KR101049533B1 - 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부로 삽입되는 배터리의 상면을 가압하여 고정시키는 수동충전 플레이트; 상기 수동충전 플레이트의 내부에 설치되는 적어도 하나의 멀티핀 하우징; 그리고, 상기 멀티 핀 하우징에 일정한 간격으로 다수개가 배열되며, 규격에 따라 배터리의 측면 또는 저면에 형성된 충전단자에 선택적으로 접촉하는 충전스프링 핀을 포함하여 이루어지는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 제공한다.

이러한 본 발명은 휴대폰을 비롯한 각종 휴대용 전자기기의 모델별 배터리 규격차이와, 배터리 충전단자의 위치(후면, 측면, 배면)와, 극성 및 모양에 구애받지 않고 휴대용 전자기기를 사용하는 일상의 다양한 장소에서 방전된 각종 휴대용 전자기기의 배터리를 세밀한 수동조작 없이 모두 손쉽고 간편하게 충전할 수 있는 효과가 있다.

Description

휴대용 전자기기의 배터리 충전장치{BATTERY CHARGER FOR PORTABLE ELECTRONIC APPARATUS}

본 고안은 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조사 및 모델에 관계없이 모든 배터리를 손쉽게 충전할 수 있는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치에 관한 것이다.

최근, 시중에는 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, MP3 Player, 휴대용 소형 게임기기 등이 급속도로 보급되며 다양한 종류의 소형 휴대용 전자기기들이 일상생활에서 사용되고 있다. 상기 휴대용 전자기기들은 각각의 모델에 따라 다른 방식의 충전잭, 다른 모양과 크기의 배터리를 가지고 있으며, 상기 배터리에 구비되는 충전단자 역시 각 모델에 따라 위치가 다르게 형성된다. 따라서 사용자들은 배터리 충전을 위해 각 모델에 적합한 전용 충전장치를 휴대용 전자기기와 함께 또는 별매품으로 구입하여 사용하고 있다. 이러한 상기 전용 충전장치로는 일반 전원 콘센트에 연결해서 배터리를 충전하는 일반적인 형태의 충전장치로부터 전원이 켜진 PC 에 USB To Jack 연결선을 이용하여 배터리를 충전하는 USB 충전장치 등이 있다.

하지만, 상술한 바와 같이 배터리 충전을 위해 사용 중인 휴대용 전자기기의 각 모델에 따른 전용 충전장치를 구비해야 하기 때문에 다양한 휴대용 전자기기를 일상에서 두루 쓰는 현대인들은 배터리를 충전하고자 할 경우 반드시 휴대용 전자기기의 모델에 적합한 충전장치를 찾아서 배터리 충전을 진행해야 하는 불편이 있으며, 또한 전용 충전장치를 분실하거나 전용 충전장치에 이상이 발생할 경우 반드시 사용중인 휴대용 전자기기의 모델명을 확인하고 이에 적합한 충전장치를 구매해야 하는 불편이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 각종 배터리를 충전할 수 있는 기능을 지닌 만능 충전장치들도 시판되고 있지만, 종래 만능 충전장치들의 경우 종류에 따라 다른 위치에 형성되는 배터리 충전단자에 사용자가 세밀한 조작을 통하여 충전핀을 맞춰야 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술상의 문제점들을 해결하기 위한 것으로써, 사용자가 수많은 종류의 휴대용 전자기기의 배터리를 세밀한 조작 필요없이 매우 손쉽고 빠르게 충전할 수 있는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 내부로 삽입되는 배터리의 상면을 가압하여 고정시키는 수동충전 플레이트; 상기 수동충전 플레이트의 내부에 설치되는 적어도 하나의 멀티핀 하우징; 그리고, 상기 멀티 핀 하우징에 일정한 간격으로 다수개가 배열되며, 규격에 따라 배터리의 측면 또는 저면에 형성된 충전단자에 선택적으로 접촉하는 충전스프링 핀을 포함하여 이루어지는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 제공한다.

상기 충전스프링 핀은 일단에 원형상으로 감겨진 원형 텐션부가 형성되고, 타단측으로 수직 절곡되어 수평면을 이루고 그 선단부에 하향 돌출된 제1 접촉부가 형성되며, 이후 직각으로 두번 절곡되어 제2 접촉부가 형성된다.

상기 멀티핀 하우징에는 다수개의 충전스프링 핀이 약 1.0 ~ 2.0mm 내외의 간격으로 일렬로 배열되며, 충전스프링 핀의 후단부를 안정적으로 고정하고, 충전 대상 배터리를 장착하여 충전단자에 접촉시에 충전스프링 핀에서 발생하는 수평적 탄성력과 수직적 탄성력을 안정적으로 지지할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 멀티핀 하우징은 충전대상 배터리의 충전단자들의 위치가 서로 떨어져 있는 경우에도 손쉬운 충전이 가능하도록 적어도 두개가 수동충전 플레이트 내부에 수평이동 가능하게 설치된다.

상기 수동충전 플레이트는 탄성적으로 회전하며 충전대상 배터리의 상면을 가압하여 고정시킬 수 있도록 설치된다.

이러한 본 발명은 휴대폰을 비롯한 각종 휴대용 전자기기의 모델별 배터리 규격차이와, 배터리 충전단자의 위치(후면,측면,배면)와, 극성 및 모양에 구애받지 않고 휴대용 전자기기를 사용하는 일상의 다양한 장소에서 방전된 각종 휴대용 전자기기의 배터리를 세밀한 수동조작 없이 모두 손쉽고 간편하게 충전할 수 있는 효과가 있다.

또한, 멀티핀 하우징의 충전스프링 핀의 갯 수를 얼마든지 늘릴 수 있고, 충전스프링 핀 사이의 간격을 조절할 수 있어 갖가지 형태의 전자기기 배터리에 알맞게 변형 가능 할 뿐만 아니라, 간편하게 충전할 수 있어 모바일 시대에 있어서 각종 휴대용 전자기기를 장시간 사용하는 대중들에게 배터리의 방전으로 인한 불편을 단시간 내에 해결하는 효과가 있다.

이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 나타내는 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 멀티핀 하우징을 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치는 수직방향의 탄성과 수평방향의 탄성을 동시에 지닌 충전스프링 핀(10)과, 상기 충전스프링 핀(10)이 일정한 간격으로 다수개 배열되는 멀티핀 하우징(20)과, 상기 멀티 핀 하우징(20)이 내부에 설치되며 충전대상 배터리(40,50)(도 3 및 도4 참조)의 상면을 가압하여 고정시키는 수동충전 플레이트(30)로 구성된다.

상기 충전스프링 핀(10)은 약 1.0mm ~ 2.0mm의 간격으로 4~8단으로 멀티핀 하우징(20)에 배열되며 배터리(40,50)의 충전단자(41,51)와 접촉한다. 물론, 상기 충전스프링 핀(10) 간의 배열 간격 및 개수는 어느 크기의 배터리까지 충전이 가능하도록 할 것인가에 따라 조절이 가능하다. 이러한 충전스프링 핀(10)은 일단에 원형상으로 감겨진 원형 텐션부(11)가 형성되고, 타단측으로 수직 절곡되어 수평면을 이루고 그 선단부에 하향 돌출된 제1 접촉부(12)가 형성되며, 이후 직각으로 두번 절곡되어 제2 접촉부(13)가 형성된다. 따라서 충전스프링 핀(10)은 수직방향의 탄성과 수평방향의 탄성을 동시에 가지므로 수평방향의 외력뿐만 아니라 수직방향 외력에 대해서도 탄성적으로 반응한다.

상기 멀티핀 하우징(20)은 상기 수동충전 플레이트(30)의 내부에 적어도 하나 이상이 설치되며, 도시된 바와 같이 2개가 설치될 수 있다. 이러한 멀티핀 하우징(20)은 수동충전 플레이트(30) 내부에서 수평이동 가능하게 설치됨이 바람직하다. 구체적으로, 상기 멀티핀 하우징(20)의 수평이동은 멀티핀 하우징(20)의 저면에 형성된 가이드 돌기(21)가 수동충전 플레이트(30)의 내부에 형성된 가이드 레 일(31)에 결합됨으로써 이루어진다. 물론, 멀티핀 하우징(20)의 수평이동을 위한 구조는 롤러 등을 이용하여 이루어질 수 있는 등 매우 다양한 변형이 가능하다.

상기 수동충전 플레이트(30)는 충전장치의 외관을 이루는 부분으로 도시된 바와 같이 사용자가 내부를 들여다 볼 수 있도록 상면이 개방된 구조를 이룬다. 따라서 이하 자세히 설명될 배터리 충전과정에서 사용자는 배터리(40,50)의 충전단자(41,51)가 상기 충전스프링 핀(10)과 정확하게 접촉하는지 여부를 시각적으로 직접 확인할 수 있을 뿐만 아니라 상술한 멀티핀 하우징(20)을 수평 이동시키는 작업을 손쉽게 할 수 있다. 물론, 도시하지는 않았지만 수동충전 플레이트(30)의 개방영역에 개폐 가능한 투명재질의 플라스틱 커버를 장착하여 개방영역을 선택적으로 개폐할 수 있도록 하면 충전장치를 사용하지 않거나 배터리 충전이 진행되는 동안 먼지 등의 이물질이 침입하는 것을 방지하고 외력에 의해 내부에 설치된 멀티핀 하우징(20)과 충전스프링 핀(10) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 상기 수동충전 플레이트(30)는 일단에 형성된 고정부(32)를 통해 터미널, 지하철 등의 공공장소 또는 일반 가정집의 벽면 등에 설치되며, 스프링 등을 이용해 외력에 의해 고정부(32)를 중심으로 탄성적으로 회전하도록 구성됨이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 이용해 충전단자가 측면에 형성되는 배터리를 충전하는 상태를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 이용해 충전단자가 저면에 형성되는 배터리를 충전하는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 휴대용 전자기기를 이용하여 다양한 규격의 배터리를 충전하는 과정을 설명한다.

일반적으로 다양한 모델의 소형 휴대용 전자기기의 배터리(40,50)는 직육면체의 형태를 지님에 따라 넓은 면과 좁은 면이 존재하게 되며, 충전단자 역시 좁은 면 즉, 측면에 형성되는 경우와 넓은 면 즉, 저면에 형성되는 경우로 나뉜다. 이와 같이 배터리 타입은 충전단자가 위치한 면이 저면인지 아니면 측면인지에 따라 크게 두 종류로 분류되기 때문에 이러한 두가지 타입의 배터리를 각각 충전하는 과정을 설명한다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이 충전단자(41)가 측면에 위치하는 배터리(40)의 경우, 사용자는 수동충전 플레이트(30)를 손가락으로 약간 든 상태에서 충전할 배터리(40)를 수동충전 플레이트(30) 내부로 밀어 넣는다. 이때, 사용자는 배터리(40)의 측면에 형성된 충전단자(41)가 충전스프링 핀(10)의 제2 접촉부(13)에 접촉되도록 한다. 제2 접촉부(13)에 충전단자(41)가 정확히 접촉하는지 여부는 수동충전 플레이트(30)의 상면 개방부를 통해 눈으로 직접 확인할 수 있다.

이러한 과정을 통해 제2 접촉부(13)에 충전단자(41)가 정확히 접촉되면 사용자가 수동충전 플레이트(30)에 가하는 힘을 제거하고, 이에 따라 수동충전 플레이트(30)가 고정부(32)를 중심으로 회전하여 배터리(40)의 상면을 가압함으로써 충전단자(41)와 제2 접촉부(13)가 안정적인 접촉상태를 유지할 수 있게 된다.

여기서, 통상 플라스틱 재질로 제작되는 수동충전 플레이트(30)가 배터리(40)에 직접 접촉하여 가압할 경우 배터리(40)에 손상이 가해지거나 접촉부위에 스크래치(scratch) 등이 발생할 수 있다. 따라서 수동충전 플레이트(30)에는 고무 등과 같은 부드러운 재질의 충격방지부(33)가 구비됨이 바람직하다.

이와 같이 상기 배터리(50)를 충전스프링 핀(10)쪽으로 밀듯이 장착시키면 상기 충전스프링 핀(10)의 제1 접촉부(12)에서 수직으로 연장되는 제2 접촉부(13)가 배터리(40)의 측면에 형성된 충전단자(41)에 접촉됨과 동시에 상기 충전스프링 핀(10)에는 수평방향의 탄성력이 작용하게 되고, 수동충전 플레이트(30)의 충격방지부(33)가 배터리(50)의 상면을 가압하여 배터리(40)를 고정시켜 충전단자(41)와 제2 접촉부(13)의 안정적인 접촉이 유지된다. 그리고, 충전단자(41)와 제2 접촉부(13)의 안정적인 접촉이 이루어지면 삽입된 배터리(40)가 급속으로 충전된다. 이때, 배터리(40)의 현재 충전량과 남은량 및 충전에 필요한 시간을 충전장치의 전면에 설치된 디스플레이(도시않음) 등을 통해서 사용자에게 표시하여야 함은 물론이다.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이 충전단자(51)가 저면에 위치하는 배터리(50)의 경우, 앞서 설명한 측면에 충전단자(51)가 형성되는 배터리(50)의 경우와 동일하게 사용자는 상기 수동충전 플레이트(30)를 손가락으로 약간 든 상태에서 배터리(50)를 상기 충전스프링 핀(10)쪽으로 밀어넣는다. 이때, 배터리가 측면에 위치하는 경우와 달리 사용자는 배터리(50)의 충전단자(51)가 충전스프링 핀(10)의 하방에 위치하도록 조절한다.

이후, 사용자가 상기 수동충전 플레이트(30)에 가하는 힘을 제거하면 충전스프링 핀(10)의 하향 돌출된 제1 접촉부(12)의 하단이 배터리(50)의 충전단자(51)에 접촉됨과 동시에 상기 수동충전 플레이트(30)가 배터리(50)의 상면을 가압하게 되어 상기 배터리의 충전단자(51)와 제1 접촉부(12)는 안정적으로 접촉상태를 유지할 수 있게 된다. 이러한 과정을 통해 충전단자(51)와 충전스프링 핀(10)의 제1 접촉부(12)의 접촉이 이루어지면 삽입된 배터리(50)가 급속으로 충전됨은 이미 설명한 바와 같다.

한편, 멀티핀 하우징(30)이 수동충전 플레이트(30)에 2개 이상 설치될 경우에는 2개 이상의 배터리(40,50)를 동시에 충전할 수 있으며, 특히 상술한 바와 같은 서로 다른 규격의 배터리를 동시에 충전할 수 있다.

또한, 멀티핀 하우징(20)이 2개 이상 설치될 경우에는 충전단자의 위치가 일반적이지 않은 특수한 형태의 배터리 충전도 가능해진다. 통상적으로 배터리의 충전단자는 3~4개로 구성되며, 일측에 모여있는 형태를 이루기 때문에 사용자가 배터리(40,50)의 위치 등을 조절하면 각 충전단자(41,51)는 1~2mm 간격으로 다수개가 형성된 충전스프링 핀(10)에 각각 접촉될 수 있다. 하지만, 배터리의 종류에 따라 충전단자가 간혹 2개씩 짝을 이루어 서로 약 10 mm 이상 떨어져 있는 형태의 배터리 등이 존재하며, 이러한 배터리의 충전은 하나의 멀티핀 하우징(20)만을 이용해서는 힘들어질 수 있다. 이 경우에는 배터리를 수동충전 플레이트(30) 내부로 밀어넣기 전에 2개의 멀티핀 하우징(20)들을 좌우 이동시켜 상호 간격을 조절하면 배터리 충전이 가능해진다. 구체적으로, 충전단자가 2개씩 짝을 이루어 좌우로 10mm이상 떨어져 있는 배터리가 있을 경우, 멀티핀 하우징(20)간의 간격을 조절하여 하나의 멀티핀 하우징(20)에 형성된 충전스프링 핀(10)은 우측 2개의 충전단자에 접촉 되도록 하고, 다른 하나의 멀티핀 하우징(20)에 형성된 충전스프링 핀(10)은 좌측 2개의 충전단자에 접촉되도록 하면 결국, 2개씩 짝을 이루는 충전단자들에 충전스프링 핀이 각각 접촉되어져 배터리 충전이 가능해진다.

한편, 상술한 바와 같이 충전단자(60)들과 접촉상태에 있는 복수의 충전스프링 핀(10)들 중에서 어느 두 개는 반드시 동시에 충전단자의 양극 및 음극에 접촉하게 되며, 개별적으로 이에 대한 극성을 감지하여 적합한 전압과 전류를 공급하는 충전회로로는 FET소자 방식이 가장 적합하며 이외에 SCR 소자 또는 IC를 적용해도 무방하다.

도 5는 본 발명에 따른 충전회로의 일예인 FET소자 방식을 나타내는 회로도이다.

상기 충전회로로 이용되는 FET소자 방식에 대해 도 5를 참조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다. 상술한 바와 같이 배터리(40)(50)가 수동충전 플레이트(30) 내부로 삽입되어 충전스프링 핀(10)과 접촉하기 전이라면, 모든 충전스프링 핀(11)의 전압은 1.2V로 읽혀진다. 전원은 바이어스 전원으로서 0∼2.5V 사이에서 정하면 되지만, 1.2V가 가장 적절하다.(이때, 충전회로 제어부(60)로는 마이컴이 이용될 수 있고, ANALOG TO DIGITAL 입력기능을 이용하여 읽는다.)

이 상태에서 두개 이상의 충전스프링 핀(10)이 동시에 하나는 양극, 다른 하나는 음극에 접촉되면, 배터리(40)(50)는 충전회로와 전기적으로 폐회로를 형성하게 되고, 양극단자에 연결된 충전스프링 핀(10)은, 배터리(40)(50)의 상태에 따라 다르지만, 통상 3.6V를, 음극단자에 연결된 충전스프링 핀(10)은 0V를 나타내며, 나머지 연결되지 않은 충전스프링 핀(10)은 계속 1.2V를 나타내게 된다. 이때, 충전회로 제어부(60)는 다수개의 충전스프링 핀(10) 중에서 어느 단이 배터리(40)(50) 충전단자(41)(51)의 양극단자, 음극단자에 연결되었는지를 인식한다. 그리고, 충전회로는 양극단자를 찾은 충전스프링 핀(10)은 P채널 FET(Field Effect Transistor)를 열어주고, 음극단자를 찾은 충전스프링 핀(10)은 N채널 FET를 열어줌으로써, 충전전원이 FET-P채널과, 배터리(40)(50)의 양극단자와, 배터리(40)(50)의 음극단자와, FET-N채널과, 충전전원 그라운드로 전류가 무난히 흘러 삽입된 배터리(40)(50)는 완전히 충전된다. 리튬이온 배터리는 최저 2.5V까지 충전회로 제어부(60)에서 읽혀질 수 있으므로 0V와의 중간 값인 1.2V가 가장 적절한 바이어스 전압이 된다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 멀티핀 하우징을 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 이용해 충전단자가 측면에 형성되는 배터리를 충전하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치를 이용해 충전단자가 저면에 형성되는 배터리를 충전하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 충전회로의 일예인 FET소자 방식을 나타내는 회로도이다.

Claims (5)

1. 내부로 삽입되는 배터리(40,50)의 상면을 가압하여 고정시키는 수동충전 플레이트(30);

   상기 수동충전 플레이트(30)의 내부에 수평이동 가능하게 설치되는 적어도 하나의 멀티핀 하우징(20); 그리고,

   상기 멀티핀 하우징(20)에 일정한 간격으로 다수개가 배열되며, 규격에 따라 배터리의 측면 또는 저면에 형성된 충전단자(41,51)에 선택적으로 접촉하는 충전스프링 핀(10)을 포함하여 이루어지는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치.
2. 내부로 삽입되는 배터리(40,50)의 상면을 가압하여 고정시키는 수동충전 플레이트(30);

   상기 수동충전 플레이트(30)의 내부에 설치되는 적어도 하나의 멀티핀 하우징(20); 그리고,

   상기 멀티핀 하우징(20)에 일정한 간격으로 다수개가 배열되며, 배터리의 저면에 형성되는 충전단자(51)에 수직방향으로 접촉하는 제1 접촉부(12)와, 상기 제1 접촉부(12)에서 수직으로 연장되어 배터리의 측면에 형성되는 충전단자(41)에 접촉하는 제2 접촉부(13)로 구성되는 충전스프링 핀(10)을 포함하여 이루어지는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,

   상기 멀티핀 하우징(20)의 하면에는 가이드 돌기(21)가 형성되고, 상기 수동충전 플레이트(30)의 내부에는 멀티핀 하우징(20)의 가이드 돌기(21)가 결합되는 가이드 레일(31)이 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치.
5. 제 1항 또는 제2 항에 있어서,

   상기 충전스프링 핀(10)은 각각 + 또는 - 충전 단자로서 기능 할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기의 배터리 충전장치.

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