KR101434609B1 - 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열 의류에 발열을 위한 발열전원을 공급하며 발열을 제어하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 조작하기 위해 배터리 팩을 발열 의류에서 꺼내거나 발열 의류 표면에서 배터리 팩을 다른 손으로 붙잡아야 하는 불편이 없도록 터치 방식으로 조작할 수 있는 발열 의류용 배터리 팩에 관한 것이고, 또한, 발열체의 발열 온도에 따른 저항값을 측정하고 측정된 저항값에 따라 발열전원의 듀티비를 조절함으로써 별도의 온도센서가 필요 없고 발열 온도를 설정온도에 맞게 일정하게 유지할 수 있는 발열 의류용 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명에 따른 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩은 발열 의류에 내장되는 발열체에 발열전원을 공급하는 배터리; 상기 배터리의 발열전원 공급을 제어하는 컨트롤러; 상기 배터리 및 컨트롤러를 내장하는 하우징; 상기 하우징의 외면에 구비되고, 사용자의 터치에 따른 명령신호를 상기 컨트롤러에 입력하는 터치패널;을 포함하여 이루어진다.

Description

터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩{Battery pack for heating clothes}

본 발명은 발열 의류에 발열을 위한 발열전원을 공급하며 발열을 제어하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 조작하기 위해 배터리 팩을 발열 의류에서 꺼내거나 발열 의류 표면에서 배터리 팩을 다른 손으로 붙잡아야 하는 불편이 없도록 터치 방식으로 조작할 수 있는 발열 의류용 배터리 팩에 관한 것이고, 또한, 발열체의 발열 온도에 따른 저항값을 측정하고 측정된 저항값에 따라 발열전원의 듀티비를 조절함으로써 별도의 온도센서가 필요 없고 발열 온도를 설정온도에 맞게 일정하게 유지할 수 있는 발열 의류용 배터리 팩에 관한 것이다.

발열 의류는 의류에 내장되고 전기가 인가되면 발열되는 발열체와, 의류에 부착되고 발열체에 전기를 공급하고 사용자의 발열을 제어하도록 하는 배터리 팩을 포함한다.

그리고 상기 배터리 팩은 발열을 위한 전기를 공급하는 배터리와, 배터리의 전기 공급을 제어하는 컨트롤러와, 배터리 및 컨트롤러를 내장하는 하우징을 포함하고, 하우징의 외부에는 사용자의 조작에 따른 명령신호를 입력받아 컨트롤러에 전송하는 명령입력수단이 구비된다.

종래기술에서는 배터리 팩의 명령입력수단으로 일반적으로 좌우로 젖히는 로커 스위치나, 위아래로 미는 슬라이드 스위치나, 누름에 따라 전후진하는 택트 스위치를 주로 사용한다. 즉, 종래기술에서는 하우징 외부로 돌출되는 버튼을 사용자의 명령입력수단으로 사용하고 있다.

그래서 종래기술에서 사용자가 발열 의류의 발열 온도를 조작하거나 할 때는 발열 의류 내측에 구비된 배터리 팩용 주머니에서 배터리 팩을 꺼내서 조작하거나, 주머니 외부에서 한 손으로 배터리 팩을 잡고 다른 손으로 버튼을 눌러 조작하여야 하는 불편이 있다.

본 발명과 관련된 종래기술로는 아래와 같은 문헌이 공개되었다.
등록실용신안공보 20-2009-0006659, 2009.07.02
등록실용신안공보 20-0281685, 2002.07.13
등록실용신안공보 20-0199828, 2000.08.04

본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 발열 의류용 배터리 팩이 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 사용자의 터치로 명령신호를 입력받는 터치패널을 구비하여 조작을 위해 배터리 팩을 발열 의류의 주머니에서 꺼내거나 한 손으로 주머니 외부에서 패터리 팩을 잡아야 하는 불편 없이 편리하게 명령신호를 입력할 수 있는 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩을 제공함을 목적으로 한다.

아울러, 발열체의 발열 온도를 감지하기 위해 별도의 온도센서를 사용하지 아니하고, 발열전원의 듀티비를 조절하여 발열온도를 설정온도에 맞게 일정하게 유지하고, 컨트롤러의 회로 구성을 간소화하여 부피를 최소화하고 제조원가를 절감한 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩은

발열 의류에 내장되는 발열체에 발열전원을 공급하는 배터리;

상기 배터리의 발열전원 공급을 제어하는 컨트롤러;

상기 배터리 및 컨트롤러를 내장하는 하우징;

상기 하우징의 외면에 구비되고, 사용자의 터치에 따른 명령신호를 상기 컨트롤러에 입력하는 터치패널;을 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 컨트롤러는

스위칭하여 상기 배터리의 발열전원이 상기 발열체에 인가되도록 하는 스위칭부와,

상기 발열체의 발열 온도에 따른 저항값을 측정하는 저항측정부와,

상기 저항측정부에서 측정한 발열체의 저항값에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하여 상기 발열체의 발열 온도가 설정 온도로 유지되도록 하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩은 배터리 팩 외부에 구비되는 터치패널을 터치하여 온오프, 발열온도 설정, 발열시간 설정 등의 명령신호를 입력할 수 있어, 조작을 위해 배터리 팩을 발열 의류의 주머니에서 꺼내거나 배터리 팩을 외부로 한 손으로 붙잡아야 하는 불편없이 편리하게 조작할 수 있다.

그리고 발열체의 발열 온도를 측정하기 위해 별도의 온도센서를 사용하지 아니하므로 추가적인 비용발생이 없고, 발열체의 저항값을 이용하여 발열 온도를 측정하므로 수명 한계 없이 발열 온도를 영구적으로 정확히 측정할 수 있고, 발열 온도가 설정 온도에 맞게 일정하게 유지되고, 부피가 작고 가격이 저렴하여 제품 경쟁력이 뛰어나다.

도 1 은 본 발명의 일례에 따른 배터리 팩의 사시도.
도 2 는 본 발명에 따른 배터리 팩의 블럭 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 컨트롤러의 구체적인 회로도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리(B), 컨트롤러(C), 하우징(1), 그리고 터치패널(2)의 구성요소로 대별된다.

도1을 참조하면, 하우징(1)의 전면에는 사용자가 터치로 명령신호를 입력하는 터치패널(2)과, 발열체(H)의 발열온도를 점등되는 개수로 표시하는 발열온도 표시용 엘이디(3)와, 배터리(B)의 방전 가능한 전원의 잔량을 표시하는 배터리 잔량 표시창(4)이 구비되고, 하우징(1)의 측면에는 발열체(H)에 발열전원을 공급하는 컨넥터(5)가 전기적으로 연결되는 출력포트(6)가 구비되고, 하우징(1)의 후면에는 배터리(B)가 교체 가능하게 내장되도록 하는 커버(7)가 구비되고, 하우징(1)의 내부에는 컨트롤러(C)가 내장된다.

그리고 배터리(B) 및 컨트롤러(C)를 내장하는 하우징(1)은 일반적으로 발열 의류 내측에 구비된 주머니에 삽입되는 방식으로 부착된다.

상기 터치패널(2)은 사용자의 손가락이 터치하는 압력을 감지하는 압력식이나, 터치시의 정전용량 변화를 감지하는 정전용량식을 사용할 수 있다.

상기 배터리(B)는 상용전원을 통해 충전되는 2차전지를 사용하는 것이 바람직하고, 2차전지 중에서는 소형이면서 용량이 큰 리튬 이온 전지를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 발열 의류에 내장되는 발열체(H)는 면상 발열체나 선상 발열체가 사용될 수 있다.

면상 발열체는 명칭 그대로 넓은 면적과 얇은 뚜게를 갖는 발열체로서, 탄소 등을 표면에 입혀 사용되고, 선상 발열체는 명칭 그대로 가는 선의 형태로 된 발열체로서, 탄소 섬유나 얇은 구리선(전열선) 등을 한선 또는 다수를 꼬아서 사용한다.

상기 컨트롤러(C)는 도2에서 보는 바와 같이 스위칭부(10), 저항측정부(20), 제어부(U4), 보호부(50), 정전압부(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 스위칭부(10)는 상기 배터리(B)가 방전하여 출력하는 전원을 스위칭하여 펄스형태의 발열전원을 생성하여 상기 발열체(H)로 인가한다.

상기 스위칭부(10)는 상기 제어부(U4)에 의해 온오프 스위칭이 제어되어 펄스의 듀티비가 조절된다.

상기 스위칭부(10)는 도3에 도시된 바와 같이,

배터리(B)와 발열체(H)를 연결하는 전원라인에 구비되는 제1스위칭소자(U5)와,

상기 제1스위칭소자(U5)의 게이트단자와 제어부(U4)를 연결하여, 제어부(U4)의 제어신호에 따라 상기 제1스위칭소자(U5)를 온오프시키는 제2스위칭소자(Q1)를 포함하고,

제1스위칭소자(U5)와 제2스위칭소자(Q1)에 직렬 또는 병렬로 연결되어 안정적인 스위칭 동작이 이루어지도록 하는 저항(R14,15,16)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1스위칭소자(U5)는 응답속도(스위칭속도)가 빠르고, 고전압에 적합하고, 스위칭 동작이 안정적인, 전압제어 소자인 FET 또는 IGBT를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 저항측정부(20)는 출력단에 연결되어 있는 상기 발열체(H)의 저항값을 측정하여, 발열체에서 발산되는 열의 온도를 감지하도록 하고, 측정된 발열체의 저항값을 상기 제어부(U4)로 전송한다. 그리하여 상기 제어부(U4)가 설정 온도에 맞도록 발열체의 발열 온도가 조절되도록 상기 스위칭부(10)의 스위칭을 제어하여, 발열전원 펄스의 듀티비를 조절한다.

상기 저항측정부(20)는 도3에 도시된 바와 같이,

발열체(H)가 비반전단자에 연결되어, 발열체(H)의 저항값을 이득율에 따라 증폭시키는 오피앰프(U7A)와,

상기 오피앰프(U7A)의 반전단자에 연결되어 이득율을 결정하는 두 저항(R26,27)과,

상기 정전압부(40)가 공급하며, 발열체(H)의 저항값을 측정하는데 사용되는 기준전압(VCC1)이 상기 오피앰프(U7A)에 공급되는 것을 제어하는 제1트랜지스터(U6)와,

상기 제어부(U4)에 의해 온오프가 제어되고, 상기 제1트랜지스터(U6)의 온오프를 제어하는 제2트랜지스터(Q3)를 포함하여 이루어진다.

상기 저항측정부(20)에서 측정되는 발열체(H) 저항값의 정확도를 높이기 위해, 저항값 측정 시에는 상기 제어부(U4)는 상기 발열체(H)로 인가되는 발열전원을 차단(즉, 상기 제1스위칭소자(U5)를 오프 상태로 유지시킴)하고, 상기 제2트랜지스터(Q3)를 온시켜 상기 제1트랜지스터(U5)가 도통되어 상기 정전압부(40)의 기준전압(VCC1)이 공급되도록 한다. 공급된 기준전압(VCC1)은 발열체(H)에 인가되어 발열체(H)의 저항값을 감지할 수 있도록 한다.

발열체(H)의 저항값은 일반적으로 발열 온도가 높아질수록 커진다. 온도에 따른 발열체(H)의 저항값은 발열체(H)의 성분, 굵기, 길이 등에 따라 달라지므로, 사전에 실험을 통해 얻은 발열체(H)의 발열 온도와 저항값에 관한 정확한 데이터를 확보해 놓는 것이 바람직할 수 있다.

상기 제어부(U4)는 컨트롤러(C)를 전체적으로 제어한다. 보다 구체적으로 설명하면,

우선, 터치패널(2)을 통해 사용자가 조작하여 입력하는 명령신호를 입력받아 처리한다. 사용자가 입력하는 명령신호는 컨트롤러를 온 또는 오프시키는 전원신호와, 발열체(H)가 발열 온도를 희망하는 온도로 설정하는, 즉, 설정 온도신호 등이 있다.

다음으로, 상기 저항측정부(20)가 감지 측정하여 전송하는 발열체(H)의 저항값으로부터 발열체(H)의 발열 온도를 연산하고, 연산된 저항값에 따른 발열 온도와 기 설정된 설정 온도와 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 스위칭부(10)를 제어하여 발열전원의 펄스 듀티비를 조절하여, 발열체(H)의 발열 온도가 설정 온도를 유지하도록 한다. 이때, 상기 제어부(U4)는 내부적으로 A/D컨버터를 통해 상기 저항측정부(20)에서 전송하는 저항값의 아날로그신호를 디지털신호로 변환하고, 변환된 디지털신호를 가지로 발열 온도를 연산한다.

그리고 상기 저항측정부(20)를 통해 발열체(H)의 저항값을 감지 측정할 때에는 상기 스위칭부(10)의 제1스위칭소자(U5)를 오프시켜 발열전원을 차단하고, 상기 저항측정부(20)의 제1트랜지스터(U6)를 온시켜 상기 정전압부(40)의 기준전압이 공급되도록 한다.

그리고 무부하검출부(30)를 제어하여 출력단에 발열체(H)가 정상적으로 연결되어 있는지 여부를 검출하고, 검출 결과 발열체(H)가 연결되어 있지 아니한 때에는 발열전원이 발열체(H)에 인가되지 않도록 상기 스위칭부(10)를 오프시킨다.

참고로, 상기 무부하검출부(30)는 발열체(H)의 연결 여부를 검출하는 검출저항(R18)과, 상기 검출저항(R18)에의 전원공급을 제어하는 제3트랜지스터(Q2)와, 상기 검출저항(R18)이 검출한 결과를 상기 제어부(U4)로 전송하는 전송저항(R19)를 포함하여 이루어진다.

상기 보호부(50)는 배터리(B)에 직접 연결되어, 배터리(B)가 출력하는 전원에서 서지와 같은 순간적인 고전압이 포함되어 있는 경우 이를 차단하여 그 뒤에 연결되는 정전압부(40), 제어부(U4) 등의 손상되는 것을 방지하여 보호하고, 후단에 연결되어 있는 정전압부(40)를 통해 역기전력이 배터리(B)로 인가되어 배터리(B)가 손상되는 것을 방지하여 보호하고, 배터리(B)가 기준치 이하로 방전된 경우 더 이상의 방전을 차단하여 배터리(B)를 보호한다.

상기 정전압부(40)는 상기 배터리(B)가 공급하는 전원을 정전압화하여, 상기 제어부(U4)에 구동전원을 공급하고, 상기 저항측정부(20)에 기준전압을 공급한다.

상기 정전압부(40)는 상기 배터리(B)에서 입력되는 공급전원을 정전압화하여 출력하는 레귤레이터(U3)와, 상기 레귤레이터(U3)의 출력전압을 구동전압(VCC)으로 하여 상기 제어부(U4)에 공급하는 캐패시터(C5)와, 상기 캐패시터의 전압을 전압분배하여 기준전압(VCC1)으로 상기 저항측정부(20)에 공급하는 두 분배저항(R6, R7)을 포함하여 이루어진다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 하우징 2 : 터치패널
3 : 발열온도표시 엘이디 4 : 배터리 잔량 표시창
B : 배터리 H : 발열체
U1 : 제어부 10 : 스위칭부
20 : 저항측정부 30 : 무부하검출부
40 : 정전압부 50 : 보호부

Claims (2)

1. 발열 의류에 내장되는 발열체에 발열전원을 공급하는 배터리;
   상기 배터리의 발열전원 공급을 제어하는 컨트롤러;
   상기 배터리 및 컨트롤러를 내장하는 하우징;
   상기 하우징의 외면에 구비되고, 사용자의 터치에 따른 명령신호를 상기 컨트롤러에 입력하는 터치패널;을 포함하여 이루어지되,
   
   상기 컨트롤러는
   배터리와 발열체를 연결하는 전원라인에 구비되며, 전원을 스위칭하여 발열체에 발열전원을 인가하는 제1스위칭소자(U5)와, 상기 제1스위칭소자(U5)를 온오프시키는 제2스위칭소자(Q1)를 포함하는 스위칭부;
   상기 발열체의 발열온도에 따른 저항값을 측정하며, 상기 발열체의 저항값을 측정하는데 사용되는 기준전압이 공급되는 것을 제어하는 제1트랜지스터(U6)와, 상기 제1트랜지스터(U6)의 온오프를 제어하는 제2트랜지스터(Q3)를 포함하는 저항측정부;
   상기 저항측정부에서 측정한 발열체의 저항값에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하여 상기 발열체의 발열 온도가 설정 온도로 유지되도록 하는 제어부(U4);
   상기 발열체의 저항값을 측정하는데 사용되는 기준전압을 공급하는 정전압부;
   상기 발열체의 연결 여부를 검출하는 무부하검출부;를 포함하고,
   
   상기 제어부(U4)는 상기 저항측정부에서 측정되는 발열체 저항값의 정확도를 높이기 위해, 저항값 측정 시에는 상기 스위칭부의 제1스위칭소자(U5)를 오프 상태로 유지하여 상기 발열체로 인가되는 발열전원을 차단하고, 상기 제2트랜지스터(Q3)를 온시켜 상기 제1트랜지스터(U6)를 도통시켜 상기 정전압부의 기준전압이 발열체에 인가되어 상기 저항측정부가 발열체의 저항값을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는
   배터리에 직접 연결되어, 상기 정전압부를 통해 역기전력이 배터리로 인가되어 발생하는 배터리 손상을 방지하는 보호부를 더 포함하며,
   
   상기 저항측정부는
   상기 발열체가 비반전단자에 연결되어, 발열체의 저항값을 이득율에 따라 증폭시키는 오피앰프(U7A)와,
   상기 오피앰프(U7A)의 반전단자에 연결되어 이득율을 결정하는 두 저항(R26,27)을 포함하여 이루어지고,
   
   상기 무부하검출부는
   발열체의 연결 여부를 검출하는 검출저항(R18)과,
   상기 검출저항(R18)에의 전원공급을 제어하는 제3트랜지스터(Q2)와,
   상기 검출저항(R18)이 검출한 결과를 상기 제어부(U4)로 전송하는 전송저항(R19)을 포함하며,
   
   상기 정전압부는
   상기 배터리에서 입력되는 공급전원을 정전압화하여 출력하는 레귤레이터(U3)와,
   상기 레귤레이터(U3)의 출력전압을 구동전압(VCC)으로 하여 상기 제어부(U4)에 공급하는 캐패시터(C5)와,
   상기 캐패시터(C5)의 전압을 전압분배하여 기준전압(VCC1)으로 상기 저항측정부에 공급하는 두 분배저항(R6, R7)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 방식으로 조작하는 발열 의류용 배터리 팩.
   

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