JP5451780B2

JP5451780B2 - 自動車用の携帯用バッテリー充電装置

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Publication number: JP5451780B2
Application number: JP2011547803A
Authority: JP
Inventors: チャンウンヨ
Original assignee: エヌナビソリューション
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: KR100969529B1; US8643324B2; WO2010087661A3; WO2010087661A2; US20110279089A1; EP2393184A4; CN102301562A; JP2012517208A; EP2393184A2; CN102301562B

Description

本発明は、自動車用の携帯用補助電源装置に関し、特に、充電可能なバッテリーを内蔵し、互いに異なる電圧の出力をする出力端子を具備した自動車用の携帯用補助電源装置に関する。

一般的に、電気を使用する手段が徐々に増えるによって、電源の供給の問題が重要になっている。電気を使用する代表的な手段には、自動車がある。通常的に、自動車の始動には、電力が使用され、前記自動車の内部に設けられたいろいろな装備にも電気が使用される。従って、円滑に電気を供給するために車両用バッテリーが内蔵されている。

前記車両用バッテリーは、事前に電力を印加して充電され、必要な時にこの充電された電力を出力する機能を有する。前記車両用バッテリーは、それ自体で一定の容量の限界があるから、充電された電力が完全に放出されるまで放電された後には、これ以上電力を出力することができないという特徴がある。従って、前記車両用バッテリーは、いつも所定のレベル以上に充電されていなければならないという不便さがある。

上述したように、バッテリーの放電された車両に対して、他の車両のバッテリーから出力された電源を印加して、臨時に充電する方法が一般的に使用されている。しかし、このような場合には、バッテリーが充電された別途の他の車両が必要であり、両方の車両のボンネットを開いて、別途のケーブルを利用して各車両のバッテリーを連結しなければならないから、充電過程の実行は非常に不便である。

上述のような短所を解決するために、車両用の携帯用バッテリーの充電器があるが、上述のような車両用の携帯用バッテリーは、車両のバッテリーが正常に充電されている期間には、無駄になる短所がある。

本発明は、上述のような問題点を解決するために考案されたこととして、充電可能なバッテリーを内蔵し、互いに異なる電圧に出力される複数の出力端を具備することによって、車両用バッテリーの放電の時に、臨時に車両用バッテリーの充電ができるようにし、かつ通常時に個人携帯用デジタル装備の充電ができるようにする自動車用の携帯用補助電源装置を提供することを目的とする。

上述のような目的を達成するために、本発明は、自動車用の携帯用バッテリー充電装置において、外部から電源を入力として受ける入力部と、前記入力部を介して入力された電源の電圧を昇圧する充電回路部と、前記充電回路部で昇圧された電源を入力として受けて充電され、必要な時にこの充電された電力を出力するバッテリー部と、前記バッテリー部で出力された電力の電圧を降圧する降圧部と、前記バッテリー部から出力された電源の電流を制限する放電回路部と、前記放電回路部から出力された電源を入力として受けて出力する第１の出力部と、前記降圧部から出力された電源を入力として受けて出力する第２の出力部と、前記バッテリー部の誤動作を防止するように前記バッテリー部の状態によって回路を遮断する機能をする保護回路部と、を含み、前記放電回路部は、比較電圧を生成する放電電流比較電圧生成部と、比較電圧と印加された電力から測定された電圧を比較する放電電流比較部と、前記放電電流比較部を介して出力される電流を制限する放電電流制御部と、をさらに含むことを特徴とする。

また、外部から電源を入力として受ける入力部と、前記入力部を介して入力された電源の電圧を昇圧する充電回路部と、前記充電回路部で昇圧された電源を入力として受けて充電され、必要な時にこの充電された電力を出力するバッテリー部と、前記バッテリー部から出力された電力の電圧を降圧する降圧部と、前記バッテリー部から出力された電源の電流を制限する放電回路部と、前記放電回路部から出力された電源を入力として受けて出力する第１の出力部と、前記降圧部から出力された電源を入力として受けて出力する第２の出力部と、前記バッテリー部の誤動作を防止するように前記バッテリー部の状態によって回路を遮断する機能をする保護回路部と、を含み、前記充電回路部は、入力される電力の電圧を昇圧する昇圧部と、電流を測定することによって、印加された電流を制限する充電電流制御部と、比較電圧を生成する充電電流比較電圧生成部と、前記比較電圧と印加される電圧を比較する充電電流比較部と、印加される電力に基づいて、前記バッテリー部の充電状態を比較する充電状態比較部と、前記充電状態比較部の比較結果を表示する充電状態表示部と、をさらに含むことを特徴とする。

また、前記バッテリー部の充電状態を把握することによって、表示装置を通してこの状態を表示するバッテリー残量表示部をさらに含むことを特徴とする。

また、前記降圧部は、印加された電力の電圧を降圧する降圧回路制御部をさらに含むことを特徴とする。

また、前記バッテリー残量表示部は、前記バッテリー部で出力される電圧と比較電圧を比較する表示部比較部をさらに含むことを特徴とする。

また、前記第２の出力部はＵＳＢソケットが設けられることを特徴とする。

上述のような構成を有する本発明は、充電用バッテリーを内蔵し、互いに異なる電圧の電力を出力することによって、車両用バッテリーの充電とが、低い電圧を使用する電子機器の充電とが同時にできる効果がある。

また、バッテリー部の容量を車両用バッテリーに対応されるようにすることによって、別途の昇圧回路が必要ではない効果がある。

また、保護回路部を具備して、バッテリーの誤動作を防止する効果がある。

本発明の自動車用の携帯用補助電源装置の望ましい実施例を示すブロック図である。本発明の望ましい実施例による充電回路部を構成する回路を示す図である。本発明の望ましい実施例による放電回路部を示す図である。本発明の望ましい実施例による降圧部を示す図である。本発明の望ましい実施例による保護回路部を示す図である。本発明の望ましい実施例によるバッテリー残量表示部を示す図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の自動車用の携帯用補助電源装置の望ましい実施例を示すブロック図である。

図示されたところのように、本発明の携帯用補助電源装置は、入力部１０と、充電回路部２０と、放電回路部３０と、バッテリー残量表示部４０と、保護回路部５０と、バッテリー部６０と、降圧部７０と、第１の出力部８０と、第１の出力部９０と、をさらに含む。

前記入力部１０は、外部の電源が供給されて、充電回路部２０に電源を印加する機能をする。前記入力部１０は、例えば、車両用シガージャックまたはＡＣ／ＤＣアダプタなどから電源を入力として受けることができる。この場合に、入力される適正電圧は、１２Ｖ乃至１５Ｖ程度が望ましい。

前記充電回路部２０は、前記入力部１０を介して印加された電源が本発明のバッテリー部６０に充電されることができるように電圧を制御する機能をする。従って、前記充電回路部２０は、電源を制御する回路からなっている。本発明のバッテリー部６０は、前記入力部を介して印加される電源の電圧より高い電圧が使用されるために、前記充電回路部２０は、印加される電源の電圧を昇圧する機能をするようにすることが望ましい。例えば、前記充電回路部２０は、前記入力部１０に印加される電源の電圧１２Ｖ乃至１５Ｖの電圧を、前記バッテリー部６０に対応される電圧１６．８Ｖに昇圧する。

保護回路部５０は、本発明の携帯用補助電源装置が安定的に動作するように回路を保護する機能をする。前記保護回路部５０は、前記充電回路部２０で昇圧された１６．８Ｖの電源が印加されて前記バッテリー部６０に伝達する機能をし、かつ前記バッテリー部６０から出力された電源を前記放電回路部３０に、または降圧部６０に伝達する機能をする。

一方、前記保護回路部５０は、バッテリー部６０の充電の時の、または放電の時の異常の現象、例えば、異常の充電、異常の放電、ショート、過電流等が発生することを防止する機能をする。本発明の携帯用補助電源装置は、携帯が可能だから、衝撃が加えられることがあり得るし、かつ使用上の不注意によって上述のような異常の現象が発生する可能性が多い。従って、一種の保護回路（ＰＣＭ：ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＣｉｒｃｕｉｔＭｏｄｕｌｅ）で構成された保護回路部５０を通して上述のような異常の現象を遮断するようにすることが望ましい。

また、前記保護回路部５０は、バッテリー部６０のバランスを制御する機能をする。前記バッテリー部６０は、４個のリチウムイオンバッテリーを直列に構成している。しかし、充電の時に各バッテリーに伝達する各電力は、互いに異なり有る。従って、前記保護回路部５０は、各バッテリーに一定に電力を伝達するようにする機能をする。

バッテリー部６０は、一般的に使用される充電バッテリーを、望ましくは、リチウムイオンバッテリーを含んで構成されることが望ましくて、これを通して電力を充電する機能をする。しかし、前記バッテリー部６０は、前記リチウムイオン電池の外にも、リチウムポリマーバッテリー等、他の充電バッテリーを利用して構成されることができる。一方、前記バッテリー部６０は、前記保護回路部５０から印加された電力が伝達されて充電する機能を有する。望ましくは、前記バッテリー部６０は、４個のリチウムイオンのセルを直列に連結して構成されて、完全に充電された時に１６．８Ｖの電力を出力するようにすることが望ましい。一方、前記バッテリー部６０は、上述したように、事前に電力が印加されて充電した電源を、必要な時に出力する機能を有する。前記バッテリー部６０から出力された電力は、前記保護回路部５０に印加される。前記バッテリー部６０は、リチウムイオンバッテリーの特性によって定電流及び定電圧を有する電源を出力する。

降圧部７０は、前記保護回路部５０から出力された電力を受信して電圧を下げる機能をする。前記降圧部７０は、例えば、前記保護回路部５０から出力された電力の１６．８Ｖの電圧を５Ｖまで下げて、出力部に伝達する。

放電回路部３０は、前記バッテリー部６０が完全に充電されている状態に、車両または電子機器の充電のために充電された電力を出力する時に、電流の最大電流を制限する機能を有する。従って、前記放電回路部３０を介して一定の量以上の電流が流れ出ないようにできる。前記放電回路部３０は、例えば、出力される電流を最大７Ａまでに制限するようにすることが望ましい。

バッテリー残量表示部４０は、前記バッテリー部６０が充電されている充電状態を表示する機能をする。すなわち、前記バッテリー残量表示部４０は、前記バッテリー部６０に充電された電力の残量をチェックして表示手段を通して表示する機能をする。従って、前記バッテリー残量表示部４０は、表示手段、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を含んで構成することが望ましくて、バッテリーの充電状態比較を通して、複数の表示手段を利用して多様な色を表現するようにすることが望ましい。例えば、前記バッテリー部６０が完全に充電されている時に、緑色のＬＥＤを点灯し、前記バッテリー部６０の充電中に、赤色のＬＥＤが点灯するようにすることによって、バッテリー部６０の残りの電力の量を表示するようにすることが望ましい。

第１の出力部８０は、前記放電回路部３０を経由して出力された電力を出力する機能をする。すなわち、前記第１の出力部８０は、１６．８Ｖの電圧に出力された電源が出力され、車両のシガージャックに連結されている別途のケーブルが連結されるようにすることが望ましい。

第２の出力部９０は、前記降圧部６０を経由して出力された電力を出力する機能をする。すなわち、前記第２の出力部９０は、５Ｖに降圧された電源が出力され、５Ｖを使用する電子機器が連結されるように前記第２の出力部９０の末端にＵＳＢソケットが設けられることができる。

以下、上述したように、構成される本発明の望ましい実施例による自動車用の携帯用補助電源装置の動作を説明する。

先に、前記入力部１０に電源が印加される。前記入力部１０は、上述したところのように、通常のＡＣ／ＤＣアダプタまたは車両用シガージャックの出力端と連結されているように構成されて、前記ＡＣ／ＤＣアダプダから、または車両用シガージャックから出力される１２Ｖ乃至１５Ｖの電源が印加される。

前記入力部１０に印加された電源は、充電回路部２０に伝達する。前記充電回路部２０に印加された電源は、この電圧が調整される。すなわち、前記入力部１０から印加された、１２Ｖ乃至１５Ｖの電圧が、本発明のバッテリー部６０に使用される１６．８Ｖに昇圧される。前記充電回路部２０で電圧が調整された電力は、保護回路部５０に印加される。

保護回路部５０に印加された電力は、バッテリー部６０に印加されて、前記バッテリー部６０に内蔵した充電バッテリーに充電される。この時に、前記保護回路部５０は、前記バッテリー部６０の充電量を感知し、前記バッテリー部６０が完全に充電されている状態で電力が持続的に入力しても、前記バッテリー部６０が過充電にならないように制御する。

一方、前記第１の出力部８０に装置が連結されば、前記バッテリー部６０は、電力を出力する。前記第１の出力部８０に連結されている装置として、自動車のバッテリーを連結することができるし、本発明の第１の出力部８０と車両のシガージャックを連結する別途のケーブルを介して連結されているようにすることが望ましい。従って、本発明の携帯用補助電源装置を通して車両のバッテリーを充電する時には、車両のシガージャックを通して充電することによって、簡便にバッテリーの充電ができるようにすることが望ましい。

前記バッテリー部６０から出力された電力は、上述したように、１６．８Ｖの電圧を有する。上述したように、出力された電力は、保護回路部５０を介して放電回路部３０に印加される。前記放電回路部３０に到逹した電力は最大電流値が制限されて、このように制御された電力は第１の出力部８０に印加される。

前記第１の出力部８０に伝達した電力は、連結されているケーブルを介して車両のシガージャックに印加されて、車両のバッテリーを充電する。

一方、前記第２の出力部９０に装置が連結されば、前記バッテリー部６０は、電力を出力する。前記第２の出力部９０に連結されている装置は、通常の携帯用電子装置、例えば、ＭＰ３プレーヤーまたは電子辞書など低い電圧を使用して動作する各種の電子機器が連結されていることができる。上述のような携帯用電子装置は、一般的に５Ｖの電圧を有する電力が印加されて動作する。しかし、前記バッテリー部６０から出力された電力は、１６．８Ｖの電圧を有する。従って、前記バッテリー部６０から出力された電力は、保護回路部５０を通過し、電圧を下げるために降圧部７０に印加される。

前記降圧部７０に印加された１６．８Ｖの電力は、５Ｖの電圧に調整され、前記第２の出力部９０に印加される。前記第２の出力部９０に印加された電力は、前記第２の出力部９０に連結されている装置に印加される。

図２は、本発明の望ましい実施例による充電回路部を構成する回路を示す。

図面を参照すれば、前記充電回路部２０は、主に昇圧部２１と、充電電流制御部２２と、充電状態比較部２３と、充電電流比較部２４と、充電状態表示部２５と、充電電流比較電圧生成部２６と、をさらに含む。

前記昇圧部２１は、この前記充電回路部２０に入力される電力の電圧を昇圧する機能をする。上述したところのように、前記入力部１０に印加される電源は、１２Ｖ乃至１５Ｖの電圧を有する通常のＡＣ／ＤＣアダプタまたは車両のシガージャックを利用して電源が供給され、このように供給された電源は、前記昇圧部２１の入力端を介して供給される。前記昇圧部２１に供給された１２Ｖ乃至１５Ｖの電源は、昇圧部２１を通して１６．８Ｖに昇圧される。このような過程は、ＭＣ３４０６３ＡＣＳのようなＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）を通して制御される。このように電圧が昇圧された電力は、前記充電電流制御部２２に入力される。

上述したように、印加された１６．８Ｖの電圧を有する電力は、充電電流制御部２２によってシャント抵抗を通して電流を測定することによって、電流を制限する。前記シャント抵抗は、電流の測定をするために一般的に使用され、多くの場合大きい電流を小さな電流計で測定するために使用する。前記充電電流制御部２２は、ｍａｘ５０７８の半導体チップによって制御機能をを行う。

充電電流比較部２４は、比較電圧と入力される電圧を比較する回路構成を持っているし、この時に使用される比較電圧は、充電電流比較電圧生成部２６で生成される。

充電状態比較部２３は、印加される電力に基づいて、充電状態を比較する機能をし、充電状態表示部２５は、これに基づいて表示装置を通して表示する機能をする。

図３は、本発明の望ましい実施例による放電回路部を示す。

図面を参照すれば、前記放電回路部３０は、放電電流制御部３１と、放電電流比較部３２と、放電電流比較電圧生成部３３と、放電部３４とをさらに含む。

図１を参照すれば、前記放電回路部３０の入力端には、保護回路部５０を介してバッテリー部６０の出力端が連結されている。従って、前記バッテリー部６０から出力される１６．８Ｖの電源が印加される。本発明のバッテリー部６０は、４個のセルのリチウムイオンバッテリーを使用するから、出力する電力の容量が大きい。従って、前記放電電流制御部３１を通して電流を制限するように制御し、シャント抵抗を通して測定された値と、前記放電電流比較電圧生成部３３で生成された電圧を前記放電電流比較部３２を通して比較することによって、電流が制御される。望ましくは、最大電流を７Ａに制限する。

放電部３４は、放電電流制御部３１から入力される制御信号によって、放電電流を断続的に出力する。

図４は、本発明の望ましい実施例による降圧部７０を示す。前記降圧部７０は、入力端には保護回路部５０を介して前記バッテリー部６０の電源が供給され、出力端からは５Ｖの電源を出力する降圧回路である。図面に示された降圧回路制御部７１は、通常の降圧型コンバータの専用ＩＣに具現されることができる。前記降圧回路制御部７１の出力部は、ＵＳＢ端子が連結されているようにすることが望ましい。従って、本発明の降圧回路制御部７１を介して出力される５Ｖの電源は一般的に広く使用されるＵＳＢを通して電源の入力を受ける電子機器を使用するようにできる。

図５は、本発明の望ましい実施例による保護回路部を示す。前記保護回路部５０は、図示されたように、温度センサー部５１と、バランス回路部５２と、保護部５３と、をさらに含む。前記温度センサー部５１は、バッテリーの温度を測定することによって、温度が一定のレベルを超過する時に、回路を遮断することによって、回路が損傷されることを防止する機能をする。前記温度センサー部５１は、例えば、温度が６０〜７０度を超過する時に、回路を遮断するように設定することができる。

また、前記保護回路部５０は、バランス回路５２をさらに含む。本発明のバッテリー部は、４個のセルからなっている充電バッテリーで構成される。しかし、各バッテリーは、電力を出力する時に、各出力が互いに異なり有る。従って、本発明のバランス回路５２を通して各セルのバランスを維持することによって、バッテリーの寿命を延長させる機能を有する。

また、保護部５３は、充電電圧が予め設定された電圧（本発明では、４．２４Ｖ）を超過する場合、または放電電圧が予め設定された電圧（本発明では、２．７５Ｖ）未満に低下する場合には、充電電流及び放電電流を遮断することによって、過充電及び過放電を予防する。

図６は、本発明の望ましい実施例によるバッテリー残量表示部４０を示す。前記バッテリー残量表示部４０は、前記バッテリー部６０から出力されて入力される電源とＶＣＣを抵抗で分割した比較電圧と比較することによって、バッテリーの残量を測定してＬＥＤに具現される表示部を通して表示する機能をする。この時に、電圧の比較は、バッテリー残量比較部４１で制御する。

以上に、本発明の携帯用補助電源装置の望ましい実施例を詳細に説明したが、これは、本発明について理解を助けるために特定の例を提示したに過ぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。ここに開始された実施例の以外にも、本発明の技術的思想に基づいて他の変形例が実施可能だということは、本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者に自明である。

１０入力部、２０充電回路部、２１昇圧部、２２充電電流制御部、２３充電状態比較部、２４充電電流比較部、２５充電状態表示部、２６充電電流比較電圧生成部、３０放電回路部、３１放電電流制御部、３２放電電流比較部、３３放電電流比較電圧生成部、３４放電部、４０バッテリー残量表示部、４１バッテリー残量比較部、５０保護回路部、５１温度センサー部、５２バランス回路、５３保護部、６０バッテリー部、７０降圧部、７１降圧回路制御部、８０第１の出力部、９０第２の出力部。

Claims

自動車用の携帯用バッテリー充電装置において、
外部から電源を入力として受ける入力部と；
前記入力部を介して入力された電源の電圧を昇圧する充電回路部と；
前記充電回路部で昇圧された電源を入力として受けて充電され、必要な時にこの充電された電力を出力するバッテリー部と；
前記バッテリー部から出力された電力の電圧を降圧する降圧部と；
前記バッテリー部から出力された電源の電流を制限する放電回路部と；
前記放電回路部から出力された電源を入力として受けて出力する第１の出力部と；
前記降圧部から出力された電源を入力として受けて出力する第２の出力部と；
前記バッテリー部の誤動作を防止するように前記バッテリー部の状態によって回路を遮断する機能をする保護回路部と；を含み、
前記放電回路部は、
比較電圧を生成する放電電流比較電圧生成部と；
比較電圧と印加された電力から測定された電圧を比較する放電電流比較部と；
前記放電電流比較部を介して出力される電流を制限する放電電流制御部と；をさらに含むことを特徴とする自動車用の携帯用バッテリー充電装置。
自動車用の携帯用バッテリー充電装置において、
外部から電源を入力として受ける入力部と；
前記入力部を介して入力された電源の電圧を昇圧する充電回路部と；
前記充電回路部で昇圧された電源を入力として受けて充電され、必要な時にこの充電された電力を出力するバッテリー部と；
前記バッテリー部から出力された電力の電圧を降圧する降圧部と；
前記バッテリー部から出力された電源の電流を制限する放電回路部と；
前記放電回路部から出力された電源を入力として受けて出力する第１の出力部と；
前記降圧部から出力された電源を入力として受けて出力する第２の出力部と；
前記バッテリー部の誤動作を防止するように前記バッテリー部の状態によって回路を遮断する機能をする保護回路部と；を含み、
前記充電回路部は、
入力される電力の電圧を昇圧する昇圧部と；
電流を測定することによって、印加された電流を制限する充電電流制御部と；
比較電圧を生成する充電電流比較電圧生成部と；
前記比較電圧と印加される電圧を比較する充電電流比較部と；
印加される電力に基づいて、前記バッテリー部の充電状態を比較する充電状態比較部と；
前記充電状態比較部の比較結果を表示する充電状態表示部と；をさらに含むことを特徴とする自動車用の携帯用バッテリー充電装置。
前記バッテリー部の充電状態を把握することによって、表示装置を通してこの状態を表示するバッテリー残量表示部をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用の携帯用バッテリー充電装置。
前記降圧部は、印加された電力の電圧を降圧する降圧回路制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用の携帯用バッテリー充電装置。
前記バッテリー残量表示部は、前記バッテリー部で出力される電圧と比較電圧を比較する表示部比較部をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用の携帯用バッテリー充電装置。
前記第２の出力部はＵＳＢソケットが設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車用の携帯用バッテリー充電装置。