KR100603986B1

KR100603986B1 - 무선충전용 배터리팩

Info

Publication number: KR100603986B1
Application number: KR1020050018520A
Authority: KR
Inventors: 정춘길; 국윤상
Original assignee: 주식회사 한림포스텍
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-07-25

Abstract

본 발명은 무선충전용 배터리팩에 관한 것이다.

본 발명은 무접점 충전기로부터 배터리팩 케이스의 내부에 구비된 충전 리시버 모듈을 경유하여 전달된 유도기전력이 직류로 변환되고, 변환된 직류가 충전용 보호회로 모듈에 의하여 배터리에 충전되어지도록 구성하고, 충,방전상태인 배터리의 데이터가 알에프아이디 태그를 통해 무선신호로 송수신되어 접점 충전기 및 충전용 보호회로 모듈이 제어되도록 구성하되, 상기 충전 리시버 모듈과 배터리 사이에 차폐부재가 개재되어지도록 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 자기장에서 무선 신호와 유도기전력에 의한 주파수 간섭을 없애주어 전력감소현상을 방지하고, 이로 인한 유도가열현상에 의한 배터리의 온도 상승이 일어나는 것을 최소화하여 안전하게 사용할 수 있도록 한 효과를 얻을 수 있다.

차단판, 무접점 충전, 무선 충전, 배터리 케이스

Description

무선충전용 배터리팩{WIRELESS CHARGING BATTERY PACK}

도 1은 본 발명에 따른 무선 충전용 배터리팩의 구성도.

도 2a,2b는 본 발명에 따른 무선 충전용 배터리팩을 구성하는 차단판이 구비된 상태시의 전력효율과 온도변화를 도시한 그래프.

도 3a,3b는 본 발명에 따른 무선 충전용 배터리팩을 구성하는 차단판이 제거된 상태시의 전력효율과 온도변화를 도시한 그래프.

도 4a,4b는 본 발명에 따른 무선 충전용 배터리팩을 구성하는 차단판과 케이스가 제거된 상태시의 전력효율과 온도변화를 도시한 그래프.

도 5는 종래 기술에 따른 무선 충전용 배터리팩의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 배터리팩

110: 충전 리시버 모듈

120: 충전용 보호회로 모듈

130: 알에프아이디 태그(RFID Tag; Radio Frequecy Identification Tag)

140: 배터리 케이스(Battery Case)

BAT: 배터리(Battery)

TA: 태그 안테나(Tag Antenna)

200: 차단판

본 발명은 무선충전용 배터리팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선충전용 패드의 1차측 코일과 배터리팩의 2차측 코일 사이로 자기장이 유도되면서 발생되는 유도기전력으로 인하여 배터리의 온도가 상승되는 것을 방지하여 그 안정성을 높일 수 있도록 하고, 동시에 유도기전력으로 인한 자장의 간섭을 줄여 2차측 코일에서 충분한 기전력이 발생되도록 하여 충전율을 높일 수 있도록 하고, 아울러 유도기전력이나 전자파는 그대로 통과시키면서 충전으로 인해 내부에서 생성되는 충전열을 용이하게 외부로 방출되도록 하는 배터리 케이스를 얻을 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 휴대용 디바이스들의 사용이 증가함에 따라 편리한 휴대를 가능케 하는 휴대용 디바이스의 충전기술에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이러한 추세에 따라 접촉용 충전 방식은 물론 접촉용 충전 방식의 전기적 접촉에 따른 문제점을 해결하기 위하여 전기적 접촉 없이 자기 결합을 통해 휴대용 디바이스의 배터리를 충전하는 무접점 충전 방식에 있어서도 다양한 형태의 기술이 안출되고 있는 실정이다.

본 출원인은 선출원된 "무선주파수 식별기술이 적용된 무선 충전용 패드 및 배터리팩" 등 통해, 무접점 충전기의 기능을 수행하는 무선 충전용 패드를 구성하 고, 무선 충전용 패드에 휴대용 디바이스의 배터리팩을 올려 놓아 무선 충전되도록 하는 기술을 제안해온 바 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 무선 충전용 배터리팩의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 배터리팩(100)은 교차 권선된 2차측 코일을 구비하여 1차측 무접점 충전기로부터 유도기전력을 전달받는 충전 리시버 모듈(110), 퓨얼 게이지(fuel gauge) 기능과 충전 기능을 가진 충전용 보호회로 모듈(120) 및 배터리(BAT), 무선 신호를 송수신하기 위한 알에프아이디 태그(130) 및 태그 안테나(TA) 등으로 구성된다.

충전 리시버 모듈(110)은 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 붕소(B), 규소(Si) 등 코발트 계열의 비정질금속(Amorphous Metal)으로 제조된 코어를 여러 겹으로 적층하여 하나의 평판코어로 만들고, 그 위에 2차측 코일을 수평과 수직방향으로 교차 권선하여 만든다.

여기서, 평판코어는 높은 투자율(>80,000)과 깨지지 않는 성질을 가진 비정질금속 계통의 소재를 사용한다. 충전 리시버 모듈(110)은 평판코어의 적층수와 단면적, 그리고 코일의 권선수의 함수 관계에 따라 유도기전력의 세기가 변화하며, 전압∝전류가 반비례 관계인 부하 곡선을 가진 것을 특징으로 한다.

배터리(BAT)는 외부가 알루미늄(Al) 계열 또는 철(Fe) 계열의 금속재질로 배터리 케이스(140)가 이루어진 리튬이온, 리튬폴리머, 니켈수소배터리 등 충전이 가능한 2차 전지이다.

도 1과 같은 종래 기술의 경우, 2차측 충전 리시버 모듈(110)이 내장된 휴대 용 디바이스나 배터리팩에 있어서, 충전 리시버 모듈(110)과 금속재질로 이루어진 배터리 케이스(140)를 갖는 배터리(BAT)가 근접해 있기 때문에 1차측 무접점 충전기로부터 2차측으로 자기장이 유도될 때 간섭을 발생하게 되고, 이러한 영향 때문에 충전 리시버 모듈에서 충분한 전력을 받아들이지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 배터리(BAT)의 외장체인 배터리 케이스가 금속재질로 이루어지기 때문에 전자유도에 의한 오전류(eddy current)가 발생하고, 그로 인해 유도가열이 되어 배터리(BAT)의 온도가 상승함으로써 배터리(BAT)의 안정성에 심각한 영향을 줄 수 있다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 자기장에서 무선 신호와 유도기전력에 의한 주파수 간섭을 없애주어 전력감소현상을 방지하고, 통상 금속재질인 배터리 케이스로 인하여 자기장 발생시 유도가열현상에 의한 배터리의 온도 상승이 일어나는 것을 최소화시키는 차단부재를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유도기전력이나 전자파는 그대로 통과시키면서 충전으로 인해 내부에서 생성되는 열을 방출하는 발열 작용을 수행하는 배터리 케이스를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 무접점 충전기로부터 충전 리시버 모듈(110)을 경유하여 전달된 유도기전력이 직류로 변환되고, 변환된 직류가 충전용 보호회로 모듈(120)에 의하여 배터리(130)에 충전되어지도록 구성하고, 충,방전상태인 배터리(BAT)의 데이터가 알에프아이디 태그(130)를 통해 무선신호로 송수신되어 접점 충전기 및 충전용 보호회로 모듈(130)이 제어되도록 구성하되, 상기 충전 리시버 모듈(100)과 배터리(BAT) 사이에 차폐부재(200)가 개재되어지도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 차폐부재(200)는 박막형태를 갖는 Mn48∼52중량%와 Zn49∼51중량%을 갖는 박막형태로 그 상하부에는 양면테이프(210)(220)가 부착되어지도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 차폐부재(200)는 Ni 78∼84중량%, Fe 15∼24중량%인 Ni₃Fe인 박막으로 구성됨을 특징으로 한다.

그리고 상기 배터리 케이스(140)는 Si 48∼54중량%, Polycarbonate 45∼52중량%, Impact Modifer 0.3∼0.6중량%, EBS 0.3∼0.7중량%, Anti Oxidente 0.2∼0.3중량%로 구성됨을 특징으로 하는 무선충전용 배터리팩을 제공함에 그 목적이 달성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 무선충전용 배터리팩은 도1에 도시된 바와 같이, 충전 리시버 모듈(110)을 구비하여 미도시한 1차측 무접점 충전기로 부터 충전 리시버 모듈(110)에 구비된 2차측 코일을 통해 유도기전력이 전달되어지도록 구성되어 있고, 변환된 직류가 충전용 보호회로 모듈(120)에 의하여 배터리(BAT)에 충전되어지도록 구성되어 있다.

또한, 충,방전상태인 배터리(BAT)의 데이터가 알에프아이디 태그(130)를 통해 무선신호로 송수신되어 접점 충전기 및 충전용 보호회로 모듈(130)이 제어되도록 종래의 구성과 동일한 형태를 갖도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 무선충전용 배터리팩에 있어 1차측 무접점 충전기로 부터 2차측으로 자기장이 유도되는 과정에서 간섭이 발생됨으로써, 충분한 전력이 받아들이지 못하는 원인과 함께 유도가열로 인한 배터리의 온도가 상승되는 것을 방지하기 위한 방안으로 본 발명은 상기 충전 리시버 모듈(110)과 배터리(BAT) 사이에 차폐부재(200)가 개재되어지도록 구성되어 있다.

표1 및 표2는 본 발명에 따른 차단부재의 조성을 나타낸 것이다.

Mn	48∼52중량%
Zn	49∼51중량%

Ni	78∼84중량%
Fe	15∼24중량%

한편, 본 발명은 유도가열로 인한 배터리의 온도가 상승할 경우, 원할한 방열을 위한 배터리 케이스(140)로 구성되어 있고, 이러한 배터리 케이스(140)를 이루는 방열수지의 조성은 표3과 같다.

Si	48∼54%
Polycarbonate	45∼52%
Impact Modifer	0.3∼0.6%
EBS	0.3∼0.7%
Anti Oxidente	0.2∼0.3%

도2a 내지 도4b는 본 발명에 따른 차단판 및 배터리 케이스가 구비되거나 제거된 무선 충전용 배터리팩을 충전했을 때, 전력효율 및 온도변화를 알아보기 위한 도면이다.

또한, 본 발명에 따른 차단판이 구비된 무선 충전용 배터리팩은 표4와 같은 실험 결과값을 나타낸다.

V(p+/p-)=p+/p-vlotage, lo=charging current, Vcell=Cell voltage,T(cell)=Cell Temperature.

Power Source:Traveler Charger(4.2V/500mA),PCB:LP8800PCM,Module:N/A, Cell:ICP043450(820mAh), Charging current:1set=500mA, Direction:Horizonal,자기장 내, usage:24pin charging termimal, 차단부재 사용,Case:E3700

Case(long),capactor:N/A

또한, 본 발명에 따른 차단판이 제거된 무선 충전용 배터리팩은 표5와 같은 실험 결과값을 나타낸다.

Power Source:Traveler Charger(4.2V/500mA),PCB:LP8800PCM,Module:N/A, Cell:ICP043450(820mAh), Charging current:1set=500mA, Direction:Horizonal,자기장 내, usage:24pin charging termimal, 차단부재 미사용,Case:E3700

Case(long),capactor:N/A

또한, 본 발명에 따른 차단판과 케이스가 제거된 상태의 무선 충전용 배터리팩은 표6와 같은 실험 결과값을 나타낸다.

Power Source:Traveler Charger(4.2V/500mA),PCB:LP8800PCM, Module:N/A,

Cell:ICP043450(820mAh), Charging current:1set=500mA, Direction:Horizonal,자기장외, usage:24pin charging termimal, 차단부재 미사용, Case:미사용, capactor:N/A

상기한 실험을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 차단판 및 배터리 케이스는 무선 충전시 자기장에서 주파수 간섭에 의하여 발생되는 전력감소현상을 방지하고, 자기장 발생시 유도가열현상에 의한 온도상승을 최소화한다.

상기 본 발명은 당업자의 요구에 따라 기본 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 차단판에 의하면, 자기장에서 무선 신호와 유도기전력에 의한 주파수 간섭을 없애주어 전력감소현상을 방지하고, 통상 금속재질인 배터리 케이스로 인하여 자기장 발생시 유도가열현상에 의한 배터리의 온도 상승이 일어나는 것을 최소화시키는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 배터리 케이스에 의하면, 유도기전력이나 전자파는 그대로 통과시키면서 충전으로 인해 내부에서 생성되는 열을 방출하는 발열 작용을 수행하는 효과를 제공할 수 있다.

Claims

무접점 충전기로부터 충전 리시버 모듈(110)을 경유하여 전달된 유도기전력이 직류로 변환되고, 변환된 직류가 충전용 보호회로 모듈(120)에 의하여 배터리(130)에 충전되어지도록 구성하고, 충,방전상태인 배터리(BAT)의 데이터가 알에프아이디 태그(130)를 통해 무선신호로 송수신되어 접점 충전기 및 충전용 보호회로 모듈(130)이 제어되도록 구성하되, 상기 충전 리시버 모듈(100)과 배터리(BAT) 사이에 차폐부재(200)가 개재되어지도록 구성됨을 특징으로 하는 무선충전용 배터리팩.
제1항에 있어서,

상기 차폐부재(200)는 박막형태를 갖는 Mn48∼52중량%와 Zn49∼51중량%을 갖는 박막형태로 그 상하부에는 양면테이프(210)(220)가 부착되어지도록 구성됨을 특징으로 하는 무선충전용 배터리팩.
제1항에 있어서,

상기 차폐부재(200)는 Ni 78∼84중량%, Fe 15∼24중량%인 Ni₃Fe인 박막으로 구성됨을 특징으로 하는 무선충전용 배터리팩.
제1항에 있어서,

상기 배터리 케이스(140)는 Si 48∼54중량%, Polycarbonate 45∼52중량%, Impact Modifer 0.3∼0.6중량%, EBS 0.3∼0.7중량%, Anti Oxidente 0.2∼0.3중량%로 구성됨을 특징으로 하는 무선충전용 배터리팩.