KR100981993B1 - 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기 - Google Patents

전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기 Download PDF

Info

Publication number
KR100981993B1
KR100981993B1 KR1020080062582A KR20080062582A KR100981993B1 KR 100981993 B1 KR100981993 B1 KR 100981993B1 KR 1020080062582 A KR1020080062582 A KR 1020080062582A KR 20080062582 A KR20080062582 A KR 20080062582A KR 100981993 B1 KR100981993 B1 KR 100981993B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cartridge
hydrogen
stack
power
electronic device
Prior art date
Application number
KR1020080062582A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100002622A (ko
Inventor
김성한
오용수
크레이그 미씨
차혜연
장재혁
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020080062582A priority Critical patent/KR100981993B1/ko
Priority to US12/320,835 priority patent/US20090325009A1/en
Publication of KR20100002622A publication Critical patent/KR20100002622A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100981993B1 publication Critical patent/KR100981993B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04791—Concentration; Density
    • H01M8/04798—Concentration; Density of fuel cell reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/30—Fuel cells in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/065—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by dissolution of metals or alloys; by dehydriding metallic substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기가 개시된다. 전자기기에 전력을 공급하는 장치에 있어서, 수소 또는 전력을 공급하는 교체 가능한 카트리지; 카트리지가 삽입되는 중공이 형성된 하우징; 카트리지와 연결되고 카트리지가 수소를 공급하는 경우 카트리지와 연결되어 수소를 공급받아 전력을 발생하는 스택(stack); 카트리지 및 스택과 전기적으로 연결되어 카트리지의 종류를 판단하고 전자기기에 전력을 공급하는 회로부를 포함하는 전력공급장치는 기존의 방법으로 충전할 수 없는 상황에서도 교체용 카트리지를 이용하여 충전이 가능하며, 다양한 형태의 카트리지를 하나의 시스템에서도 적용 가능하므로 호환성이 높다는 장점이 있다.
Figure R1020080062582
연료전지, 휴대용 전자기기, 카트리지, 전력공급

Description

전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기{apparatus of electric power supply and portable electric device having the same}
본 발명은 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기에 관한 것이다.
기존의 리튬 이온 배터리는 비교적 높은 에너지 밀도로 핸드폰 (Cellular Phone), PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Media Player), 캠코더 (Camcorder), 노트북 (Laptop PC) 등의 다양한 휴대 전자 기기에 내장되어 전원을 공급함으로써 휴대 전자 기기가 광범위하게 보급되는데 상당한 기여를 하였다. 하지만, 그러한 휴대 전자 기기의 고성능화로 기존의 배터리 용량으로는 사용 시간이 현저하게 작아 사용자들이 이용에 불편함을 느끼고 있어 장시간 사용이 가능한 전원에 대한 요구가 증가되어 가고 있으며, 이러한 장시간 사용이 가능한 전원 장치로 최근에 주목을 받고 있는 것이 연료전지이다.
연료전지란 연료(수소, LNG, LPG, 메탄올 등)와 공기의 화학 에너지를 전기 화학적 반응에 의해 전기 및 열로 직접 변환시키는 장치이다. 기존의 발전 기술이 연료의 연소, 증기 발생, 터빈 구동, 발전기 구동 과정을 취하는 것과 달리 연소 과정이나 구동 장치가 없으므로 효율이 높을 뿐만 아니라 환경 문제를 유발하지 않는 새로운 개념의 발전 기술이다.
연료전지 중에서 소형 휴대용 전자기기에 적용하기 위해서 연구 중인 연료전지는 수소를 연료로 이용하는 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)와 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)와 같이 액체 연료를 직접 연료로 이용하는 직접 액체 연료전지가 있다.
본 발명은 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 전자기기에 전력을 공급하는 장치에 있어서, 수소 또는 전력을 공급하는 교체 가능한 카트리지; 카트리지가 삽입되는 중공이 형성된 하우징; 카트리지와 연결되고 카트리지가 수소를 공급하는 경우 카트리지와 연결되어 수소를 공급받아 전력을 발생하는 스택(stack); 카트리지 및 스택과 전기적으로 연결되어 카트리지의 종류를 판단하고 전자기기에 전력을 공급하는 회로부를 포함하는 전력공급장치를 제공한다.
카트리지는 수소발생장치, 수소저장탱크, 보조배터리 중 어느 하나일 수 있 다.
회로부는 카트리지 또는 스택의 전압을 측정하여, 카트리지가 수소를 공급하는지 전력을 공급하는지를 감지하는 전압센서를 포함할 수 있고, 회로부는 전압센서에서 카트리지가 전력을 공급하는 것으로 감지된 경우 스택으로 흐르는 전류를 차단하는, 차단기를 포함할 수 있다.
카트리지와 스택 사이에 개재되고, 카트리지가 수소를 공급하는 경우, 카트리지로부터 수소를 공급받아 스택에 전달하는 매니폴더(manifolder)를 더 포함할 수 있다.
카트리지는 금속 전극이 전해질 수용액과 반응하면서 수소를 생성하는 수소발생장치이고, 회로부는 수소발생장치의 전극 사이에 흐르는 전류를 제어하는 스위치(switch)를 포함할 수 있다.
회로부는 전자기기에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(current sencer) 및 전류센서에서 측정한 전류에 상응하는 수소를 발생할 수 있도록 스위치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 또한 회로부는 카트리지 또는 스택으로부터 공급된 전력의 전압을 조절하는 컨버터(converter)를 포함할 수 있다.
압력을 가하여 상기 하우징에 상기 카트리지를 삽입하면 카트리지와 체결되고 체결된 카트리지에 다시 압력을 가하면 카트리지와 분리되는 고정부를 포함할 수 있다.
스택은 하우징의 일측에 결합될 수 있고, 스택은 일측에 개구부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 수소 또는 전력을 공급하는 교체 가능한 카트리지; 카트리지가 삽입되는 중공이 형성된 하우징; 카트리지와 연결되고 카트리지가 수소를 공급하는 경우 카트리지와 연결되어 수소를 공급받아 전력을 발생시키는 스택(stack); 카트리지 및 스택과 전기적으로 연결되어 상기 카트리지의 종류를 판단하고 상기 전자기기에 전력을 공급하는 회로부를 포함하는 전력공급장치를 포함하고, 전력공급장치로부터 인가된 전기에너지를 이용하는 휴대용 전자기기가 제공된다.
카트리지는 수소발생장치, 수소저장탱크, 보조배터리 중 어느 하나일 수 있다.
회로부는 카트리지 또는 스택의 전압을 측정하여, 카트리지가 수소를 공급하는지 전력을 공급하는지를 감지하는 전압센서를 포함할 수 있고, 회로부는 전압센서에서 카트리지가 전력을 공급하는 것으로 감지된 경우 스택으로 흐르는 전류를 차단하는 차단기를 포함할 수 있다.
전력공급장치는 카트리지와 스택 사이에 개재되고 카트리지가 수소를 공급하는 경우, 카트리지로부터 수소를 공급받아 스택에 전달하는 매니폴더(manifolder)를 더 포함할 수 있다.
카트리지는 금속 전극이 전해질 수용액과 반응하면서 수소를 생성하는 수소발생장치이고, 회로부는 수소발생장치의 전극 사이에 흐르는 전류를 제어하는 스위치(switch)를 포함할 수 있다.
회로부는 전력공급장치가 전력을 공급하는 전자기기에 흐르는 전류를 측정하 는 전류센서(current sencer) 및 전류센서에서 측정한 전류에 상응하는 수소를 발생할 수 있도록 스위치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 또한 회로부는 카트리지 또는 스택으로부터 공급된 전력의 전압을 조절하는 컨버터(converter)를 포함할 수 있다.
전력공급장치는 카트리지에 압력을 가하여 하우징에 카트리지를 삽입하면 카트리지와 체결되고 체결된 카트리지에 압력을 가하면 카트리지와 분리되는 고정부를 포함할 수 있다.
스택은 하우징의 일측에 결합될 수 있고, 스택은 일측에 개구부가 형성될 수 있다.
충전가능한 메인 배터리를 더 포함하고, 전력공급장치는 메인 배터리와 전기적으로 연결되어 리튬이온 배터리를 충전할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기존의 방법으로 충전할 수 없는 상황에서도 교체용 카트리지를 이용하여 충전이 가능하며, 다양한 형태의 카트리지를 하나의 시스템에서도 적용 가능하므로 호환성이 높다는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 전력공급장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 전력공급장치의 일 실시예를 나타낸 개념도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 카트리지(10), 수소저장탱크(11), 수소발생장치(12), 보조배터리(13), 매니폴더(14), 스택(20), 개구부(25), 회로부(30), 전압센서(31), 차단 기(32), 스위치(33), 전류센서(34), 제어부(35), 컨버터(36), 전기단자(37). FPCB 커넥터(38, FPCB connector), 하우징(40)이 도시되어 있다.
전력공급장치는 전자기기에 전기에너지를 공급하는 장치이고, 휴대용 전자기기와 같은 크기가 작은 전자기기에 장착하여 이용가능하다. 본 실시예에서 전자기기는 설명의 편의상 휴대용 전자기기로 설명할 것이며, 휴대용 전자기기뿐만 아니라 일반적인 전기에너지를 이용하는 전자기기 모두에 적용될 수 있음을 명확히 한다.
카트리지(10)는 수소를 공급하거나, 전력을 공급할 수 있으며, 예를 들면 수소저장탱크(11), 수소발생장치(12), 보조배터리(13) 등이 있다. 보조배터리(13)는 리튬이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 알카라인 1차전지 등과 같이 전력을 공급할 수 있는 전지를 의미한다. 수소발생장치(12)는 금속 전극이 전해질 수용액과 반응하면서 수소를 생성할 수 있는 장치로서, 이온화 에너지가 차이가 나는 한 쌍의 금속 전극과 전해질 수용액으로 구성된다. 이온화 에너지가 큰 산화전극에서는 전극의 금속이 이온화 되며 전자를 제공하고, 제공된 전자는 환원전극에서 전해질 수용액의 물과 반응하여 수소를 생성한다.
수소저장탱크(11)는 수소를 압축하여 저장하는 카트리지를 의미한다.
카트리지(10)는 교체가능하고, 하우징(40)에 삽입하면 회로부(30) 및 매니폴더(14)와 연결된다. 다만, 보조배터리(13)와 같이 바로 전력의 공급이 가능한 경우에는 매니폴더(14)와는 연결은 요구되지 아니한다. 카트리지(10)는 전기단자(37)와 접속하여 회로부(30)와 전기적으로 연결되며, 카트리지(10)가 수소를 공급하는 수 소저장탱크(11) 또는 수소발생장치(12)인 경우에는 매니폴더(14)와도 연결된다.
매니폴더(14, manifolder)는 공급하는 수소저장탱크(11) 또는 수소발생장치(12)로부터 수소를 공급받아 스택(20)으로 수소를 공급해준다. 매니폴더(14)는 공급하는 수소저장탱크(11) 또는 수소발생장치(12)에서 공급되는 수소의 압력을 조절하여 일정하게 스택(20)에 공급하는 기능을 한다.
스택(20)은 카트리지(10)가 수소저장탱크(11)나 수소발생장치(12)인 경우에는 수소를 연료로하여 전기에너지를 발생시키는 장치이다. 기본적인 단위전지의 구성은 공기극과 연료극 사이에 전해질층이 개재된다. 연료극 전해질 및 공기극의 기본단위가 분리판에 의해 구분되면서 적층된 적층형이 있으며, 도면상에는 한 층의 단위전지인 평면형의 스택(20)이 도시되어 있다. 평면형의 경우 기본단위전지가 적층되지 아니하고 한 층으로 형성되며, 휴대용 전자기기(50)와 같이 크기가 작은 전자기기에 사용하기 적합하며, 일 측에 개구부(25) 를 형성하여 공기극에 산소를 공급하면 산소를 펌프에 의해 강제적으로 주입할 필요가 없다.
스택(20)은 하우징(40)의 일 측에 결합되어 카트리지(10)와 인접하도록 배치할 수 있다. 이러한 배치는 카트리지(10)가 수소발생장치(12)인 경우 수소발생을 위해 열에너지가 필요한데 스택(20)에서 발생하는 열이 카트리지(10)에 전달되도록 하여 에너지 낭비를 방지하면서, 효율을 높일 수 있다.
스택(20)의 연료극에 공급된 수소는 수소이온과 전자로 분리되고 수소이온은 전해질층을 통해 공기극으로 이동하고 전자는 외부회로를 통해 공기극으로 이동한다. 공기극에서는 산소이온과 수소이온이 만나 물을 생성한다.
스택(20)에서의 화학 반응식은 하기의 화학식 1과 같다.
연료극: H2 → 2H+ + 2e-
공기극: 1/2 O2 + 2H+ + 2e- → H20
전반응: H2 + 1/2 O2 → H20
회로부(30) 은 카트리지(10) 또는 스택(20)으로부터 전력을 공급받아 휴대용 전자기기(50)에 필요한 전압으로 승압 또는 감압하여 휴대용 전자기기(50)에 전력을 공급하는 기능을 할 뿐만 아니라, 수소발생장치(12)의 수소발생량을 조절하고, 전류가 역류하는 것을 차단하는 기능을 한다.
회로부(30)의 개략적인 구성은 도 2에 도시되어 있으며, 도 2에는 전압센서(31), 차단기(32), 스위치(33), 전류센서(34), 제어부(35), FPCB커넥터(38), 컨버터(36), 전기단자(37)가 도시되어 있다.
카트리지(10)는 전기단자(37)를 통해 회로부(30)와 전기적으로 연결되며, 스택(20)은 FPCB커넥터(38)를 통해 회로부(30)와 연결된다. 회로부(30)는 카트리지(10)로부터 전력을 공급받거나 스택(20)으로부터 전력을 공급받아 컨버터(36)를 통하여 휴대용 전자기기(50)에 전력을 공급한다. 컨버터(36)은 카트리지 또는 스택으로부터 공급된 전압을 높이거나 낮추어 휴대용 전자기기(50)에서 요구되는 적정 전압으로 변환하여 휴대용 전자기기(50)에 전력을 공급할 수 있다..
카트리지(10)가 수소발생장치(12)인 경우 수소발생량을 제어하기 위하여 스위치(33)를 구비할 수 있으며, 스위치(33)는 수소발생장치(12)의 전극 사이의 전자 흐름을 온오프(ON/OFF)를 통해 제어한다. 전류센서(34)는 휴대용 전자기기(50)의 전류를 측정하고, 전류센서(34)에서 측정된 전류에 상응하는 수소를 발생할 수 있도록 스위치(33)를 제어하는 제어부(35)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어부(35)는 이러한 수소발생 장치의 수소발생량을 제어할 뿐만 아니라, 후술하는 바와 같이 회로 전체의 제어 메커니즘을 총괄할 수 있다.
전압센서(31)는 연결된 카트리지(10)에서 공급되는 전력의 전압을 측정한다. 회로부(30)에 연결되는 카트리지(10)가 보조배터리(13)인 경우 전압이 상대적으로 크나, 카트리지(10)가 수소발생장치(12) 및 수소저장탱크(11)인 경우 스택(20)에서 생성된 전력의 전압은 상대적으로 작다.
이런 성질을 이용하여, 측정한 전압의 크기가 소정의 기준값 이상이 되면 보조배터리(13)로 인식하고, 그렇지 아니하면 수소저장탱크(11)나 수소발생장치(12)와 같이 수소를 공급하는 카트리지(10)로 인식한다. 예를 들면 2볼트(V) 이상이면 보조배터리(13), 그 이하이면 수소를 공급하는 카트리지(10)로 판단한다.
이러한 판단은 제어부(35)에서 통합적으로 수행할 수 있고, 제어부의 판단에따라, 회로부는 공급되는 전력을 휴대용 전자기기(50)에 공급하는 방법이 달라질 수 있다. 제어부(35)는 카트리지(10)가 보조배터리(13)로 인식되는 경우 보조배터리(13)에서 흘러나오는 전류가 스택(20)쪽으로 흐르지 아니하도록 차단기(32)를 작동시킨다. 차단기(32)는 전류의 흐름을 한쪽 방향으로만 흐르도록 제어하는 다이오 드일 수 있다.
즉, 회로부(30)에서의 메커니즘을 다시 정리하면, 먼저, 카트리지(10)가 장착되면 카트리지(10) 또는 스택(20)의 전압을 측정하여 카트리지가 보조배터리(13)인지 아니면 수소저장탱크(11) 혹은 수소발생장치(12)인지 제어부(35)에서 판단한다.
판단결과, 보조배터리(13)라고 판단되면, 제어부(35)는 차단기(32)를 작동하여 스택으로 전류가 흐르지 않도록 제어하고, 공급된 전압은 컨버터(36)를 통해 휴대용 전자기기(50)에 적정한 전압으로 변환되어 휴대용 전자기기(50)로 공급된다.
수소저장탱크(11)라고 판단되는 경우에는 스택(20)으로 수소가 공급되며 스택(20)으로부터 발생한 전력을 컨버터(36) 통해 휴대용 전자기기(50)로 공급한다. 수소발생장치(12)라고 판단되는 경우에는 제어부(35)에서 수소발생장치(12)의 수소발생량을 제어함과 동시에 스택(20)에서는 수소를 공급받아 전기를 발생하며 수소저장탱크(11)의 경우와 같이 컨버터(36)를 통해 휴대용 전자기기(50)에 전력을 공급한다.
전력공급장치는 카트리지(10)의 탈착이 용이한 고정부(15)를 구비할 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 전력공급장치의 고정부(15)의 일 실시예를 나타낸 사시도이며, 레일바(16, rail bar), 레일(17, rail), 스프링(18,spring), 락(19,lock)으로 구성된 고정부(15)의 일 실시예가 도시되어 있다.
고정부(15)에 카트리지(10)가 체결되고 상기 체결된 카트리지(10)에 압력을 가하면 카트리지(10)와 분리된다. 즉, 레일바(16, rail bar)가 레일(17, rail)을 따라 진행하면서 레일(17) 끝에 형성된 락(19, lock)에 걸리게 되면 고정이 되고, 다시 카트리지(10)에 압력을 가하면 레일바(16)가 락(19)을 빠져 나오게 되고 스프링(18, spring)에 의해 카트리지(10)는 밀려나오면서 하우징(40)과 분리된다. 이러한 고정부(15)는 매니폴더(14) 뿐만 아니라 하우징(40)의 내부, 회로부(30) 등에 형성가능하다.
다음으로 도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 휴대용 휴대용 전자기기(50)의 일 실시예를 나타낸 사시도로서, 전력공급장치가 주전원으로 사용되는 휴대용 전자기기(50)가 도시되어있다. 휴대용 전자기기(50)의 일 실시예로 휴대용 전화기(cellular phone)가 도시되어 있으며, 휴대용 전자기기(50)는 휴대용 전화기(cellular phone) 이외에도 MP3 플레이어, PMP(Portable Media Player), PDA(Personal Digital Assistants), 전자사전 등 다양하게 적용 가능하고, 크기가 더 큰 전자기기에도 이용될 수도 있다.
도시된 바와 같이, 카트리지(10)는 탈착 가능한 형상으로 되어있고, 스택(20)의 공기극 부분에 개구부(25)가 형성되어 산소가 공급될 수 있다. 전력공급장치에 대해서는 상기 설명한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
다음으로 도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 휴대용 전자기기(50)의 다른 실시예를 나타낸 사시도로서, 전력공급장치가 보조전원으로 사용되는 휴대용 전화기가 도시되어 있다. 즉, 도 4에 도시된 실시예와 달리 메인 배터리(55)가 더 구비되어 있으며, 충전 가능한 메인 배터리(55)가 주 전원으로 기능을 하고, 주 전원이 부족할 경우 본 발명의 전력공급장치의 전력을 이용하여 메인 배터리(55)를 충전할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 전력공급장치의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 2은 본 발명의 일 측면에 따른 전력공급장치의 일 실시예를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 전력공급장치의 고정부의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 4은 본 발명의 다른 측면에 따른 휴대용 전자기기의 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 5은 본 발명의 다른 측면에 따른 휴대용 전자기기의 다른 실시예를 나타낸 사시도.
.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 카트리지 11: 수소저장탱크
12: 수소발생장치 13: 보조배터리
14: 매니폴더(manifolder) 15: 고정부
16: 레일바(rail bar) 17: 레일(rail)
18: 스프링(spring) 19: 락(lock)
20: 스택 25: 개구부
30: 회로부 31: 전압센서
32: 차단기 33: 스위치
34: 전류센서 35: 제어부
36: 컨버터 37: 전기단자
38: FPCB 커넥터 40: 하우징
50: 휴대용전자기기 55: 메인 배터리

Claims (23)

  1. 전자기기에 전력을 공급하는 장치에 있어서,
    수소 또는 전력을 공급하는 교체 가능한 카트리지;
    상기 카트리지가 삽입되는 중공이 형성된 하우징;
    상기 카트리지와 연결되고 상기 카트리지가 수소를 공급하는 경우 상기 수소를 공급받아 전력을 발생하는 스택(stack);
    상기 카트리지 및 상기 스택과 전기적으로 연결되어, 상기 카트리지의 종류를 판단하고 상기 전자기기에 전력을 공급하는 회로부를 포함하는 전력공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는 수소발생장치, 수소저장탱크, 보조배터리 중 어느 하나인 전력공급장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 카트리지 또는 상기 스택의 전압을 측정하여,
    상기 카트리지가 수소를 공급하는지 전력을 공급하는지를 감지하는 전압센서 를 포함하는 전력공급장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 전압센서에서 상기 카트리지가 전력을 공급하는 것으로 감지된 경우 상기 스택으로 흐르는 전류를 차단하는 차단기를 포함하는 전력공급장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지와 상기 스택 사이에 개재되고,
    상기 카트리지가 수소를 공급하는 경우,
    상기 카트리지로부터 상기 수소를 공급받아 상기 스택에 전달하는 매니폴더(manifolder)를 더 포함하는 전력공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는 금속 전극이 전해질 수용액과 반응하면서 수소를 생성하는 수소발생장치이고,
    상기 회로부는
    상기 수소발생장치의 전극 사이에 흐르는 전류를 제어하는 스위치(switch)를 포함하는 전력공급장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 전자기기에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(current sencer) 및
    상기 전류센서에서 측정한 전류에 상응하는 수소를 발생할 수 있도록 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 전력공급장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 카트리지 또는 상기 스택으로부터 공급된 전압을 조절하는 컨버터(converter)를 포함하는 전력 공급장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지에 압력을 가하여 상기 하우징에 상기 카트리지를 삽입하면 상기 카트리지와 체결되고,
    상기 체결된 카트리지에 다시 압력을 가하면 카트리지와 분리되는 고정부를 포함하는 전력공급장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스택은 상기 하우징의 일측에 결합된 전력공급장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스택은 일측에 개구부가 형성된 전력공급장치.
  12. 수소 또는 전력을 공급하는 교체 가능한 카트리지;
    상기 카트리지가 삽입되는 중공이 형성된 하우징;
    상기 카트리지와 연결되고 상기 카트리지가 수소를 공급하는 경우 상기 수소를 공급받아 전력을 발생하는 스택(stack);
    상기 카트리지 및 상기 스택과 전기적으로 연결되어 상기 카트리지의 종류를판단하고 전자기기에 전력을 공급하는 회로부를 포함하는 전력공급장치를 포함하고,
    상기 전력공급장치로부터 인가된 전기에너지를 이용하는 휴대용 전자기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 카트리지는 수소발생장치, 수소저장탱크, 보조배터리 중 적어도 어느 하나인 휴대용 전자기기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 카트리지 또는 상기 스택의 전압을 측정하여,
    상기 카트리지가 수소를 공급하는지 전력을 공급하는지를 감지하는 전압센서를 포함하는 휴대용 전자기기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 전압센서에서 상기 카트리지가 전력을 공급하는 것으로 감지된 경우 상기 스택으로 흐르는 전류를 차단하는 차단기를 포함하는 휴대용 전자기기.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 전력공급장치는
    상기 카트리지와 상기 스택 사이에 개재되고,
    상기 카트리지가 수소를 공급하는 경우,
    상기 카트리지로부터 수소를 공급받아 상기 스택에 전달하는 매니폴더(manifolder)를 더 포함하는 휴대용 전자기기.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 카트리지는 금속 전극이 전해질 수용액과 반응하면서 수소를 생성하는 수소발생장치이고,
    상기 회로부는
    상기 수소발생장치의 전극 사이에 흐르는 전류를 제어하는 스위치(switch)를 포함하는 휴대용 전자기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 전자기기에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(current sencer) 및
    상기 전류센서에서 측정한 전류에 상응하는 수소를 발생할 수 있도록 상기 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 휴대용 전자기기.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 회로부는
    상기 카트리지 또는 상기 스택으로부터 공급된 전력의 전압을 조절하는 컨버터(converter)를 포함하는 휴대용 전자기기.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 전력공급장치는
    상기 카트리지에 압력을 가하여 상기 하우징에 상기 카트리지를 삽입하면 상기 카트리지와 체결되고,
    상기 체결된 카트리지에 다시 압력을 가하면 카트리지와 분리되는 고정부를 포함하는 휴대용 전자기기.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 스택은 상기 하우징의 일측에 결합된 휴대용 전자기기.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 스택은 일측에 개구부가 형성된 휴대용 전자기기.
  23. 제12항에 있어서,
    충전 가능한 메인 배터리를 더 포함하고,
    상기 전력공급장치는
    상기 메인 배터리와 전기적으로 연결되어 상기 메인 배터리를 충전하는 휴대용 전자기기.
KR1020080062582A 2008-06-30 2008-06-30 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기 KR100981993B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080062582A KR100981993B1 (ko) 2008-06-30 2008-06-30 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기
US12/320,835 US20090325009A1 (en) 2008-06-30 2009-02-05 Electric power supply apparatus and portable electronic device having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080062582A KR100981993B1 (ko) 2008-06-30 2008-06-30 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100002622A KR20100002622A (ko) 2010-01-07
KR100981993B1 true KR100981993B1 (ko) 2010-09-13

Family

ID=41447841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080062582A KR100981993B1 (ko) 2008-06-30 2008-06-30 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20090325009A1 (ko)
KR (1) KR100981993B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101903803B1 (ko) * 2010-12-14 2018-10-02 꼼미사리아 아 레네르지 아또미끄 에 오 에네르지 알떼르나띠브스 연료전지시스템
US9725316B2 (en) 2013-03-07 2017-08-08 Intelligent Energy Inc. Hydrogen generator with replaceable fuel unit and a method of producing hydrogen gas
US11083067B2 (en) 2013-03-15 2021-08-03 Hatch Transformers, Inc. Electrical power supply with removable plug-in cartridge
EP3058272A4 (en) * 2013-10-14 2017-06-28 Hatch Transformers, Inc. Electrical power supply with removable plug-in cartridge
GB2540397A (en) * 2015-07-16 2017-01-18 Intelligent Energy Ltd Fuel cell system
KR102265570B1 (ko) * 2019-03-04 2021-06-16 주식회사 이엠텍 에어로졸 발생기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09213359A (ja) * 1996-02-05 1997-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 機器搭載用燃料電池装置
JP2003007322A (ja) 2001-06-20 2003-01-10 Sony Corp 燃料電池装置
KR100518289B1 (ko) 2002-06-12 2005-10-04 가부시끼가이샤 도시바 직접형 메탄올 연료전지 시스템, 연료 카트리지 및 연료카트리지용 메모리
KR100663170B1 (ko) 2001-12-07 2007-01-02 캐논 가부시끼가이샤 연료전지 및 전기기기

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6955863B2 (en) * 2002-10-25 2005-10-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dual-purpose compartment for a hybrid battery and fuel cell powered device
US7482091B2 (en) * 2003-07-09 2009-01-27 The Gillette Company Fuel cartridge interconnect for portable fuel cells
US8114554B2 (en) * 2003-09-16 2012-02-14 The Gillette Company—South Boston Enhanced fuel delivery for direct methanol fuel cells
KR100790680B1 (ko) * 2007-01-16 2008-01-02 삼성전기주식회사 수소발생장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09213359A (ja) * 1996-02-05 1997-08-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 機器搭載用燃料電池装置
JP2003007322A (ja) 2001-06-20 2003-01-10 Sony Corp 燃料電池装置
KR100663170B1 (ko) 2001-12-07 2007-01-02 캐논 가부시끼가이샤 연료전지 및 전기기기
KR100518289B1 (ko) 2002-06-12 2005-10-04 가부시끼가이샤 도시바 직접형 메탄올 연료전지 시스템, 연료 카트리지 및 연료카트리지용 메모리

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100002622A (ko) 2010-01-07
US20090325009A1 (en) 2009-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7728545B2 (en) Equipment with a built-in fuel cell
JP3899518B2 (ja) 燃料電池システム及びその駆動制御方法並びに電源システムを備えた電子機器
KR100981993B1 (ko) 전력공급장치 및 이를 구비한 휴대용 전자기기
EP1713143A1 (en) Method for shutting down fuel cell and fuel cell system using the same
JP5439584B2 (ja) 燃料電池システム、及びその制御方法
KR100799841B1 (ko) 연료 전지 시스템, 연료 전지 발전 장치 및 그 운전 방법
JP5344223B2 (ja) 燃料電池システムおよび電子機器
US20070212580A1 (en) Hybrid power supply device
US7859218B2 (en) Power source system
WO2014057603A1 (ja) 燃料電池と鉛蓄電池を含む燃料電池システム、およびその充電方法
KR20070096372A (ko) 연료전지와 축전지의 선택 제어방법 및 그 시스템
KR100551063B1 (ko) 연료 전지 시스템
US8088521B2 (en) Fuel cell system for computing fuel level
JP5344218B2 (ja) 燃料電池システムおよび電子機器
KR101109314B1 (ko) 연료전지 발전시스템을 구비한 휴대용 전자기기
KR20070014678A (ko) 연료 전지 시스템
KR101201809B1 (ko) 연료 전지 시스템
JP2014073003A (ja) 燃料電池と鉛蓄電池を含む燃料電池システム、およびその充電方法
KR101084078B1 (ko) 연료 전지 시스템 및 그 구동 방법
CN101366146A (zh) 混合电源的方法和设备
KR100709246B1 (ko) 연료 전지 시스템
KR20090089477A (ko) 연료 전지 시스템 및 전자 기기
KR20060057342A (ko) 하이브리드 전지 시스템 및 그 제어 방법
KR20080044429A (ko) 연료 전지 시스템 및 그 비상 운행 방법
JP2009064666A (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130624

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee