KR20230145709A - 과열 방지 기능을 갖는 무전기용 배터리팩 - Google Patents
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Abstract
배터리팩은 내부에 수용공간을 가지고 외부 표면에 양극과 음극을 포함하는 충전단자들 및 전자기기와 전기적으로 연결하기 위한 기기접촉단자들을 가지는 배터리팩 몸체; 상기 배터리팩 몸체의 상기 수용공간에 수용되는 배터리; 상기 배터리팩 몸체의 상기 수용공간에 수용되고 상기 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 충전단자들 및 상기 기기접촉단자들과 전기적으로 연결되며, 배터리보호회로가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board); 및 상기 인쇄회로기판과 상기 양극 및 음극 충전단자들 사이에 배치되어 그것들과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 페라이트 비드를 포함하고, 상기 배터리팩 몸체는 수용공간을 가지는 하부 케이스와 상부 덮개로 이루어지며, 상기 하부 케이스와 상부 덮개는 초음파 열융착에 의하여 완전히 밀봉되고 외부단자로의 연결부는 핫멜트 수지 또는 실리콘 성분의 재료로 밀봉되어 방수기능을 가진다..
Description
본 발명은 배터리팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 특히 무전기에 장착되어 사용되는 중에 발열이 방지되고 무전기의 오동작을 일으키지 않고, 무전기 RF의 영향을 받지 않는 배터리팩에 관한 것이다.
무전기에는 충전이 불가능한 1차 전지가 사용되기도 하지만, 최근에는 충전이 가능한 2차 전지가 사용되고 있다. 이러한 2차 전지는 배터리팩에 내장되어 밀봉된 상태로 사용된다. 배터리팩은 그 자체로 또는 무전기에 결합된 상태로 충전기와 전기적 접속에 의하여 충전된다.
이러한 배터리팩을 무전기에 결합하여 전원이 공급된 무전기를 사용하게 되면 배터리팩의 충전부 단자에 열이 축적되어 상당할 정도로 뜨거움을 느끼게 되어 사용상의 불편이 있고 또한 경우에 따라서는 무전기의 오동작 및 전원 오프(off) 현상이 발생하기도 하였다. 그러나 실제로 무전기의 오동작의 원인을 파악하기는 어렵고 또한 배터리팩에서의 발열을 근원적으로 방지하는 기술은 아직 제안되지 않았다. 다만, 대한민국 특허등록 제0614393호(2006년 08월 11일 등록) 및 대한민국 특허공개 제2008-99469호(2008년 11월 13일 공개) 등은 배터리의 이상 과열에 의한 배터리의 폭발 위험을 방지하기 위하여, 배터리팩 또는 전자기기에서의 고온의 발열을 감지하여 사용자에게 알리거나 전원을 차단할 뿐이다.
따라서, 아직까지는 위험할 정도는 아니지만 배터리팩의 발열에 의한 사용의 불편을 방지하기 위한 실질적인 수단이 제공되지는 않았다.
본 발명은 상기한 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 안출되었다. 따라서, 본 발명의 목적은 특히 무전기에 장착되어 사용되는 중에 충전부 (+)(-) 단자의 발열이 방지되고 무전기의 오동작 및 전원 오프(off) 현상을 일으키지 않는 배터리팩을 제공한다.
또한 본 발명은 특별히 고안된 배터리팩 케이스 구조에 의하여 초음파 열융착을 함으로써 배터리팩의 완전 밀봉을 달성하여 방수기능이 우수한 배터리팩을 제공한다.
일실시예로서, 배터리팩은 내부에 수용공간을 가지고 외부 표면에 양극과 음극을 포함하는 충전단자들 및 전자기기와 전기적으로 연결하기 위한 기기접촉단자들을 가지는 배터리팩 몸체; 상기 배터리팩 몸체의 상기 수용공간에 수용되는 배터리; 상기 배터리팩 몸체의 상기 수용공간에 수용되고 상기 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 충전단자들 및 상기 기기접촉단자들과 전기적으로 연결되며, 배터리보호회로가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board); 및 상기 인쇄회로기판과 상기 양극 및 음극 충전단자들 사이에 배치되어 그것들과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 페라이트 비드를 포함하고, 상기 배터리팩 몸체는 수용공간을 가지는 하부 케이스와 상부 덮개로 이루어지며, 상기 하부 케이스와 상부 덮개는 초음파 열융착에 의하여 완전히 밀봉되고 외부단자로의 연결부는 핫멜트 수지 또는 실리콘 성분의 재료로 밀봉되어 방수기능을 가진다.
배터리팩의 상기 배터리팩 몸체의 상기 하부 케이스는 상기 상부 덮개의 둘레부와 대응하는 둘레부 전체에 융착요홈부 또는 융착돌부를 가지고, 상기 상부 덮개는 그것의 둘레부 전체에 상기 융착요홈부 또는 융착돌부와 일치하는 융착돌부 또는 융착요홈부를 가지며, 상기 하부 케이스의 융착요홈부 또는 융착돌부와 상기 상부 덮개의 융착돌부 또는 융착요홈부를 결합시킨 상태에서 초음파 열융착을 수행함으로써 상기 배터리팩 몸체가 완전한 밀봉 및 방수 기능을 가진다.
배터리팩의 상기 융착돌부의 단면 모양은 삼각형의 산모양이다.
배터리팩의 상기 융착돌부의 단면 모양에 있어서, 상기 삼각형 산의 꼭지점의 각도는 50도이고, 상기 삼각형 산의 밑변의 길이는 0.4 mm이며, 상기 삼각형 산의 높이는 0.7 mm이다.
본 발명에 따른 배터리팩을 특히 무전기에 사용하게 되면, 사용자가 불편을 느낄 정도로 발열이 발생하지는 않으며, 또한 원인을 알 수 없는 무전기의 오동작 및 전원 오프(off) 현상을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 우수한 밀봉력에 의하여 우수한 방수 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 배터리팩의 분해 사시도이다.
도 2는 충전단자들이 보이는 방향에서 바라본 본 발명의 배터리팩의 결합 사시도이다.
도 3은 기기접촉단자들이 보이는 방향에서 바라본 본 발명의 배터리팩의 결합 전의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 배터리팩에 수용된 구성물들 간의 연결관계를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 배터리팩의 하부케이스와 상부 덮개에 형성된 융착돌부 및 융착요홈부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 충전단자들이 보이는 방향에서 바라본 본 발명의 배터리팩의 결합 사시도이다.
도 3은 기기접촉단자들이 보이는 방향에서 바라본 본 발명의 배터리팩의 결합 전의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 배터리팩에 수용된 구성물들 간의 연결관계를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 배터리팩의 하부케이스와 상부 덮개에 형성된 융착돌부 및 융착요홈부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한 본 출원에서 적어도 2개의 상이한 실시예들이 각각 기재되어 있을 경우, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 별다른 기재가 없더라도 각 실시예들은 구성요소의 전부 또는 일부를 상호 병합 및 혼용하여 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 배터리팩의 분해 사시도이다. 도 2는 충전단자들이 보이는 방향에서 바라본 본 발명의 배터리팩의 결합 사시도이다. 도 3은 기기접촉단자들이 보이는 방향에서 바라본 본 발명의 배터리팩의 결합 전의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 배터리팩에 수용된 구성물들 간의 연결관계를 나타낸 개략도이다. 도 5는 본 발명의 배터리팩의 하부케이스와 상부 덮개에 형성된 융착돌부 및 융착요홈부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 배터리팩은 배터리팩 몸체(10)를 가진다. 배터리팩 몸체(10)는 하부 케이스(110)와 상부 덮개(120)가 초음파 열융착에 의하여 완전히 결합된 것이다. 도면에서는, 배터리팩의 충전단자들을 보이기 위하여 편의상 하부 케이스(110)를 위 쪽에 그리고 상부 덮개(120)를 아래 쪽에 위치시켜 표현하였다. 이러한 배터리팩 몸체(10)는 내부에 수용공간을 가지고 또한 외부 표면에 양극과 음극 충전단자들(114 및 116) 및 접지전극 충전단자(118)를 가지며 또한 무전기와 같은 전자기기와 전기적으로 연결하기 위한 기기접촉 단자들(124)을 가진다.
배터리팩 몸체(10)의 내부 수용공간에는 배터리(20) 및 인쇄회로기판(Printed Circuit [0016] Board; PCB)(30)이 수용된다. 배터리(20)의 양극과 음극은 연결선(54 및 55)에 의하여 인쇄회로기판(30)과 전기적으로 연결된다. 도 1에서 인쇄회로기판(30)과 직접 맞닿는 배터리(20)의 전극은 인쇄회로기판(30)의 접촉단자와 직접적으로 연결할 수도 있고, 연결선(55)을 통하여 인쇄회로기판(30)의 접촉단자에 연결될 수도 있다. 또한 인쇄회로기판(30)은 연결선(51, 52 및 53)에 의하여 양극, 음극 및 접지전극 충전단자들(114, 116 및 118)과 전기적으로 연결된다.
인쇄회로기판(30)에는 과충전, 과방전 등으로부터 배터리를 보호하는 배터리보호회로(Protection Circuit Module)가 실장되어 있다.
본 발명의 배터리팩에서 중요한 특징으로서, 인쇄회로기판(30)과 양극 및 음극 충전단자들(114 및 116) 사이에 한 쌍의 페라이트 비드가 배치되어 그것들과 전기적으로 연결된다.
페라이트 비드는 통상적으로 PCB 상에 실장되어 고주파에 의한 전자파 장해(ElectroMagnetic Interference, EMI)를 제거하는 고주파 EMI 필터 역할을 하는 것입니다. 즉, 전자파 차단을 위하여 사용되는 부품이다. 이러한 페라이트 비드 필터가 사용된 예는 대한민국 실용신안등록 제0317093호(2003년 06월 09일 등록), 대한민국 특허 공개 제2009-98567호(2009년 09월 17일 공개), 대한민국 특허등록 제0875370호(2008년 12월 15일) 등에서 찾을 수 있으며, 대한민국 특허등록 제0158606호(1998년 08월 05일 등록)에서는 페라이트 비드 필터의 제조방법이 제시되어 있다.
본 발명에서는 이러한 페라이트 비드를 PCB 상에 실장하는 것이 아니라 PCB와 양극 및 음극 충전단자들 사이에 한 쌍의 페라이트 비드를 연결하면, 배터리팩을 무전기에 장착하여 사용할 때 배터리팩에서 발생하는 발열을 상당히 줄일 수 있으며 또한 무전기의 오동작 비율 및 PCM(배터리보호회로)에서 과방전 전류 및 과방전 전압 차단에 의한 전원 오프(off) 현상을 상당히 줄일 수 있다는 의외의 사실을 알게 되었고 이러한 사실을 배터리팩, 특히 무전기용 배터리팩에 적용하였다.
무전기에 본 발명의 배터리팩을 장착하여 사용할 때 구현되는 상황을 도 4를 참조하여 설명한다. 배터리팩이 장착된 무전기는 사용중인 상태이므로 기기접촉단자들(124)는 무전기 회로와 연결되지만, 충전단자들(114, 116 및 118)은 충전기와 연결되지 않으므로 그 연결선들(51, 52 및 53)에는 전기가 흐르지 않는다. 그러나 무전기는 고주파의 신호를 처리하는 장치이므로 이러한 고주파 신호는 충전단자들(114 및 116) 쪽으로 전송되어 공중으로 전파되려는 성질을 가진다. 즉, 충전단자들(114 및 116) 쪽으로 연결된 연결선들(51 및 52)는 일종의 안테나 역할을 하는 것이다. 그러나 그 연결선들은 안테나로서의 요건을 충분히 만족하지 못한다. 그러므로, 페라이트 비드(40)가 없는 상태라면, 충전단자들(114 및 116) 쪽으로 전송된 고주파들은 반사되어 다시 PCB 쪽으로 돌아온다. 충전단자들(114 및 116) 쪽으로의 이러한 고주파의 전송 및 반사는 발열 축적의 원인이 될 뿐만 아니라 반사된 RF 노이즈는 배터리보호회로에 의하여 이상신호로 인식되어 전원을 차단시키는 원인이 되기도 한다. 따라서 무전기 사용중 전원이 오프(off)되는 현상이 발생하기 쉽다. 배터리보호회로가 순간적으로라도 전원을 차단하게 되면, 무전기 회로는 오동작을 할 수 있다. 이러한 무전기의 오동작은 배터리 전원의 짧은 차단에 의하여 발생할 수 있기 때문에 그 원인을 규명하기도 어렵다.
본 발명의 배터리팩은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 인쇄회로기판(30)과 양극 및 음극 충전단자들(114 및 116) 사이에 배치된 한 쌍의 페라이트 비드(40)를 가진다. 페라이트 비드(40)는 무전기 회로로부터 충전단자들(114 및 116)로 전송된 고주파 신호를 제거함으로써 RF 노이즈에 의한 발열 축적 및 그것의 반사에 의한 배터리 보호회로의 오동작을 방지한다.
한편, 본 발명은 이러한 기능에 더하여, 하부 케이스(110)와 상부 덮개(120)를 초음파 열융착에 의하여 결합시킴에 있어서, 완전히 밀봉되어 방수기능을 가지도록 하기 위하여 특별한 초음파 열융착 설계를 적용한다.
통상적으로 초음파 열융착에 의하여 배터리팩을 형성하기 위해서는 배터리팩 몸체의 하부 케이스에 융착산을 형성하고 이것을 상부 덮개와 접촉시킨 상태에서 초음파를 가하여 열융착시킨다. 이때, 융착산은 초음파에 의하여 용융되면서 하부 케이스를 상부 덮개와 결합시키지만, 융착산으로부터 용융된 용융물은 균일하게 형성되지 못하기 때문에 하부 케이스와 상부 덮개의 결합부가 미려하지 못하여 제품의 가치를 떨어뜨린다. 뿐만 아니라 밀봉력에도 결함이 생기기 때문에 완전한 방수기능이 달성되지 않는 불량율이 높다.
본 발명의 배터리팩에서는 이와 같이 제품의 외관을 해치거나 밀봉력 결함의 불량 발생을 방지하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리팩 몸체(10)의 하부 케이스(110) 또는 상부 덮개(120)에 융착산(112)을 형성시킬 뿐만 아니라 그 상대 부품에는 융착홈(122)을 형성함으로써 융착산 용융물이 결합부를 벗어나지 않게 하여 미려한 제품 외관을 형성할 수 있도록 하고 아울러 완전한 밀봉도 달성할 수 있게 한다. 구체적으로, 배터리팩 몸(112)를 가지고, 상부 덮개(120)는 그것의 둘레부 전체에 융착요홈부 또는 융착돌부(112)와 일치하는 융착돌부또는 융착요홈부(122)를 가진다. 하부 케이스(110)의 융착요홈부 또는 융착돌부(112)와 상부 덮개(120)의 융착돌부 또는 융착요홈부(122)를 결합시킨 상태에서 초음파 열융착을 수행하면, 배터리팩 몸체(10)는 완전한 밀봉 및 방수 기능을 가지도록 형성된다.
이때, 융착돌부(112)의 단면 모양은 삼각형의 산 모양이고, 특히, 융착돌부(112)의 단면 모양에 있어서, 상기 삼각형 산의 꼭지점의 각도는 50도이고, 삼각형 산의 밑변의 길이는 0.4 mm이며, 상기 삼각형 산의 높이는 0.7 mm인 것이 바람직하다. 융착요홈부(122)의 단면 모양은 융착돌부(112)의 단면 모양과 일치하는 것이 바람직하지만, 약간의 치수 차이가 있더라도 무방하다. 이와 같은 치수로 형성한 융착돌부(112) 및 융착요홈부(122)에 의하여 초음파 열융착을 실시하면 용융물은 결합부를 벗어나지 않아 미려한 제품 외관이 형성되고 또한 완전한 밀봉도 달성된다.
또한 본 발명에서는 배터리팩 내부를 외부와 완전히 밀봉하기 위하여, 배터리팩 외부 표면에 형성된 충전단자들(114, 116 및 118) 및 기기접촉단자들(124)와 같은 외부단자로의 연결부는 핫멜트 수지 또는 실리콘 성분의 재료로 밀봉시킨다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명에 따른 배터리팩을 특히 무전기에 사용하게 되면, 사용자가 불편을 느낄 정도로 발열이 발생하지는 않으며, 또한 원인을 알 수 없는 무전기의 오동작 및 전원 오프(off) 현상을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 우수한 밀봉력에 의하여 우수한 방수 효과를 갖는다.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
1...배터리팩
10...배터리팩 몸체
110...하부 케이스 112...융착돌부
114, 116, 118...충전단자 120...상부 덮개
122...융착요홈부 124...기기접촉단자
20...배터리 30...PCB
40...페라이트 비드 51,52,53,54,55...연결선
110...하부 케이스 112...융착돌부
114, 116, 118...충전단자 120...상부 덮개
122...융착요홈부 124...기기접촉단자
20...배터리 30...PCB
40...페라이트 비드 51,52,53,54,55...연결선
Claims (1)
- 내부에 수용공간을 가지고 외부 표면에 양극과 음극을 포함하는 충전단자들 및 전자기기와 전기적으로 연결하기 위한 기기접촉단자들을 가지는 배터리팩 몸체;
상기 배터리팩 몸체의 상기 수용공간에 수용되는 배터리;
상기 배터리팩 몸체의 상기 수용공간에 수용되고 상기 배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 충전단자들 및 상기 기기접촉단자들과 전기적으로 연결되며, 배터리보호회로가 실장된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board); 및
상기 인쇄회로기판과 상기 양극 및 음극 충전단자들 사이에 배치되어 그것들과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 페라이트 비드를 포함하고,
상기 배터리팩 몸체는 수용공간을 가지는 하부 케이스와 상부 덮개로 이루어지며, 상기 하부 케이스와 상부 덮개는 초음파 열융착에 의하여 완전히 밀봉되고 외부단자로의 연결부는 핫멜트 수지 또는 실리콘 성분의 재료로 밀봉되며,
상기 배터리팩 몸체의 상기 하부 케이스는 상기 상부 덮개의 둘레부와 대응하는 둘레부 전체에 융착요홈부 또는 융착돌부를 가지고, 상기 상부 덮개는 그것의 둘레부 전체에 상기 융착요홈부 또는 융착돌부와 일치하는 융착돌부 또는 융착요홈부를 가지며, 상기 하부 케이스의 융착요홈부 또는 융착돌부와 상기 상부 덮개의 융착돌부 또는 융착요홈부를 결합시킨 상태에서 초음파 열융착을 수행함으로써 상기 배터리팩 몸체가 완전한 밀봉 및 방수 기능을 가지는 배터리팩.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220044410A KR20230145709A (ko) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 과열 방지 기능을 갖는 무전기용 배터리팩 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220044410A KR20230145709A (ko) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | 과열 방지 기능을 갖는 무전기용 배터리팩 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230145709A true KR20230145709A (ko) | 2023-10-18 |
Family
ID=88508190
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230145709A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100614393B1 (ko) | 2004-09-24 | 2006-08-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩 |
| KR20080099469A (ko) | 2007-05-09 | 2008-11-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기 |
-
2022
- 2022-04-11 KR KR1020220044410A patent/KR20230145709A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20080099469A (ko) | 2007-05-09 | 2008-11-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기 |
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