KR100431546B1 - External battery pack supplying power source for a portable electric device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치에 관한 것으로, 배터리부(21)와, 보호회로부(22)와, 선택부(23)와, 충전제어부(24)와, 레벨검출부(25)와, 비휘발성 메모리부(26)와, 출력인터페이스부(27)와, 충전표시부(28) 및 제어부(29)를 구비하도록 구성하여 적어도 1 이상의 배터리셀을 포함하는 적어도 2 이상의 배터리부를 형성하여 그룹화하여 통제하도록 함으로써 사용자가 보다 효율적으로 안정성이 높은 고용량의 배터리를 사용할 수 있도록 하고, 배터리의 수명이 길며, 충전시간이 적게 소요되고, 동작중에 스스로 자기 진단을 수행하여 이를 휴대용 전자기기에 송신함으로써 사용자가 쉽게 배터리의 상태를 알 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device, comprising: a battery unit 21, a protection circuit unit 22, a selection unit 23, a charge control unit 24, a level detection unit ( 25, a nonvolatile memory unit 26, an output interface unit 27, a charge display unit 28 and a control unit 29 to form at least two or more battery units including at least one battery cell By grouping and controlling, the user can use the high capacity battery with high stability more efficiently, the battery life is long, the charging time is short, and self-diagnosis is transmitted to the portable electronic device during operation. By doing so, the user can easily know the battery condition.
Description
본 발명은 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치에 관한 것으로, 노트북(Notebook) 등과 같은 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리에 관련된다.The present invention relates to an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device, and relates to an external battery for supplying power to a portable electronic device such as a notebook.
노트북과 같은 휴대용 전자기기에서는 효과적인 전원공급 방법이 주요한 과제 중의 하나이다. 특히, 이동중일 경우에는 어댑터를 사용할 수 없기 때문에 충전배터리를 사용하여 노트북을 기동하게 된다.In portable electronic devices such as laptops, effective power supply is one of the main challenges. In particular, since the adapter cannot be used while on the move, the laptop is started using a rechargeable battery.
통상적으로 충전배터리 장치들은 배터리 단위셀이 갖는 용량의 제한 때문에 여러개의 단위셀을 묶어서 하나의 팩 형태를 형성하고 있으며, 사용되는 셀의 종류, 사용하려는 전자기기에서 요구하는 전압 및 전류 소모량에 따라 여러가지 방법으로 묶어지게 된다.In general, rechargeable battery devices form a single pack by tying several unit cells due to the limited capacity of the battery unit cell, and depending on the type of cells used and the voltage and current consumption required by the electronic device to be used. Tied up in a way.
일반적으로 리듐이온(Li-ion) 또는 리듐폴리머(Li-polymer) 셀을 단위셀로 사용하는 노트북, PDA, DVD 등과같은 휴대용 전자기기에서는 사용전압에 따라 2 내지 4 개의 셀을 직렬로 연결하고, 사용시간을 늘리기 위해 2 내지 3개의 셀을 병렬로 연결한 nSXmP(n=2∼4, m=2∼3) 팩이 사용되고 있다.In general, in portable electronic devices such as laptops, PDAs, and DVDs using Li-ion or Li-polymer cells as unit cells, 2 to 4 cells are connected in series depending on the voltage used. In order to increase the use time, nSXmP (n = 2-4, m = 2-3) packs in which two or three cells are connected in parallel are used.
그러나, 사용시간을 늘이기 위해서 다수의 셀을 직/병렬로 연결할 경우 반복사용중에 셀간의 불균형 현상에 의한 배터리팩의 수명단축, 안전성 저하 등의 어려움이 따른다.However, when connecting a plurality of cells in series / parallel in order to increase the use time, it is difficult to shorten the life of the battery pack due to the imbalance between the cells during the repeated use, reduced safety.
위와같은 문제점은 직/병렬 연결되는 셀의 갯수가 많아지면 질 수록 더욱 증가한다.The above problem increases as the number of cells connected in series / parallel increases.
미국 특허 US5485073 및 US5818200에서는 이러한 결점을 보완하면서 사용시간을 늘려주는 방법의 하나로, 하나의 전자기기내부에 2개 이상의 배터리팩을 장착하는 방법을 제안하고 있다.The US patents US5485073 and US5818200 propose a method of mounting two or more battery packs in one electronic device as a method of increasing the use time while compensating for such drawbacks.
도 1 은 2개 이상의 배터리팩을 내장한 전자기기의 전원부 개요도이다.1 is a schematic diagram of a power supply unit of an electronic device including two or more battery packs.
도시한 바와같이, 상용 AC 입력은 AC/DC 어댑터를 통해 DC로 정류 및 변압되어 입력되며, 스위치 S1의 스위칭 동작에 따라 전자기기의 전원으로 직접 입력되거나 내장된 배터리팩내의 배터리셀을 충전회로를 통해 충전하도록 한다. 도면에서 스위치 S2 는 온/오프 동작에 따라 배터리팩에 충전된 전원을 전자기기로 입력하거나 차단하며, 스위치 S3 및 스위치 S4 는 각각 그 온/오프 동작에 따라 해당 배터리팩의 충전 또는 방전을 위한 전류 경로를 개방 또는 폐쇄한다.As shown, the commercial AC input is rectified and transformed into DC through the AC / DC adapter, and is directly inputted to the power of the electronic device according to the switching operation of the switch S1, or the battery cell in the built-in battery pack is connected to the charging circuit. To charge. In the drawing, switch S2 inputs or blocks power charged in the battery pack to the electronic device according to the on / off operation, and switches S3 and S4 respectively supply or discharge current for charging or discharging the corresponding battery pack according to the on / off operation. Open or close the path.
그러나, 2개 이상의 배터리팩을 전자기기 내부에 장착하는 기술은 배터리팩의 인식, 충전 및 방전순서의 결정, 남아있는 배터리 용량 등을 내부의 스마트(SMART : Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) 통신에 의한효과적인 통제가 가능하다는 장점은 있으나, 다수의 배터리팩을 전자기기 내부에 장착함에 의한 크기 및 중량의 증가 문제가 있었다.However, the technology that mounts two or more battery packs inside the electronic device is used for internal smart (SMART: Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) communication to recognize the battery pack, determine the charging and discharging order, and the remaining battery capacity. There is an advantage that effective control is possible, but there is a problem of increasing the size and weight by mounting a plurality of battery packs inside the electronic device.
휴대용 전자기기에 있어서, 크기 및 중량 증가는 치명적인 단점이 될 가능성이 있기 때문에 등장한 것이 외장형 배터리팩으로, 이 외장형 배터리팩은 내장형에 비해 사용시간이 비교적 긴 장점을 가지나, 현재의 경우 단순히 휴대용 전자기기에 전원을 공급해주고, 부가적으로 배터리 용량을 표시하는 기능들을 구비하고 있을 뿐, 내장형처럼 동작중에 스스로 자기 진단을 수행하고 문제점이 예상되면 컴퓨터 사용자에게 알려주는 스마트(SMART : Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) 기능을 가지지 못하는 문제점과 아울러 다량의 셀을 직/병렬로 연결하여 통제함에 따른 셀간의 불균형에 의한 수명단축, 안전성 감소, 긴 충전시간 소요 등의 문제점이 있었다.In portable electronic devices, an increase in size and weight may be a fatal disadvantage, and thus an external battery pack has emerged. This external battery pack has an advantage of using a relatively long time compared to the built-in type. It is equipped with a function to supply power to the battery and additionally display the battery capacity, and perform self-diagnosis during operation like the built-in, and notify the user of the computer when a problem is expected (SMART: Self-Monitoring Analysis and Reporting). Technology) In addition to the problem of not having a function, there are problems such as shortening the lifespan, reducing safety and long charging time due to the imbalance between the cells by controlling a large number of cells connected in series / parallel.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 적어도 1 이상의 배터리셀을 포함하는 적어도 2 이상의 배터리부를 형성하여 그룹화하여 통제하도록 한 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the above problems, and provides an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device to form, group and control at least two battery units including at least one battery cell. The purpose.
본 발명의 또 다른 목적은 배터리의 고유상태, 충방전률, 제조회사를 포함한 배터리 고유정보를 휴대용 전자기기의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 출력함으로써 동작중에 스스로 자기 진단을 수행하고 문제점이 예상되면 컴퓨터 사용자에게 알려주는 스마트(SMART) 기능을 가지도록 한 외장형의 휴대용 전자기기에전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to perform self-diagnosis during operation by converting and outputting the battery unique information including the unique state of the battery, the charge / discharge rate, and the manufacturer to the signal level required by the I / O module of the portable electronic device. If a problem is expected, it provides an external battery pack device for supplying power to an external portable electronic device having a smart function that informs a computer user.
도 1 은 2개 이상의 배터리팩을 내장한 전자기기의 전원부 개요도1 is a schematic diagram of a power supply unit of an electronic device having two or more battery packs embedded therein
도 2 는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치를 휴대용 전자기기에 연결한 시스템 개요도2 is a schematic view of a system connecting an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 일실시예의 구성을 나타낸 블럭도Figure 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention
도 4 는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치를 내장형 배터리를 가진 휴대용 전자기기에 적용시의 휴대용 전자기기에 구성한 스위치 구조도4 is a switch structure diagram of an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention, when the portable electronic device is applied to a portable electronic device having a built-in battery.
도 5a 는 연결선 없이 휴대용 전자기기에 착탈 가능하도록 한 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 외형도Figure 5a is an external view of an external battery pack device for supplying power to the portable electronic device according to the present invention to be detachable to the portable electronic device without a connection line
도 5b 연결선을 통해 휴대용 전자기기에 연결되도록 한 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 외형도5b is an external view of an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention to be connected to the portable electronic device through a connection line
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 휴대용 전자기기 20 : 배터리팩 장치10: portable electronic device 20: battery pack device
21 : 배터리부 22 : 보호회로부21: battery unit 22: protection circuit
23 : 선택부 24 : 충전제어부23: selector 24: charge control unit
25 : 레벨검출부 26 : 비휘발성 메모리부25 level detection unit 26 non-volatile memory unit
27 : 출력인터페이스부 28 : 충전표시부27: output interface unit 28: charge display unit
29 : 제어부 30a : DC입력단자29: control unit 30a: DC input terminal
30b : DC출력단자30b: DC output terminal
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치는 적어도 1 이상의 배터리셀을 포함하는 적어도 2 이상의 배터리부와; 상기 각 배터리부의 과충전 및 과방전을 각각 통제하는 상기 배터리부와 동수의 보호회로부와; 상기 각 배터리부의 보호회로부로부터 각각 전압을 검출하여 이를 소정의 임계전압과 비교하여 충전 또는 방전될 배터리부를 선택함으로써 충전경로 또는 방전경로를 형성하는 선택부와; 상기 선택부에 의해 선택된 배터리부를 상기 충전경로를 통해 충전하는 충전제어부와; 장치 전반을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention includes at least two battery units including at least one battery cell; A protection circuit unit equal to the battery unit for controlling overcharge and overdischarge of each battery unit, respectively; A selection unit which detects a voltage from the protection circuit unit of each battery unit and compares it with a predetermined threshold voltage to select a battery unit to be charged or discharged to form a charging path or a discharge path; A charging control unit charging the battery unit selected by the selection unit through the charging path; And a control unit for controlling the overall apparatus.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치는 배터리의 고유상태, 충방전률, 제조회사를 포함한 배터리 고유정보를 저장하는 비휘발성 메모리부와; 상기 제어부의 제어하에 비휘발성 메모리부로부터 배터리 고유정보를 추출하여 이를 휴대용 전자기기의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 출력하는 출력인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an additional aspect of the present invention, an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention includes a non-volatile memory unit for storing the unique state of the battery, the charge and discharge rate, the battery unique information including the manufacturer; ; The apparatus may further include an output interface unit which extracts unique battery information from the nonvolatile memory unit under the control of the controller and converts the battery unique information into a signal level required by the I / O module of the portable electronic device.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치는 상기 선택부에 의해 선택된 배터리부가 상기 충전경로 또는 방전경로를 통해 충전 또는 방전시 상기 충전 또는 방전경로상에 인가되는 아날로그 전압의 레벨을 검출하여 이를 디지탈로 변환하여 상기 제어부로출력하는 레벨검출부를 더 포함하고; 상기 출력인터페이스부가 상기 레벨검출부에 의해 검출되어 디지탈 변환된 데이타를 휴대용 전자기기의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 출력하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an additional aspect of the present invention, an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention includes the charging or discharging when the battery unit selected by the selection unit is charged or discharged through the charging path or the discharge path. A level detector for detecting a level of an analog voltage applied on a path, converting the digital voltage into a digital signal, and outputting the digital voltage to the controller; The output interface unit may further include converting the digitally detected data detected by the level detection unit into a signal level required by the I / O module of the portable electronic device and outputting the converted signal level.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치가 상기 선택부에 의해 감지되어 임계전압과 비교된 각 배터리부의 전압에 따라 충전상태를 표시하는 충전표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an additional aspect of the present invention, an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention is detected by the selection unit to display the state of charge according to the voltage of each battery unit compared to the threshold voltage It further comprises a display unit.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 상기 선택부가 임계전압과 비교된 각 배터리부 전압중 상기 임계전압보다 높은 전압이 적어도 2 이상 존재할 경우 기설정된 우선 순위에 따라 배터리부를 선택하여 방전경로를 형성하는 것을 특징한다.According to an additional aspect of the present invention, at least two or more voltages higher than the threshold voltage of each battery unit voltage compared with a threshold voltage of the selection unit of the external battery pack device for supplying power to the portable electronic device according to the present invention are present. In this case, the discharge path may be formed by selecting the battery unit according to a predetermined priority.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 상기 선택부가 임계전압과 비교된 각 배터리부 전압중 상기 임계전압보다 높은 전압이 존재하지 않을 경우 방전경로를 차단하고 충전경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.According to an additional aspect of the present invention, when the selector of the external battery pack device for supplying power to the portable electronic device according to the present invention does not have a voltage higher than the threshold voltage of each battery unit voltage compared with a threshold voltage. It is characterized by blocking the discharge path and forming a charge path.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 상기 출력인터페이스부가 상기 선택부에 의해 임계전압과 각 배터리부의 전압을 비교하여 생성한 충전상태에 대한 정보를 휴대용 전자기기의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 출력하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an additional aspect of the present invention, the output interface of the external battery pack device for supplying power to the portable electronic device according to the present invention in the state of charge generated by comparing the threshold voltage and the voltage of each battery unit by the selection unit And converting the information into a signal level required by the I / O module of the portable electronic device.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.
도 2 는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치를 휴대용 전자기기에 연결한 시스템 개요도이다.2 is a system schematic diagram of connecting an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention.
도면에 도시한 바와같이, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치(20)는 노트북 등의 휴대용 전자기기(10)의 내부전원장치와 (+)(-) 도킹포트를 통해 착탈식으로 결합되며, 휴대용 전자기기(10)의 I/O 포트를 통해 동작중에 스스로 자기 진단을 수행하고 문제점이 예상되면 상기 휴대용 전자기기(10)에게 알려주는 스마트(SMART) 기능을 수행한다.As shown in the figure, the external battery pack device 20 for supplying power to the portable electronic device according to the present invention is the internal power supply and (+) (-) docking port of the portable electronic device 10, such as a notebook Removably coupled through the I / O port of the portable electronic device 10 performs a self-diagnosis during operation and performs a smart (SMART) function to inform the portable electronic device 10 when a problem is expected.
상기 휴대용 전자기기(10)의 도킹포트에는 상용 교류입력을 정류 및 변압하여 상기 휴대용 전자기기(10)에 직접 전원입력을 가하는 AC/DC 어댑터가 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치(20)와 선택적으로 착탈 가능하다.In the docking port of the portable electronic device 10, an AC / DC adapter for rectifying and transforming a commercial AC input to apply a power input directly to the portable electronic device 10 to supply power to the portable electronic device according to the present invention. The battery pack device 20 is selectively removable.
상기 휴대용 전자기기(10)의 I/O 포트는 RS232C와 같은 직렬포트, 프린터 포트와 같은 병렬포트, USB 포트, IEEE394 포트, PCMCIA 포트 등의 유선포트 및 블루투스(Bluetooth), IrDA 단자 등과 같은 무선포트를 포함한다.The I / O port of the portable electronic device 10 is a serial port such as RS232C, a parallel port such as a printer port, a wired port such as a USB port, an IEEE394 port, a PCMCIA port, and a wireless port such as a Bluetooth or IrDA terminal. It includes.
도 3 은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 일실시예의 구성을 나타낸 블럭도이다.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention.
이 실시에에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치(20)는 배터리부(21)와, 보호회로부(22)와, 선택부(23)와,충전제어부(24)와, 레벨검출부(25)와, 비휘발성 메모리부(26)와, 출력인터페이스부(27)와, 충전표시부(28) 및 제어부(29)를 포함하고 있다.The external battery pack device 20 for supplying power to a portable electronic device according to this embodiment includes a battery unit 21, a protection circuit unit 22, a selection unit 23, a charge control unit 24, and a level. The detection unit 25, the nonvolatile memory unit 26, the output interface unit 27, the charge display unit 28 and the control unit 29 are included.
상기 배터리부(21)는 적어도 1 이상의 배터리셀을 포함하는 적어도 2 이상의 구룹(Group)으로 이루어진다.The battery unit 21 includes at least two or more groups including at least one battery cell.
상기 각 배터리부(21) 내부에는 적어도 하나 이상의, 바람직하게는 다량의 배터리셀 사용시 셀간의 불균형 문제를 효과적으로 통제할 수 있는 12개 이내의 배터리셀이 공지의 직/병렬 연결방법(nSXmP, n=2∼8, m=1∼3)에 따라 연결되어 있으며, 이 각 배터리부(21)가 적어도 2 이상 존재하여 그룹(Group)을 형성하고 있다.Within each of the battery units 21, at least one or more, preferably 12 or less battery cells that can effectively control the imbalance between cells when using a large number of battery cells is known in a series / parallel connection method (nSXmP, n = 2 to 8 and m = 1 to 3). At least two or more of these battery units 21 exist to form a group.
따라서, 배터리셀 사용시 셀간의 불균형 문제를 효과적으로 통제할 수 있는 12개 이내의 배터리셀을 그룹관리할 수 있도록 구성함에 의해 아래에 구체적으로 기술하는 동작에 의해 기존의 배터리에 비해 수명이 길고, 안정성이 확보된 고용량의 외장형 배터리를 휴대형 전자기기의 부속장치로 제공할 수 있게 된다.Therefore, the battery cell can be managed in groups of 12 or less battery cells that can effectively control the imbalance between cells when the battery cell is used. The secured high capacity external battery can be provided as an accessory for portable electronic devices.
상기 보호회로부(22)는 상기 배터리부(21) 각각에 대해 설치되며, 상기 각 배터리부(21)의 과충전 및 과방전을 각각 통제한다.The protection circuit unit 22 is provided for each of the battery units 21, and controls overcharge and overdischarge of each battery unit 21, respectively.
즉, 상기 보호회로부(22)는 상기 배터리부(21) 각각에 대해 설치되어 대응되는 배터리부(21)의 과충전 및 과방전 검출시 전류의 흐름을 통제하여 회로를 보호한다. 이러한 보호회로에 관련된 기술은 이 출원전에 이미 다양하게 공지되어 시행되고 있으므로 구체적인 회로구성 및 동작에 대한 자세한 설명은 생략한다.That is, the protection circuit part 22 is provided for each of the battery parts 21 to protect the circuit by controlling the flow of current during overcharge and overdischarge detection of the corresponding battery part 21. Since a technique related to such a protection circuit has been variously known and implemented before this application, a detailed description of a specific circuit configuration and operation will be omitted.
상기 선택부(23)는 상기 각 배터리부(21)의 보호회로부(22)로부터 각각 전압을 검출하여 이를 소정의 임계전압과 비교하여 충전 또는 방전될 배터리부(21)를선택함으로써 충전경로 또는 방전경로를 형성한다.The selector 23 detects a voltage from the protection circuits 22 of the respective battery units 21 and compares it with a predetermined threshold voltage to select the battery unit 21 to be charged or discharged, thereby charging path or discharge. Form a path.
상기에서 충전경로는 DC입력단자(30a)-충전제어부(24)-선택부(23)-보호회로부(22)-배터리부(21)를 연결한 충전시 전류가 흐르는 경로이며, 방전경로는 배터리부(21)-보호회로부(22)-선택부(23)-충전제어부(24)-DC출력단자(30b)를 연결한 방전시 전류가 흐르는 경로이다.The charging path is a path through which current flows when the DC input terminal 30a, the charge control unit 24, the selector 23, the protection circuit unit 22, and the battery unit 21 are connected, and the discharge path is a battery. It is a path through which electric current flows during discharge connecting the part 21, the protection circuit part 22, the selection part 23, the charge control part 24, and the DC output terminal 30b.
즉, 이 선택부(23)는 상기 임계전압과 각 배터리부 전압을 비교하여 상기 임계전압보다 높은 전압이 적어도 2 이상 존재할 경우 기설정된 우선 순위 예컨데, 상기 각 배터리부(21)가 충/방전되는 순서를 부여한 순위에 따라 배터리부(21)를 선택하여 방전경로를 형성하고, 상기 임계전압보다 높은 전압이 존재하지 않을 경우 모든 방전경로를 차단하고 충전경로를 형성한다.That is, the selector 23 compares the threshold voltages with the voltages of the battery parts, and when the voltage higher than the threshold voltage is present, at least two predetermined priorities, for example, the battery parts 21 are charged / discharged. The discharge part is selected by selecting the battery unit 21 according to the order in which the order is given, and when there is no voltage higher than the threshold voltage, all the discharge paths are blocked and the charging path is formed.
따라서, 휴대용 전자기기(10)의 입장에서 보면, 항상 하나의 유효한 배터리부(21)가 외장형 배터리팩에 존재하는 것처럼 보인다.Therefore, from the standpoint of the portable electronic device 10, it always appears that one valid battery unit 21 exists in the external battery pack.
상기 충전제어부(24)는 상기 선택부(23)에 의해 선택된 배터리부(21)를 상기 충전경로를 통해 충전한다.The charging control unit 24 charges the battery unit 21 selected by the selection unit 23 through the charging path.
이러한 배터리 충전에 관련된 기술 역시 이 출원전에 이미 다양하게 공지되어 시행되고 있으므로, 구체적인 회로구성 및 동작에 대한 자세한 설명은 생략한다.Since the technology related to such battery charging is already well known and implemented before this application, a detailed description of the specific circuit configuration and operation will be omitted.
상기 레벨검출부(25)는 상기 선택부(23)에 의해 선택된 배터리부(21)가 상기 충전경로 또는 방전경로를 통해 충전 또는 방전시 상기 충전 또는 방전경로상에 인가되는 아날로그 전압의 레벨을 검출하여 이를 디지탈로 변환하여 출력한다.The level detector 25 detects the level of the analog voltage applied to the charge or discharge path when the battery unit 21 selected by the selector 23 is charged or discharged through the charge path or the discharge path. Convert this to digital output.
즉, 이 레벨검출부(25)는 상기 선택부(23)에 의해 선택된 배터리부(21)가 상기 충전경로 또는 방전경로를 통해 충전 또는 방전시 상기 충전 또는 방전경로상에 인가되는 아날로그 전압의 레벨을 검출하여 이를 디지탈로 변환하여 상기 제어부(29)로 출력함으로써 상기 제어부(29)의 제어하에 상기 출력인터페이스부(27)를 통해 이 정보를 휴대용 전자기기(10)에 전달되게 된다.In other words, the level detecting unit 25 determines the level of the analog voltage applied to the charging or discharging path when the battery unit 21 selected by the selecting unit 23 is charged or discharged through the charging or discharging path. By detecting and converting the digital signal to the control unit 29, the information is transmitted to the portable electronic device 10 through the output interface unit 27 under the control of the control unit 29.
상기 비휘발성 메모리부(26)는 배터리의 고유상태, 충방전률, 제조회사를 포함한 배터리 고유정보를 저장한다.The nonvolatile memory unit 26 stores battery unique information including a unique state of the battery, a charge / discharge rate, and a manufacturer.
롬(ROM), 이이피롬(EEPROM) 등의 비휘발성 메모리(26)는 읽기만 가능하므로, 이 비휘발성 메모리(26)를 통해 배터리의 고유상태, 충방전률, 제조회사를 포함한 배터리 고유정보를 저장한다.Non-volatile memory 26, such as ROM, EEPROM, etc. can only read, and thus, the non-volatile memory 26 stores battery unique information including the inherent state, charge / discharge rate, and manufacturer of the battery. do.
상기 출력인터페이스부(27)는 상기 제어부(29)의 제어하에 상기 비휘발성 메모리부(26)로부터 배터리 고유정보를 추출하여 이를 휴대용 전자기기(10)의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 출력한다.The output interface unit 27 extracts battery specific information from the nonvolatile memory unit 26 under the control of the controller 29 and converts the battery unique information into a signal level required by the I / O module of the portable electronic device 10. To print.
부가적으로, 상기 출력인터페이스부(27)는 상기 선택부(23)에 의해 임계전압과 각 배터리부(21)의 전압을 비교하여 생성한 충전상태에 대한 정보를 휴대용 전자기기(10)의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 출력하는 것을 더 포함한다.In addition, the output interface unit 27 may provide information on the state of charge generated by comparing the threshold voltage with the voltage of each battery unit 21 by the selector 23. It further includes converting and outputting the signal level required by the / O module.
따라서, 이 출력인터페이스부(27)는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치(20)로부터 고유정보 더나아가 현재 동작 상태정보를 추출하여 이를 휴대용 전자기기(10)의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 휴대용 전자기기(10)로 출력함으로써 동작중에 스스로 자기 진단을 수행하여 상기 휴대용 전자기기(10)에게 알려주는 스마트(SMART) 기능을 수행한다.Accordingly, the output interface unit 27 extracts the unique operation information from the external battery pack device 20 for supplying power to the portable electronic device according to the present invention, and extracts the current operation state information. It converts to the signal level required by the / O module and outputs to the portable electronic device 10 performs a smart (SMART) function to inform the portable electronic device 10 by performing a self-diagnosis during operation.
상기 충전표시부(28)는 상기 배터리팩 장치(20)가 상기 선택부(23)에 의해 감지되어 임계전압과 비교된 각 배터리부(21)의 전압에 따라 충전상태를 표시한다.The charge display unit 28 displays the state of charge according to the voltage of each battery unit 21 that is detected by the battery pack device 20 by the selector 23 and compared with a threshold voltage.
즉, 이 충전표시부(28)는 LED 등의 소정의 표시수단을 통해 각 배터리부(21)의 충전상태를 표시한다.That is, the charging display unit 28 displays the charging state of each battery unit 21 through predetermined display means such as an LED.
상기 제어부(29)는 배터리부(21)와, 보호회로부(22)와, 선택부(23)와, 충전제어부(24)와, 레벨검출부(25)와, 비휘발성 메모리부(26)와, 출력인터페이스부(27)와, 충전표시부(28)의 동작 전반을 제어한다.The control unit 29 includes a battery unit 21, a protection circuit unit 22, a selection unit 23, a charge control unit 24, a level detection unit 25, a nonvolatile memory unit 26, The overall operation of the output interface 27 and the charge display unit 28 is controlled.
따라서, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치(20)는 휴대용 전자기기(10)의 외부 부속장치로 설치되어 상기 휴대용 전자기기(10)에 기동 전원을 입력하는 방전동작과, 방전된 배터리부(21)를 충전하는 충전동작을 하게된다.Therefore, the external battery pack device 20 for supplying power to the portable electronic device according to the present invention is installed as an external accessory device of the portable electronic device 10 and discharge operation for inputting starting power to the portable electronic device 10. And, the charging operation to charge the discharged battery unit 21 is performed.
먼저, 방전동작에 대해 알아보면, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치(20)가 노트북 등의 휴대용 전자기기(10)의 도킹포트 및 I/O포트에 연결되면, 상기 선택부(23)는 상기 각 배터리부(21)의 보호회로부(22)로부터 각각 전압을 검출하여 이를 소정의 임계전압과 비교하여 방전될 배터리부(21)를 선택하여 방전경로를 형성하고, 상기 선택부(23)에 의해 선택된 배터리부(21)에 충전된 전원이 방전경로를 따라 출력되어 휴대용 전자기기(10)의 전원으로 입력된다.First, when the discharge operation, if the external battery pack device 20 for supplying power to the portable electronic device according to the present invention is connected to the docking port and the I / O port of the portable electronic device 10, such as a notebook, The selector 23 detects a voltage from the protection circuits 22 of the respective battery units 21 and compares the voltage with a predetermined threshold voltage to select the battery unit 21 to be discharged to form a discharge path. The power charged in the battery unit 21 selected by the selection unit 23 is output along the discharge path and input to the power of the portable electronic device 10.
충전동작은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치(20)가 AC/DC어댑터를 통해 상용 AC전원에 연결되면, 상기 선택부(23)는 상기 각 배터리부(21)의 보호회로부(22)로부터 각각 전압을 검출하여 이를 소정의 임계전압과 비교하여 충전될 배터리부(21)를 선택하여 충전경로를 형성하고, 상기 AC/DC어댑터에 의해 DC로변환되어 입력되는 입력전원이 상기 충전제어부(24)에 의해 상기 선택된 배터리부(21)를 상기 충전경로를 통해 충전한다.The charging operation is performed when the external battery pack device 20 for supplying power to the portable electronic device according to the present invention is connected to commercial AC power through an AC / DC adapter, and the selector 23 is the respective battery unit 21. The voltage is detected from the protection circuit unit 22 of the circuit and is compared with a predetermined threshold voltage to select the battery unit 21 to be charged to form a charging path, and is converted into DC by the AC / DC adapter and inputted therein. The power charges the selected battery unit 21 by the charging control unit 24 through the charging path.
스마트(SMART) 기능에 대한 동작은 상기 제어부(29)의 제어하에 출력되는 상기 비휘발성 메모리부(26)로부터 배터리 고유정보와, 상기 선택부(23)에 의해 임계전압과 각 배터리부(21)의 전압을 비교하여 생성한 충전상태에 대한 정보와, 상기 레벨검출부(25)에 의해 검출된 충전 또는 방전경로상에 인가되는 검출전압 정보 등을 상기 출력인터페이스부(27)가 휴대용 전자기기(10)의 I/O 모듈에서 요구하는 신호레벨로 변환하여 휴대용 전자기기(10)의 I/O포트를 통해 휴대용 전자기기에 전송하고, 휴대용 전자기기(10)는 소정의 소프트웨어를 통해 전송된 배터리 고유정보와 충전상태에 대한 정보를 모니터 등의 화면출력 수단을 통해 사용자에게 표시한다.The operation of the smart function is performed by the nonvolatile memory unit 26, which is output under the control of the controller 29, and the battery unique information, the threshold voltage by the selection unit 23, and the respective battery units 21. The output interface 27 may include information about the state of charge generated by comparing the voltages of the detected voltages and the detected voltage information applied to the charge or discharge path detected by the level detector 25. Is converted to the signal level required by the I / O module of the) and transmitted to the portable electronic device through the I / O port of the portable electronic device 10, the portable electronic device 10 is a battery unique transmitted through a predetermined software Information on the charging state and the information is displayed to the user through a screen output means such as a monitor.
도 4 는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치를 내장형 배터리를 가진 휴대용 전자기기에 적용시의 휴대용 전자기기에 구성한 스위치 구조를 도시한 일예이다.Figure 4 is an example showing a switch structure configured to a portable electronic device when applying an external battery pack device for supplying power to the portable electronic device according to the present invention to a portable electronic device with a built-in battery.
도 4 에 따른 내장형 배터리를 가진 휴대용 전자기기는 AC/DC 어댑터를 통해 직접 상용전원의 입력을 받아 기동하거나, 내장된 배터리를 통해 기동하거나, 외장형인 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치를통해 기동할 수 있다.The portable electronic device having a built-in battery according to FIG. 4 is operated by receiving an input of commercial power directly through an AC / DC adapter, starting through a built-in battery, or supplying power to a portable electronic device according to the present invention that is external. It can be started by an external battery pack device.
이 실시예에서는 상기의 3가지 전원입력 중 하나를 전원입력으로 선택하는 3개의 스위치(S1, S2, S3)가 전원 입력경로상에 형성되어 있다.In this embodiment, three switches S1, S2, S3 for selecting one of the three power inputs as the power input are formed on the power input path.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 외형도의 일예이다.5a and 5b is an example of an external view of an external battery pack device for supplying power to a portable electronic device according to the present invention.
도 5a 는 연결선 없이 휴대용 전자기기에 착탈 가능하도록 한 착탈식이고, 도 5b 는 연결선을 통해 휴대용 전자기기에 연결되는 분리식 배터리팩장치를 각각 도시한 것이다.Figure 5a is a removable detachable to the portable electronic device without a connection line, Figure 5b shows a removable battery pack device connected to the portable electronic device through the connection line, respectively.
따라서, 위에서 설명한 바와같이 함에 의해 상기에서 제시한 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치의 목적을 달성할 수 있게 된다.Accordingly, as described above, the purpose of the external battery pack device for supplying power to the portable electronic device according to the present invention as described above can be achieved.
상기한 바와같은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기에 전원을 공급하는 외장형 배터리팩장치는 적어도 1 이상의 배터리셀을 포함하는 적어도 2 이상의 배터리부를 형성하여 그룹화하여 통제하도록 함으로써 사용자가 보다 효율적으로 안정성이 높은 고용량의 배터리를 사용할 수 있고, 배터리의 수명이 길며, 충전시간이 적게 소요되고, 동작중에 스스로 자기 진단을 수행하여 이를 휴대용 전자기기에 송신함으로써 사용자가 쉽게 배터리의 상태를 알 수 있게 하는 등의 매우 유용한 효과가 있다.External battery pack device for supplying power to the portable electronic device according to the present invention as described above to form at least two or more battery parts including at least one or more battery cells to be controlled by grouping the user more efficiently high capacity high stability Battery can be used, the battery life is long, the charging time is short, and self-diagnosis is performed during operation and sent to the portable electronic device so that the user can easily know the state of the battery. It works.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made therein without departing from the scope of the invention, which is covered by the following claims.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20120503 Year of fee payment: 9 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |