KR102078774B1 - 전력 제공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예에 의한 전력 제공 장치는 충전지와, 유연 기판(flexible substrate)과, 유연 기판에 배치되며, 무선으로 제공되는 전력을 제공받는 무선 충전 안테나를 포함하는 충전부 및 충전지로부터 전력을 제공받는 소자와 연결되는 소자 연결부를 포함하며, 충전지는 유연 기판이 구부러져 형성된 공간에 배치된다.

Description

전력 제공 장치{POWER SUPPLY DEVICE}
본 기술은 전력 제공 장치에 관한 것이다.
최근 사물 인터넷의 부각으로 인해 IoT(Internet of Things)와 스마트 디바이스와의 연동을 통해 주변의 센서로부터 수집된 정보를 직접 가공 처리하거나 제어하는 개인 중심의 생활밀착형 센서 앱 서비스를 제공하려는 다양한 시도가 이루어지고 있다.
센서 네트워크 기술과 함께 유래에 없었던 스마트 기기의 혁명을 경험했는데, 이 혁명을 통해 기존에 PC와 노트북 컴퓨터 정도로 생각되었던 스마트 기기들이 다양화 되어 출시되었고 일상생활의 중요한 부분을 차지하게 되었다. 이런 스마트 기기의 예로는 우리가 흔히 접하는 스마트폰, 최근 급속도로 보급되고 있는 스마트 TV등의 스마트 가전 등을 들 수 있다.
최근 스마트 기기들은 자체 내장된 센서 등을 활용하여 새로운 응용서비스를 만들어 내는 능력과 프레임 워크를 제공하고 있으며, 사용자와 개발자의 편의에 따라 내장 센서의 값을 활용할 수 있다. 내장 센서로는 가속도계, GPS, 근접센서, 카메라 등이 포함되어 다양한 센서기 반의 응용 서비스 개발을 가능케 하고 있다.
하지만 스마트폰 센서의 크기나 가격, 제한된 공간 등으로 다양한 센서들을 모두 내장시킬 수는 없으며, 따라서 다양한 사용자들의 욕구를 충족시키기엔 한계가 있다.
최근에는 사물 인터넷과의 연동을 통해 외부에 위치하고 있는 다양한 센서를 활용하여 정보를 수집하거나 스마트 기기에서 원격으로 제어 할 수 있는 기술개발에 대한 관심과 논의가 진행되는 상황이다.
현재 다양한 센서들과 전자 장치들은 소형화, 박형화 추세에 있으며, 외부에서 전력을 제공받지 않고 작동하여야 할 필요가 있다. 그러나, 종래의 센서, 전자 장치들은 동전형 전지(coin cell)를 사용하거나, 외부에서 동작 전력을 제공받아 구동되며, 동작하지 않는 상태에서도 대기 전력이 소모되었다.
본 실시예는 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것이다. 본 실시예의 전력 제공 장치는 외부에서 제공되는 에너지로 내부에 배치된 충전지를 충전하고, 전력 제공 장치와 연결된 소자에 구동 전력을 제공함으로써 필요할 때에만 전력을 제공하고 소자를 구동시킬 수 있는 전력 제공 장치를 제공하는 것이 주된 목표 중 하나이다.
본 실시예에 의한 전력 제공 장치는 충전지와, 유연 기판(flexible substrate)과, 유연 기판에 배치되며, 무선으로 제공되는 전력을 제공받는 무선 충전 안테나를 포함하는 충전부 및 충전지로부터 전력을 제공받는 소자와 연결되는 소자 연결부를 포함하며, 충전지는 유연 기판이 구부러져 형성된 공간에 배치된다.
본 실시예에 의한 전력 제공 장치는 충전지와, 기판과, 기판에 배치되어 무선으로 제공되는 전력을 수신하는 무선 충전 안테나를 포함하는 충전부와, 충전지로부터 전력을 제공받는 소자와 연결되는 소자 연결부 및 충전지와 충전부는 적층(stack)되어 형성된다.
본 실시예에 의한 전력 제공 장치는 충전지와, 충전지에 형성된 무선 충전 안테나와, 무선 충전 안테나가 제공하는 전력으로 충전지가 충전되도록 충전지를 제어하는 제어 회로를 포함한다.
본 실시예에 의하면, 수집된 에너지를 전력으로 변환하여 충전지를 충전하고, 연결된 소자에 전력을 제공한다. 따라서, 대기 전력과 누설 전력이 없으며, 필요한 경우에는 언제든지 소자에 구동 전력을 제공할 수 있다는 장점이 제공된다.
도 1은 전력 제공 장치의 개요를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 실시예에 의한 충전지가 방전할 때의 동작을 개요적으로 도시한 단면도이다.
도 3(a)는 충전지의 일 구현예의 분해 사시도이고, 도 3(b)는 본 실시예에 의한 충전지의 평면도이다.
도 4(a)는 충전지의 다른 구현예의 사시도이고, 도 4(b)는 그 단면도이다.
도 5(a)와 도 5(b)는 전력 제공 장치의 개요를 도시한 평면도이다.
도 6(a)와 도 6(b)는 본 실시예에 의한 전력 제공 장치의 사용 상태도이다.
도 7(a)와 도 7(b)는 전력 제공 장치의 다른 실시예를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 8은 전력 제공 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 제3 실시예에 의한 전력 제공 장치의 개요를 도시한 도면이다.
제1 실시예
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 전력 제공 장치의 제1 실시예를 설명한다. 도 1은 전력 제공 장치(10)의 개요를 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전력 제공 장치(10)는 에너지를 수집하여 충전지(100)에 충전 전력을 제공하는 전력 제공부(210)를 포함한다.
일 실시예로, 전력 제공부(210)는 외부에서 무선으로 제공되는 송신 전력을 수집하는 무선 충전 안테나(212)일 수 있다. 무선 충전 안테나(212)는 유연 기판(200)에 위치하는 평면 코일 안테나(planar coil antenna)로, GHz 대역에서 송신측과 자기 공명을 일으켜 전력을 수신하는 자기 공명 안테나일 수 있다.
무선 충전 안테나(212)는 MHz 대역에서 전력 송신측(미도시)과 자기 결합(inductive couple)되어 전력을 수신하는 자기 결합 안테나일 수 있다. 다른 실시예로, 전력 제공부(210)는 광을 제공받고 전기 에너지로 변환하여 출력하는 태양 전지(solar cell, 214)일 수 있다.
전력 제공부(210)는 충전 전력을 형성하여 제어 회로(220)에 포함된 충전 제어 회로(222)에 제공한다. 제어 회로(220)는 충전 제어 회로(222)와 전력 제어 회로(224)를 포함한다. 충전 제어 회로(222)는 전력 제공부(210)가 제공하는 신호를 제공받고, 전류/ 전압을 조절하고, 전류/전압이 안정된 신호를 충전지(100)에 제공하여 충전지(100)를 충전한다.
전력 제어 회로(224)는 충전지가 제공하는 전력 신호를 부하에서 필요한 전압 및 전류를 가지도록 변환하여 제공한다. 일 실시예로, 전력 제어 회로(224)는 충전지(100)가 제공하는 전력 신호를 부하에 따라 승압/감압하고, 안정화하여 부하에 제공한다. 일 실시예로, 전력 제어 회로(224)로부터 전력을 제공받는 부하는 소자 연결부(230)에 연결된 소자(device)일 수 있으며, 소자(device)로부터 데이터(data)를 제공받아 무선 통신 안테나(242)로 전송하는 통신 회로(240)를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 제어 회로(220)에 포함된 전력 제어 회로(224)는 소자 연결부(230)를 통하여 연결된 소자(device) 및 통신 회로(240)에 전력을 제공하여 소자를 구동할 수 있다. 일 실시예에서, 소자(device)는 센서일 수 있다. 소자(device)는 전력 제어 회로(224)에서 전력을 제공받아 동작하며, 위치한 환경에서 검출 대상(detection object)을 검출하여 검출 결과 데이터(data)를 통신회로(240)에 제공할 수 있다.
통신 회로(240)는 소자(device)로부터 데이터(data)를 제공받고, 데이터(data)를 무선 통신 프로토콜에 부합하도록 가공하여 무선 통신 안테나(242)로 송출하도록 한다. 일 실시예로, 통신 회로(240)는 엔에프시(NFC), 블루투스(bluetooth), 와이파이(wi-fi), 지그비(zigbee), 로라(LORA), 2세대(GSM,CDMA), 3 세대(WCDMA), 4세대(LTE) 등의 무선 통신 프로토콜에 따라 데이터를 송신할 수 있다.
도 2는 본 실시예에 의한 충전지(100)가 방전할 때의 동작을 개요적으로 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 충전지에서, 음극 활물질(A)이 제공한 리튬(Li)은 산화되어 리튬 양이온(Li+)과 전자(e-)로 분리된다. 전자(e-)는 음극(-) 집전체에서 수집되고, 도선을 통하여 부하(LOAD)에 제공될 수 있다. 리튬 양이온(Li+)은 충전지 내부의 분리막(S)을 통하여 양극(+) 활물질(C)로 이동하며, 양극(+) 집전체가 제공한 전자(e-)와 결합하여 리튬(Li)으로 환원된다.
전류(i)의 흐름은 전자(e-)의 흐름과 반대이므로, 전류는 양극(+)에서 부하를 거쳐 음극(-)으로 흐른다. 산화, 환원 과정에서 형성되는 전위(V)는 물질이 산화/환원되면서 발생하는 특유의 것이며, 일반적인 리튬이온전지의 평균 전위는 3.7V이다.
종래 기술에 의한 충전지는 집전체를 둘러싼 하우징을 더 포함하였다. 하우징은 유연하지 않은 재질인 금속, 성형된 플라스틱 등의 재질로 이루어졌으며, 집전체의 일부가 외부로 노출되도록 하거나, 집전체와 전기적으로 연결된 금속을 외부로 노출하여 전극을 형성하였다.
그러나, 도 2로 예시된 충전지(100)는 금속 박막인 양극 집전체, 금속 박막인 음극 집전체 및 접착성 실런트(seal)로 충전지 내부를 포장하므로 별도의 하우징이 불필요하다.
본 실시예에 의한 충전지의 양극 집전체 및 음극 집전체는 모두 금속 박막으로 형성되고, 가교 반응에 의하여 겔 상태인 고체 전해질(도 2, E 참조)을 사용한다. 따라서, 본 실시예에 의한 충전지(100)는 전해질의 누설(leakage) 염려 없이 자유로이 휘어지는 유연성을 가진다.
본 실시예에 의한 충전지(100)의 일면에는 양극 집전체가 노출되고, 충전지의 타면에는 음극 집전체가 노출되어 일면과 타면이 각각 전극의 기능을 수행한다. 나아가, 집전체 금속막을 미리 정해진 모양대로 가공하고 접착성 실런트로 집전체를 접착하고 내부를 밀봉하여 본 실시예에 의한 충전지를 형성할 수 있으므로 용이하게 목적하는 모양을 가지도록 가공할 수 있다.
도 3(a)는 충전지(100)의 일 구현예의 분해 사시도이고, 도 3(b)는 본 실시예에 의한 충전지(100)의 평면도이다. 도 3(a) 및 도 3(b)로 예시된 구현예에 의하면, 양극 집전체(+)와 음극 집전체(-)는 어느 일 방향으로 연장되도록 형성된 연장 탭(T)를 가질 수 있으며 도시된 실시예에서, 양극으로 기능하는 탭(T)과 음극으로 기능하는 탭(T)이 동일 방향으로 노출된다. 예시된 연장 탭(T)들은 모두 동일한 방향으로 연장되었으나, 양극 집전체에 형성된 연장 탭과 음극 집전체에 형성된 연장 탭은 서로 다른 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
도 4(a)는 충전지(100)의 다른 구현예의 사시도이고, 도 4(b)는 그 단면도이다. 도 4(a) 및 도 4(b)로 예시된 충전지는 양극(+)과 음극(-) 기판의 동일 평면상에 위치하는 인 플레인(in plane) 충전지이다. 도 4(a) 및 4(b)로 예시된 실시예에서, 기판(sub)에 양극 집전체(+)과 음극 집전체(-)를 배치하고, 각각 양극 집전체(+)과 음극 집전체(-)의 적어도 일부를 덮도록 양극 활물질(C)와 음극 활물질 (A)를 배치할 수 있다. 이온들이 이동할 수 있는 전해질(E) 층을 형성하여 양극(+)과 음극(-) 기판의 동일 평면상(in plane)에 위치 충전지를 형성할 수 있다.
본 실시예에 의한 인 플레인 충전지의 실시예에서, 기판(sub)은 양극과 음극 사이에 전도성 경로(conductive path)가 형성되지 않는 절연성 재질로 형성될 수 있다. 또한, 기판(sub)은 기판(sub)은 굳은 기판, 유연성 기판 및 신장성 기판 등의 특성을 가지는 기판을 사용할 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)로 예시된 인 플레인 충전지는 양극(+)과 음극(-)이 동일 평면상에 이격되어 배치되어 양극(+)과 음극(-) 사이에 단락(short circuit)이 발생할 염려가 없다. 따라서, 분리막(도 2, S 참조)을 형성할 필요가 없다.
일 실시예로, 양극 활물질(C), 음극 활물질(A), 양극 집전체(+), 음극 집전체(-) 및 전해질(E)를 배치하는 과정은 인쇄(printing) 기법으로 수행될 수 있다. 각각의 물질을 미리 정해진 형태를 가지는 몰드에 묻힌 후, 기판 상에 옮겨서 인쇄하는 그래비어 인쇄(gravure printing), 롤투롤 인쇄(roll-to-roll printing) 및 목적하는 형태를 가지도록 노즐로 물질을 토출하여 인쇄하는 잉크젯 인쇄(inkjet printing) 등의 방법으로 양극 활물질(C), 음극 활물질(A), 양극 집전체(+), 음극 집전체(-) 및 전해질(E)를 배치하는 과정을 수행할 수 있다.
도 2 내지 도 4로 예시된 실시예 들에 의한 충전지(100)들은 여러 가지 방법으로 직렬, 병렬 및 직병렬로 연결될 수 있다. 일 예로, 도 2로 예시된 충전지는 양극과 음극이 접촉하도록 충전지를 배치하여 복수의 충전지들을 직렬로 연결할 수 있다. 복수의 충전지들을 직렬로 연결하여 제공하는 전압을 상승시킬 수 있다.
다른 예로, 도 3으로 예시된 충전지는 양극과 양극, 음극과 음극이 접촉하도록 복수의 충전지들을 배치하여 병렬로 연결할 수 있다. 복수의 충전지들을 병렬로 연결하여 전류 제공 특성을 향상시킬 수 있다.
또 다른 예로, 도 2 내지 도 4로 예시된 충전지에서, 복수의 충전지들의 양극과 음극과 연결된 도전 선로를 이용하여 목적하는 구성으로 자유로이 연결할 수 있다. 이러한 구성으로부터 충전지들이 제공하는 전압/전류 특성을 향상시킬 수 있다.
도 5(a)와 도 5(b)는 전력 제공 장치(10)의 개요를 도시한 평면도이다. 도 5(a)로 예시된 실시예에서, 본 실시예에 의한 유연 기판(200)에는 전력 송신 신호를 수신하는 충전 안테나(212)와, 전력 제공부가 제공하는 전력으로 충전지(100)가 충전되도록 충전지를 제어하는 제어 회로(220)를 포함할 수 있다. 도시되지 않은 실시예에 의하면 제어 회로(220)는 별도의 기판 상에 위치하여 유연 기판(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면 제어 회로(220)는 충전지(100)의 표면에 위치할 수 있다.
또한, 유연 기판(200)에는 전력 제공 장치(10)로부터 전력을 제공받는 소자(device, 미도시)가 전기적으로 연결되는 소자 연결부(230)가 위치할 수 있다. 일 실시예로, 소자 연결부(230)는 소자(device)를 장착하여 연결할 수 있는 패드(pad)들을 포함할 수 있다. 소자 연결부는 소자(device)에 전력을 제공하고, 소자에 연결되어 소자가 제공하는 데이터를 통신 회로(240)에 제공한다.
유연 기판(200)에는 소자로부터 데이터를 제공받고, 이를 무선 통신을 통하여 전송하는 무선 통신 회로(230) 및 무선 통신 회로(240)가 제공한 데이터를 전송하는 무선 통신 안테나(242)가 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 무선 통신 회로(240) 및 무선 통신 안테나(242)는 별개의 기판에 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면 무선 통신 회로(240) 및 무선 통신 안테나(242)는 충전지(100)의 표면에 위치할 수 있다.
일 실시예로, 연결부(C)는 충전 제어 회로(222)와 연결되며, 유연 기판(200)을 관통하여 충전지(100)과 전기적으로 연결된다. 따라서, 전력 제공부(210)가 충전 제어 회로(222)를 통하여 제공하는 충전 전력은 연결부(C)를 통하여 충전지(C)에 제공될 수 있다.
도 5(b)는 태양 전지(214)로부터 충전지(100)를 충전하는 전력을 제공받는 실시예를 예시한 평면도이다. 태양 전지(214)의 표면이 클수록 태양광으로부터 얻어지는 전력이 크다. 따라서, 제어 회로(220), 소자 연결부(230), 통신 회로(240) 및 무선 통신 안테나(242)를 별도의 기판 혹은 충전지에 형성하여 태양 전지(214)의 표면적을 증가시킬 수 있으며, 단위 시간당 제공하는 전력을 증가시킬 수 있다.
도 6(a)와 도 6(b)는 본 실시예에 의한 전력 제공 장치(10)의 사용 상태도이다. 도 6(a)를 참조하면, 유연 기판(200)을 구부려 내부 공간(U)를 형성한다. 내부 공간(U)에는 충전지(100)가 배치된다. 도 6(a)로 예시된 실시예에 의하면, 연결부(C)는 유연 기판(200)의 일단에 형성되되, 유연기판(200)을 관통하도록 형성된다. 유연 기판(200)을 관통한 연결부(C)의 말단들은 각각 충전지(100)의 연장 탭(T)과 전기적으로 접촉한다. 따라서, 충전지(100)는 연결부(C)를 통하여 제어회로(220)과 전기적으로 연결된다. 도시되지 않은 다른 실시예에 의하면, 유연 기판의 연결부(C)는 인플레인 충전지의 기판에 형성된 양극과 음극에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 6(b)로 예시된 실시예에 의하면, 연결부(C)는 유연 기판(200)의 일단과 타단에 위치하되, 유연 기판(200)을 관통하도록 형성된다. 각각 유연 기판(200)을 관통한 연결부(C)의 말단들은 각각 충전지(100)의 일면의 양극과 타면의 음극에 전기적으로 연결된다. 따라서, 충전지(100)는 연결부(C)를 통하여 제어회로(220)과 전기적으로 연결된다.
일 실시예에서, 굽은 유연 기판(200)은 하우징(미도시) 내에 삽입되거나, 유연 기판(200)의 일단과 타단을 밀착하는 밀착 부재에 의하여 압축력이 제공되어 연결부(C)와 충전지(100)와의 전기적 연결이 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 굽은 유연 기판(200)의 일단과 타단은 접착제(adhesive)로 접착되어 연결부(C)와 충전지(100)와의 전기적 연결이 유지될 수 있다.
제2 실시예
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 전력 제공 장치(10)의 제2 실시예를 설명하도록 한다. 다만, 간결하고 명확한 설명을 위하여 위에서 설명된 실시예와 동일하거나 유사한 부분에 대한 설명은 생략할 수 있다. 도 7(a)와 도 7(b)는 전력 제공 장치(10)의 제2 실시예를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 7(a)를 참조하면, 제1 기판(201)에는 전력 제공부(210), 데이터 통신 안테나(242), 제어 회로(220), 소자가 연결되는 소자 연결부(230) 및 통신 회로(240)이 배치될 수 있다. 충전지(100)는 제1 기판(201)과 적층되어 형성될 수 있으며, 제1 기판(201)과 충전지(100)는 도 7로 예시된 바와 같이 유연성 기판(flexible PCB, FC)에 형성된 선로를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7(b)로 예시된 실시예에서, 제1 기판(201)과 충전지(100)은 제1 기판을 관통하는 연결부(C)를 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 도 5(b)로 도시된 실시예에서, 연결부(C)는 제1 기판(201)과 충전지(100) 사이에서 서로 상응하는 위치에 형성될 수 있으며, 충전지(100) 측에서 노출된 연결부(C)의 단면들은 제1 기판(201)측에서 노출된 연결부(C)의 단면보다 크게 형성할 수 있다. 도시되지 않은 실시예에 의하면 제1 기판(201)측에서 노출된 연결부(C)의 단면들은 충전지(100)측에서 노출된 연결부(C)의 단면보다 크게 형성할 수 있다. 충전지(100)측의 연결부(C)들은 충전지의 전극에 전기적으로 연결될 수 있으며, 충전지의 표면에 형성된 구성 요소들(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다. 연결부(C)의 또다른 실시예에 의하면, 연결부(C)는 적층되는 기판에 배치된 암수 소켓(socket)으로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 기판(201)은 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있으며, 일 예로 유연성 인쇄회로 기판일 수 있으며, 다른 예로, 굳은 유연성 회로 기판일 수 있다.
도 8은 전력 제공 장치(10)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 전력 제공부(210)가 단위 시간당 제공하는 충전 전력을 증가시키기 위하여 전력 제공 장치(10)의 일 방향 외측면의 전면(全面)에 전력 제공부(210)가 형성될 수 있다. 제2 기판(202)에는 제어 회로(220), 소자가 전기적으로 연결되는 소자 연결부(230) 및 통신 회로(240)가 연결될 수 있다. 제3 기판(203)에는 무선 통신 안테나(242)를 형성할 수 있다. 도시된 실시예와 같이 무선 통신 안테나(242)는 무선 통신 안테나(242)를 통하여 송출되는 전파가 차단되지 않도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기한 제1 기판(201), 제2 기판(202), 제3 기판(203) 및 충전지(100)는 적층되어 형성될 수 있다.
본 실시예에 의하면 전력 제공부(210)의 면적을 크게 형성할 수 있어 전력 제공부(210)가 제공하는 단위 시간당 충전 전력을 향상 시킬 수 있다는 장점이 제공된다. 나아가, 좁은 단면적에 기판을 적층하여 형성하므로, 면적의 활용도가 높아진다는 장점이 제공된다. 본 실시예에 의한 제1 내지 제3 기판은 유연성을 가지거나 가지지 않는 인쇄회로 기판일 수 있다.
도 8에서 도시되지는 않았지만, 제1 내지 제3 기판 및 충전지 사이의 전기적 연결은 도 7(a)로 예시된 유연성 선로(fc), 도 7(b)로 예시된 연결부(C), 도시되지 않은 암, 수 소켓 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
제3 실시예
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 전력 제공 장치(10)의 제3 실시예를 설명하도록 한다. 다만, 간결하고 명확한 설명을 위하여 위에서 설명된 실시예와 동일하거나 유사한 부분에 대한 설명은 생략할 수 있다. 도 9는 제3 실시예에 의한 전력 제공 장치(10)의 개요를 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 전력 제공 장치(10)는 충전지(100)와, 충전지에 형성된 전력 제공부(210)와, 무선 충전 안테나(210)가 제공하는 전력으로 충전지(100)가 충전되도록 상기 충전지를 제어하는 제어 회로(220)를 포함한다.
일 실시예에서, 충전지(100)의 노출된 표면은 양극 혹은 음극으로 기능하는 금속 집전체일 수 있다. 충전지 표면에 형성되는 구성요소들 사이의 전기적 절연을 위하여 충전지(100) 표면에는 절연 코팅이 수행될 수 있다. 다른 예로, 전력 제공부(210) 및 제어 회로(220)는 절연층(미도시)을 사이에 두고 충전지(100)의 표면에 형성될 수 있다.
도 9로 도시된 실시예에서, 소자(device)와 전기적으로 연결되는 소자 연결부(230), 무선 통신 회로(240) 및 무선 통신 안테나(242)는 제1 기판(201)에 형성될 수 있다. 또한, 무선 통신 안테나(242)는 송신되는 전파가 차단되지 않도록 형성될 수 있다.
도 9(a)는 제1 기판(201)과 충전지(100)가 유연성 선로(fc)로 연결된 것을 예시하고 있으나, 도 7(b)에 예시된 바와 같이 연결부(C)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 도시되지 않은 실시예와 같이 암수 소켓을 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9(b)를 참조하면, 전력 제공 장치(10)는 충전지(100)와, 충전지에 형성된 전력 제공부(210)와, 제어 회로(220), 소자 연결부(230), 무선 통신부(240) 및 무선 충전 안테나(242)를 포함할 수 있다. 전력 제공부(210)와, 제어 회로(220), 소자 연결부(230), 무선 통신부(240) 및 무선 충전 안테나(242) 사이의 전기적 절연을 위하여 충전지(100) 표면에는 절연 코팅이 수행될 수 있다. 다른 예로, 전력 제공부(210)와, 제어 회로(220), 소자 연결부(230), 무선 통신부(240) 및 무선 충전 안테나(242)는 절연층(미도시)을 사이에 두고 충전지(100)의 표면에 형성될 수 있다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 전력 제공 장치 100: 충전지
200: 유연 기판
201, 202, 203: 제1 기판, 제2 기판, 제3 기판
210: 전력 제공부 212: 무선 충전 안테나
214: 태양 전지 220: 제어 회로
222: 충전 제어 회로 224: 전력 제어 회로
230: 소자 연결부 240: 통신 회로
242: 무선 통신 안테나 E: 전해질
seal: 실런트 T: 연장 탭
fc: 유연 선로

Claims (24)

  1. 전력 제공 장치로, 상기 전력 제공 장치는:
    충전지;
    유연 기판(flexible substrate)과, 상기 유연 기판에 배치되며, 외부에서 제공된 에너지를 변환하여 상기 충전지에 충전 전력을 제공하는 전력 제공부; 및
    상기 충전지로부터 전력을 제공받는 소자와 연결되는 소자 연결부를 포함하며,
    상기 충전지는 상기 유연 기판이 구부러져 형성된 공간에 배치되고,
    상기 충전지는 유연한 금속 집전체로 하우징(housing)되고,
    상기 금속 집전체로 포장된 상기 충전지의 표면은 절연 코팅되며,
    양극 집전체 및 음극 집전체의 적어도 일부는 상기 절연 코팅으로부터 노출되고, 상기 소자와 전기적으로 연결되어 전력을 제공하는 전력 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제공 장치는,
    상기 전력 제공부가 제공하는 전력으로 상기 충전지가 충전되도록 상기 충전지를 제어하는 제어 회로를 더 포함하는 전력 제공 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 유연 기판, 상기 충전지 및 별도의 기판 중 어느 한 곳에 위치하는 전력 제공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제공 장치는
    상기 충전지로부터 전력을 제공받고, 상기 소자가 제공하는 정보를 무선으로 전송하는 무선 통신 회로와,
    상기 무선 통신 회로와 연결된 무선 통신 안테나를 더 포함하는 전력 제공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 통신 회로 및 상기 무선 통신 안테나 중 어느 하나 이상은 상기 유연 기판, 상기 충전지 및 별도의 기판 중 어느 한 곳에 위치하는 전력 제공 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충전지는,
    유연(flexible) 배터리로, 상기 유연 기판이 휘어짐에 따라 함께 휘어지는 충전지인 전력 제공 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제공부는
    무선 충전 안테나 및 태양 전지 중 어느 하나를 포함하는 전력 제공 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무선 충전 안테나는 유도 결합 방식 및 자기 공명 방식 중 어느 하나의 방식으로 전력을 수신하는 전력 제공 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 충전지는, 양극과 음극이 서로 다른 면에 형성되거나, 상기 양극과 상기 음극이 동일 면에 형성된 전력 제공 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제공 장치는 상기 유연 기판의 일단과 타단에 형성되어 각각 상기 절연 코팅으로부터 노출된 상기 충전지의 양극 집전체 및 음극 집전체와 연결되는 연결부들을 더 포함하는 전력 제공 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제공 장치는 상기 유연 기판의 일단에 형성되어 각각 상기 절연코팅으로부터 노출된 상기 충전지의 양극 집전체 및 음극 집전체에 연결되는 연결부들을 더 포함하는 전력 제공 장치.
  12. 전력 제공 장치로, 상기 전력 제공 장치는:
    충전지;
    기판과, 상기 기판에 배치되어 외부에서 제공된 에너지를 변환하여 상기 충전지에 충전 전력을 제공하는 전력 제공부를 포함하는 충전부;
    상기 충전지로부터 전력을 제공받는 소자와 연결되는 소자 연결부 및
    상기 충전지와 상기 충전부는 적층(stack)되어 형성되고,
    상기 충전지는 유연한 금속 집전체로 하우징(housing)되고,
    상기 금속 집전체로 포장된 상기 충전지의 표면은 절연 코팅되며,
    양극 집전체 및 음극 집전체의 적어도 일부는 상기 절연 코팅으로부터 노출되고, 상기 전력을 제공받는 소자와 전기적으로 연결되어 전력을 제공하는 전력 제공 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전력 제공 장치는,
    상기 전력 제공부가 제공하는 전력으로 상기 충전지가 충전되도록 상기 충전지를 제어하는 제어 회로를 더 포함하는 전력 제공 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 기판, 상기 충전지 및 별도의 기판 중 어느 한 곳에 위치하는 전력 제공 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전력 제공 장치는
    상기 충전지로부터 전력을 제공받고, 상기 소자가 제공하는 정보를 무선으로 전송하는 무선 통신 회로와,
    상기 무선 통신 회로와 연결된 무선 통신 안테나를 더 포함하는 전력 제공 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 무선 통신 회로 및 상기 무선 통신 안테나 중 어느 하나 이상은 상기 기판, 상기 충전지 및 별도의 기판 중 어느 한 곳에 위치하는 전력 제공 장치.
  17. 삭제
  18. 제12항에 있어서,
    상기 전력 제공부는,
    무선 충전 안테나 및 태양 전지 중 어느 하나를 포함하는 전력 제공 장치.
  19. 전력 제공 장치로, 상기 전력 제공 장치는:
    충전지;
    상기 충전지에 형성되고, 외부에서 제공된 에너지를 변환하여 상기 충전지에 충전 전력을 제공하는 전력 제공부와,
    상기 전력 제공부가 제공하는 전력으로 상기 충전지가 충전되도록 상기 충전지를 제어하는 제어 회로를 포함하고,
    상기 충전지는 유연한 금속 집전체로 하우징(housing)되고,
    상기 금속 집전체로 포장된 상기 충전지의 표면은 절연 코팅되며,
    양극 집전체 및 음극 집전체의 적어도 일부는 상기 절연 코팅으로부터 노출되어 전력을 제공하는 전력 제공 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 충전지로부터 전력을 제공받는 소자와 연결되는 소자 연결부를 더 포함하는 전력 제공 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 소자 연결부는 상기 충전지 및 별도의 기판 중 어느 한 곳에 위치하는 전력 제공 장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 전력 제공 장치는
    상기 충전지로부터 전력을 제공받고, 상기 충전지로부터 전력을 제공받는 상기 소자가 제공하는 정보를 무선으로 전송하는 무선 통신 회로와,
    상기 무선 통신 회로와 연결된 무선 통신 안테나를 더 포함하는 전력 제공 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 무선 통신 회로 및 상기 무선 통신 안테나 중 어느 하나 이상은 상기 충전지 및 별도의 기판 중 어느 한 곳에 위치하는 전력 제공 장치.
  24. 삭제
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5137573B2 (ja) * 2004-07-10 2013-02-06 ケーエルエー−テンカー コーポレイション パラメータ測定の歪みを小さくする方法および装置
JP2009065749A (ja) * 2007-09-05 2009-03-26 Nec Access Technica Ltd 携帯型電子機器、携帯型電子機器の充電方法、及び携帯型電子機器の充電プログラム
JP2010183799A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Sharp Corp 携帯電子機器
KR101955465B1 (ko) * 2012-08-16 2019-03-12 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR20150070691A (ko) * 2013-12-17 2015-06-25 한국생산기술연구원 휴대단말기 무선충전이 가능한 벨트 시스템
KR101805257B1 (ko) * 2015-07-31 2018-01-10 송영희 밴드에 무선 충전용 연성 배터리가 탑재되는 웨어러블 스마트 워치

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