KR101236622B1 - 휴대폰용 데이터 케이블을 이용하여 충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩 - Google Patents

휴대폰용 데이터 케이블을 이용하여 충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대폰용 데이터 케이블을 이용하여 충전할 수 있는 노트북 배터리 팩에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 휴대폰용 24핀 데이터 케이블로부터 전원을 인가받는 외부단자; 상기 인가받은 전원을 충·방전할 수 있는 하나 또는 2 이상의 배터리셀을 구비하는 n 개의 배터리 뱅크; 상기 외부단자가 인가받은 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크 각각에 정전압으로 인가되도록 하고, 상기 n 개의 배터리 뱅크 사이에 전압차가 발생하지 않도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩에 관한 것이다(여기서, n 은 1 이상의 정수). 본 발명에 따른 노트북용 배터리 팩은, 휴대폰 충전에 사용하는 데이터 케이블을 사용하여, 노트북 배터리 팩을 편리하고 신속하게 충전할 수 있는 효과가 있다.
휴대폰, 데이터 케이블, 노트북, 배터리 뱅크, 배터리 팩, 외부단자

Description

휴대폰용 데이터 케이블을 이용하여 충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩{LAPTOP-COMPUTER-BATTERY PACK CHARACTERIZED BY CHARGING WITH CELLULAR-PHONE DATA CABLE}
본 발명은 휴대폰용 데이터 케이블을 이용하여 충전할 수 있는 노트북 배터리 팩에 관한 것이다.
휴대폰 등 휴대용 전자기기 충전에 사용되는 데이터 케이블은 전원입력선이 있으므로 전원 공급 수단이 별도로 필요없는데, 이 점에 착안하여 최근 휴대용 전자기기의 충전장치들이 개발되고 있는 실정이다.
데이터 케이블을 이용한 전자기기의 충전 장치에 관한 종래의 기술은 문헌 1 내지 문헌 3의 것들을 들 수 있다.
문헌 1에서는 휴대폰 충전기에 관한 것으로서, 컴퓨터를 비롯한 유에스비 포트를 지원하는 모든 전자 제품으로부터 전원을 공급받아 손쉽게 휴대폰을 충전할 수 있는 부피가 작은 휴대용 충전기에 관한 것을 개시하고 있다.
문헌 2에서는 충전기 본체의 내부로 소켓이 구비되어 충전지가 삽입됨에 따라 충전이 수행되는 충전부와; USB를 사용하는 장치의 접속을 위해 충전기 본체의 측면에 구비되는 USB 포트부와; 충전기 본체에 구비되며 컴퓨터의 USB 포트와 연결되는 USB 커넥터로 구성되는 것을 특징으로 하는 USB 허브가 구비된 충전지용 충전기에 관한 것을 개시하고 있다.
문헌 3에서는 본 발명은 USB를 이용한 배터리 충전장치 및 이를 구비하는 디지털 카메라에 관한 것을 개시하고 있다.
[ 문헌 1 ] KR 20-2000-0025929(출원번호) 2000.09.14.
[ 문헌 2 ] KR 20-2004-0027287(출원번호) 2004.09.22.
[ 문헌 3 ] KR 10-2003-0035559(출원번호) 2003.06.03.
상기 문헌 1 내지 문헌 3은 모두 배터리셀이 1개 구비되고, 충전전압도 5V를 넘지 않는 충전장치라는 점에서 본 발명과 큰 차이점이 있다. 즉, 본 발명은 통상적으로 12.6V 또는 16.8V의 비교적 고전압이 요구되는 노트북용 배터리 팩에 관한 것으로, 상기 문헌들과는 기술적 난이도를 달리한다.
상기한 바와 같이 어댑터 소지의 불편함을 없애기 위해 휴대용 기기 특히, 휴대폰의 경우 USB 충전 장치들이 많이 개발되고 있는 실정이다.
그러나 노트북 배터리 팩의 경우에는 이러한 충전 장치를 그대로 사용할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 노트북 배터리 팩은 통상적으로 12. 6V 또는 16.8V의 전압를 채택하고 있는데, 휴대폰용 24핀 충전겸용 데이터 케이블의 USB 전원출력은 4.3V, 450mA가 그 최대 출력인 바, 기존의 데이터 케이블의 출력을 가지고 그대로 입력전압으로 하여 노트북 배터리 팩을 충전할 수 없는 문제점이 있는 것이다.
또한, 현재 대부분의 노트북은 어댑터를 이용하여 배터리 충전을 하는 구성으로 이루어져 있고, 어댑터의 모양도 각기 다르며, 배터리 전압도 12.6V, 16.8V 두 가지를 사용되고 있어 어댑터 출력 전압과 전류도 각기 다르다. 따라서, 각기 다른 어댑터를 사용하는 노트북의 경우, 각자에 맞는 어댑터가 없으면 충전을 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 범용화 되어 있는 휴대폰용 24핀 충전겸용 데이터 케이블로 충전할 수 있는 노트북 배터리 팩을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 종래기술을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
휴대폰용 24핀 데이터 케이블로부터 전원을 인가받는 외부단자;
상기 인가받은 전원을 충·방전할 수 있는 하나 또는 2 이상의 배터리셀을 구비하는 n 개의 배터리 뱅크;
상기 외부단자가 인가받은 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크 각각에 정전압으로 인가되도록 하고, 상기 n 개의 배터리 뱅크 사이에 전압차가 발생하지 않도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩을 제공한다(여기서, n 은 1 이상의 정수).
또한 본 발명에 있어서, 상기 제어부는,
외부단자로부터 전원 인가여부를 감지하고, 감지신호를 내보내는 단자센서;
상기 n 개의 배터리 뱅크 각각의 전압을 감지하고, 각각의 전압값을 내보내는 뱅크전압센서;
상기 외부단자에 상기 전원이 인가될 경우에는 개방되고, 그러하지 아니할 경우에는 폐쇄되는 뱅크 스위치;
상기 외부단자로부터 인가된 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크에 각각 분배·인가하는 전원분배 스위치; 및
상기 단자센서 및 상기 뱅크전압센서로부터 감지신호 및 전압값을 각각 수신하여, 상기 뱅크 스위치 및 상기 전원분배 스위치를 제어하는 BMU를 포함하는 것임을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 BMU는, 상기 외부단자에 상기 전원이 인가될 경우에는 개방되고, 그러하지 아니할 경우에는 폐쇄되도록 뱅크 스위치를 제어하고, 상기 뱅크전압센서로부터 수신한 전압값을 상호 비교하여 가장 낮은 전압값을 나타내는 배터리 뱅크에 전원이 인가되도록 전원분배스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 휴대폰용 24핀 데이터 케이블로부터 인가받는 전원은 4.3 V 전압을 가진 것임을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, n 은 3 또는 4 인 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 따른 노트북용 배터리 팩은, 휴대폰 충전에 사용하는 데이터 케이블을 사용하여, 노트북 배터리 팩을 편리하고 신속하게 충전할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1에 본 발명의 노트북용 배터리 팩에 대한 개념적 구조를 개략적으로 도시하였다.
본 발명은,
휴대폰용 24핀 데이터 케이블로부터 전원을 인가받는 외부단자;
상기 인가받은 전원을 충·방전할 수 있는 하나 또는 2 이상의 배터리셀을 구비하는 n 개의 배터리 뱅크;
상기 외부단자가 인가받은 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크 각각에 정전압으로 인가되도록 하고, 상기 n 개의 배터리 뱅크 사이에 전압차가 발생하지 않도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩에 관한 것이다.
여기서, n 은 1 이상의 정수를 나타낸다. 즉, 배터리 뱅크는 1 이상의 정수 단위로 구비된다. 배터리 뱅크는 하나 또는 2 이상의 배터리셀을 구비하고 있다. 본 발명에서 상기 배터리셀은 다양한 종류의 전압을 가진 것을 사용할 수 있다. 통상적으로는, 만충전시 4.2V인 것이 사용되고, 노트북에 상용되는 전압인 12.6V 또는 16.8V를 얻기 위해 상기 배터리셀을 2개 정도 병렬연결한 배터리 뱅크를 직렬로 3개 또는 4개 연결하여 구성하는 것이 일반적이지만(즉, n이 3 또는 4 이다), 이것에 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 상기 노트북 배터리셀은 통상적으로 당해 기술분야의 노트북 배터리 팩에 사용되어질 수 있는 배터리셀을 비제한적으로 사용할 수 있고, 바람직하게는 리튬 이차 배터리셀을 사용할 수 있다.
또한 통상적으로 휴대폰용 24핀 데이터 케이블로부터 인가받는 전원은 4.2V 내지 4.3V 전압을 가진다. 통상적으로 휴대폰용 24핀 데이터 케이블은 USB 포트 등 을 통해서 휴대폰과 컴퓨터 연결하게 되는데, USB는 약 5V 의 출력제한을 가지고 있기 때문이다.
상기 제어부는 상기 외부단자가 인가받은 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크 각각에 정전압으로 인가되도록 분배하는 역할을 함과 동시에, 상기 n 개의 배터리 뱅크 사이에 전압차가 발생하지 않도록 하는 역할을 한다.
휴대폰용 24핀 데이터 케이블은 통상적으로 4.3V, 450mA의 출력제한을 가지므로 12.6V 또는 16. 8V의 노트북 배터리 팩을 직접적으로 충전할 수 없다. 그런데, 노트북 배터리 팩은 통상적으로 4.2V의 배터리셀을 3개 또는 4개로 직렬연결하여 12.6V 또는 16.8V의 전압을 내도록 구성되어 있으므로, USB 전원을 배터리 팩 전체가 아닌 배터리셀 각각에 분배·충전하도록 구성하면 종국적으로 배터리 팩 전체를 충전할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 제어부는, 4.3V의 출력제한이 있는 휴대폰용 24핀 데이터 케이블로부터 인가된 전원을 각각의 배터리 뱅크로 분배하여, 각각의 배터리 뱅크가 충전될 수 있게끔 하는 역할을 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 n 개의 배터리 뱅크 사이에 전압차가 발생하지 않도록 하는 역할도 한다. 배터리 뱅크 각각에 전위차가 발생하는 경우, 전압이 높은 곳에 낮은 곳으로 전류가 발생하는 누전현상이 발생되므로 이를 반드시 제어해야 하는 것이다. 본 발명의 구체화한 하나의 예에서는, 상기 제어부는 각각의 배터리 뱅크의 전압을 측정하고, 각각의 뱅터리 뱅크가 균등한 전압으로 충전할 수 있는 스위치를 구비하고 있다.
이하, 본 발명의 구체화된 하나의 예를 들어 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명이 구체화된 하나의 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 구체화된 예에 있어서, 상기 제어부는,
외부단자로부터 전원 인가여부를 감지하고, 감지신호를 내보내는 단자센서;
상기 n 개의 배터리 뱅크 각각의 전압을 감지하고, 각각의 전압값을 내보내는 뱅크전압센서;
상기 외부단자에 상기 전원이 인가될 경우에는 개방되고, 그러하지 아니할 경우에는 폐쇄되는 뱅크 스위치;
상기 외부단자로부터 인가된 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크에 각각 분배·인가하는 전원분배 스위치; 및
상기 단자센서 및 상기 뱅크전압센서로부터 감지신호 및 전압값을 각각 수신하여, 상기 뱅크 스위치 및 상기 전원분배 스위치를 제어하는 BMU를 포함하는 것일 수 있다.
상기 BMU는, 상기 외부단자에 상기 전원이 인가될 경우에는 개방되고, 그러하지 아니할 경우에는 폐쇄되도록 뱅크 스위치를 제어하고, 상기 뱅크전압센서로부터 수신한 전압값을 상호 비교하여 가장 낮은 전압값을 나타내는 배터리 뱅크에 전 원이 인가되도록 전원분배스위치를 제어한다.
상기 BMU는 노트북 컴퓨터 배터리 팩에 사용되는 제어소자로서, 당해기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 상기 BMU는 소형 배터리 팩의 PCM(Protective Circuit Module), 대형 배터리 팩의 BMS(Battery Management System)와 같은 기능을 수행한다. 상기 BMU에는 본 발명의 배터리는 종래에 사용되는 과충전방지 스위치 또는 과충전방지회로가 추가로 더 구비될 수 있다. 상기 과충전방지 스위치 또는 과충전방지회로는 당해 기술분야에 널리 사용되고 있는 것을 비제한적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 구체화된 하나의 예를 들어, 본 발명의 작동례를 설명하면 아래와 같다.
우선, 휴대폰용 24핀 데이터 케이블은 전원입력 단자 2개가 있으므로 이와 접촉하여 전원을 인가받고, 이는 외부단자를 통하여 이루어진다.
외부단자에 전원이 인가되면 단자센서는 이를 감지하여 감지신호를 BMU에 보내고, 상기 BMU는 감지신호가 있는 경우 뱅크 스위치를 개방하도록 제어한다. 뱅크 스위치가 개방된 경우 배터리 뱅크는 각각이 전기적으로 단속된 상태가 되므로 각각의 배터리 뱅크별로 충전할 수 있게 된다.
상기 각각의 배터리 뱅크에는 뱅크전압센서가 각각 구비되어 있어 배터리뱅크의 전압값을 상기 BMU에 보내게 되고, 상기 BMU는 이들 값을 비교하여 전압값이 가장 낮은 배터리뱅크에 전원이 인가되도록 전원분배스위치를 제어하게 된다. 이렇 게 하지 않으면 나중에 뱅크 스위치가 폐쇄되어 상기 배터리 뱅크가 전기적으로 연결되었을 때, 각 뱅크 간에 전압차가 발생하여 전원 누수현상이 일어남은 앞에서 설명한 바와 같다.
상기 전원분배스위치는 각각의 배터리 뱅크 중 어느 하나에 전원을 인가할 수 있도록 하는 전원분배수단으로서, 종래의 전원 스위치, 전원분배기 내지는 이에 관한 회로를 사용할 수 있다.
충전이 완료되고 더 이상 외부단자에 전원이 인가되지 않는 경우에, 상기 감지센서로부터 이에 대한 감지신호를 받은 상기 BMU는, 상기 뱅크 스위치를 폐쇄하여 배터리 뱅크가 전기적으로 연결될 수 있도록 한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 때 각각의 배터리 뱅크는 직렬로 연결되게 되므로, 각각의 배터리 뱅크의 전압에 배터리 뱅크의 수만큼의 전압을 낼 수 있게 된다. 통상적으로 각각의 배터리 뱅크는 만충전시 약 4.2V의 전압을 낼 수 있도록 제작되며, 이러한 배터리 뱅크가 3개 내지 4개 정도 구비되는 것이 일반적이고, 본 발명을 구체화한 하나의 예에서는 배터리 뱅크가 3개 구비되었다. 다만, 상기 배터리 뱅크의 수는, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 필요에 따라 적절하게 상기한 범위 이외로 조절하여 사용할 수도 있다. 즉, 목적에 따라서는, 3개 또는 4개가 아닌, 1개, 2개, 또는 5개 이상의 배터리 뱅크를 구비할 수도 있다.
이상 본 발명을 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응 용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명 노트북용 배터리 팩에 대한 개념적 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명을 구체화한 하나의 실시예를 나타낸 것이다.

Claims (5)

  1. 휴대폰용 데이터 케이블로부터 전원을 인가받는 외부단자;
    상기 인가받은 전원을 충·방전할 수 있는 하나 또는 2 이상의 배터리셀을 구비하는 n 개의 배터리 뱅크;
    상기 외부단자가 인가받은 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크 각각에 정전압으로 인가되도록 하고, 상기 n 개의 배터리 뱅크 각각의 전압을 감지하고, 감지된 전압값에 근거하여 상기 n 개의 배터리 뱅크에 인가되는 상기 정전압 각각을 제어하여 상기 n 개의 배터리 뱅크 사이에 전압차가 발생하지 않도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩.
    (여기서, n 은 1 이상의 정수)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    외부단자로부터 전원 인가여부를 감지하고, 감지신호를 내보내는 단자센서;
    상기 n 개의 배터리 뱅크 각각의 전압을 감지하고, 각각의 전압값을 내보내는 뱅크전압센서;
    상기 외부단자에 상기 전원이 인가될 경우에는 개방되고, 그러하지 아니할 경우에는 폐쇄되는 뱅크 스위치;
    상기 외부단자로부터 인가된 전원을 상기 n 개의 배터리 뱅크에 각각 분배·인가하는 전원분배 스위치; 및
    상기 단자센서 및 상기 뱅크전압센서로부터 감지신호 및 전압값을 각각 수신 하여, 상기 뱅크 스위치 및 상기 전원분배 스위치를 제어하는 BMU를 포함하는 것임을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 BMU는, 상기 외부단자에 상기 전원이 인가될 경우에는 개방되고, 그러하지 아니할 경우에는 폐쇄되도록 뱅크 스위치를 제어하고, 상기 뱅크전압센서로부터 수신한 전압값을 상호 비교하여 가장 낮은 전압값을 나타내는 배터리 뱅크에 전원이 인가되도록 전원분배스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 휴대폰용 24핀 데이터 케이블로부터 인가받는 전원은 4.3 V 전압을 가진 것임을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서, n 은 3 또는 4 인 것을 특징으로 하는 노트북용 배터리 팩.
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