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KR101523699B1 - 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치 - Google Patents

충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치 Download PDF

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KR101523699B1
KR101523699B1 KR1020140091729A KR20140091729A KR101523699B1 KR 101523699 B1 KR101523699 B1 KR 101523699B1 KR 1020140091729 A KR1020140091729 A KR 1020140091729A KR 20140091729 A KR20140091729 A KR 20140091729A KR 101523699 B1 KR101523699 B1 KR 101523699B1
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KR
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portable terminal
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unit
rectangular portable
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김영조
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Abstract

본 발명은 배터리팩 파우치 장치(2)로서, USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 대응 충방전단자부(14)(16)를 구비하며, 파우치 본체(4)내에는 실장부(6)(8)에 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 원통형 대용량배터리(10)에서 사각형 휴대단말배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되, 이 충방전 제어회로부(22)는 휴대단말배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 하나를 선택하는 배터리 선택기(28)를 구비하여서, USB입력부(18)를 통해 외부로부터 공급된 충전입력전원이 원통형 대용량배터리(10)와 함께 배터리 선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 구성한 것이다.

Description

충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치{BATTERY PACK POUCH APPARATUS WITH CHARGER AND DISCHARGER}
본 발명은 휴대단말용 배터리팩 파우치 장치에 관한 것으로, 특히 배터리를 보관 뿐만이 아니라 다양한 기종의 상시 배터리 충전기로도 사용가능하며 또 충전환경이 못되는 곳에서도 파워 저장소 역할로 다른 배터리를 충전할 수 있고 다양한 기종의 배터리나 스마트폰과 같은 휴대단말 교체후 기존 휴대단말의 정품배터리를 보조 배터리로 활용할 수 있도록 하는 충전방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치에에 관한 것이다.
요즈음, 스마트폰이나 태블릿PC의 사용 비중이 상당히 높아져서 거의 보편화 수준에 이르렀다. 스마트폰은 전화통화는 기본이고 음악 및 동영상 재생, 인터넷 브라우징, 메모, 게임 등 다양한 기능을 제공할 수 있기에 전화기능만 있는 기존 휴대폰에 비해 상대적으로 많이 사용하게 되고 배터리 소모도 그 만큼 빠르게 진행된다. 실제로 스마트폰을 연속해서 사용하게 되면 배터리의 전원 공급은 수시간 만에 동난다.
그러므로 배터리 교체를 위해서 충전전용 거치대에서 충전해둔 예비 배터리를 가지고 다니거나 배터리 장착된 상태의 휴대단말에 바로 충전하기 위해 충전기를 가지고 다니는 경우가 많고, 충전기 없는 환경이나 충전환경이 못되는 곳에서 장시간 휴대단말을 사용할 경우를 대비해 휴대단말에 장착가능케 된 대용량배터리를 구비하기도 한다.
휴대형 대용량 배터리를 별도 구입하여 사용하면 휴대단말의 장시간 사용에 좋으나 그 구입 비용을 무시하지 못하고, 또 대용량 배터리가 정품배터리가 아닌 경우에는 그 성능보장이 제대로 되지 않을 수도 있다.
또 기존에는 대용량 배터리를 구현함에 있어 여러 개의 배터리를 함께 사용하는 경우도 있는데, 이 방식에서는 여러 개의 배터리를 병렬 접속한다. 하지만 이러한 대용량 배터리는 충전시간이 상당히 매우 길 뿐만 아니라 회로 안정성 측면에서도 취약한 구조이다. 즉 배터리가 병렬접속됨에 따라 각 배터리로의 인가 전류가 나눠지면서 충전속도를 떨어뜨려 충전시간을 길어지고 또 배터리 간의 미세한 특성 차이로 전압차가 발생하면 내부 순환전류의 발생으로 손실도 있게된다. 또 동작특성이 나쁜 배터리가 섞여 있으면 전체 배터리 성능특성이 나쁜 특성 배터리에 구속되는 문제도 있게 된다. 간혹 이러한 문제점을 보완하기 위하여 보호회로를 내장하기도 하는데 가격 및 회로 복잡성의 문제가 대두되어서 잘 사용하지를 않는다.
공개특허공보 제10-2010-0082812호 "휴대단말기 보호 케이스"
따라서 본 발명의 목적은 충전환경이 못되는 곳에서 태양광 충전 등을 행하지 않고도 휴대단말 배터리를 충전할 수 있도록 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 외부 상용전원을 사용하여 충전시 다양한 종류의 휴대단말 배터리들을 신속하게 충전할 수 있도록 해주는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스마트폰과 같은 휴대단말 교체후 남아 있는 기존 휴대단말의 정품배터리를 보조 배터리로 활용하여 파워저장소 역할을 할 수 있는 충전방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명은, 배터리팩 파우치 장치에 있어서, USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 대응 충방전단자부(14)(16)를 구비하며, 파우치 본체(4)내에는 실장부(6)(8)에 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 원통형 대용량배터리(10)에서 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되, 상기 충방전 제어회로부(22)는; USB입력부(18)로 인가되는 충전입력전압을 출력 부하변동에도 일정 정전압으로 유지하는 정전압부(24)와, 원통형 대용량 배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들의 출력전원을 타 배터리의 충전이 가능하게 승압하여 USB출력부(20)로 방전출력하는 DC승압부(26)와, 정전압부(24)의 정전압 입력전원을 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수 휴대단말 배터리(12)들 중의 하나로 인가하거나 모두 비인가되게 스위칭하는 배터리선택기(28)와, DC승압부(26)의 출력단과 정전압부(24)의 입력단 사이에 연결된 자가충전용 피이드백 라인(30)으로 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 견지로서, 배터리팩 파우치 장치에 있어서, USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 대응 충방전단자부(14)(16)를 구비하며, 파우치 본체(4)내에는 실장부(6)(8)에 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 원통형 대용량배터리(10)에서 사각형 휴대단말배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되, 상기 충방전 제어회로부(22)는; 실장부(6)(8)에 대응 실장된 원통형 대용량배터리(10)와 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)간은 서로 병렬 접속되게 구성하고, 휴대단말배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 하나를 선택하는 배터리 선택기(28)를 구비하여서, USB입력부(18)를 통해 공급된 충전입력전원이 원통형 대용량배터리(10)와 함께 배터리 선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전용 피이드백 라인(30)로 내부 연결되게 하거나 USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전케이블(56)로 연결되게 구성하여서, 원통형 대용량배터리(10)부터의 방전출력전원이 배터리 선택기(28)에 의해 선택된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 함을 특징으로 한다.
본 발명에서 USB입력부(18)는 정전압부(24)에 병렬 연결된 듀얼 USB입력부로 구성할 수 있고,
또 실장부(6)(10)에 대응 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)의 충전잔량을 체크하여 표시하기 위한 잔량표시회로부(36)를 더 구비함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전케이블(56)로 연결되게 구성하여서 원통형 대용량배터리(10)부터의 방전출력전원이 배터리 선택기(28)에 의해 선택된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 함을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 정전압부(24)는 원통형 대용량 배터리(10)로의 과충방전을 방지하기 위한 PCM보호회로(38)를 더 구비한다.
또 DC승압부(26) 및 USB출력부(20)를 구성함에 있어, 각기 두개의 독립된 DC승압부와 USB출력부를 갖되 상호의 출력전압은 동일하고 상호의 USB출력전류는 다르도록 구성한다.
또 본 발명에서는 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)를 구성함에 있어, 다수 종류의 사각형 휴대단말 배터리(12)가 고정지지될 수 있도록 다수의 끼움슬롯(40)이 형성되고 다수의 끼움슬롯(40)중에 끼워지는 끼움대(42)를 가지게 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 충전이 자동으로 이루어지게 하기 위해서, 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수 사각형 휴대단말 배터리(12)들 각각의 충전상태를 체크하는 충전상태 체크부(50)와, 충전상태 체크부(50)의 체크결과에 의거하여 배터리선택기(28)로 배터리선택제어신호를 제공하는 제어부(54)를 구비한다.
본 발명의 또 다른 견지로서, 배터리팩 파우치 장치에 있어서, USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 충방전단자부(16)를 구비하며, 파우치 본체(4)내에는 실장부(8)에 실장된 다수 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능 및 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되, 상기 충방전 제어회로부(22)는; USB입력부(18)로 인가되는 충전입력전압을 출력 부하변동에도 일정 정전압으로 유지하는 정전압부(24)와, 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들의 출력전원을 타 배터리의 충전이 가능하게 승압하여 USB출력부(20)로 방전출력하는 DC승압부(26)와, 정전압부(24)의 정전압 입력전원을 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수 휴대단말 배터리(12)들 중의 하나로 인가되게 스위칭하는 배터리선택기(28)로 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 또 다른 견지로서, 배터리팩 파우치 장치에 있어서, USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)와 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)와 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 대응 충방전단자부(14)(16)를 구비하며, 파우치 본체(4)내에는 실장부(7)(8)에 실장된 사각형 휴대단말 대용량배터리(11) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 사각형 휴대단말 대용량배터리(11)에서 사각형 휴대단말배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되,
상기 충방전 제어회로부(22)는; 휴대단말배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 하나를 선택하는 배터리 선택기(28)를 구비하여서, USB입력부(18)를 통해 외부로부터 공급된 충전입력전원이 원통형 대용량배터리(10)와 함께 배터리 선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 휴대단말에 착탈형으로 사용되진 않는 원통형 대용량 배터리(원통형 리튬이온 배터리 등)를 실장할 수 있음과 아울러 사각형 휴대단말 배터리도 함께 실장할 수 있게 하고 충전되어진 원통형 대용량 배터리로부터 미충전상태의 사각형 휴대단말 배터리로의 자가충전기능을 활용하여서 충전환경이 못되는 곳에서 태양광 충전 등을 행하지 않고도 휴대단말 배터리를 충전할 수 있다.
또 본 발명은 파우치본체에 실장된 다양한 사각형 휴대단말 배터리 다수를 외부 상용전원을 사용하여 충전시 택일 충전방식을 취해서 신속하게 충전할 수 있도록 해주는 장점이 있고, 스마트폰과 같은 휴대단말 교체후 남아 있는 기존 휴대단말의 정품배터리를 보조 배터리로 활용하여 파우치 장치가 파워저장소 역할을 할 수 있도록 해주는 이점이 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치의 분리 사시 구성도,
도 2는 도 1a 및 도 1b에서 배터리를 실장한 상태의 사시도,
도 3은 본 발명의 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치에서 제1 실시예에 따른 충방전 제어회로부의 회로 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 충방전 제어회로부의 회로구성도로서, 실장된 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 충전이 자동 제어로 이루어질 수 있도록 하는 회로 구성도,
도 5는 USB케이블을 이용한 자가충전기능이 구현된 본 발명의 실시예에 따른 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치의 회로 구성도,
도 6은 원통형 대용량배터리 및 소형 대용량배터리 채용을 위한 어뎁터의 사시 구성도,
도 7a 및 도 7b는 원통형 대용량 배터리 이외 기타 대형배터리 및 어뎁더의 예를 보여주는 사시 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 휴대단말 배터리 충전을 신속하게 수행하는 본 발명의 배터리팩 파우치 장치의 사시 구성도,
도 9 및 도 10은 도 8에 따른 배터리팩 파우치 장치를 구성하는 충방전 제어회로부의 회로 구성도,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치의 분리 사시 구성도,
도 12는 도 11a 및 도 11b에 따른 충방전 제어회로부의 회로구성도,
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
요즈음 널리 보급된 스마트폰과 같은 휴대단말의 짧은 교체주기로 인해 사용 가능한 배터리조차도 사실상 방치나 폐기처분되는 상황인데, 본 발명에서는 핸드폰 교체 후에도 사용 가능한 상태로 있는 다양한 종류의 휴대단말 정품배터리를 재활용하거나 현재 사용하고 있는 휴대단말 배터리를 충전환경이 되지 못하는 곳(상용교류전원을 사용 못하는 환경)에서도 충전할 수 있도록 해주는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치를 구현한다.
또한 본 발명의 배터리팩 파우치 장치는 동일 제조사 및 동일 기종에 대해서 충전할 수 있도록 해주는 일반 휴대단말 배터리의 전용충전기 역할은 물론이고, 더 나아가 다른 제조사 및 다른 기종의 휴대단말 배터리 충전도 가능케 해준다.
더욱이 상용교류전원 사용이 불가능한 곳에서 스마트폰과 같은 휴대단말이 아닌 카메라 등과 같은 다른 전자기기의 배터리 충전이 필요할 경우에도 본 발명의 배터리팩 파우치 장치를 사용하여서 충전할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치(2)의 분리 사시 구성도이고, 도 2는 도 1a 및 도 1b에서 원통형 대용량 배터리(10) 및 사각형 휴대단말 배터리(12)들을 실장한 상태의 사시도이다.
본 발명의 배터리팩 파우치 장치(2)는 USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)를 구비한다.
파우치 본체(4)에는 스마트폰과 같은 일반 휴대단말에는 착탈형으로 사용되진 않는 원통형 18650리튬이온 배터리와 같은 원통형 대용량 배터리(10)를 실장할 수 있음과 동시에 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들도 함께 실장할 수 있도록 원통형 대용량 배터리 충방전용 실장부(6) 및 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)를 함께 구비한다.
양단에 (+)(-) 충방전단자부(14)가 있는 원통형 대용량 배터리 충방전용 실장부(6)에는 하나 이상의 원통형 대용량배터리(10)가 실장될 수 있으며, 일측단에 충방전단자부(16)를 갖는 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)는 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들이 적층구조로 실장될 수 있게 형성된다.
본 발명에 따라 원통형 대용량 배터리(10) 둘 이상이 원통형 대용량 배터리 충방전용 실장부(6)에 실장될 경우 서로는 병렬연결되며, 정상적으로는 항시 충전될 수 있는 구조를 갖는다.
원통형 대용량 배터리(10)는 피처폰이나 스마트폰과 같은 휴대단말에 주로 채용된 착탈형 배터리로는 사용되지 않는 것으로 대표적인 일예로는 원통형 18650리튬이온 배터리가 있으며 충전용량은 2000~5000mAh 정도이다. 만일 3000mAh용량 원통형 18650리튬이온 배터리 2개를 병렬로 실장하면 원통형 대용량 배터리(10)로만 6000mAh용량의 충전용량을 저장하게 된다.
한편 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들이 적층구조로 실장되어지되, 충전될 경우에는 본 발명의 구성적 특징에 따라 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 선택된 하나만 충전될 수 있는 구조이다.
사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)의 일측단에 형성된 충방전단자(16)는 수용할 사각형 휴대단말 배터리(12) 개수만큼으로 구비되며, 다수의 충방전단자(16)는 실장부 일단측벽에 장착된 직립회로기판(15)상에 서로 어긋나게 배치된다. 도 1a 및 도 1b의 예시에서는 3개의 사각형 휴대단말 배터리(12)가 수용될 수 있는 구조이며, 3개의 충방전단자(16)가 직립회로기판(15)상에 어긋나게 배치되어 있다.
직립회로기판(15)에는 다수의 충방전단자(16)들중 하나가 활성화될 수 있도록 하기 위한 배터리 선택기(28)가 탑재된다.
배터리 선택기(28)는 본 발명의 바람직한 일예로서 도 1a, 도 1b, 도 2에 도시된 바와 같이 수동 스위치(28a)로 조작가능케 구현할 수 있으며 이 경우에는 사용자가 수동스위치(28a)를 이용해서 직접 활성화할 사각형 휴대단말 배터리(12)를 선택할 수 있다.
본 발명에 따라 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(9)에는 다양한 종류의 사각형 휴대단말 배터리(12)가 고정지지될 수 있도록 하기 위해 다수의 끼움슬롯(40)이 길이?향의 양측벽면에 배열 형성되고, 끼움슬롯(40)들에는 탄성지지형 끼움대(42)가 맞춤으로 끼워진다.
탄성지지형 끼움대(42)는 사각형 휴대단말 배터리(12)의 두께만큼의 높이를 가지며 중앙부가 약간 전방으로 휘어진 형상이므로 맞춤고정 위치의 끼움슬롯(40)에 끼워졌을 경우 사각형 휴대단말 배터리(12)의 전후방 측면을 압박하며 밀어줄 수 있다. 끼움대(42)의 중앙부 하측에는 사용자가 손톱을 이용해서 끼움대(42)를 쉽게 당겨올릴수 있도록 걸림홈턱이 형성된다.
끼움대(42)가 사용되지 않을 경우에는 최종단의 끼움슬롯(40)에 끼워지므로 분실 염려가 별로 없고 또 실장부(8)에 수용되는 최장길이 배터리가 실장될 경우에도 방해물이 되질 않는다. 탄성지지형 끼움대(42)는 적층 배터리 개수만큼 준비되고, 비사용시에는 최종단의 끼움슬롯(40)에 적층 끼움되어 있다.
도 1a, 도 1b, 도 2에서, 참조부호 "44"는 커버로서 사용자가 원통형 대용량 배터리(10) 및 사각형 휴대단말 배터리(12)를 실장한 후 덮어주는 것으로 탄지걸림식으로 조립되는 것이 바람직하다. 커버(44)에는 파우치 본체(4)에 탑재된 수동스위치(28a)(32a)가 외부로 노출될 수 있도록 스위치 통공(46)(48)이 형성되어 있다.
도 1a 및 도 2를 다시 참조하면, 파우치 본체(4)의 일측면에는 USB입력부(18)와 USB출력부(20)가 형성된다. USB입력부(18)와 USB출력부(20)에는 충전 및 신호전달이 가능한 통상의 USB케이블이 연결 가능하며, 휴대단말 충전기를 USB케이블의 전단에 연결하면 USB입력부(18)를 통해서는 충전입력전원이 인가된다.
본 발명에 따라 USB입력부(18)는 듀얼 USB입력부(18)로서 서로 병렬연결되며, 예컨대 5V, 1A의 USB입력포트가 된다. 만일 5V, 1A USB입력포트의 듀얼 USB입력부(18)를 모두 이용하면 2A, 5V의 입력충전전원이 원통형 대용량 배터리(10) 및 사각형 휴대단말 배터리(14)에 공급될 수 있고, 다른 가정으로 5V, 2A로 된 USB입력포트의 듀얼 USB입력부(18)를 모두 이용하면 4A, 5V의 입력충전전원이 원통형 대용량 배터리(10) 및 사각형 휴대단말 배터리(14)에 공급될 수 있는 것이다.
본 발명에 따라 USB출력부(20)도 USB입력부(18)와 마찬가지로 두개로 구비되며, 여러 기기종류에 부합될 수 있도록 USB출력전압은 동일하지만 USB출력전류는 각기 다르도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 하나의 USB출력부(20)는 5V, 1A의 출력포트로 구성하고 나머지 하나의 USB출력부(20)는 5V, 2A의 출력포트로 구성한다.
도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시된 본 발명의 파우치 본체(4)내에는 실장부(6)(8)에 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 원통형 대용량배터리(10)에서 사각형 휴대단말배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치(2)의 충방전 제어회로부(22)의 회로 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 충방전 제어회로부(22)는, 정전압부(24), DC승압부(26), 배터리선택기(28) 및 자가충전용 피이드백 라인(30)으로 구성한다.
정전압부(24)는 USB입력부(18)로 인가되는 충전입력전원을 출력 부하변동에도 일정 정전압(예컨대 4.2V)으로 유지하여서 원통형 대용량 배터리(10)나 사각형 휴대단말 배터리(12)에 인가하며, DC승압부(26)는 원통형 대용량 배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들의 출력전원(예컨대 3~4.2V)을 타 배터리의 충전이 가능하게 승압(예컨대 5V)하여 USB출력부(20)로 방전 출력하는 기능이다.
DC승압부(26)는 두개의 USB출력부(20)가 동일 출력전압 및 서로 다른 출력전류값을 갖도록 하기 위해 서로 독립된 두개의 DC승압부(26)를 갖는다. 하나의 DC승압부(26)는 USB_OUT1포트의 USB출력부(20)에 연결되는 것으로 5V, 1A의 USB출력값으로 승압한다. 나머지 하나의 DC승압부(26)는 USB_OUT2포트의 USB출력부(20)에 연결되는 것으로 5V, 2A의 USB출력값으로 승압한다.
정전압부(24)에는 원통형 대용량 배터리(10)로의 과충방전을 방지하기 위한 PCM(Protection Circuit Module for rechargeable battery)보호회로(38)를 구비하며, 두개의 DC승압부(26)에도 PCM보호회로(38)가 구비된다.
더욱이 정전압부(24)는 요즈음 스마트폰에 고급 사양으로 채용되는 충전 컨트롤러 칩을 장착하는 것이 바람직하다. 충전 컨트롤 칩은 초기에는 신속한 충전이 이루어지게 하고 충전량이 75~80%를 넘어서면 배터리의 안정성을 위해 즉 배터리 셀에 전기적 충격을 줄여주기 위해서 아주 서서히 충전이 이루어지게 제어한다. 이러한 충전 컨트롤칩은 퀄컴이나 TI, IDT 등 여러 제조사에서 생산하고 있는 것으로, 충전 컨트롤칩의 대표적인 일예로는 퀄컴의 전원 컨트롤러가 있으며 빠른 배터리 충전을 위해 퀵 차지(quick charge)라는 기술을 사용한다. 퀵 차지 기술은 배터리 용량과 충전 속도에 따른 배터리 안정성을 고려하고 있으며 사용기기나 배터리 용량에 따라 더 작거나 큰 용량을 사용해서 충전 속도를 조절하도록 설계된 것으로 1000~3000mAh용량의 배터리에서는 0.7에서 2.5A까지, 3000mAh 이상의 대용량 배터리는 4A이상의 고전류를 사용 가능하게 구현되어 있다.
정전압부(24)의 정전압 입력전원은 원통형 대용량 배터리(10)에 바로 인가되며, 아울러 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 배터리 선택기(28)에 의해서 선택된 하나의 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가된다.
배터리 선택기(28)는 하나의 입력단과 아울러 실장부(8)에 만실장시 사각형 휴대단말 배터리(12)의 개수보다 한 개가 많은 출력단을 가진다. 본 발명의 첨부 도면들에 도시된 예시에서는 3개의 사각형 휴대단말 배터리(12)가 실장부(8)에 실장되는 것을 보여주고 있는데, 이 경우 배터리 선택기(28)는 도 3에 도시된 바와 같이 1개의 입력단(I)과 4개의 출력단(O1~O4)을 가진다.
도 3에서, 4개의 출력단(O1~O4) 중에서 제1 내지 제3 출력단(O1~O3)은 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)의 3개 충방전단자부(16)들에 대응 연결되고, 나머지 1개의 제4 출력단(O4)은 비연결상태로 둔다. 비연결상태로 둔 제4 출력단(O4)은 원통형 대용량 배터리(10)으로의 단독 충전이 이루어지게 할 경우에 선택되는 출력단이다.
또한 본 발명의 충방전 제어회로부(22)는 실장부(6)의 원통형 대용량배터리(10)에서 실장부(8)의 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전기능을 수행될 수 있도록 하는 회로 구성 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 DC승압부(26)의 출력단과 정전압부(24)의 입력단 사이에 연결되어 있는 자가충전용 피이드백 라인(30)을 갖는다.
자가충전용 피이드백 라인(30) 상에는 자가충전 활성화 스위치(32)를 더 구비하며, 자기충전 활성화스위치(32)도 사용자가 직접 스위칭할 수 있는 수동스위치(32a) 형태로 구현할 수 있다. 도 1a, 도 1b 및 도 2에서도 자가충전 활성화스위치(32)의 수동스위치(32a)가 파우치 본체(4)에 탑재되어 있음을 보여주고 있다.
자가충전기능을 수행시 전류누설을 위해서 본 발명의 충방전 제어회로부(22)는, 도 3에 도시된 대로 정전압부(24)와 원통형 대용량배터리(10) 간에 연결된 전원라인 상에는 자가충전 활성화 스위치(32)와 상반되게 스위칭 작동하는 충전입력 개폐스위치(34)를 구비한다.
상기 충전입력 개폐스위치(34)는 자기충전 활성화 스위치(32)와 연동 작동도 가능하지만 별개로 작동도 가능하다. 원통형 대용량 배터리(10)로의 충전입력전원 공급을 차단할 필요가 있을 경우에는 개별적 스위치 '오프' 이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이 충방전 제어회로부(22)는 배터리(10)(12)의 잔량표시회로부(36)도 구비한다. 본 발명에 따른 잔량표시회로부(36)는 사용자와의 인터페이스를 위해 확인버튼스위치 및 각 배터리별 표시창도 함께 포함하여 구성한다. 확인버튼스위치 및 배터리별 표시창은 파우치 본체(4)의 커버(44) 반대편에 위치하는 것이 바람직하다.
그러므로 사용자의 수시 확인요청에 따라 본 발명의 잔량표시회로부(36)가 원통형 대용량 배터리(10)에 대한 잔량표시도 할 수 있고, 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들 각각에 대한 개별적 잔량 표시도 할 수 있게 된다.
본 발명에 따라 채용된 원통형 대용량 배터리(10)는 랜턴용 2차전지나 노트북의 배터리팩 부속 셀로 주로 사용되는 것으로 그 큰 직경사이즈로 인해 슬림화 추세에 있는 스마트폰과 같은 휴대단말 용도에 맞는 장탈형 배터리로는 사용되질 못한다. 이러한 원통형 대용량 배터리(10)는 하나의 충전용량이 2000~5000mAh이 될 정도로 대용량인데, 만일 한개 3000mAh짜리 2개를 병렬 연결하면 총 6000mAh의 충전용량을 갖는다.
본 발명의 배터리팩 파우치장치(2)는 상당한 충전용량을 갖는 원통형 대용량 배터리(10)를 실장하고 이를 이용해서 대용량 파워 저장소 역할을 도모한다.
상용교류전원을 공급받는 충전기와 USB케이블을 통해 파우치본체(4)의 USB입력부(18)로 충전입력전원이 인가되면 본 발명에서는 그 충전입력전원이 원통형 대용량 배터리(10)로는 항시 공급되게 하는 것을 기본으로 한다. 그러므로 본 발명의 배터리팩 파우치장치(2)가 대용량 파워 저장소 역할을 충분히 할 수 있다.
아울러 본 발명에서는 기종에 따라 각기 다른 다양한 사각형 휴대단말 배터리(12)들을 수용할 수 있으며, 각각에 대한 신속한 충전을 보장한다.
도 3과 같은 충방전 제어회로부(22)를 갖는 본 발명의 배터리팩 파우치장치(2)는 파우치본체(4)에 실장된 다양한 사각형 휴대단말 배터리(12) 다수를 외부 상용전원을 사용하여 충전시 배터리 선택기(28)를 이용하여서 택일 충전방식을 취함으로써 신속하게 충전할 수 있다.
통상 여러 개의 휴대단말 배터리(12)가 한꺼번에 충전될 경우에는 서로 병렬접속된 상태에서 충전됨에 따라 충전전류가 분산되어서 충전시간은 상당히 길어지고 배터리수명 단축 요인 중의 하나인 발열문제도 야기시킨다.
이에 반해 본 발명은 파우치 본체(4)의 실장부(8)에 실장된 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들을 하나씩만 선택하여서 차례로 충전하므로 인해 신속한 만충전이 이루어지며 발열문제에도 벗어날 수 있다. 더욱이 듀얼충전기를 이용해서 두개의 USB입력부(18)를 통해 충전전류량을 2배로 높이면 충전전류량과 반비례에 관계에 있는 충전시간은 반으로 짧아진다. 즉 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 충전시간이 훨씬 단축된다는 것이다.
실장부(8)에 실장된 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)를 충전하는 본 발명의 실시를 구체적인 예로 설명하면, 사용자가 배터리 선택기(28)의 제1 출력단(O1)에 대응된 실장부(8)의 충방전단자(16)에 접속된 사각형 휴대단말 배터리(12)를 충전할 경우에는 배터리 선택기(28)의 수동스위치(28a)를 이용해서 배터리 선택기(28)가 제1 출력단(O1)을 선택하게 스위칭하면 된다.
그러면 충전입력전원은 정전압부(24)를 통해서 원통형 대용량 배터리(10)에 충전됨과 동시에 배터리 선택기(28)를 통해서 활성화된 제1 출력단(O1) 대응 사각형 휴대단말 배터리(12)에 충전된다. 하지만 이때에는 파우치 본체(4)에 함께 실장되어 있는 다른 사각형 휴대단말 배터리(12)로는 전혀 충전이 되질 않는다. 그러므로 제1 출력단(O1)에 대응된 사각형 휴대단말 배터리(12)에 오롯이 충전되며, 충전중 배터리(12)의 발열문제도 별로 없다.
제1 출력단(O1)에 대응된 사각형 휴대단말 배터리(12)가 만충전되면 잔량표시회로부(36)를 통해서 만충전을 사용자가 확인할 수 있고 실장부(8)에 실장된 다른 사각형 휴대단말 배터리(12)를 배터리선택기(28)를 이용하여 선택한 후 개별 충전할 수 있다.
또한 본 발명에서는 파우치 본체(4)의 실장부(6)에 실장되어 대용량 파워 저장소 역할을 하는 원통형 대용량배터리(10)를 이용해서 이미 방전되어버린 스마트폰 배터리를 파우치 본체(4)의 사각형 휴대단말 충방전용 실장부(8)에 넣어 충전할 수 있다. 충전되어진 원통형 대용량 배터리(10)로부터 미충전상태의 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전 기능은 충전환경이 못되는 곳(상용교류전원을 사용 못함)에서 태양광 충전 등을 전혀 행하지 않고도 휴대단말 배터리를 충전할 수 있는 이점을 제공한다.
그 예를 들면, 사용자가 배터리 선택기(28)의 제1 출력단(O1)에 대응된 실장부(8)의 충방전단자(16)에 충전하고자 하는 사각형 휴대단말 배터리(12)를 접속시키고 수동스위치(28a)를 이용해서 배터리 선택기(28)가 제1 출력단(O1)을 선택하게 하고, 자가충전 활성화 스위치(32)의 수동스위치(32)를 스위치 '온(ON)'시켜 놓게 되면 충전되어진 원통형 대용량 배터리(10)로부터 미충전상태의 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전이 이루어진다. 즉 '원통형 대용량 배터리(10) → DC승압부(26) → 자가충전용 피이드백 라인(30) → 정전압부(24) → 배터리 선택기(28) → 배터리 선택기(28)에 의해 선택되어진 사각형 휴대단말 배터리(12)'의 경로를 거치면서 자가충전이 이루어지는 것이다.
도 3에는 도시하지 않았지만 파우치 본체(4)에 후레쉬기능이 제조자 필요에 따라 간단히 추가될 수 있음을 이해하여야 하며, 이때에는 잔량표시회로부(36)의 확인버튼스위치를 이용해서 후레쉬기능의 점소등 제어도 구현 가능하다.
도 3에서 미설명 부호 "R"은 역류방지저항이다.
도 3에서는 만충전되어진 원통형 대용량 배터리(10)로부터 미충전상태의 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전 기능을 수행시에 자가충전용 피이드백 라인(30)을 이용하여 수행한 예시를 설명하였지만, 자가충전용 피이드백 라인(30)을 생략하거나 사용치 않고 사용자가 도 5에 도시된 바와 같이 자가충전케이블(56)을 이용해서 수행할 수도 있다.
도 5에 도시된 자가충전케이블(56)은 통상적으로 이용되는 USB케이블로서 USB출력부(20)의 포트와 USB입력부(18)의 포트에 꽂아 넣어서 자가충전용 피이드백 경로 역할을 담당한다. 이렇게 자가충전케이블(56)을 사용하면 원통형 대용량배터리(10)부터의 방전출력전원은 'DC승압부(26) → USB출력부(20) → 자가충전케이블(56) → USB입력부(18) → 정전압부(24) → 배터리 선택기(28) → 배터리 선택기(28)에 의해 선택된 사각형 휴대단말 배터리(12)'로 인가되며, 이를 통해 만충전되어진 원통형 대용량 배터리(10)로부터 미충전상태의 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전이 이루어진다.
한편 도 3에서 제1 실시예로서 도시된 충방전 제어회로부(22)는, 사용자가 수동스위치(28a)(32a)를 이용해서 충전할 사각형 휴대단말 배터리(12)를 선택하고 또 원통형 대용량 배터리(10)로부터 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전기능을 수행하였지만 자동 제어방식으로도 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 충방전 제어회로부(22)의 회로구성도로서, 실장된 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 충전이 자동 제어로 이루어질 수 있도록 하는 회로 구성도이다.
도 4의 충방전 제어회로부(22)는 도 3의 충방전 제어회로부(22)와 유사하나 수동스위치(28a)(32a)가 없고 그 대신 충전상태체크부(50), 자가충전케이블 접속체크부(52) 및 제어부(54)를 더 구비한다.
도 4를 참조하면, 충전상태 체크부(50)는 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수 사각형 휴대단말 배터리(12)들 각각의 충전상태를 체크하여서 제어부(54)로 제공하고, 자가충전케이블 접속체크부(52)는 도 5에서와 같이 자충전케이블(56)이 USB입출력부(18)(20)의 포트에 꽂힘을 체크하여서 제어부(54)에 이를 제공한다. 또한 사용자가 직접 파우치 본체(6)에 필요에 따라 구비된 자가충전버튼을 눌러서 자가충전모드로 진입할 수 있는데, 자가충전버튼을 누름에 대응된 신호를 제어부(54)가 인식할 수도 있다.
제어부(54)는 충전상태 체크부(50)의 체크결과에 의거하여 배터리선택기(28)로 배터리선택제어신호(SEL1)를 인가하여서 배터리선택기(28)가 출력단(O1~O4)들중 하나를 선택하게 한다. 예를 들면, 충전상태체크부(50)가 현재 충전되고 있는 출력단(O1)에 연결된 사각형 휴대단말 배터리(12)가 만충전됨을 체크하면 제어부(54)는 배터리선택기(28)가 출력단(O1)에서 출력단(O2)로 스위칭 전환되도록 배터리선택제어신호(SEL1)를 배터리선택기(28)로 제공하는 것이다.
자기충전기능 수행시, 제어부(54)는 사용자로부터의 자가충전버튼 입력이 있거나 자가충전케이블 접속체크부(52)로부터 자가충전케이블(56)의 접속이 있게 되면 스위칭제어신호(SEL2)를 자가충전 활성화 스위치(32) 및 충전입력 개폐스위치(34)로 인가하여서 자가충전 활성화 스위치(32)가 스위치 '온(ON)'되고 충전입력 개폐스위치(34)가 스위치 '오프(OFF)'되게 한다. 그러면 도 4에 도시된 자가충전용 피이드백 라인(30)이나 도 5의 자가충전케이블(56)을 이용하여서 원통형 대용량 배터리(10)로부터 미충전상태의 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전이 가능해진다.
한편 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)에 실장되는 원통형 대용량 배터리(10)는 원통형 18650 리튬이온 배터리(3.7V)를 이용해서 구현할 수 있으며, 원통형 18650 리튬이온 배터리보다 사이즈가 작은 원통형 14500리튬이온 배터리(3.7V)도 호환 가능하다. 이 경우에는 도 6에서와 같이 어뎁터(58)를 이용하되 원통형 18650 리튬이온 배터리 사이즈의 어뎁터(58)에 작은 원통형 14500리튬이온 배터리(10a)를 삽입한 후 원통형 대용량 배터리 충방전용 실장부(6)에 실장하면 되는 것이다.
또한 본 발명에서는 원통형 대용량 배터리(10)의 대용으로 다른 전기기기에 사용되는 배터리팩 예를 도 7a, 도 7b에 도시된 일예와 같은 사이즈가 다른 전자제품류의 배터리팩(60)(64)을 어뎁터(62)(68)와 USB충전케이블(70)을 이용해서 본 발명의 파우치 본체(4)의 USB입력부(18)에 연결시킴으로써 실장부(8)에 실장된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 충전할 수 있다.
도 7b에서 미설명 참조부호 "68"은 배터리팩(64)의 컨넥터(66)이며, 도 7b와 같은 배터리팩(64)은 애플의 아이패드에 내장되는 배터리팩 형태중 하나로서 내부에 다수의 소형 원통형 리튬이온 배터리가 병렬 연결된 구조이다.
다른 한편 본 발명에서는 원통형 대용량 배터리(10)는 실장하지 않고 사각형 휴대단말 배터리(12)만을 실장하여서 신속 충전할 수 있는 다기종 충방전기로 활용할 수가 있다.
도 8은 본 발명에 따른 휴대단말 배터리 충전을 신속하게 수행하는 본 발명의 배터리팩 파우치 장치(2)의 사시 구성도로서, 도 1a, 도 1b, 도 2와는 다르게 원통형 대용량 충방전용 실장부(6)가 없고 원통형 대용량 배터리(10)도 없는 구성이다.
도 9 및 도 10은 도 8에 따른 배터리팩 파우치 장치(2)를 위한 충방전 제어회로부(22)의 회로 구성도로서, 도 9는 배터리선택기(28)가 수동 스위치(28a)를 갖는 구성이고 도 10은 자동충전 제어를 위해 충전상태 체크부(50) 및 충전선택버튼, 및 제어부(54)를 구비한 구성을 보여주고 있다.
즉 도 8 내지 도 10에 도시된 배터리팩 파우치 장치(2)는, USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 충방전단자부(16)를 구비하며, 파우치 본체(4)내에는 실장부(8)에 실장된 다수 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능 및 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성한다.
도 8에 따른 충방전 제어회로부(22)는; USB입력부(18)로 인가되는 충전입력전압을 출력 부하변동에도 일정 정전압으로 유지하는 정전압부(24)와, 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들의 출력전원을 타 배터리의 충전이 가능하게 승압하여 USB출력부(20)로 방전출력하는 DC승압부(26)와, 정전압부(24)의 정전압 입력전원을 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수 휴대단말 배터리(12)들 중의 하나로 인가되게 스위칭하는 배터리선택기(28)로 구성하는 것이다.
이러한 구성의 본 발명의 배터리팩 파우치장치(2)는 가정에 가용할 수 있는 배터리나 중고 벌크제품 배터리로 탈부착 사용이 가능하다. 또 스마트폰 기종에 따라 배터리 용량과 갯수를 선택해서 장착 할수 있다. 또한 배터리 사이즈 관계 없이 탈부착 된다. 그리고 배터리 선택기(28)를 이용하므로 개별로 충전하고 언제나 개별 충전잔량도 확인할 수 있고 또 원천적으로 발열(수명)문제를 해소할 수 있다.
또 다른 한편 본 발명의 제3 실시예로서, 도 1a 및 도 1b에서 채용한 원통형 대용량 배터리(10)를 대신하여 스마트폰에 사용하는 사각형 휴대단말 대용량 배터리(11)를 사용하는 것이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치(2)의 분리 사시 구성도이고,도 12는 도 11a 및 도 11b에 따른 충방전 제어회로부(22)의 회로구성도이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 도 1a 및 도 1b에 있는 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6) 대신에 사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)가 형성되며, 사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)에는 파워저장소 역할을 할 수 있는 사각형 휴대단말 대용량배터리(11)가 실장된다.
사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)는 그 옆에 있는 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)과 동일한 구조이며, 상기 실장부(7)에 실장되는 사각형 휴대단말 대용량배터리(11)는 휴대단말 배터리로서 별로 사용되지 않은 구형 대용량 정품배터리가 바람직하다.
실장부(7)에 실장되어 만충전된 사각형 휴대단말 대용량배터리(11)는 파워저장소 역할로서 본 발명에 따른 자가충전기능을 이용시 옆에 있는 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장시킨 사각형 휴대단말 배터리(12)로 충전을 해줄 수 있다.
현재 사용자가 사용하는 스마트폰과 같은 휴대단말 배터리가 완전 방전된 상태이고 상용전원 충전이 불가능한 환경에 있을 때에 태양광 충전 등의 방법을 사용하지 않고도 그 사각형 휴대단말 배터리를 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장시켜서 만충전된 사각형 휴대단말 대용량배터리(11)로부터 충전받을 수 있다.
도 12에 도시된 충방전 제어회로부(22)는 수동스위치(28a)(32a)를 사용하는 것을 예시하고 있는데, 도 4의 예시와 같이 자동제어도 수행할 수도 있음을 이해하여야 하며, 또 도 5의 예시에서와 같이 자가충전케이블(56)을 이용할 수 있음도 이해하여야 한다.
도 11a, 도 11b, 도 12에서와 같은 배터리팩 파우치 장치(2)의 구성에 의한 자가충전기능은 상용전원 충전이 불가능한 환경(야외 등)에서 휴대단말 기종이 다른 친구의 만충전된 예비 배터리를 빌려서 본인의 휴대단말 배터리를 충전할 수 있게 해준다.
또한 도 11a, 도 11b 및 도 12에 도시된 본 발명의 배터리팩 파우치 장치(2)는 동일회사 및 동일기종의 휴대단말 배터리 충전뿐만 아니라 다른 제조사 및 다른 기종의 휴대단말 배터리 충전도 가능케 해주는 휴대단말 만능충전기 크래들 역할도 담당하고 또 상용교류전원을 공급원으로 하는 충전시에는 듀얼충전이 가능해지는 장점이 있다.
즉 두개의 사각형 휴대단말 배터리충방전용 실장부(7)(8) 모두에 사각형 휴대단말 배터리(11)(12)를 하나씩 실장하고 또 두개의 USB입력부(18) 모두와 듀얼충전기를 이용해 충전을 하게 되면, 사각형 휴대단말 배터리(11)(12) 모두가 동시에 충전되어지되 각각 1A의 충전전류로 충전되므로 비교적 신속하게 충전이 이루어진다.
전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 크기의 휴대폰 배터리를 여러개 별도로 장착할 수 있으며, 일반 배터리 충전기로부터 직류 전원을 공급받아 택일된 배터리를 충전할 수 있고, 또 충전된 배터리(원통형 대용량 배터리나 사각형 휴대단말 배터리)를 사용하고 DC승압부(26)를 이용하여 다른 전자장비의 배터리를 충전할 수 있으며, 다양한 크기와 용량의 기존 휴대폰 배터리를 통합 장착할 수 있다.
본 발명에서 배터리선택기(28)는 사각형 휴대단말 배터리(12)들의 전단에 설치된 구성을 예시하였는데, 추가로 사각형 휴대단말 배터리(12)들의 후단에도 설치되어서 방전제어시 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 하나가 선택되어서 DC승압부(26)로 방전출력이 인가될 수 있도록 구현할 수 있음도 이해하여야 한다.
또한 본 발명의 파우치 본체(4)에 구비된 두개의 수동스위치(28a)(32a)를 적절히 이용하면 원통형 대용량충방전용 실장부(6) 및 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 대응 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 배터리선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)의 동시 충전도 가능하고, 원통형 대용량배터리(10)나 배터리선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)의 단독 충전도 가능하고 두개의 USB입력부(18) 및 듀얼충전기를 이용해서 충전시간도 빠르게 할 수 있다.
마찬가지로 도 11a 및 도 11b, 도 12의 예시에서 사각형 대용량충방전용 실장부(7) 및 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 대응 실장된 사각형 대용량배터리(11) 및 배터리선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)의 동시 충전이 가능하고, 사각형 대용량배터리(11)나 배터리선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)의 단독 충전도 가능하며, 두개의 USB입력부(18) 및 듀얼충전기를 이용해서 충전시간도 빠르게 할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예에서 언급한 사각형 휴대단말 배터리는 리튬이온 배터리가 주로 사용되지만 배터리 폭발 등의 안전에서 유리한 리튬 폴리머 배터리를 사용할 수도 있음을 이해하여야 한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
본 발명은 다양한 기종의 배터리를 충방전하거나 스마트폰과 같은 휴대단말 교체후 기존 휴대단말의 정품배터리를 보조 배터리로 활용하는데 이용할 수 있다.
(2)-- 배터리팩 파우치장치 (4)-- 파우치 본체
(6)-- 원통형 대용량 배터리 충방전용 실장부
(7)(8)-- 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부
(10)-- 원통형 대용량 배터리
(11)-- 사각형 휴대단말 대용량 배터리 (12)-- 사각형 휴대단말 배터리
(14)(16)-- 충방전단자부 (18)-- USB입력부
(20)-- USB출력부 (22)-- 충방전 제어회로부
(24)-- 정전압부 (26)-- DC승압부
(28)-- 배터리선택기 (28a)-- 수동스위치
(30)-- 자가충전용 파이드백 라인 (32)-- 자가충전 활성화 스위치
(32a)-- 수동스위치 (34)-- 충전입력 개폐스위치
(36)-- 잔량표시회로부 (38)-- PCM보호회로
(40)-- 걸림슬롯 (42)-- 끼움대
(44)-- 커버 (46)(48)-- 스위치 통공
(50)-- 충전상태 체크부 (52)-- 자가충전케이블 접속체크부
(54)-- 제어부 (56)-- 자가충전케이블
(58)(62)(68)-- 어뎁터

Claims (16)

  1. 배터리팩 파우치 장치에 있어서,
    USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 대응 충방전단자부(14)(16)를 구비하며,
    파우치 본체(4)내에는 실장부(6)(8)에 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 원통형 대용량배터리(10)에서 사각형 휴대단말 배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되,
    상기 충방전 제어회로부(22)는;
    USB입력부(18)로 인가되는 충전입력전압을 출력 부하변동에도 일정 정전압으로 유지하는 정전압부(24)와,
    원통형 대용량 배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들의 출력전원을 타 배터리의 충전이 가능하게 승압하여 USB출력부(20)로 방전출력하는 DC승압부(26)와,
    정전압부(24)의 정전압 입력전원을 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수 휴대단말 배터리(12)들 중의 하나로 인가하거나 모두 비인가되게 스위칭하는 배터리선택기(28)와,
    DC승압부(26)의 출력단과 정전압부(24)의 입력단 사이에 연결된 자가충전용 피이드백 라인(30)으로 구성함을 특징으로 하는 충전방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  2. 제1항에 있어서, 배터리선택기(28)는 수동스위치(28a)에 의해서 작동되게 구성함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  3. 제1항에 있어서, 자가충전용 피이드백 라인(30) 상에는 자가충전 활성화 스위치(32)를 더 구비함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  4. 제3항에 있어서, 정전압부(24)와 원통형 대용량배터리(10)간에 연결된 전원라인 상에는 자가충전 활성화 스위치(32)와 상반 스위칭 작동하는 충전입력 개폐스위치(34)를 더 구비함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  5. 배터리팩 파우치 장치에 있어서,
    USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 원통형 대용량배터리 충방전용 실장부(6)와 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 대응 충방전단자부(14)(16)를 구비하며,
    파우치 본체(4)내에는 실장부(6)(8)에 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 원통형 대용량배터리(10)에서 사각형 휴대단말배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되,
    상기 충방전 제어회로부(22)는;
    휴대단말배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 하나를 선택하는 배터리 선택기(28)를 구비하여서, USB입력부(18)를 통해 외부로부터 공급된 충전입력전원이 원통형 대용량배터리(10)와 함께 배터리 선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 구성함을 특징으로 하는 충전방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전용 피이드백 라인(30)로 내부 연결되게 하거나 USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전케이블(56)로 연결되게 구성하여서, 원통형 대용량 배터리(10)부터의 방전출력전원이 배터리 선택기(28)에 의해 선택된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서, USB입력부(18)는 정전압부(24)에 병렬 연결된 듀얼 USB입력부로 구성함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  8. 제1항 또는 제5항에 있어서, 실장부(6)(10)에 대응 실장된 원통형 대용량배터리(10) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)의 충전잔량을 체크하여 표시하기 위한 잔량표시회로부(36)를 더 구비함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서, USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전케이블(56)로 연결되게 구성하여서 원통형 대용량배터리(10)부터의 방전출력전원이 배터리 선택기(28)에 의해 선택된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  10. 제1항에 있어서, 정전압부(24)는 원통형 대용량 배터리(10)로의 과충방전을 방지하기 위한 PCM보호회로(38)를 더 구비함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  11. 제1항에 있어서, DC승압부(26) 및 USB출력부(20)는 각기 두개의 독립된 DC승압부와 USB출력부를 갖되 상호의 출력전압은 동일하고 상호의 USB출력전류는 다르도록 구성함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  12. 제1항 또는 제5항에 있어서, 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 다수 종류의 사각형 휴대단말 배터리(12)가 고정지지될 수 있도록 다수의 끼움슬롯(40)이 형성되고, 다수의 끼움슬롯(40)중에 끼워지는 끼움대(42)를 가지게 구성함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  13. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수 사각형 휴대단말 배터리(12)들 각각의 충전상태를 체크하는 충전상태 체크부(50)와,
    충전상태 체크부(50)의 체크결과에 의거하여 배터리선택기(28)로 배터리선택제어신호를 제공하는 제어부(54)를 더 구비함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  14. 삭제
  15. 배터리팩 파우치 장치에 있어서,
    USB입력부(18)와 USB출력부(20)를 갖는 파우치 본체(4)에 사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)와 다수 수납가능한 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)가 형성되게 구성하고, 사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)와 사각형 휴대단말 배터리 충방전용 실장부(8)에는 대응 충방전단자부(14)(16)를 구비하며,
    파우치 본체(4)내에는 실장부(7)(8)에 실장된 사각형 휴대단말 대용량배터리(11) 및 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)에 관련된 충방전기능, 사각형 휴대단말 대용량배터리(11)에서 사각형 휴대단말배터리(12)로의 자가충전기능, 외부 상용전원을 이용한 사각형 휴대단말배터리(12)로의 급속충전기능을 수행하는 충방전 제어회로부(22)가 내장되게 구성하되,
    상기 충방전 제어회로부(22)는;
    휴대단말배터리 충방전용 실장부(8)에 실장된 다수의 사각형 휴대단말 배터리(12)들중 하나를 선택하는 배터리 선택기(28)와, USB입력부(18)를 통해 외부로부터 사각형 휴대단말 대용량배터리 충방전용 실장부(7)로 공급되는 충전입력전원을 개폐하는 충전입력 개폐스위치(32)를 구비하여서, USB입력부(18)를 통해 외부로부터 공급된 충전입력전원이 사각형 휴대단말 대용량배터리(11)와 함께 배터리 선택기(28)에 의해 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 동시 인가되게 하거나 사각형 휴대단말 대용량 배터리(11)나 상기 택일된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 단독 인가되게 구성함을 특징으로 하는 충전방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전용 피이드백 라인(30)로 내부 연결되게 하거나 USB출력부(20)로부터 USB입력부(18)로 자가충전케이블(56)로 연결되게 구성하여서, 사각형 휴대단말 대용량 배터리(11)로부터의 방전출력전원이 배터리 선택기(28)에 의해 선택된 사각형 휴대단말 배터리(12)로 인가되게 함을 특징으로 하는 충방전기능을 갖는 배터리팩 파우치 장치.
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