JP2006504240A

JP2006504240A - 外装型電池パック

Info

Publication number: JP2006504240A
Application number: JP2004546508A
Authority: JP
Inventors: オム・ジョンホ; リー・キェンジュン
Original assignee: ARTRANG Co Ltd
Current assignee: ARTRANG Co Ltd
Priority date: 2002-10-26
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2006-02-02
Also published as: CN1698247A; AU2003225359A1; US20060166043A1; EP1554791A4; WO2004038889A1; KR20040036517A; KR100475455B1; EP1554791A1

Abstract

外部電池パックを提供する。外装型電池パックは２次電池と、内部回路と、前記２次電池と前記内部回路を内蔵するハウジングと、挿入部とを含む。挿入部は、前記ハウジングに形成され、携帯用電子機器を挿入固定できる。また、前記ハウジングは挟み部を有するペン型固定台を含むのが望ましく、前記挿入部は支持面と挿入リブ）からなるものが望ましい。

Description

本発明は外装型電池パックに関するものであって、より詳しくは携帯に便利なようにハウジングにペン型固定台が形成され、定電圧・定電流制御機能を有する充電/出力回路部を備え、携帯用電子機器に駆動電力を供給すると共に携帯用電子機器の内蔵電池パックの充電を同時に行えるように構成された外装型電池パックに関するものである。

一般的に、リチウムイオン（Li¹⁺）電池、ニッケルカドミウム(Ni-Cd)電池及びニッケル水素（Ni-MH）電池のように半永久的に再充電して使用できる電池を２次電池という。

このような２次電池は近来、携帯用コンピュータ、デジタルビデオカメラ及びセルラーフォン等のような携帯用電子機器の使用が拡散するにつれてその需要が大きく増加している。

しかし、携帯用電子機器の機能が急激に高性能、多機能化して行くに伴い、携帯用電子機器に必要な駆動電力の不足現象が問題点として台頭している。また、小型化、スリム化の趨勢により、既存の内蔵された電池容量を高める方法には限界が見えている。よって、充分な機器駆動電力を供給できる補助電源（外装型電池パック）の必要性が台頭している。

従来の外装型電池パックは、定電圧制御機能のみを持つ出力回路を利用しており、携帯用電子機器の交流/直流アダプタ（AC/DC Adaptor）入力端子を利用して電源を供給する。しかし、携帯電話のように交流/直流アダプタ（AC/DC Adaptor）入力端子ではなかったり、内蔵電池パックが直結された入力端子を利用して電源を供給する場合は使用不可能だという短所がある。

また、携帯用電子機器は主に外出時に使用されるという点から、携帯用電子機器と共に利用される外装型電池パックもその携帯が簡便であるべきだが、従来の外装型電池パックはその使用面において携帯に不便な点が多かった。

また、従来の外装型電池パックは充電回路部と出力回路部が別途の回路部で構成されることにより外装型電池パックの小型化に困難をもよおし、回路素子を重複して使用しなければならないため経済的な面においても不利益が多かった。

本発明は上記のような問題点を認識し、これを解決するために案出されたものであって、ハウジングに衣服やベルト等に挟んで固定させることのできるペン型固定台と携帯用電子機器を挿入固定するための挿入部が形成され、ハンズフリー機能を兼備するよう構成され、その携帯と使用が容易な外装型電池パックを提供することを目的とする。

また、充電回路部と出力回路部を一つの充電/出力回路部として構成し、使用状態に応じて内部回路の結線を転換するよう構成された回路転換コネクタを備えた外装型電池パックを提供することをもう一つの目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による外装型電池パックは２次電池と、内部回路と、前記２次電池と前記内部回路を内蔵するハウジングを含み、携帯用電子機器を挿入固定できる挿入部が前記ハウジングに形成されているのが望ましい。

また、前記ハウジングの後面の一側に形成されて衣服やベルト等に挟んで固定させることのできる挟み部を有するペン型固定台を含むのが望ましく、前記挿入部は前記ハウジングの前面の下部に形成された支持面と、前記ハウジングの中央部の両側に形成された挿入リブ（rib）からなるものが望ましい。

また、前記挿入部は前記ハウジングの中央部の両側に垂直方向に移動するよう設置された固定係止具をさらに含むのが望ましい。
また、前記ハウジングに設置されている弾性部材と連結されて上下に移動可能な離脱防止部をさらに備えるのが望ましい。

また、携帯用電子機器やそのバッテリーは、本発明による外装型電池パックの内部回路を構成する回路のうちの一部を含んで構成することができる。従って、本発明による外装型電池パックの内部回路は携帯用電子機器やそのバッテリーに含まれている回路部を除いて多様に組合わせることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を示す添付図面を参照して、本発明をさらに詳細に十分に説明する。しかし、この発明は、多くの異なる形態で具現化してもよいものであり、ここに説明する実施形態に限定するように解釈すべきではなく、むしろこれらの実施形態は、開示を完結させ、当業者に発明の範囲を伝えるように設けられたものである。同一符号は同一要素を言及している。さらに、ここに記載し説明する各実施形態は補足的で招かれる実施形態も含む。

本発明による外装型電池パックを以下添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明による外装型電池パックの内部回路についてのブロック図である。
図１は本発明の一実施例による内部回路の構成であるだけで、内部回路を構成する回路部のうち一部を実施形態によって含まないこともある。
また、図１に示された回路部以外の他の回路部も本発明に属する技術分野の当業者であれば容易に付加して実施できることを理解せねばならない。以下、より詳細に説明する。

本発明による外装型電池パックの充電及び放電がなされる過程を図１を参照して見てみる。

本発明による外装型電池パックは２次電池１０を内蔵し、外部電源連結用ジャック（図示せず）に連結されて電源の入力を受けるための充電コネクタ２０を備える。

充電回路部３１は前記充電コネクタ２０から入力された電源を前記２次電池１０に充電するのに適した電流、電圧の大きさを有する形態に変換して保護回路部４０へと送る。

２次電池を許容電圧を超過して過充電すると有機電解液の分解反応が進行し、反対に過放電すると内部抵抗の増加等が起こるようになり電池の性能劣化や安全性低下などの原因になる。前記保護回路部４０は前記２次電池１０の過放電、過充電を検出し、外部回路との接続を遮断して充電または放電を強制的に停止させることにより過充電、過放電を未然に防止し前記２次電池１０を保護する。

前記充電回路部３１と前記保護回路部４０を通じて充電されるのに適した電流、電圧の大きさを有する形態に変換された電源は前記２次電池１０に充電される。

前記２次電池１０に充電された電源は、直流/直流電圧変換回路部５０において携帯用電子機器にて使用される電圧へと変換させて出力回路部３２へと伝達する。

前記出力回路部３２は前記直流/直流電圧変換回路部５０を通じて入力された電圧が一定の大きさを持つように維持すると同時に、電流も一定の大きさを持つようにする定電圧・定電流制御を行う。これにより携帯用電子機器に駆動電力を供給すると同時に、携帯用電子機器の内蔵電池パックを直接充電できる機能を持つことになる。

電源出力コネクタ６０は携帯用電子機器の電源入力端子または携帯用電子機器バッテリの充電接続端子に電気的に連結されて定電圧・定電流で制御された電源を供給する。

電池残量表示回路部７０は前記２次電池１０の電池残量状態を所定の段階に分けて検出し、電池残量表示部８０に表示するよう制御する。前記電池残量表示部８０は多色発光ダイオード（LED, light emitting diode）を使用して充電状態により発光色を変えて表示したり、発光ダイオード（LED）を複数にして発光ダイオード（LED）がオン(ON)になった数に応じて充電状態を表示できるよう構成することが可能である。例えば充電状態を４段階に分けた場合には、発光ダイオード（LED）を４個設置して４個が全てオン(ON)になった場合には満充電を示し、２個がオン(ON)になった場合には半分程度の電池残量であることを示すように構成することが可能である。

本発明の実施形態によって上記のような内部回路の構成は異なることもあり、多様な実施形態は次のようになる。

本発明による外装型電池パックと結合されて使用される携帯用電子機器やそのバッテリが含まれる回路の構成及び本発明による外装型電池パックに電源を供給する外部電源の方式に合わせ、本発明による外装型電池パックが前記の充電回路部３１、保護回路部４０、直流/直流電圧変換回路部５０及び出力回路部３２のうちの一部を含んで構成しても、２次電池１０の充放電動作がなされるようにすることができる。従って、本発明による外装型電池パックは上記のあらゆる回路部を必ずしも全て含む必要は無く、各回路部の多様な組合せで構成することができる。

本発明による外装型電池パックに内蔵された２次電池の出力自体を使用しようとする携帯用電子機器に使用される外装型電池パックの前記内部回路は、充電コネクタ２０と、充電回路部３１と、電源出力コネクタ６０のみを含むことができる。

ＡＣ/ＤＣアダプタ入力に該当する定電圧電源を使用しようとする携帯用電子機器の場合には、直流/直流電圧の変換回路部５０をさらに含むことができる。また、２次電池を充電するための定電圧・定電流入力を使用しようとする携帯用電子機器の場合には、出力回路部３２をさらに含むことができる。

本発明による外装型電池パックに電源を供給する外部電源が２次電池の充電に適した電源を供給できる場合には、外装型電池パックの前記内部回路は充電コネクタ２０と、直流/直流電圧変換回路部３１と、電源出力コネクタ６０のみを含むことができる。また、２次電池を充電するための定電圧・定電流入力を使用しようとする携帯用電子機器の場合には、出力回路部３２をさらに含むことができる。

前記実施例において、２次電池１０の電気的な性能を保護するための保護回路部を内部回路にさらに含んで構成することができる。

最も簡単には、本発明による外装型電池パックは２次電池１０のみを備えるように構成することも可能である。

充電回路部３１と出力回路部３２を一つの回路部として構成し、使用状態に応じて内部回路の結線の転換を行う回路転換コネクタをさらに備える本発明による一例について、図２及び図３を参照して詳細に説明する。

図２は本発明による外装型電池パックにおいて２次電池を充電する際の内部回路の結線についての一例を示すブロック図である。

本実施例では回路転換コネクタが回路転換雌コネクタ１７０と回路転換雄コネクタ１６０で構成された場合について説明する。

回路転換雌コネクタ１７０は保護回路部４０と連結されるａ'端子と、アノードが充電/出力回路部と連結されている第１ダイオードｄ１のカソードと連結されるｂ'端子と、直流/直流電圧変換回路部５０と連結されるｃ'端子と、第２ダイオードｄ２と充電/出力回路部３０との接点と連結されるｄ'端子と、接地と連結されるｅ'端子を有する。

回路転換雄コネクタ１６０は回路転換雌コネクタ１７０のａ'、ｂ'、ｃ'、ｄ'、ｅ'端子とそれぞれ対応して連結されるａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ端子を有する。

回路転換雄コネクタ１６０のｄ端子は前記充電コネクタ２０の陽（＋）端子と連結され、回路転換雄コネクタ１６０のｅ端子は充電コネクタ２０の陰（−）端子及び電源出力コネクタ６０の陰（−）端子と共に連結されている。

回路転換雄コネクタ１６０のａ、ｂ、ｃ端子と電源出力コネクタ６０の陽（＋）端子の連結は２次電池１０の使用状態によって変わってくる。

図２に示した通り、２次電池１０を充電する場合には回路転換雄コネクタ１６０のａ端子とｂ端子が連結される。これにより充電コネクタ２０の陽（＋）端子で入力された充電電流はｄ端子→ｄ'端子→接点ｆ→充電/出力回路部３０→第１ダイオードｄ１→ｂ'端子→ｂ端子→ａ端子→ａ'端子→保護回路部４０→２次電池１０の経路に沿って流れながら２次電池１０を充電する。

図３は本発明による外装型電池パックにおいて携帯用電子機器で電源を出力する際の内部回路の結線について一例を示すブロック図である。

携帯用電子機器で電源を出力する場合には回路転換雄コネクタ１６０のａ端子とｃ端子が連結され、回路転換雄コネクタ１６０のｂ端子は電源出力コネクタ６０の陽（＋）端子と連結される。これにより、２次電池１０からの放電電流は２次電池１０→保護回路部４０→ａ'端子→ａ端子→ｃ端子→ｃ'端子→直流/直流電圧変換回路部５０→第２ダイオードｄ２→充電/出力回路部３０→第１ダイオードｄ１→ｂ'端子→ｂ端子→電源出力コネクタ６０の陽（＋）端子の経路に沿って流れながら携帯用電子機器に電源を供給する。

上記のような端子間の連結は使用者によるスイッチ操作によったり、充電コネクタ２０から電源が入力される場合、自動的に図２に示すようにａ端子とｂ端子が連結されるようにし、電源が入力されない場合には図３に示すようにａ端子とｃ端子を連結し、ｂ端子と電源出力コネクタ６０の陽（＋）端子と連結されるように構成することが可能である。ただし、これは一例に過ぎず、充電時と出力時の回路転換雄コネクタ１６０の端子の連結は多様な方法で変更することができる。
前記の回路転換雄コネクタ１６０と回路転換雌コネクタ１７０を一体に構成して一つの回路転換コネクタとして構成することも可能である。

図４はリチウムイオン２次電池の充電方式を示す図である。

図に示したとおり、リチウムイオン（Li¹⁺）電池では短時間で充電を行う方法として、充電初期には定電流により充電し、充電電圧が所定の設定電圧に到達した時点で充電を定電圧にて行うことにより安全に満充電を行う充電方法が提案されている。

図５は本発明による外装型電池パックのハウジングの一例を概略的に示す図である。
図５のａは本発明による外装型電池パックのハウジングを概略的に示す側面図であり、図５のｂは本発明による外装型電池パックのハウジングを概略的に示す前面図である。

ハウジングは２次電池及び各回路部を内蔵し、前記ハウジング下面の一側に形成され衣服やベルト等に挟んで固定できるようにペン型固定台９０を備える。

前記ペン型固定台９０は所定の弾性力を有する材質で作り衣服やベルト等から離脱しにくくし、衣服やベルト等が挟まれる入口側に係止部を形成するのが望ましい。

図面には前記充電コネクタ２０、前記電源出力端子６０及び前記充電状態表示部８０が前記ハウジングの長側面に形成されているが、前記ペン型固定台９０が形成された側と近い短側面や前記ハウジングの下面に形成することも可能であり、前記電源入力端子２０、電源出力コネクタ６０及び電池残量表示部８０、ハンズフリー選択部１３０をそれぞれ他の面に形成することも可能である。

ハンズフリー選択部１３０はスイッチからなる。スイッチはスライド式やボタン式スイッチ等からなり、これに限定されない。

前記充電コネクタ２０は使用される携帯用電子機器に適したもので交替可能に着脱式で構成することができ、別途に補助コネクタを前記充電コネクタ２０に連結して利用することも可能である。

前記ハウジングの下部を前面に突出形成して携帯用電子機器を支持することのできる支持面１００を形成し、その内部にはスピーカー１４０を設置する。本実施例においてはマイク１５０を前記ハウジングの上部に設置したが、その設置位置はこれに限定されるものではない。また、必ずしもマイクを備えねばならないわけではなく、外装型マイクを利用することも可能である。外装型マイクを使用する場合にはマイク接続端子を前記ハウジングの所定の位置に設置することができる。また、外装型マイクのための接続端子及びマイク１５０を全て備えることも可能である。

前記スピーカー１４０及びマイク１５０は携帯用電子機器の音声信号入/出力部と電気的に連結することができる。本実施例において、電池残量表示部８０、ハンズフリー選択部１３０、スピーカー１４０及びマイク１５０は選択的に備えることができ、そのうち幾つかの組合せを備えることも可能である。

前記ハウジングの中央部の両側には携帯用電子機器の両側を挟んで固定させることができるよう挿入リブ１１０をそれぞれ形成する。これにより前記支持面１００と挿入リブ１１０からなる挿入部１２０は携帯用電子機器を安定的に固定し離脱しにくくすることが可能である。

図６は本発明による外装型電池パックのハウジングの他の一例を概略的に示す図である。

図６のａは発明による外装型電池パックのハウジングを概略的に示す前面図で、図６のｂは本発明による他の外装型電池パックのハウジングを概略的に示す側面図である。

前記ハウジングの中央部の両側に形成された挿入リブ１１０に垂直方向に移動できるよう設置された固定係止具２２５を設置する。携帯用電子機器が前記挿入部１２０に挿入される時、前記固定係止具２２５は携帯用電子機器の胴体により押されてハウジングの内部へと入る。次に、携帯用電子機器の両側面に設置された凹部が前記固定係止具２２５が設置された位置に到着すると、前記固定係止具２２５は再びハウジングから突出されて携帯用電子機器の凹部に固定される。これにより、携帯用電子機器をより安定的に固定することができる。

図６のｂに示した通り、ペン型固定台９０の一側をピン２３０でピン固定させ、ハウジング側へと引っ張られるように設置することで衣服やベルト等に安定的に固定させることができる。

図７は本発明による外装型電池パックのハウジングのまた他の一例を概略的に示す図である。

図７のａは本発明による外装型電池パックのハウジングを概略的に示す前面図で、図７のｂは本発明による他の外装型電池パックのハウジングを概略的に示す側面図である。

図に示された通り、離脱防止部２００は離脱防止爪１８０及び離脱防止爪１８０と連結された連結バー１９０からなる。前記ハウジングの上部に前記連結バー２１０が上下起動できる溝２１０を形成し、バネ２２０の一側は前記溝２１０の内部に固定させ、他側は前記連結バー１９０に連結する。

使用者は前記離脱防止部２００を上方に引き上げた後、携帯用電子機器を前記挿入部１２０に挿入固定させ、次に前記離脱防止部２００を離すと前記バネ２２０の弾性復元力により前記離脱防止部２００は下方へと引っ張られるようになり携帯用電子機器の上部を固定する。これにより携帯用電子機器が前記ハウジングの上方に離脱することを防止することができる。

図では前記離脱防止部２００が２個の連結バー１９０からなるものと示されているが、これは一例に過ぎず、１個の連結バー１９０が前記離脱防止爪１８０の中央部に設置されることも可能であり、複数個の連結バー１９０からなることも可能である。また、前記バネ２２０の代わりに他の弾性部材を使用して前記離脱防止部２００と前記ハウジングを連結することも可能である。

上で説明した通り、本発明による外装型電池パックを使用する場合には次のような効果を得ることができる。

第１に、出力回路部３２が定電圧・定電流制御を行い携帯用電子機器へ供給することにより、駆動電力を供給すると同時に携帯用電子機器の内蔵電池パックを直接充電できる効果がある。

第２に、電池残量表示回路部７０及び電池残量表示部８０を備えて電池残量状態を数段階に分けて表示するので、使用者は電池残量に応じて適宜外装型電池パックを利用することが可能だという効果がある。

第３に、充電回路部３１及び出力回路部３２を一つの回路として構成された充電/出力回路部３０を使用状態に応じて充電回路または出力回路として共用することで、電池パックの大きさを小さくしたり２次電池をより大きな容量で使用することが可能だという効果がある。

第４に、ペン型固定台９０を使用することにより外装型電池パックの携帯性が向上する効果がある。

第５に、携帯用電子機器と結合できる挿入部１２０を備えることにより、携帯用電子機器と結合して一体で携帯できるようにし携帯性を向上させる効果がある。

以上本発明の好ましい実施形態ついて説明したが、特許請求の範囲に規定された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく実施形態や詳細を種々変更することができることは当業者に理解されるであろう。

本発明による外装型電池パックの内部回路についてのブロック図である。本発明による外装型電池パックにおいて２次電池を充電する際の内部回路の結線についての一例を示すブロック図である。本発明による外装型電池パックにおいて携帯用電子機器で電源を出力する際の内部回路の結線についての一例を示すブロック図である。リチウムイオン２次電池の充電方式を示す図である。本発明による外装型電池パックのハウジングを概略的に示す図である。本発明による外装型電池パックのハウジングの他の一例を概略的に示す図である。本発明による外装型電池パックのハウジングのまた他の一例を概略的に示す図である。

符号の説明

１０…２次電池２０…充電コネクタ
３０…充電／出力回路部３１…充電回路部
３２…出力回路部４０…保護回路部
５０…直流／直流電圧変換回路部６０…電源出力コネクタ
７０…電池残量表示回路部８０…電池残量表示部
９０…ペン型固定台１００…支持面
１１０…挿入リブ１２０…挿入部
１３０…ハンズフリー選択部１４０…スピーカー
１５０…マイク１６０…回路転換雄コネクタ
１７０…回路転換雌コネクタ１８０…離脱防止爪
１９０…連結バー２００…離脱防止部
２１０…溝２２０…バネ
２２５…固定係止具２３０…ピン
ｄ１…第１ダイオードｄ２…第２ダイオード

Claims

２次電池と、内部回路と、前記２次電池と前記内部回路を内蔵するハウジングを含む外装型電池パックであって、
携帯用電子機器を挿入固定できる挿入部が前記ハウジングに形成されていることを特徴とする外装型電池パック。
前記ハウジングの後面の一側に形成されて衣服やベルト等に挟んで固定させることのできる挟み部を有するペン型固定台を含むことを特徴とする請求項１に記載の外装型電池パック。
前記挿入部は前記ハウジングの前面の下部に形成された支持面と、前期ハウジングの中央部の両側に形成された挿入リブ（rib）からなることを特徴とする請求項１または２に記載の外装型電池パック。
前記挿入部は前記ハウジングの中央部の両側に垂直方向に移動するよう設置された固定係止具をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の外装型電池パック。
前記ハウジングに設置されている弾性部材と連結されて上下に移動可能な離脱防止部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の外装型電池パック。
前記内部回路は、電源の入力を受ける充電コネクタと；前記充電コネクタから入力された電源を一定の電圧へと変換して前記２次電池に充電させる充電回路部と；前記２次電池から入力された電源を携帯用電子機器の電源入力端子または携帯用電子機器バッテリの充電接続端子で出力させる電源出力コネクタを含むことを特徴とする請求項２に記載の外装型電池パック。
前記内部回路は、前記２次電池から入力された電圧を所定の大きさを有する直流電圧へと変換する直流/直流電圧変換回路部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の外装型電池パック。
前記内部回路は、前記直流/直流電圧変換回路部から入力された電源を定電圧と定電流に維持するようにして出力する出力回路部をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の外装型電池パック。
前記内部回路は、電源の入力を受ける充電コネクタと；前記２次電池から入力された電圧を所定の大きさを有する直流電圧へと変換する直流/直流電圧変換回路部と；前記直流/直流電圧変換回路から入力された電源を携帯用電子機器の電源入力端子または携帯用電子機器バッテリの充電接続端子で出力させる電源出力コネクタを含むことを特徴とする請求項２に記載の外装型電池パック。
前記内部回路は、前記直流/直流電圧変換回路部と前記電源出力コネクタとの間に位置し、前記直流/直流電圧変換回路部から入力された電源を定電圧と定電流に維持するようにして出力する出力回路部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の外装型電池パック。
前記内部回路は、前記２次電池の電気的な性能を保護するための保護回路部をさらに含むことを特徴とする請求項６ないし請求項１０のうちいずれか１つに記載の外装型電池パック。
前記内部回路は、電源の入力を受ける充電コネクタと；前記充電コネクタから入力された電源を一定の電圧へと変換して前記２次電池に充電させる充電回路部と；前記充電回路部と前記２次電池を電気的に連結し、前記２次電池の電気的な性能を保護するための保護回路部と；前記保護回路部から入力された電圧を所定の大きさを有する直流電圧へと変換する直流/直流電圧変換回路部と；前記直流/直流回路部から入力された電源を定電圧と定電流に維持するようにして出力する出力回路部と；携帯用電子機器の電源入力端子または携帯用電子機器バッテリの充電接続端子で出力させる電源出力コネクタと；前記２次電池の電池残量状態を検出する電池残量表示回路部と；前記電池残量表示回路部から入力を受けた信号に応じて電池残量状態を表示する電池残量表示部を含むことを特徴とする請求項２に記載の外装型電池パック。
前記充電回路部と前記出力回路部を一つの充電/出力回路部として構成し、
前記充電コネクタ及び前記電源出力コネクタと前記各回路部との間に電気的に連結されて使用状態に応じて回路結線を転換する回路転換コネクタをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の外装型電池パック。