JP6905096B2 - 携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路 - Google Patents

携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路 Download PDF

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Description

本発明は携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路に関し、より詳細には、バッテリーまたは携帯用エネルギー貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーや太陽光電池を通じて生産されるエネルギーを望むレベルに昇圧してから交流電源に変換することによって、交流電源で動作する各種電子製品を使用できるようにする携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路に関する。
一般に電源を必要とする電気／電子機器の各種電子製品は、電気事業者（例：韓国電力）が提供する商用交流電源（例：ＡＣ１２２０Ｖ）を家庭や事務室に備えられたコンセントに連結して使用している。また、商用交流電源が備えられていない場所では、商用交流電源の代わりに電子機器に一体型または分離型で搭載されたバッテリーを利用して直流電源の供給を受けて使用したりもする。
最近アウトドアに対する社会的関心が高まりつつある中で、バッテリーを利用して各種電子製品を駆動しようとする要求が増加している趨勢にある。すなわち、野外活動に対する関心が高まりつつある中で、キャンピング、釣りおよびバカンスなどのアウトドア活動を楽しもうとする人口が大幅に増加し、キャンピングなどのアウトドア文化が家族単位に変わることにより、野外でも商用電源を使う各種電子製品を使おうとする傾向が多くなっている。
これに伴い、バッテリー（または太陽光電池）の直流電源（例：ＤＣ１２Ｖ）を利用して商用交流電源（例：ＡＣ１２２０Ｖ）を作り出すＤＣ／ＡＣインバータの需要が増加している。この時、前記インバータは直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）に変換する役割を遂行するものであって、前記直流を交流に変換する前の段階で、前記バッテリー（または太陽光電池）の直流電源レベルを増幅（または昇圧）（例：ＤＣ４００Ｖ）させるＤＣ／ＤＣコンバータ（すなわち、エネルギーレベル変換装置）を必要とする。ここで、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（すなわち、エネルギーレベル変換装置）とＤＣ／ＡＣインバータを含めてエネルギー変換装置ということもある。
ところが、前記エネルギー変換装置は主に野外活動時に必要な装置であるため、できる限り体積と重量が小さく（または少なく）、電源（またはエネルギー）レベルが異なる各種電子製品に対応するために、望む電源（またはエネルギー）レベルに手軽に変更できるようにする構造で形成されることが望ましく、これに適合なエネルギーレベル変換回路の設計が必ず必要である。
本発明の背景技術は大韓民国公開実用２０−２０１２−００００７８８号（２０１２．０２．０２．公開、携帯用直流交流電源供給装置）に開示されている。
大韓民国公開実用２０−２０１２−００００７８８号公報
本発明の一側面によると、本発明は前記のような問題点を解決するために創作されたものであって、バッテリーまたは携帯用エネルギー貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーや太陽光電池を通じて生産されるエネルギーを望むレベルに昇圧してから交流電源に変換することによって、交流電源で動作する各種電子製品を使用できるようにする、携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路を提供することにその目的がある。
例示的な実施例によると、一つ以上の雌コネクタが形成される雌コネクタ部を含み、直流電源の入力を受けて指定されたエネルギーレベルに変換して出力する複数のサブボード回路を、前記雌コネクタ部を通じて連結するマザーボード回路；および前記雌コネクタ部の各雌コネクタに連結される雄コネクタ部、および前記マザーボード回路から印加される一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）の印加を受けてオンオフされる複数のスイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）を含むスイッチング部を含み、各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）がオンオフされることにより、前記スイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）に連結されたトランス（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を通じて変圧された電源を前記雌コネクタの２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）を通じて出力させる前記サブボード回路を含む、携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路が提供される。
前記サブボード回路が前記マザーボード回路の前記雌コネクタ部を通じて直列連結されることによって、前記サブボード回路の個数だけエネルギーレベルが変換された直流電源が前記マザーボード回路を通じて出力され得る。
前記マザーボード回路は、前記一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）を生成するスイッチングパルス生成部を含み、前記スイッチングパルスは、スイッチングオンオフ区間が相反して、前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）を交互にスイッチングさせるためのパルスであり得る。
前記一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）は、前記各雌コネクタに連結される前記サブボード回路に印加され、前記各雌コネクタは、前記一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）がそれぞれ入力される端子、バッテリー電源が入力される端子、および前記２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）を含むことができる。
前記２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）は、前記マザーボード回路の前記雌コネクタを通じて直列連結され、複数の前記雌コネクタのうち、第１雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１は前記マザーボード回路に形成された整流部の第１入力段に連結され、前記第１雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子は第２雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１に連結され、前記第２雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２は第３雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１に連結され、前記第３雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２は前記整流部の第２入力段に連結され得る。
前記整流部は、前記第１雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１と前記第３雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２を通じて出力される電圧を全波整流し、前記マザーボード回路に形成された昇圧電源出力部を通じて前記サブボード回路によってエネルギーレベルが変換された直流電源を出力することができる。
前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）のゲートには、前記一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）が印加され、前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）のドレインには、スナバ回路が連結され得る。
前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）は、モス（ＭＯＳ）トランジスタであり、前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）のドレインが前記トランスの１次側第１トランスタブｔ１および１次側第２トランスタブｔ２にそれぞれ連結され、前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）のソースが接地され得る。
前記トランスは、前記トランスの１次側センタータブｃｔにバッテリー電源を印加し、前記トランスの１次側第１トランスタブｔ１および１次側第２トランスタブｔ２を通じて前記センタータブｃｔに印加された前記バッテリー電源が、第１スイッチングトランジスタＱ１または第２スイッチングトランジスタＱ２を通じて流れるようにして、前記雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１および前記雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２を通じて全波電圧を出力する変圧器であり得る。
前記サブボード回路が前記マザーボード回路の前記雌コネクタ部を通じて並列連結されることによって、前記並列連結された各サブボード回路の容量の総和だけエネルギーレベルが変換された直流電源が前記マザーボード回路を通じて出力され得る。
本発明の一側面によると、本発明はバッテリーまたは携帯用エネルギー貯蔵装置に貯蔵されたエネルギーや太陽光電池を通じて生産されるエネルギーを望むレベルに昇圧できるようにする。また、本発明は駆動電源レベルが異なる各種電子製品に対応するために、望む電源（またはエネルギー）レベルに手軽に変更できるようにしつつ、サブボードに故障発生時に交換を通じて手軽に故障を解消できるようにする。
本発明の第１実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の概略的な構成を示した例示図である。 本発明の第２実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の概略的な構成を示した例示図である。 本発明の一実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の概略的な外観を示した例示図である。 前記図２において、制御部が負荷連結の有無によりケーブルの連結を遮断したり維持したりする動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路のマザーボード回路を示した例示図である。 前記図５において、マザーボードに形成された複数の各雌コネクタに挿入されるサブボード回路を示した例示図である。 例示的な実施例で使用されるに適合なコンピューティング装置を含むコンピューティング環境を例示して説明するためのブロック図である。
以下、添付された図面を参照して本発明に係る携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路の一実施例を説明する。
この過程において、図面に図示された線の厚さや構成要素の大きさなどは、説明の明瞭性と便宜上誇張されて図示され得る。また、後述される用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であり、これはユーザー、運用者の意図または慣例により変わり得る。したがって、このような用語に対する定義は本明細書の全般にわたる内容に基づいて下されるべきである。
図１は、本発明の第１実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の概略的な構成を示した例示図である。
図１に図示された通り、第１実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置は、電源入力部１１０、制御部１２０、バッテリー連動インターフェース部１３０、通信部１４０、バッテリーパック１５０、インバータ部１６０、および電源出力部１７０を含む。
前記電源入力部１１０は、少なくとも３個の電源ソース（例：商用電源、車両電源、太陽光電源など）を通じてバッテリーの充電のための電源の入力を受けることができる。これに伴い、前記電源入力部１１０はそれぞれの電源ソースのための電源入力部（１１１、１１２、１１３）を含むことができる。
前記電源入力部１１０は、図面に具体的に図示してはいないが、ＤＣ−ＤＣコンバータ、およびＡＣ−ＤＣコンバータとして作動することができる。すなわち、入力を受けた電源（ＡＣ、ＤＣ）を指定されたレベルのＤＣ電源に変換することができる。
前記電源出力部１７０は多様な負荷（例：ノートブックＰＣ、移動通信端末、スマートフォン、タブレットＰＣなど）の電源アダプタ（または電源端子）を連結するための出力端子を含み、各出力端子に該当する定格電源（例：ＤＣ５Ｖ、ＤＣ１２Ｖ、ＤＣ１６Ｖ、ＤＣ１９Ｖ、ＤＣ２４Ｖ、１１０ＶＡＣ、２２０ＶＡＣなど）を出力する。
前記制御部１２０は前記電源入力部１１０を通じて入力された電源を利用して前記バッテリーパック１５０を充電する。この時、前記制御部１２０は安定した充電のためのＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）制御を遂行する。
また、前記制御部１２０は、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ：事物インターネット）を基盤として動作することができる。すなわち、ユーザーが携帯用端末（例：スマートフォン、タブレットＰＣなど）を利用してバッテリーの充電状態を把握して通知し、通信網（例：移動通信網など）と接続して周辺に無線インターネット（例：ＷｉＦｉなど）信号を提供するスマートハブとして動作することができる。
また、前記制御部１２０は、電源出力部１７０に負荷（連結）の有無を確認して、ケーブル連結スイッチング部（図２の１９０）を通じて本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の内部ケーブルの連結（例：ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、インバータなどのケーブル連結）を遮断したりケーブルの連結を維持したりすることができる（図４参照）。
ここで、前記制御部１２０が遂行するＢＭＳ制御は、前記バッテリーパック１５０の過充電防止、過放電防止、過電流防止、セルバランシング、および温度感知機能を含む。これを該当機能と関連した情報を検出するためのセンサ（図示されず）を含むことができる。
前記バッテリー連動インターフェース部１３０は、本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置、追加のバッテリーパック、または補助バッテリーパックをさらに連結するためのインターフェースである。たとえば、補助バッテリーパックをさらに連結して充電したり、または充電された補助バッテリーパックをさらに連結して負荷に放電（出力）させたりすることができる。
前記インバータ部１６０は前記入力されたＤＣ電源を純粋な正弦波ＡＣ（例：１１０ＶＡＣ、２２０ＶＡＣなど）を生成することができる。
前記制御部１２０は前記インバータ部１６０の動作を制御することができる。
また、前記制御部１２０は本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の動作状態情報を出力するための情報入出力部（図２の１８０）を含むことができる。前記情報入出力部（図２の１８０）は、ユーザーが望む動作状態情報をボタンやスイッチを利用して選択すると前記選択された動作状態情報を出力する。
前記情報入出力部（図２の１８０）は、情報出力のためにエルシーディー（ＬＣＤ）、セブンセグメント（ＦＮＤ）、およびエルイーディー（ＬＥＤ）を選択的に組み合わせて利用することができる。
また、前記制御部１２０は前記インバータ部１６０を制御するためにフィードバック制御を使う。この時、前記インバータ部１６０を含む電源回路を構成する素子は、製造工程および環境的要因によって発生する許容誤差があり、素子の誤差によって電源回路の出力は特定の分布を有するようになる。したがって、電源回路の出力分布は規定された範囲になければならないため、フィードバック制御は必須である。
一方、本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置に基本的に内蔵される二次電池（すなわち、バッテリーパック）を脱着できるようにすることで、補助バッテリーモジュールの設置が容易となるようにする。
前記通信部１４０は無線インターネットモジュールを含む。
例えば前記通信部１４０は、移動通信網（例：ＬＴＥなど）を通じてインターネット網に接続した後、ワイファイ（ＷｉＦｉ）を通じて接続した周辺機器にインターネット接続サービスを提供する。ただし、前記通信部１４０はワイファイ（ＷｉＦｉ）に限定されず、他の通信方式（例：ブルートゥース（登録商標））でインターネット接続サービスを提供してもよい。
参考として、本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置は、無線インターネット接続サービスを通じて位置基盤サービス（ＬＢＳ）（例：接続者の位置をリアルタイムで把握して迷子防止および遭難防止だけでなく、スマートフォンとＥＳＳ接続状態を把握して盗難防止に活用）、ホームネットワーキング（例：ホームゲートウェイを利用したデータ伝送を通じてグループ内ユーザー間のファイルを共有し、ホームゲートウェイを利用したファイル共有を通じてエンターテインメント機能）およびＩｏＴ（例：周辺環境のセンシングを通じてユーザーにＥＳＳ状態、内外部の温度／湿度などの情報を提供し、周辺が暗くなるとＬＥＤ照明をつけてユーザーに便宜を提供し、スマートフォンを利用してＥＳＳの電力を制御）等を可能とさせる。
併せて、ユーザーの携帯用端末機（例：スマートフォン、タブレットＰＣなど）に設置されるアプリケーション（例：Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＡＰＰ）には、スマートフォンで連結可能なＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）管理、ＥＳＳ状態情報モニタリングおよび制御、ＥＳＳおよび連結された端末の位置情報の提供、周辺環境のセンシングを通じての付加サービスなどを提供することができる。
一方、前記ＢＭＳ制御機能についてさらに具体的に説明すると、前記制御部１２０はバッテリーモニタリング機能として、バッテリーで充放電される電圧、電流および温度を監視し、ＳＯＣおよびＳＯＨ機能を遂行する。
ここでＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ充電状態）はバッテリーの充電状態を％で表示する情報であり、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ健康状態）はバッテリーの現在までに低下した容量の水準を評価する情報であり、ＳＯＬ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ残存寿命）はＳＯＨに基づいて故障の予測、すなわち故障までに残っているサイクルまたは時間を評価する情報である。
また、前記制御部１２０はバッテリーの安全のための管理および過充電防止などの保護（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）機能を遂行し、過放電、過電流、および短絡時に外部スイッチ（図示されず）をオフ（ｏｆｆ）とさせ、システム診断（ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）およびデータ履歴管理機能を遂行する。
併せて、本実施例で前記バッテリーパック１５０は、熱放出および拡散を考慮して熱放出および拡散を最大化するための放熱板（図示されず）を最適に設計しなければならない。通常、セルが数十〜数百個がモジュール化されたバッテリーパックは内部に熱が多く発生し、熱に対する設計を誤ると運用中に爆発したり電解液が流出したりし得るため、放熱板の設計は電池の寿命はもちろん安定性に非常に重要に作用する。参考として、急速な充放電はバッテリーにストレスを加えるため熱発生の原因となり、同時にバッテリーの寿命を劣化させ、接触抵抗による熱発生も考慮しなければならない。
図２は、本発明の第２実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の概略的な構成を示した例示図である。
図２に図示された通り、第２実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置は、前記図１において、情報入出力部１８０とケーブル連結スイッチング部１９０をさらに含む。
前記情報入出力部１８０はユーザーが望む動作状態情報の入力を受けるための手段であって、ボタンやスイッチを含み、前記ボタンやスイッチを通じて選択した動作状態情報を出力するための手段として、エルシーディー（ＬＣＤ）、セブンセグメント（ＦＮＤ）、およびエルイーディー（ＬＥＤ）を含む。
また、前記ケーブル連結スイッチング部１９０は、前記制御部１２０の制御により、前記電源出力部１７０に負荷（連結）の有無を確認して本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の内部ケーブルの連結（例：ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、インバータなどのケーブル連結）を遮断したりケーブルの連結を維持したりする。
前記ケーブル連結スイッチング部１９０を通じて、本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の内部ケーブルの連結（例：ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、インバータなどのケーブル連結）を遮断したりケーブルの連結を維持したりすることによって、安全性を向上させることができる。
図３は、本発明の一実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の概略的な外観を示した例示図である。
図３に図示された通り、本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置は、揺れのない安定した姿勢を維持するために三角柱状に形成され、上部に取っ手が形成され、一側面に少なくとも一つ以上の入力手段（例：動作や動作状態の表示を選択するためのボタンやスイッチ）および動作状態情報を出力するための出力手段（例：エルシーディー（ＬＣＤ）、セブンセグメント（ＦＮＤ）、およびエルイーディー（ＬＥＤ））を含む。
また、他側面には入力電源ソースまたは出力負荷を連結するためのケーブルを内蔵するように形成され得る。
一方、図３に図示された携帯用エネルギー貯蔵装置は本実施例の理解を助けるために図示されたものであって、その形状を限定するためのものではないことに留意されたい。
図４は、前記図２において、制御部が負荷連結の有無によりケーブルの連結を遮断したり維持したりする動作を説明するためのフローチャートである。
図４に図示された通り、前記制御部１２０は電源出力部１７０に負荷（連結）の有無を確認する（Ｓ１０１）。
前記確認（Ｓ１０１）の結果、前記電源出力部１７０に負荷が連結されていなければ（Ｓ１０１のいいえ）、前記制御部１２０は前記ケーブル連結スイッチング部１９０を通じて本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の内部ケーブルの連結（例：ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、インバータなどのケーブル連結）を遮断する（Ｓ１０２）。
一方、前記確認（Ｓ１０１）の結果、前記電源出力部１７０に負荷が連結されていれば（Ｓ１０１のはい）、前記制御部１２０は前記ケーブル連結スイッチング部１９０を通じて本実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置の内部ケーブルの連結（例：ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータ、インバータなどのケーブル連結）をそのまま維持する（Ｓ１０３）。
前記のように本実施例は、負荷の連結の有無により内部の特定のケーブル（例：インバータのケーブル）の連結を遮断することによって、バッテリーの消耗を防止する効果がある。
以下、本実施例でエネルギーレベル変換回路は携帯用エネルギー貯蔵装置での前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路に該当するものであって、図５〜図６を参照して携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路について具体的に説明する。
図５は本発明の一実施例に係る携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路のマザーボード（またはメインボード）回路を示した例示図であり、図６は前記図５において、マザーボードに形成された複数の各雌コネクタ（またはスロット）に挿入されるサブボード回路（またはコンバータボード）を示した例示図である。
図５を参照すると、前記マザーボード（またはメインボード）回路は、バッテリー電源入力部１１１０、パワースイッチ部１１２０、スイッチングパルス生成部１１３０、電流バッファ部１１４０、電流制限部１１５０、雌コネクタ部１１６０、整流部１１７０、および昇圧電源出力部１１８０を含む。
前記バッテリー電源入力部１１１０は、バッテリー電源の入力を受けて雑音を除去して安定したバッテリー電源（例：＋１２Ｖ）を出力する。前記雑音が除去された安定したバッテリー電源（例：＋１２Ｖ）は、本実施例に係るエネルギーレベル変換回路の駆動のための電源として使われる。
前記バッテリー電源入力部１１１０を通じて雑音が除去された安定したバッテリー電源（例：＋１２Ｖ）は、パワースイッチ部１１２０を通じてオンオフ制御される。すなわち、前記パワースイッチ部１１２０は、ユーザーの選択により本実施例に係るエネルギーレベル変換回路に電源を入力したり遮断したりする。
前記スイッチングパルス生成部１１３０は、図６に図示されたサブボード（またはコンバータボード）回路のスイッチング部１２２０を駆動するための一対のスイッチングパルス（すなわち、スイッチングオンオフ区間が相反するスイッチングパルス）（Ｐ１、Ｐ２）を生成する。
この時、前記一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式で制御される矩形波パルスであり、前記一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）のパルス幅の制御のために、図６に図示されたサブボード回路の電流モニタリング部１２５０を通じて検出される電流値（すなわち、シャント抵抗を通じて電圧に変換されて出力される電流値）を参照することができる。
前記スイッチングパルス生成部１１３０で生成された一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）は、マザーボードに形成された雌コネクタ部１１６０の各雌コネクタ（１１６１〜１１６３）に挿入されるサブボード回路に印加される。
前記電流バッファ部１１４０は前記スイッチングパルス生成部１１３０で出力される一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）に対して外部ノイズの影響を低減させる。
前記電流バッファ部１１４０は、前記雌コネクタ部１１６０の複数の雌コネクタ（１１６１〜１１６３）にそれぞれ印加される一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）を、それぞれバッファリングする複数の電流バッファ（１１４１〜１１４３）を含む。
前記電流制限部１１５０は、前記スイッチングパルス生成部１１３０で出力される一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）が図６に図示されたサブボード回路のスイッチング部１２２０の各スイッチ（Ｑ１、Ｑ２）に及ぼす影響を調節する。
例えば、前記電流制限部（１１５０〜１１５６）は、前記スイッチングパルスがハイ（Ｈｉｇｈ）の場合は抵抗を通じて前記各スイッチ（Ｑ１、Ｑ２）に印加されるようにし、前記スイッチングパルスがロー（Ｌｏｗ）の場合は前記各スイッチ（Ｑ１、Ｑ２）のゲートに充電された電圧を、ダイオードを通じて解消されるようにし、また、前記各スイッチ（Ｑ１、Ｑ２）のゲートに過度な電流が印加されることを防止する。
前記電流制限部１１５０は、前記雌コネクタ部１１６０の複数の雌コネクタ（１１６１〜１１６３）にそれぞれ印加される各スイッチングパルスをそれぞれ制限する複数の電流制限回路（１１５１〜１１５６）を含む。
前記雌コネクタ部１１６０は図６に図示されたサブボード回路を挿入できるようにする複数の雌コネクタ（１１６１〜１１６３）を含む。
この時、前記各雌コネクタ（１１６１〜１１６３）は前記一対のスイッチングパルス（Ｐ1、Ｐ２）がそれぞれ入力される端子、前記バッテリー電源（例：＋１２Ｖ）が入力される端子、接地端子（ＧＮＤ）、および複数の２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）を含む。
ここで、前記複数の２次側トランスタブ連結端子は直列連結方式で具現される。すなわち、第１雌コネクタ１１６１の２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１は整流部１１７０の第１入力段に連結され、第１雌コネクタ１１６１の２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２は第２雌コネクタ１１６２の２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１に連結され、第２雌コネクタ１１６２の２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２は第３雌コネクタ１１６３の２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１に連結され、第３雌コネクタ１１６３の２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２は前記整流部１１７０の第２入力段に連結されるように具現される。
前記のように複数の２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）が直列連結方式で具現されることによって、電圧（すなわちエネルギー）レベルの昇圧を可能とさせる。ただし、図面に図示されてはいないが、電流を増加させるために前記複数の２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）が並列連結方式で具現されてもよいことに留意されたい。すなわち、各雌コネクタ（１１６１〜１１６３）の複数の２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）が前記整流部１１７０の同じ入力段に連結されるように具現されてもよい。
例えば、前記雌コネクタ部１１６０の各雌コネクタ（１１６１〜１１６３）に連結（または挿入）される、図６に図示されたサブボード回路がそれぞれ２００Ｗ級のコンバータ回路であると仮定する場合、図５に図示されたマザーボード回路に３個のサブボード回路がすべて連結される場合、総６００Ｗ級のコンバータ機能の具現を可能とさせる。
一方、前記各雌コネクタ（１１６１〜１１６３）に図６に図示されたサブボード回路をすべて連結（挿入）せず、いずれか一つまたは二つの雌コネクタにのみ図６に図示されたサブボード回路を連結（挿入）し、前記サブボード回路が連結（挿入）されない雌コネクタはジャンプ線を利用して前記複数の２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）を直接連結する場合、望む電源（またはエネルギー）レベル（すなわち、各雌コネクタに連結されるサブボード回路の個数に対応するレベル）に手軽に変更することができる。
もちろん、図面に図示してはいないが、前記直列連結される雌コネクタの個数をさらに増加させてサブボード回路を連結する場合、電源（またはエネルギー）レベル（すなわち、各雌コネクタに連結されるサブボード回路の個数に対応するレベル）をさらに拡張することもできる。
前記整流部１１７０は、第１入力段に前記第１雌コネクタ１１６１の２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１が連結され、第２入力段に前記第３雌コネクタ１１６３の２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２が連結される。
これに伴い、前記整流部１１７０は、前記第１雌コネクタ１１６１の２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１と前記第３雌コネクタ１１６３の２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２を通じて出力される電圧を全波整流して、昇圧電源出力部１１８０を通じて前記サブボード回路によってレベル変換（すなわち、昇圧）された直流電源を最終出力することになる。
図面に図示してはいないが、前記昇圧電源出力部１１８０を通じて出力される直流電源はインバータ部（図示されず）に印加されて交流電源に変換される。
図６を参照すると、前記サブボード回路は、雄コネクタ部１２１０、スイッチング部１２２０、トランス１２３０、スナバ回路１２４０、および電流モニタリング部１２５０を含む。
前記雄コネクタ部１２１０は前記サブボード回路を前記雌コネクタ部１１６０の各雌コネクタ（１１６１〜１１６３）に連結（挿入）させる。
前記スイッチング部１２２０は、前記マザーボード回路から印加される一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）をゲートに印加を受けてオンオフされるスイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）（例：ＭＯＳトランジスタ）を含む。
前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）は、一側（例：ドレイン）はトランス（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）１２３０の１次側第１トランスタブｔ１および１次側第２トランスタブｔ２にそれぞれ連結され、他側（例：ソース）は接地される。
これに伴い、前記スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）がオンオフされることにより、前記トランス１２３０の１次側センタータブｃｔに印加されたバッテリー電源（＋１２Ｖ）が第１スイッチングトランジスタＱ１を通じて流れるか第２スイッチングトランジスタＱ２を通じて流れることになる。
この時、前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）の一側（例：ドレイン）にはスナバ回路１２４０（すなわち、抵抗とキャパシタが直列連結された回路）が連結されて、前記トランス１２３０に流れていた電流が切れる時にコイルの終端で発生する逆起電力（すなわち、前記スイッチングトランジスタの耐圧より高く発生する逆起電力）を減少させる。したがって、前記スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）の破損を防止する。
そして、前記各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）の他側（例：ソース）には電流モニタリング部１２５０が形成される。
前記トランス１２３０は、１次側にあるセンタータブｃｔに電源（例：＋１２Ｖ）を印加し、１次側第１トランスタブｔ１および１次側第２トランスタブｔ２を通じて前記センタータブｃｔに印加された電源を流し、この時、２次側第１トランスタブ連結端子Ｔ１および２次側第２トランスタブ連結端子Ｔ２を通じて全波電圧を出力する変圧器である。
これに伴い、前記図６に図示されたサブボード回路は、前記図５に図示されたマザーボード回路から印加される一対のスイッチングパルス（Ｐ１、Ｐ２）によって前記スイッチング部１２２０の各スイッチングトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）がオンオフされることにより、前記トランス１２３０を通じて変圧された電源を、２次側トランスタブ連結端子（Ｔ１、Ｔ２）を通じて出力し、前記図５に図示されたマザーボード回路の雌コネクタ部１１６０を通じて直列連結されることによって、前記サブボード回路の個数だけ昇圧された（すなわち、エネルギーレベルが変換された）直流電源を、前記図５に図示されたマザーボード回路を通じて出力することになる。
図７は、例示的な実施例で使用されるに適合なコンピューティング装置を含むコンピューティング環境１０を例示して説明するためのブロック図である。図示された実施例において、各コンポーネントは以下に記述されたこと以外に異なる機能および能力を有することができ、以下に記述されたこと以外にも追加的なコンポーネントを含むことができる。
図示されたコンピューティング環境１０はコンピューティング装置１２を含む。一実施例において、コンピューティング装置１２は携帯用エネルギー貯蔵装置、または携帯用エネルギー貯蔵装置に含まれる一つ以上のコンポーネントであり得る。
コンピューティング装置１２は、少なくとも一つのプロセッサ１４、コンピュータ読み取り可能保存媒体１６および通信バス１８を含む。プロセッサ１４はコンピューティング装置１２を前述した例示的な実施例により動作させることができる。例えば、プロセッサ１４は、コンピュータ読み取り可能保存媒体１６に保存された一つ以上のプログラムを実行することができる。
前記一つ以上のプログラムは一つ以上のコンピュータ実行可能命令語を含むことができ、前記コンピュータ実行可能命令語はプロセッサ１４により実行される場合、コンピューティング装置１２が例示的な実施例に係る動作を遂行するように構成され得る。
コンピュータ読み取り可能保存媒体１６は、コンピュータ実行可能命令語乃至プログラムコード、プログラムデータおよび／または他の適合な形態の情報を保存するように構成される。コンピュータ読み取り可能保存媒体１６に保存されたプログラム２０はプロセッサ１４により実行可能な命令語の集合を含む。
一実施例において、コンピュータ読み取り可能保存媒体１６はメモリ（ランダムアクセスメモリのような揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはこれらの適切な組み合わせ）、一つ以上の磁気ディスク保存デバイス、光学ディスク保存デバイス、フラッシュメモリデバイス、その他にコンピューティング装置１２によりアクセスされ、望む情報を保存できる他の形態の保存媒体、またはこれらの適合な組み合わせであり得る。
通信バス１８は、プロセッサ１４、コンピュータ読み取り可能保存媒体１６を含めてコンピューティング装置１２の他の多様なコンポーネントを相互に連結する。
コンピューティング装置１２はまた、一つ以上の入出力装置２４のためのインターフェースを提供する一つ以上の入出力インターフェース２２および一つ以上のネットワーク通信インターフェース２６を含むことができる。
入出力インターフェース２２は前述したスクロール画面１０２、入力インターフェース１０４、入力画面１０５等を含むことができる。入出力インターフェース２２およびネットワーク通信インターフェース２６は通信バス１８に連結される。入出力装置２４は入出力インターフェース２２を通じてコンピューティング装置１２の他のコンポーネントに連結され得る。
例示的な入出力装置２４はポインティング装置（マウスまたはトラックパッドなど）、キーボード、タッチ入力装置（タッチパッドまたはタッチスクリーンなど）、音声または音入力装置、多様な種類のセンサ装置および／または撮影装置のような入力装置、および／またはディスプレイ装置、プリンタ、スピーカーおよび／またはネットワークカードのような出力装置を含むことができる。
例示的な入出力装置２４はコンピューティング装置１２を構成する一つのコンポーネントであって、コンピューティング装置１２の内部に含まれてもよく、コンピューティング装置１２とは区別される別個の装置でコンピューティング装置１０２と連結されてもよい。
以上、本発明が図面に図示された実施例を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術が属する分野で通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形および均等な他の実施例が可能であることが理解できるはずである。したがって、本発明の技術的な保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって定められるべきである。
１０ コンピューティング環境
１２ コンピューティング装置
１４ プロセッサ
１６ コンピュータ読み取り可能保存媒体
１８ 通信バス
２０ プログラム
２２ 入出力インターフェース
２４ 入出力装置
２６ ネットワーク通信インターフェース
１１０ 電源入力部
１１１ 第１電源入力部
１１２ 第２電源入力部
１１３ 第３電源入力部
１２０ 制御部
１３０ バッテリー連動インターフェース部
１４０ 通信部
１５０ バッテリーパック
１６０ インバータ部
１７０ 電源出力部
１８０ 情報入出力部
１９０ ケーブル連結スイッチング部
１１１０ バッテリー電源入力部
１１２０ パワースイッチ部
１１３０ スイッチングパルス生成部
１１４０ 電流バッファ部
１１４１ 電流バッファ
１１４２ 電流バッファ
１１４３ 電流バッファ
１１５０ 電流制限部
１１５１ 電流制限回路
１１５２ 電流制限回路
１１５３ 電流制限回路
１１５４ 電流制限回路
１１５５ 電流制限回路
１１５６ 電流制限回路
１１６０ 雌コネクタ部
１１６１ 雌コネクタ
１１６２ 雌コネクタ
１１６３ 雌コネクタ
１１７０ 整流部
１１８０ 昇圧電源出力部
１２１０ 雄コネクタ部
１２２０ スイッチング部
１２３０ トランス
１２４０ スナバ回路
１２５０ 電流モニタリング部

Claims (10)

  1. 複数の雌コネクタが形成される雌コネクタ部を含み、直流電圧の入力を受けて指定されたエネルギーレベルに変換して出力する複数のサブボード回路を、前記雌コネクタ部を通じて連結するマザーボード回路；および
    前記雌コネクタ部の雌コネクタに１対１で連結される雄コネクタ部、および前記マザーボード回路から印加される第１スイッチングパルス（Ｐ１）の印加を受けてオンオフされる第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）と前記マザーボード回路から印加される第２スイッチングパルス（Ｐ２）の印加を受けてオンオフされる第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）とを含むスイッチング部を含み、前記第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）及び前記第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）それぞれがオンオフされることにより、トランス（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を通じて変圧された電圧を前記雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子（Ｔ１）及び２次側第２トランスタブ連結端子（Ｔ２）を通じて出力させる前記サブボード回路を含む
    携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  2. 前記サブボード回路が前記マザーボード回路の前記雌コネクタ部を通じて直列連結されることによって、前記サブボード回路の個数だけエネルギーレベルが変換された直流電圧が前記マザーボード回路を通じて出力される
    請求項１に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  3. 前記マザーボード回路は、前記第１スイッチングパルス（Ｐ１）及び前記第２スイッチングパルス（Ｐ２）を生成するスイッチングパルス生成部を含み、
    前記第１スイッチングパルス（Ｐ１）及び前記第２スイッチングパルス（Ｐ２）は、スイッチングオンオフ区間が相反して、前記第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）及び前記第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）それぞれを交互にスイッチングさせるためのパルスである
    請求項２に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  4. 前記第１スイッチングパルス（Ｐ１）及び前記第２スイッチングパルス（Ｐ２）は、前記雌コネクタに連結される前記サブボード回路に印加され、
    前記雌コネクタは、前記第１スイッチングパルス（Ｐ１）及び前記第２スイッチングパルス（Ｐ２）がそれぞれ入力される端子、前記直流電圧が入力される端子、および前記２次側第１トランスタブ連結端子（Ｔ１）及び前記２次側第２トランスタブ連結端子（Ｔ２）を含む
    請求項３に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  5. 複数の前記雌コネクタのうち、第１雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子（Ｔ１）は前記マザーボード回路に形成された整流部に連結され、前記第１雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子（Ｔ２）は第２雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子（Ｔ１）に連結され、前記第２雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子（Ｔ２）は第３雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子（Ｔ１）に連結され、前記第３雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子（Ｔ２）は前記整流部に連結される
    請求項４に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  6. 前記整流部は、前記第１雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子（Ｔ１）と前記第３雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子（Ｔ２）を通じて出力される電圧を全波整流し、前記マザーボード回路に形成された昇圧電圧出力部を通じて前記サブボード回路によってエネルギーレベルが変換された直流電圧を出力する
    請求項５に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  7. 前記第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）のゲートには、前記第１スイッチングパルス（Ｐ１）が印加され、前記第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）のゲートには、前記第２スイッチングパルス（Ｐ２）が印加され、
    前記第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）及び前記第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）それぞれのドレインには、スナバ回路が連結される
    請求項５に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  8. 前記第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）及び前記第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）それぞれは、モス（ＭＯＳ）トランジスタであり、
    前記第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）のドレインが前記トランスの１次側第１トランスタブ（ｔ１）に連結され、前記第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）のドレインが１次側第２トランスタブ（ｔ２）に連結され、前記第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）及び前記第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）それぞれのソースが接地される
    請求項７に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  9. 前記トランスは、前記トランスの１次側センタータブ（ｃｔ）に直流電圧を印加し、前記トランスの１次側第１トランスタブ（ｔ１）および１次側第２トランスタブ（ｔ２）を通じて前記１次側センタータブ（ｃｔ）に印加された前記直流電圧が第１スイッチングトランジスタ（Ｑ１）または第２スイッチングトランジスタ（Ｑ２）を通じて流れるようにして、前記雌コネクタの２次側第１トランスタブ連結端子（Ｔ１）および前記雌コネクタの２次側第２トランスタブ連結端子（Ｔ２）を通じて全波電圧を出力する変圧器である
    請求項１に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
  10. 前記サブボード回路が前記マザーボード回路の前記雌コネクタ部を通じて並列連結されることによって、前記並列連結された各サブボード回路の容量の総和だけエネルギーレベルが変換された直流電圧が前記マザーボード回路を通じて出力される
    請求項１に記載の携帯用エネルギー貯蔵装置用エネルギーレベル変換回路。
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