구조의 전지팩을 포함하는 무선 디바이스는, 노트북 컴퓨터용 전지팩의 이상 상승된 내부온도를 감지하여 노트북 컴퓨터 내에 장착된 냉각팬을 통해 공기순환을 수행하여 전지팩 온도를 감소시켜 폭발의 위험을 미연에 차단함으로써 휴대용 컴퓨터의 안정성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 냉매는 공기일 수 있고, 상기 디바이스 본체는 노트북 컴퓨터 본체일 수 있다.
경우에 따라, 상기 팩 케이스에는, 디바이스 본체와 결합되는 면에, 디바이스 본체에 연결되는 전원 커넥터가 구비될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지팩의 제 1 냉매 유입구는 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구와 연통되어 있고, 전지팩의 제 1 냉매 배출구는 디바이스 본체의 제 2 냉매 유입구와 연통되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 냉매는, 디바이스 본체의 냉각 팬에 의한 구동력에 의해, 제 2 냉매 배출구로부터 제 1 냉매 유입구를 통해 전지팩 내부로 유입되어 전지모듈을 냉각한 후, 제 1 냉매 배출구로부터 제 2 냉매 유입구를 통해 디바이스 본체로 도입될 수 있다.
경우에 따라, 상기 디바이스 본체에는 도입된 냉매를 외부로 배출하기 위한 제 3 냉매 배출구가 추가로 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 팩 케이스에서, 디바이스 본체와 결합되는 면의 양 단부측에 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구가 각각 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구는 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구에 결합된 상태로 연통되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구의 단부는 돌출 구조로 이루어져 있고, 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구에 삽입되어 결합되는 구조일 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구의 단부는 돌출 구조로 이루어져 있고, 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구에 삽입되어 결합되는 구조일 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구가 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구에 결합되면서 디바이스 본체에 대해 전지팩이 장착되는 구조일 수 있다.
또, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 배출구에는 이물질의 제거를 위한 필터가 구비될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 냉각 팬은 디바이스 본체의 하부에 설치되어 외부 공기를 하부로부터 흡입하여 디바이스 본체를 냉각한 후 제 2 냉매 배출구를 통해 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구로 송풍하는 구조일 수 있다.
상기 디바이스 본체는 전지팩의 온도를 검출하는 센서부 및 센서부에서 검출된 온도가 기준 온도를 넘을 때, 냉매를 전지팩으로 이송하도록 작동 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공냉식 구조의 전지팩 및 이를 포함하는 무선 디바이스는, 노트북 컴퓨터용 전지팩의 내부온도를 감지하여 노트북 컴퓨터에 장착된 냉각팬을 통해 공기 순환을 수행하여 전지팩 온도를 감소시켜 폭발의 위험을 미연에 차단함으로써 노트북 컴퓨터의 안정성 향상에 기여하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 노트북 컴퓨터용 전지팩의 모식도이다;
도 2은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공냉식 구조의 전지팩의 모식도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공냉식 구조의 전지팩과 노트북 컴퓨터 본체의 모식도이다;
도 4은 도 3의 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노트북 컴퓨터 본체의 하부에서 바라본 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2 내지 도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공냉식 구조의 전지팩과 노트북 컴퓨터 본체의 모식도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 무선 디바이스(100)는 전지팩(110) 및 디바이스 본체(150)를 포함하여 구성되어 있다.
전지팩(110)은 냉매의 유입과 배출을 위한 제 1 냉매 유입구(121) 및 제 1 냉매 배출구(122)가 형성되어 있는 팩 케이스(111)로 구성되어 있다.
팩 케이스(111)의 일면(120)에는 디바이스 본체(150)에 연결되는 전원 커넥터(127)가 구비되어 있고, 디바이스 본체(150)와 결합되는 팩 케이스(111)의 일면(120)의 양측 단부에는 제 1 냉매 유입구(121) 및 제 1 냉매 배출구(122)가 각각 형성되어 있다.
또, 팩 케이스(111)의 제 1 냉매 배출구(122)에는 이물질의 제거를 위한 필터(125)가 구비되어 있다.
디바이스 본체(150)에는 공기의 유동을 위한 냉각 팬(190)과 팩 케이스(111)의 제 1 냉매 유입구(121) 및 제 1 냉매 배출구(122)에 각각 연통되는 제 2 냉매 배출구(161)와 제 2 냉매 유입구(162)가 형성되어 있다.
디바이스 본체(150)의 제 2 냉매 배출구(161) 및 제 2 냉매 유입구(162)의 단부는 팩 케이스(111)의 일면(120)에 대응하는 디바이스 본체(150)의 대향면(160)으로부터 돌출된 구조로 이루어져 있고, 디바이스 본체(150)에는 팩 케이스(111)와 전기적으로 결합되는 전원 커넥터(167)가 형성되어 있다.
디바이스 본체(150)의 측면 부위에는 냉매를 외부로 배출하기 위한 제 3 냉매 배출구(163)가 형성되어 있다.
전지팩(110)의 제 1 냉매 유입구(121)는 디바이스 본체(150)의 제 2 냉매 배출구(161)와 연통되어 있고, 마찬가지로, 전지팩(110)의 제 1 냉매 배출구(122)는 디바이스 본체(150)의 제 2 냉매 유입구(162)와 연통되는 구조로 결합되어 있다.
전지팩(110)은 팩 케이스(111)의 제 1 냉매 유입구(121) 및 제 1 냉매 배출구(122)가 디바이스 본체(150)의 제 2 냉매 배출구(161) 및 제 2 냉매 유입구(162)에 결합되면서 디바이스 본체(150)에 장착되다.
냉각 팬(190)은 디바이스 본체(150)의 하부에 설치되어 있고, 냉각 팬(190)의 구동력에 의해, 냉매가 제 2 냉매 배출구(161)로부터(A방향) 제 1 냉매 유입구(121)를 통해 전지팩(110) 내부로 유입되어(B방향) 전지팩(110) 내부의 전지모듈(도시하지 않음)을 냉각한 후, 제 1 냉매 배출구(122)로 방향으로 배출(C방향)되어 제 2 냉매 유입구(162)를 통해 디바이스 본체(150)로 도입되고(D방향) 제 3 냉매 배출구(163)를 통해 외부로 배출된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. 무선으로 작동하는 디바이스 본체와 상기 디바이스 본체에 전원을 공급하는 전지팩으로 구성된 무선 디바이스로서,
    상기 전지팩은, 복수의 전지셀들로 구성된 전지모듈을 내부에 수납하고 있으며, 냉매의 유입과 배출을 위한 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구가 형성되어 있는 팩 케이스를 포함하고 있으며,
    상기 디바이스 본체는, 공기의 유동을 위한 냉각 팬과, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구에 각각 연통되는 제 2 냉매 배출구와 제 2 냉매 유입구를 포함하고 있고,
    상기 냉각 팬은 디바이스 본체의 하부에 설치되어 외부 공기를 하부로부터 흡입하여 디바이스 본체를 냉각한 후 제 2 냉매 배출구를 통해 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구로 송풍하는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매는 공기인 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스 본체는 노트북 컴퓨터 본체인 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스에는, 디바이스 본체와 결합되는 면에, 디바이스 본체에 연결되는 전원 커넥터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩의 제 1 냉매 유입구는 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구와 연통되어 있고, 전지팩의 제 1 냉매 배출구는 디바이스 본체의 제 2 냉매 유입구와 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 냉매는, 디바이스 본체의 냉각 팬에 의한 구동력에 의해, 제 2 냉매 배출구로부터 제 1 냉매 유입구를 통해 전지팩 내부로 유입되어 전지모듈을 냉각한 후, 제 1 냉매 배출구로부터 제 2 냉매 유입구를 통해 디바이스 본체로 도입되는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 디바이스 본체에는 도입된 냉매를 외부로 배출하기 위한 제 3 냉매 배출구가 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스에서, 디바이스 본체와 결합되는 면의 양 단부측에 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구는 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구에 결합된 상태로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구의 단부는 돌출 구조로 이루어져 있고, 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구의 단부는 돌출 구조로 이루어져 있고, 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 유입구 및 제 1 냉매 배출구가 디바이스 본체의 제 2 냉매 배출구 및 제 2 냉매 유입구에 결합되면서 디바이스 본체에 대해 전지팩이 장착되는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 팩 케이스의 제 1 냉매 배출구에는 이물질의 제거를 위한 필터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스 본체는 전지팩의 온도를 검출하는 센서부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 디바이스 본체는, 센서부에서 검출된 온도가 기준 온도를 넘을 때, 냉매를 전지팩으로 이송하도록 작동 제어하는 제어부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 무선 디바이스.
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