KR102382580B1 - USB를 이용한 n-Cell 배터리 충전 시스템 - Google Patents

USB를 이용한 n-Cell 배터리 충전 시스템 Download PDF

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Abstract

USB를 이용한 n-Cell 배터리 충전 시스템은 USB 충전 블록, 스위칭부, n-Cell 배터리 및 로봇부를 포함하고, USB 충전 블록의 선택적 연결에 따라 충전과 방전을 수행한다. 상기 스위칭부는 상기 USB 충전 블록이 선택적으로 연결됨에 따라 스위칭된다. 상기 n-Cell 배터리는 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 서로 직렬로 연결되거나, 또는 서로 병렬로 연결되는 제1 및 제2 충전부들을 포함한다. 상기 로봇부는 상기 n-Cell 배터리의 상기 제1 및 제2 충전부들이 서로 직렬로 연결되는 경우, 상기 n-Cell 배터리로부터 동작 출력을 제공받아 동작된다.

Description

USB를 이용한 n-Cell 배터리 충전 시스템{n-CELL BATTERY CHARGING SYSTEM USING USB}
본 발명은 배터리 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 USB를 이용하여 적어도 2개 이상의 배터리를 병렬로 연결하여 동시에 충전을 수행하고, 충전이 종료된 경우 적어도 2개 이상의 배터리를 직렬로 연결하여 완구용 로봇을 구동하는 USB를 이용한 n-Cell 배터리 충전 시스템에 관한 것이다.
종래 2-Cell 배터리를 채용한 다양한 시스템에 대하여 충전을 수행하는 기술은 대한민국 등록특허 제10-0397643호에서와 같이 개발되어 왔다.
다만, 최근에는, USB 전원 장치를 이용하여 이러한 2-Cell 배터리를 충전하는 기술이, 특히, 완구용 로봇 등과 같은 구동제품에 적용되고 있다.
한편, 완구용 로봇 등과 같은 구동제품의 경우에도, 상대적으로 높은 구동 전압이 필요하며, 이에 따라 2-Cell 배터리가 상기 완구용 로봇 등의 구동제품에 충분한 전원을 제공하는 것이 필요하므로, 종래 USB 전원 장치를 이용한 2-Cell 배터리 충전에 있어서도, 이러한 충분한 출력을 제공할 수 있는 2-Cell 배터리에 대한 충전이 요구된다.
다만, 2-Cell 배터리가 충분한 출력을 제공하기 위해서는, 2-Cell 배터리에 대한 효과적인 충전이 필요한데, 상대적으로 낮은 전원을 갖는 USB 전원 장치를 이용하는 경우, 충전 시간이 많이 소요되는 등의 문제가 있다.
이에 따라, 충전 효과를 향상시키기 위해 2-Cell 배터리의 연결 상태를 직렬 또는 병렬로 스위칭하는 기술이 개발되고는 있으나, 이러한 직렬-병렬의 연결 상태의 스위칭은 기계적인 방식으로 수행되어 왔다.
그러나, 이러한 2-Cell 배터리의 직렬 또는 병렬의 연결 상태에 대한 기계적인 스위칭은, 매번 사용자에 의해 수행되어야 하는 것으로, 사용자의 불편을 야기하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0397643호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 USB를 트리거로 이용하여 n-Cell 배터리의 스위칭을 용이하게 수행하여, 충전과 출력으로의 스위칭을 효과적으로 수행할 수 있는 USB를 이용한 n-Cell 배터리 충전 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 배터리 충전 시스템은 USB 충전 블록, 스위칭부, n-Cell 배터리 및 로봇부를 포함하고, USB 충전 블록의 선택적 연결에 따라 충전과 방전을 수행한다. 상기 스위칭부는 상기 USB 충전 블록이 선택적으로 연결됨에 따라 스위칭된다. 상기 n-Cell 배터리는 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 서로 직렬로 연결되거나, 또는 서로 병렬로 연결되는 적어도 2개 이상의 충전부들을 포함한다. 상기 로봇부는 상기 n-Cell 배터리의 상기 적어도 2개 이상의 충전부들이 서로 직렬로 연결되는 경우, 상기 n-Cell 배터리로부터 동작 출력을 제공받아 동작된다.
일 실시예에서, 상기 스위칭부는, 상기 USB 충전 블록이 선택적으로 연결됨에 따라 동시에 스위칭되어 상기 적어도 2개 이상의 충전부들을 서로 직렬로 연결하거나, 또는 서로 병렬로 연결하는 적어도 2개 이상의 스위치들 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 n-Cell 배터리는 한 쌍의 제1 및 제2 충전부들을 포함하고, 상기 스위칭부는 한 쌍의 제1 및 제2 스위치들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 스위치들은, 상기 USB 충전 블록이 연결되는 경우, 상기 제1 및 제2 충전부들을 서로 병렬로 연결시켜 상기 제1 및 제2 충전부들을 충전시키고, 상기 USB 충전 블록이 제거되는 경우, 상기 제1 및 제2 충전부들을 서로 직렬로 연결시켜 상기 제1 및 제2 충전부들의 충전된 전원을 상기 로봇부로 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 스위치는, 상기 제1 충전부의 (+) 단자에 연결되는 제1 단, 상기 제1 충전부의 (-) 단자에 연결되는 제2 단, 및 상기 제2 충전부의 (+) 단자에 연결되는 제3 단을 포함하고, 상기 제2 스위치는, 상기 제2 충전부의 (-) 단자에 연결되는 제1 단, 상기 제2 충전부의 (+) 단자에 연결되는 제2 단, 및 상기 제1 충전부의 (-) 단자에 연결되는 제3 단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 USB 충전 블록이 연결되는 경우, 상기 제1 스위치의 제1 단과 상기 제1 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스위치의 제1 단과 상기 제2 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결되며, 상기 USB 충전 블록이 제거되는 경우, 상기 제1 스위치의 제2 단과 상기 제1 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스위치의 제2 단과 상기 제2 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 로봇부는, 상기 제1 스위치의 제1 단과 상기 제1 충전부의 (+) 단자 사이에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스위칭부는, 일 단은 상기 USB 충전 블록에 연결되고, 타단은 상기 제1 및 제2 스위치들과 접지(GND) 사이에 연결되는 코일부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 코일부의 타단은, 상기 제2 스위치의 제1 단과 상기 제2 충전부의 (-) 단자 사이와, 상기 접지(GND) 사이에서 병렬 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 스위치들은, 상기 코일부로 전원이 제공됨에 따라 스위칭될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, USB 충전 블록이 선택적으로 연결됨에 따라, 전원부의 역할을 수행하며 n-Cell 배터리의 충전과 출력이 선택적으로 수행될 수 있으며, 특히, n-Cell 배터리의 충전시 n-Cell 배터리는 서로 병렬로 연결되므로 효과적인 충전이 가능하고, n-Cell 배터리의 출력시 n-Cell 배터리는 서로 직렬로 연결되므로 보다 높은 출력 전원을 로봇부로 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 n-Cell 배터리의 병렬연결과 직렬연결은 USB 충전 블록이 연결되는 가의 여부에 따라, 즉 코일부로의 전원이 공급되는 가의 여부에 따라 스위칭부의 스위칭에 의하여 변환되는 것으로, 단순히 USB 충전 블록을 트리거(trigger)로 사용하여 스위칭을 수행할 수 있으므로 별도의 사용자의 기계적 구동을 생략할 수 있어, 편의성이 향상된다.
즉, n-Cell 배터리가 포함하는 적어도 2개 이상의 충전부들이, 적어도 2개 이상의 스위치들과 소정의 회로 구성을 통해 전기적으로 연결되며, 상기 적어도 2개 이상의 스위치들의 스위칭에 따라, n-Cell 배터리가 직렬 또는 병렬로 용이하게 그 연결 관계가 전환될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 n-Cell 배터리 충전 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 USB 충전 블록을 도시한 회로도이다.
도 3a는 도 1의 n-Cell 배터리 충전 시스템의 일 예로서, 2-Cell 배터리 충전시스템에서 스위칭부 및 2-Cell 배터리의 출력 상태를 도시한 회로도이며, 도 3b는 도 3a의 상기 2-Cell 배터리 충전시스템에서 스위칭부 및 2-Cell 배터리의 충전 상태를 도시한 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 n-Cell 배터리 충전 시스템을 도시한 블록도이다.
본 실시예에 의한 n-Cell 배터리 충전 시스템(10)(이하, 배터리 충전 시스템이라 함)은 USB 충전 블록(200), 스위칭부(300), n-Cell 배터리(400) 및 로봇부(500)를 포함한다.
상기 USB 충전 블록(200)은 상기 배터리 충전 시스템(10)에 전기적으로 연결되거나 또는 제거되어 전기적으로 연결이 해제될 수 있다.
즉, 상기 배터리 충전 시스템(10)에서는, 상기 USB 충전 블록(200)이 전기적으로 연결되면, 상기 USB 충전 블록(200)을 통해 상기 n-Cell 배터리(400)가 충전될 수 있는 전원이 제공된다.
이와 달리, 상기 USB 충전 블록(200)이 상기 배터리 충전 시스템(10)에서 전기적 연결이 해제되는 경우, 즉, 제거되는 경우, 상기 n-Cell 배터리(400)로의 전원 공급은 중단된다.
이와 같이, 상기 USB 충전 블록(200)의 제거에 따라, 상기 배터리 충전 시스템(10)으로의 전원 공급이 중단되면, 상기 n-Cell 배터리(400)는 기 충전된 전원을 상기 로봇부(500)로 제공하여, 상기 로봇부(500)가 구동을 시작하게 된다.
이 경우, 상기 n-Cell 배터리(400)는 n 개의 충전부들(410, 420, 430)을 포함하는 배터리 팩(pack)으로서, 본 실시예에서 상기 충전부들의 개수는 적어도 2개 이상이면 충분하며, 그 개수가 제한되지는 않는다.
다만, 상기 충전부들의 개수가 n 개인 경우, 후술되는 상기 스위칭부(300)가 포함하는 스위치들의 개수도 n 개로 동일하게 구비될 수 있다.
상기 스위칭부(300)는, 이러한 상기 USB 충전 블록(200)의 연결 또는 연결해제에 따라 스위칭되며, 연결시에는 상기 n-Cell 배터리(400)의 충전을 위한 충전 회로를 구성하고, 해제시에는 상기 n-Cell 배터리(400)의 방전, 즉 상기 로봇부(500)로의 전원 제공을 위한 출력 회로를 구성하게 된다.
즉, 상기 스위칭부(300)는, 상기 USB 충전 블록(200)이 연결되는 경우, 동시에 스위칭되어, 상기 적어도 2개 이상의 충전부들을 서로 병렬로 연결하게 되며, 이와 달리, 상기 USB 충전 블록(200)의 연결이 해제되는 경우, 마찬가지로 동시에 스위칭되어, 상기 적어도 2개 이상의 충전부들을 서로 직렬로 연결한다.
한편, 이하에서는, 도 2 내지 도 3b를 참조하여, 상기 배터리 충전 시스템(10)에서, 상기 n-Cell 배터리(400)가 2개의 충전부들(410, 420)을 포함하는 2-Cell 배터리인 경우와, 이에 따라 상기 스위칭부(300)도 2개의 스위치들(310, 320)을 포함하는 경우를 예를 들어, 보다 상세한 회로 구성 및 회로 동작에 대하여 설명한다.
다만, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 n-Cell 배터리(400)는 상기 충전부들이 2개 이상으로 구성되는 경우, 상기 충전부들의 개수와 동일한 개수의 스위치들을 포함하는 스위칭부를 통해, 후술되는 동작과 동일한 동작이 구현될 수 있다.
도 2는 도 1의 USB 충전 블록을 도시한 회로도이다. 도 3a는 도 1의 n-Cell 배터리 충전 시스템의 일 예로서, 2-Cell 배터리 충전시스템에서 스위칭부 및 2-Cell 배터리의 출력 상태를 도시한 회로도이며, 도 3b는 도 3a의 상기 2-Cell 배터리 충전시스템에서 스위칭부 및 2-Cell 배터리의 충전 상태를 도시한 회로도이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 우선, 상기 USB 충전 블록(200)은 전원부로서 상기 배터리 충전 시스템(10)으로 전원을 공급하는 역할을 수행한다.
즉, 상기 USB 충전 블록(200)이 상기 배터리 충전 시스템(10)에 전기적으로 연결되면, 상기 USB 충전 블록(200)에 의해 상기 배터리 충전 시스템(10)으로 전원이 공급되며, 상기 전기적인 연결이 해제되면 상기 배터리 충전 시스템(10)으로의 전원 공급은 차단된다.
상기 USB 충전 블록(200)은 제1 단자(201, USB_5V)를 통해 상기 배터리 충전 시스템(100)의 상기 스위칭부(300)의 입력 단자(301, USB_5V)로 전원을 제공하며, 구체적으로는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭부(300)의 코일부(330)로 전원을 공급한다.
이 경우, 상기 스위칭부(300)의 코일부(330)가 상기 USB 충전 블록(200)으로부터 전원을 공급받으면, 상세하게는 후술하겠으나, 상기 n-Cell 배터리(400)의 충전부들은 서로 병렬로 연결되며 충전이 시작된다.
이와 달리, 상기 USB 충전 블록(200)의 상기 제1 단자(201)를 통한 전기적 연결이 해제되면, 마찬가지로 상세하게는 후술하겠으나, 상기 n-Cell 배터리(400)의 충전부들은 서로 직렬로 연결되며, 상기 출력단자(Vin, 203)를 통해 상기 로봇부(500)로 구동 전원을 제공하게 된다.
이 경우, 상기 구동 전원의 제공시, 상기 n-Cell 배터리(400)의 충전부들로부터 발생하는 구동 전원은, 상기 스위칭부(300)의 출력단자(302, VBAT)를 통해 상기 USB 충전 블록(200)의 제2 단자(202, VBAT)를 거쳐 상기 출력단자(Vin, 203)를 통해 상기 로봇부(500)로 제공된다.
상기 USB 충전 블록(200)은 발광부(210)를 포함하며, 상기 UBS 충전 블록(200)에 의해 상기 n-Cell 배터리(400)가 충전 중인 경우, 예를 들어 RED 광을 외부로 발광하며, 상기 n-Cell 배터리(400)의 충전이 완료된 경우, 예를 들어 GREEN 광을 외부로 발광할 수 있다.
그리하여, 사용자는 상기 USB 충전 블록(200)의 발광상태를 바탕으로 상기 n-Cell 배터리(400)의 충전 상태를 확인할 수 있다.
한편, 도 2에는 상기 USB 충전 블록(200)의 상세 회로도를 예시하였으나, 상기 USB 충전 블록(200)은, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 단자(201) 및 상기 제2 단자(202)가, 각각 상기 스위칭부(300)의 입력 단자(301) 및 출력 단자(302)에 연결되고, 상기 제2 단자(202)가 상기 로봇부(500)의 출력 단자(203)에 연결되는 것을 제외하고는, 내부의 세부적인 회로 연결은 다양하게 설계될 수 있다.
이하에서는, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 상기 n-Cell 배터리(400)의 출력 상태 및 충전 상태에 대하여 상세히 설명한다.
이 경우, 상기 n-Cell 배터리(400)는 제1 및 제2 충전부들(410, 420)을 포함하고, 상기 스위칭부(300)는 제1 및 제2 스위치들(310, 320)을 포함하는 것으로 예시함은 앞서 설명한 바와 같다.
우선, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 n-Cell 배터리(400)는 상기 스위칭부(300)와 전기적으로 연결되며, 상기 n-Cell 배터리(400)가 포함하는 제1 및 제2 충전부들(410, 420)은 상기 스위칭부(300)의 스위칭에 의해, 서로 직렬로 연결되거나, 서로 병렬로 연결되며 스위칭된다.
상기 스위칭부(300)는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 스위칭부(300)의 입력 단자(301, USB_5V)를 통해 상기 USB 충전 블록(200)과 연결되는 상기 코일부(330)를 포함하며, 상기 코일부(330)와 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 스위치들(310, 320)을 포함한다.
즉, 상기 코일부(330)의 타단은, 제5 접점(Q5)을 통해, 상기 제2 충전부(420)의 (-) 단자(422)와 상기 제2 스위치(320)의 제1 단(321) 사이, 즉 제3 접점(Q3)과 접지(GND)의 사이에 연결된다.
이 경우, 상기 제1 및 제2 충전부들(410, 420)은 상기 제1 및 제2 스위치들(310, 320)과 스위칭이 가능하도록 전기적으로 연결된다.
보다 구체적으로, 상기 제1 스위치(310)는 제1 내지 제3 단들(311, 312, 313)을 포함하며, 상기 제3 단(313)이 상기 제1 단(311) 또는 상기 제2 단(312)과 선택적으로 연결되며 스위칭된다.
마찬가지로, 상기 제2 스위치(320)도 제1 내지 제3 단들(321, 322, 323)을 포함하며, 상기 제3 단(323)이 상기 제1 단(321) 또는 상기 제2 단(322)과 선택적으로 연결되며 스위칭된다.
이 경우, 상기 제1 충전부(410)의 (+) 단자(411)는 상기 제1 스위치(310)의 제1 단(311)과 연결되며, 상기 제1 충전부(410)의 (+) 단자(411)와 상기 제1 스위치(310)의 제1 단(311)의 사이의 제2 접점(Q2)에는 상기 스위칭부(300)의 출력단자(302, VBAT)가 연결된다.
또한, 상기 제1 충전부(410)의 (-) 단자(412)는 상기 제1 스위치(310)의 제2 단(312)과 연결되며, 상기 제1 충전부(410)의 (-) 단자(412)와 상기 제1 스위치(310)의 제2 단(312) 사이의 제1 접점(Q1)에는 상기 제2 스위치(320)의 제3 단(323)이 연결된다.
한편, 상기 제2 충전부(420)의 (+) 단자(421)는 제4 접점(Q4)을 통해 상기 제1 스위치(310)의 제3 단(313)과 상기 제2 스위치(320)의 제2 단(322)에 병렬로 연결된다.
또한, 상기 제2 충전부(420)의 (-) 단자(422)는 상기 제2 스위치(320)의 제1 단(321)에 연결되며, 상기 제2 충전부(420)의 (-) 단자(422)와 상기 제2 스위치(320)의 제1 단(321) 사이의 제3 접점(Q3)에는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 코일부(330)의 타단(-)과 상기 접지(GND)가 상기 제5 접점(Q5)을 통해 병렬로 연결된다.
이상과 같이, 상기 스위칭부(300) 및 상기 n-Cell 배터리(400)가 전기적으로 연결되며 회로를 구성한다.
이 때, 상기 n-Cell 배터리(400)가 출력 상태인 경우의 스위칭 상태를 도 3a를 통해 설명하면 하기와 같다.
즉, 상기 스위칭부(300)에 전기적으로 연결되던 상기 USB 충전블록(200)이 전기적 연결이 해제됨에 따라, 즉, 상기 코일부(330)에 전원 공급이 차단됨에 따라, 상기 제1 스위치(310)가 스위칭되어, 상기 제1 스위치(310)의 제2 단(312)이 제3 단(313)에 연결되고, 마찬가지로 상기 제2 스위치(320)가 스위칭되어 상기 제2 스위치(320)의 제2 단(322)이 제3 단(323)에 연결된다.
그리하여, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 충전부(410)의 (-) 단자(412)가 상기 제1 스위치(310)를 통해 상기 제2 충전부(420)의 (+) 단자(421)와 연결된다. 이 경우, 상기 제1 충전부(410)의 (-) 단자(412)는 제1 접점(Q1), 상기 제2 스위치(320) 및 제4 접점(Q4)을 통해서도 상기 제2 충전부(420)의 (+) 단자(421)와 연결된다.
즉, 상기 제1 충전부(410)와 상기 제2 충전부(420)는 이중으로 서로 직렬로 연결된다.
이러한 상기 제1 및 제2 충전부들(410, 420)의 직렬연결에 따라, 결국, 상기 제1 및 제2 충전부들(410, 420)은, 상기 제2 충전부(420)의 (-) 단자(422)가 제3 접점(Q3)을 통해 접지(GND)와 연결되고, 상기 제1 충전부(410)의 (+) 단자(411)가 제2 접점(Q2)을 통해 상기 스위칭부(300)의 출력단자(302, VBAT)와 연결되는 것으로, 결국 상기 로봇부(500)로 전원을 출력(Vin)하게 된다.
즉, 상기 제1 및 제2 충전부들(410, 420)의 기 충전된 전력이 상기 로봇부(500)로 출력되며, 이 경우, 상기 제1 및 제2 충전부들(410, 420)은 직렬로 연결되므로, 상기 로봇부(500)로 상대적으로 높은 전원이 공급될 수 있다.
이와 달리, 상기 n-Cell 배터리(400)가 충전 상태인 경우의 스위칭 상태를 도 3b를 통해 설명하면 하기와 같다.
즉, 상기 USB 충전블록(200)이 상기 스위칭부(300)에 전기적으로 연결됨에 따라, 즉, 상기 코일부(330)로 전원이 공급됨에 따라, 상기 제1 스위치(310)가 스위칭되어, 상기 제1 스위치(310)의 제1 단(311)이 제3 단(313)에 연결되고, 마찬가지로 상기 제2 스위치(320)가 스위칭되어 상기 제2 스위치(320)의 제1 단(321)이 제3 단(323)에 연결된다.
그리하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 충전부(410)의 (+) 단자(411)가 상기 제1 스위치(310)를 통해 상기 제2 충전부(420)의 (+) 단자(421)와 연결된다. 이 경우, 상기 제1 충전부(410)의 (-) 단자(412)는 제1 접점(Q1), 상기 제2 스위치(320) 및 제3 접점(Q3)을 통해서도 상기 제2 충전부(420)의 (-) 단자(422)와 연결된다.
이 때, 상기 제1 충전부(410)의 (-) 단자(412) 및 상기 제2 충전부(420)의 (-) 단자(422)는 모두 제3 접점(Q3)을 통해 접지(GND)된다.
그리하여, 상기 제1 충전부(410) 및 상기 제2 충전부(420)는 서로 병렬로 연결된다.
이러한 상기 제1 및 제2 충전부들(410, 420)의 병렬연결에 따라, 상기 제1 및 제2 충전부들(410, 420)은 상기 USB 충전 블록(200)으로부터 전원을 제공받으며 보다 효과적으로 충전이 수행될 수 있다.
이상과 같이, 충전시에는 제1 및 제2 충전부들은 서로 병렬로 연결되어 충전 효과를 향상시킬 수 있으며, 전원 제공시에는 제1 및 제2 충전부들은 서로 직렬로 연결되어 출력 효과를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들에 의하면, USB 충전 블록이 선택적으로 연결됨에 따라, 전원부의 역할을 수행하며 n-Cell 배터리의 충전과 출력이 선택적으로 수행될 수 있으며, 특히, n-Cell 배터리의 충전시 n-Cell 배터리는 서로 병렬로 연결되므로 효과적인 충전이 가능하고, n-Cell 배터리의 출력시 n-Cell 배터리는 서로 직렬로 연결되므로 보다 높은 출력 전원을 로봇부로 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 n-Cell 배터리의 병렬연결과 직렬연결은 USB 충전 블록이 연결되는 가의 여부에 따라, 즉 코일부로의 전원이 공급되는 가의 여부에 따라 스위칭부의 스위칭에 의하여 변환되는 것으로, 단순히 USB 충전 블록을 트리거(trigger)로 사용하여 스위칭을 수행할 수 있으므로 별도의 사용자의 기계적 구동을 생략할 수 있어, 편의성이 향상된다.
즉, n-Cell 배터리가 포함하는 적어도 2개 이상의 충전부들이, 적어도 2개 이상의 스위치들과 소정의 회로 구성을 통해 전기적으로 연결되며, 상기 적어도 2개 이상의 스위치들의 스위칭에 따라, n-Cell 배터리가 직렬 또는 병렬로 용이하게 그 연결 관계가 전환될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 전원부 200 : USB 충전블록
300 : 스위칭부 400 : n-Cell 배터리
410 : 제1 충전부 420 : 제2 충전부
500 : 로봇부

Claims (10)

  1. USB 충전 블록의 선택적 연결에 따라 충전과 방전을 수행하는 배터리 충전 시스템에서,
    상기 USB 충전 블록이 선택적으로 연결됨에 따라 스위칭되는 스위칭부;
    상기 스위칭부의 스위칭에 따라 서로 직렬로 연결되거나, 또는 서로 병렬로 연결되는 적어도 2개 이상의 충전부들을 포함하는 n-Cell 배터리; 및
    상기 n-Cell 배터리의 상기 적어도 2개 이상의 충전부들이 서로 직렬로 연결되는 경우, 상기 n-Cell 배터리로부터 동작 출력을 제공받아 동작되는 로봇부를 포함하고,
    상기 n-Cell 배터리는 한 쌍의 제1 및 제2 충전부들을 포함하고, 상기 스위칭부는 한 쌍의 제1 및 제2 스위치들을 포함하고,
    상기 스위칭부는, 일 단은 상기 USB 충전 블록에 연결되고, 타단은 상기 제1 및 제2 스위치들과 접지(GND) 사이에 연결되는 코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는,
    상기 USB 충전 블록이 선택적으로 연결됨에 따라 동시에 스위칭되어, 상기 적어도 2개 이상의 충전부들을 서로 직렬로 연결하거나, 또는 서로 병렬로 연결하는 적어도 2개 이상의 스위치들 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위치들은,
    상기 USB 충전 블록이 연결되는 경우, 상기 제1 및 제2 충전부들을 서로 병렬로 연결시켜 상기 제1 및 제2 충전부들을 충전시키고,
    상기 USB 충전 블록이 제거되는 경우, 상기 제1 및 제2 충전부들을 서로 직렬로 연결시켜 상기 제1 및 제2 충전부들의 충전된 전원을 상기 로봇부로 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스위치는, 상기 제1 충전부의 (+) 단자에 연결되는 제1 단, 상기 제1 충전부의 (-) 단자에 연결되는 제2 단, 및 상기 제2 충전부의 (+) 단자에 연결되는 제3 단을 포함하고,
    상기 제2 스위치는, 상기 제2 충전부의 (-) 단자에 연결되는 제1 단, 상기 제2 충전부의 (+) 단자에 연결되는 제2 단, 및 상기 제1 충전부의 (-) 단자에 연결되는 제3 단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 USB 충전 블록이 연결되는 경우, 상기 제1 스위치의 제1 단과 상기 제1 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스위치의 제1 단과 상기 제2 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결되며,
    상기 USB 충전 블록이 제거되는 경우, 상기 제1 스위치의 제2 단과 상기 제1 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스위치의 제2 단과 상기 제2 스위치의 제3 단이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 로봇부는,
    상기 제1 스위치의 제1 단과 상기 제1 충전부의 (+) 단자 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  8. 삭제
  9. 제2항에 있어서, 상기 코일부의 타단은,
    상기 제2 스위치의 제1 단과 상기 제2 충전부의 (-) 단자 사이와, 상기 접지(GND) 사이에서 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위치들은,
    상기 코일부로 전원이 제공됨에 따라 스위칭되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
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