KR100351258B1 - 휴대용배터리로-급전되는전기장치용안전장치 - Google Patents

Abstract

휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치(11)를 위하여 안전 장치(10)가 제공되며, 상기 전기 장치는 자신 내의 전기 회로(14)에 전력을 공급하기 위하여 하나 이상의 배터리 셀(13a∼b)을 갖는 배터리 유닛을 가지고 있고 자신에게 전력 공급을 유지하는 동안 배터리 유닛을 충전하기 위하여 충전 장치(16)에 접속될 수 있다. 상기 안전 장치는 충전 장치(16)로부터 충전 전류를 받아들이기 위하여 배터리 유및(12)의 배터리 셀(13a-b) 및 상기 장치(11)의 제 1 단자(24) 사이에 접속되는 제 1 퓨즈 수단(20) 및 상기 장치 내의 전기 회로(14)에 전력을 공급하기 위하여 배터리 유닛의 배터리 셀 및 상기 장치(11)의 제 2 단자(26) 사이에 접속되는 제 2 퓨즈 수단(21)을 갖는다. 상기 퓨즈 수단(20, 21)은 특히, 상기 제 1 퓨즈 수단(20)이 충전 장치 내의 바람직하지 않은 상태에 응답하여 해제 또는 개방되는 경우에도, 제 2 퓨즈 수단(21)이 상기 장치 내의 전기 회로 및 배터리 유닛 사이의 전기접속을 유지한다는 점에 있어서, 서로 동작적으로 독립적이다.

Description

휴대용 배터리로-급전되는 전기 장치용 안전 장치

재충전 가능한 배터리가 셀룰러 전화, 통신 무선 장치, 랩탑 컴퓨터, 비디오 카메라 등과 같은 여러 휴대용 장치에서 사용된다. 본원에서는 상기 제 1 예, 즉, 셀룰러 전화에 관하여 설명하고 서술할 것이다. 그러나, 당업자들은 이하의 서술을 고려할때, 본 발명이 셀룰러 전화에만 국한되는 것이 아니라, 여러 관련 기술 분야에 적용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.

상기 장치에서, 재충전 가능한 배터리는 다수(바람직하게는 2∼5)의 배터리 셀로 이루어져 있고, 이 셀들은 바람직한 바와 같이, 가령 3∼6볼트 사이의 외부 공급 전압을 제공하기 위하여 직렬로 접속된다. 이와같은 배터리 유닛은 접속 단자, 접촉 탭(contact tab), 배터리 하우징 및 퓨즈와 같은 부가적인 요소를 포함한다. 종래에는 NiCd(니켈-카드뮴) 배터리 셀이 자주 사용되었지만, 최근에는 NiMH(니켈-금속 하이브리드) 셀 및 Li 셀(리튬-철, 리튬-중합체)이 통상적으로 많이 사용된다. 배터리 형태와 관계없이, 편리하다는 이유로, 배터리는 예를 들어, 셀룰러 전화로부터 자신을 제거함이 없이 자신에게 충전 전류를 공급하는 충전 장치에 종종 접속될 수 있다. 더구나, 사용자의 요구로 인해, 배터리는 통상적으로 셀룰러 전화를 턴오프함이 없이 또는 서비스가 중단됨이 없이 충전될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 충전 장치의 개략적인 블럭도를 나타낸 것이다. 다수의 배터리 셀(13a, 13b)(이 경우에: 두 개의 배터리 셀)은 상술된 바와 같이 직렬로 접속되어 배터리 유닛(12)을 구성한다. 배터리 유닛(12)은 셀룰러 전화(11)에 전력을 공급하도록 배열되며, 이 전화는 시장에서 이용 가능한 임의의 모델로부터 선택될 수 있으므로, 단지 점선으로 개략적으로 표시된다. 셀룰러 전화는 전력 증폭기, 마이크로프로세서, 필터 회로 및 국부 발진기 등과 같은 각종 전기 및 전자회로 및 요소를 포함한다. 당업자들이 이러한 회로 및 요소에 대해 명백하게 인지하고 있으므로, 상기 요소들은 단지 전자요소(14)의 공통 블럭으로 표시된다.

배터리 유닛(12)은 두 개의 접속부: 즉 정의 단자과 부의 단자를 포함한다. 배터리를 보호하기 위하여, 배터리 셀(13a, 13b)은 통상적으로 리셋 가능한 퓨즈(18)와 직렬로 접속된다.

충전 장치(16)는 충전을 위하여 전화(11)의 접속부를 통하여 배터리 유닛(12)에 부착되도록 배열된다. 도면으로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 배터리는 이동 전화(11)가 동작하고 있는 동안 충전될 수 있는데, 이것은 상술된 바와 같이 이용자가 통상적으로 요구하는 것이다. 도 1에 따른 충전 장치의 주요 단점은 어떤 이유로 인해 상기 충전 장치가 매우 강한 충전 전류를 배터리유닛(12)에 공급하고 퓨즈(18)가 이러한 결과로 개방되는 경우, 이동 전화 내의 전자요소(14)의 블럭 양단의 전압이 상당히 높은 레벨로 상승하며, 이 레벨에서 상기 블록(14) 내의 회로 및 요소가 손상을 입거나 완전히 파괴될 수 있다. 이로 인해, 충전 장치(16)와 이동 전화(11) 내부에 하나 이상의 부가적인 퓨즈(19a, 19b)(또는 어떤 다른 종류의 적절한 보호 수단)가 각각 필요로된다. 이와같은 다중-퓨즈 안전 장치는 부가적인 공간을 필요로 하여 제조 비용의 증가를 초래한다.

도 2는 종래 기술에 따른 퓨즈(18)를 도시한 것이다. 능동 재료(17)의 얇은 층이 두 개의 금속 접촉 텝(15a, 15b)사이에 삽입된다. 능동 재료(17)는 중합 재료로 이루어져 있고 통상적으로 접촉 텝(15a, 15b)사이에서 전류를 전도하는 얇은 탄소 섬유를 포함한다. 전기 고장으로 인해 전류의 크기가 증가할때, 그 결과로서 능동 재료(17)에서 열의 발생이 증가한다. 그 재료에서 온도의 증가로 인해, 재료가 팽창되며, 여기서 탄소 섬유가 분리되어 접촉 텝 사이에서 전기 접속을 차단한다. 일단 재료가 냉각되면, 탄소 섬유가 다시 접촉하기 때문에, 퓨즈가 자동적으로 리셋될 수 있다.

이미 공지된 배터리 유닛은 가령, GB-A-2 293 567, US-A-4 578 628, US-A-4 916 594 및 US-A-4 555 45l에 나타내었다. 유용한 퓨즈의 예는 특히 US-A-4 563 628, US-A-5 367 280 및 US-A-5 146 150에 나타나 있다.

본 발명은 휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치에 관한 것이며, 상기 전기 장치는 자신 내의 전기 회로에 전력을 공급하는 배터리 유닛을 포함하며 자신의 전력 공급을 유지하는 동안 배터리 유닛을 충전하는 충전 장치에 접속될 수 있다.

도 1은 이동 전화용의 공지된 충전 장치의 개략적인 블록도.

도 2는 도 1을 따른 장치에서 사용되는 공지된 퓨즈를 도시한 도면.

도 3은 본 발명을 따른 안전 장치가 사용되는 이동 전화용 충전 장치의 개략적인 블록도.

도 4는 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명을 따른 안전 장치의 하나의 실시예를 도시한 도면.

도 5는 도 3의 안전장치의 대안적인 실시예를 도시한 도면.

본 발명의 목적은 요소를 최소로 하고 재료의 비용을 절감하면서 셀룰러 전화와 같은 휴대용 전기 장치에서 배터리 유닛을 효율적이며 신뢰 가능하게 충전하도록 하는 것이다. 본 발명의 목적은 특히, 충전 공정이 가령, 배터리 유닛 내의 퓨즈가 해제되어 정상 상태로부터 벗어나는 경우, 매우 높은 공급 전압으로 인하여장치 내에 포함된 전자요소가 손상되지 않도록 하는 것이다.

상기 목적은 첨부된 독립 특허 청구항의 특징부에 따른 특성을 갖는 안전 장치에 의해 달성된다. 본 발명을 따른 안전 장치의 바람직한 실시예는 그 다음의 종 속항에 의해 규정된다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 다음에서 보다 상세히 서술될 것이다.

상술된 바와 같이, 공지된 충전 장치 뿐만 아니라, 그 내에서 사용되는 퓨즈의 일례가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 3에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전 장치(10)가 사용되는 충전 장치가 도시되어 있다. 도 l에서와 같이, 충전 장치(16)는 배터리 유닛(12)을충전하기 위하여 이동 전화(11)에 부착된 배터리 유닛(12)에 충전 전류를 공급하도록 배열된다. 자신의 전자 요소(14)를 갖는 이동 전화(11) 및 충전 장치(16)는 도 1을 참조하여 이미 설명된 것과 동일하므로, 반복적으로 설명되지 않는다.

배터리 유닛(12)은 다수의-여기서는 두 개의 (NiMH, Li-형태 또는 NiCd와 같은) 임의의 형태의 배터리 셀(13a, l3b)을 포함하며, 상기 셀은 전자 요소(14)를 구동시키기 위한 충분한 레벨의 외부 공급 전압을 제공하기 위하여 직렬로 접속되어 있다. 도 1과 비교되는 차이점은 배터리 유닛(12)이 세 개의 단자: 부의 단자,제 1 정의 단자 및 제 2 정의 단자를 가지고 있다는 것이다. 제 1 정의 단자는 제 1 퓨즈 수단(20)에 의해 보호되고 이동 전화(11)의 제 1 (정의) 단자(24)에 접속되도록 배열되는 반면, 제 2 정의 단자는 제 2 퓨즈 수단(21)에 의해 보호되고 이동전화의 제 2 (정의) 단자(26)에 접속되도록 배열된다. 최종적으로, 부의 단자는 이동 전화(11)의 제 3 (부 또는 접지) 단자(40)에 접속되도록 배열된다.

배터리 유닛(12)은 단자(24)를 통하여 충전 장치로부터 충전 전류를 받아들이도록 배열된다. 더구나, 배터리 유닛은 단자(26)를 통하여 이동 전화(11)에 충전전류를 공급하도록 배열된다. 본 발명의 상술된 퓨즈 수단 및 단자의 배열에 의해 다음과 같은 장점이 얻어진다.

·충전 장치(16)가 더 이상 정상적으로 동작하지 않지만 그 대신에 너무 강한 충전 전류를 공급하거나 단락 회로로 되는 경우에, 단지 제 1 퓨즈 수단(20)이 해제될 것이다. 이로 인해 충전이 중지되지만, 제 2 퓨즈 수단(21)은 여전히 동작하며, 여기서 이동 전화의 전력 공급은 영향을 받지 않을 것이다.

·충전 장치(16)에서의 부가적인 퓨즈(l9a) 또는 이동 전화(11)에서의 부가적인 퓨즈(l9b)(도 1 참조)에 대한 요구가 제거됨으로써 경제적인 관점에서 장점을 제공한다.

·상기 배열은 두 개의 퓨즈 수단이 통합된 안전 장치(10)로 구현되도록 하며, 이 안전 장치는 도 4를 참조하여 이하에 상세히 서술될 것이다.

도 4에서, 본 발명을 따른 안전 장치(10)의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 능동 재료(36)의 얇은 층이 금속 접촉 탭(30) 상에 증착되며, 이것은 납땜, 레이저 또는 스폿 용접 등에 의해 배터리 셀(13a∼13b)과 직렬로 접속하도록 배열된다. 능동 재료(36)는 얇은 탄소 섬유 또는 다른 전도 재료를 포함하는 중합 재료이며, 일단 전류의 크기가 전기 고장으로 인해 증가되는 경우, 상기 섬유는 통상적으로 전류를 전도하지만 공간적으로 분리되어 전기 경로를 차단할 것이다(도 2와 관련된 상기 설명을 참조). 그러므로, 재료(36)는 전류의 도체로서 자신의 상태가 물리적인 특성-이 경우에는 재료의 온도를 통한 간접적인 전류 크기에 따른다는 점에서 능동이다. 능동 재료는 종래 기술 분야에 공지되어 있으므로, 여기서 상세히 설명될 필요가 없다.

두 개의 접촉 판(32 및 34) 각각이 능동 재료(36)의 층 위에 배열된다. 바람직하게는, 이것들은 금속으로 제조되며 이동 전화(11)에서의 대응하는 단자(24, 26)와 맞물리는데 적절한 완만한 상부 표면을 가지고 있다. 도면에서, 단자(24 및 26)는 스프링 접촉부로 형성되며, 이것은 안전 장치(10)의 각각의 접촉부(32, 34)에 대해 탄력적으로 압축되도록 배열된다.

바람직한 실시예에 따라서 동일한 기판 상에 이중 안전 기능을 갖는 안전 장치(10)를 제공함으로써, 비용 뿐만 아니라, 공간에 관련된 상술된 문제점이 효율적으로 해결될 수 있다. 안전 장치가 자동적으로 리셋될 수 있기 때문에, 배터리 유닛은 이러한 면에서 유지보수를 필요로 하지 않는다.

도 5는 도 4에 도시된 실시예의 개선된 것을 도시한 것이다. 도 4 및 도 5에서, 동일한 요소에는 동일한 참조 번호가 병기되어 있다. 도 5에 따른 안전 장치(10)는 부가적인 접촉 수단(42)을 가지고 있고, 이 수단은 전기 절연층(44) 상에 배열된다. 층(44)이 접촉 탭(30) 상에 배열되며, 능동 재료의 층(36)도 또한 접촉 탭 상에 배열된다. 접촉 수단(42)은 이동 전화(11)에서의 제 3의 탄력적인 접촉 수단(40)을 수용하기 위하여 완만한 상부 표면을 갖는다. 접촉 수단(42)은 납땜, 용접되도록 배열되거나 임의의 다른 방식으로 배터리 셀(13a-b)의 부의 측면에 접속되도록 배열되는 반면, 상술된 바와 같이, 접촉 탭(30)은 배터리 셀의 정의 측면에 접속되도록 배열된다.

다음의 특허 청구범위에서 규정된 바와 같이, 본 발명의 범위 내에서, 안전장치는 상술된 것과는 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 당업자들은 쉽게 인지할 것이다. 가령, 능동 중합 재료 대신에, 두 가지 금속의 요소를 갖는 배열이 사용될 수 있다. 더구나, 이와같은 특성이 적절하다고 간주될지라도, 안전장치는 반드시 자동적으로 리셋될 필요는 없다. 최종적으로, 본 발명이 이동 전화 이외의 전기 장비와 함께 사용될 수 있다는 것을 다시 한번 주의하여야만 한다.

Claims (8)

1. 전기 장치에 포함된 전기 회로(14)에 전력을 공급하기 위하여 하나 이상의 배터리 셀(13a-b)을 갖는 배터리 유닛(12)을 구비하며, 전기 장치에 전력 공급을 유지하는 동안 배터리 유닛을 충전하기 위하여 충전 장치(16)에 접속되도록 배열되는 휴대용 배터리로-급전되는 전기 장치(11)용 안전 장치(10)에 있어서,

   상기 충전 장치(16)로부터 충전 전류를 받아들이기 위하여 상기 배터리 유닛(12)의 배터리 셀(13a-b) 및 상기 장치(11)의 제 1 단자(24) 사이에 접속되도록 배열되는 제 1 퓨즈 수단(20)과,

   상기 장치 내의 전기 회로(14)에 전력을 공급하기 위하여 상기 배터리 유닛(12)의 배터리 셀(13a-b) 및 상기 장치(11)의 제 2 단자(26) 사이에 접속되도록 배열되는 제 2 퓨즈 수단(21)을 구비하며,

   상기 퓨즈 수단(20, 21)은 상기 제 1 퓨즈 수단(20)이 충전 장치 내의 바람직하지 않은 상태에 응답하여 해제 또는 개방되는 경우에도, 제 2 퓨즈 수단(21)이 상기 장치 내의 전기 회로 및 배터리 유닛 사이의 전기 접속을 유지한다는 점에 있어서, 서로 동작적으로 독립적인 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 퓨즈 수단(20, 21)은 물리적으로 통합되는 것을 특징으로 하는 휴대용배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 퓨즈 수단(20, 21)은 하나 이상의 물리적인 특성과 관련하여 능동인 재료의 층(36)으로 형성되며, 상기 층은 또한 접촉 탭(30) 및 제 1 및 제 2 접촉 수단(32, 34) 사이에 각각 배열되며,

   상기 접촉 탭(30)은 상기 배터리 유닛(12)의 배터리 셀(13a-b)에 접속되도록 배열되고,

   상기 제 1 접촉 수단(32)은 상기 장치(11)의 제 1 단자(24)에 접속되도록 배 열되며,

   상기 제 2 접촉 수단(34)은 상기 장치(11)의 제 2 단자(26)에 접속되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   접촉 탭(30) 및 제 1 및 제 2 접촉 수단(32, 34) 사이의 방향에서의 능동 재료 층(36)의 전기 전도성은 각각 재료의 온도가 소정의 상한값을 초과하는 경우에 실질적으로 0으로 감소되며, 재료의 온도가 소정의 하한값 아래로 떨어지는 경우,복귀하는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   제 1 및 제 2 접촉 수단(32, 34)은 상기 전기 장치(11)의 각각의 탄력적인 접촉 수단(24, 26)을 수용하기 위하여 평활한 상부 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   제 3 접촉 수단(42)은 전기 절연 재료의 중간층(44)을 통하여 접촉 탭(30) 상에 장착되고, 상기 전기 장치(11)의 제 3의 탄력적인 접촉 수단(40)을 수용하기위하여 평활한 상부 표면을 가지며, 상기 배터리 유닛(12)의 배터리 셀(13a-b)의 부의 측면에 접속되도록 배열되는 반면, 상기 접촉 탭(30)은 상기 배터리 셀의 정의 측면에 접속되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전기 장치(11)는 셀룰러 이동 전화 시스템용 이동 전화인 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리로 급전되는 전기 장치용 안전 장치.
8. 휴대용 전기 장치(11)에 전력을 공급하기 위하여 하나 이상의 배터리 셀(13a-b)을 갖는 재충전 가능한 배터리 유닛(12)에 있어서,

   상기 배터리 유닛(12)은 제 1 항에 따른 안전 장치(10)를 구비하는 것을 특징으로 하는 재충전 가능한 배터리 유닛.