KR102673879B1 - 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크 - Google Patents

전동 공구용 가변 전압 파워뱅크 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따르면, 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크에 있어서, 전동 공구용 파워뱅크에 CPU에 의한 PWM 전압 발생 기술을 적용하여 가변 전압 직류 대 직류(DC to DC) 변환 방식으로 파워뱅크의 출력 전압을 파워뱅크에 연결되는 전동 공구에 맞게 가변 조절할 수 있도록 함으로써 어떤 전압의 전동 공구와도 전압을 맞춰 사용할 수 있도록 하여 파워뱅크의 활용도를 높이며, 가변 샘플링 주파수 PWM 기술 적용을 통해 배터리팩의 발열을 최소화하고 충전시간을 단축시키며, 온도 특성과 전력 변환 효율을 자동 계산하여 파워뱅크의 배터리 효율도 높일 수 있도록 한다.

Description

전동 공구용 가변 전압 파워뱅크{VARIABLE VOLTAGE POWER BANK FOR POWER TOOLS}
본 발명은 파워뱅크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동 공구용 파워뱅크에 CPU에 의한 PWM 전압 발생 기술을 적용하여 가변 전압 직류 대 직류(DC to DC) 변환 방식으로 파워뱅크의 출력 전압을 파워뱅크에 연결되는 전동 공구에 맞게 가변 조절할 수 있도록 함으로써 어떤 전압의 전동 공구와도 전압을 맞춰 사용할 수 있도록 하여 파워뱅크의 활용도를 높이며, 가변 샘플링 주파수 PWM 기술 적용을 통해 배터리팩의 발열을 최소화하고 충전시간을 단축시키며, 온도 특성과 전력 변환 효율을 자동 계산하여 파워뱅크의 배터리 효율도 높일 수 있도록 하는 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크에 관한 것이다.
일반적으로, 파워뱅크(Power Bank)는 전동공구 등 배터리 전원을 필요로 하는 포터블 전기기기의 동작 전압 공급원으로 사용되는 이동용 전기 저장장치를 의미한다.
이러한 파워뱅크는 다양한 분야의 전기기기에 사용되고 있으며, 특히 공사 현장 등에서 사용되는 다양한 전동 공구용 동작 전압 공급장치로서의 활용도가 상대적으로 높다.
이때, 전동 공구는 각종 공사현장에서 드릴링, 펀칭 등의 다양한 작업을 수행하는 공구를 의미하며, 각 전동 공구는 최근 들어 작업의 편리성 등으로 인해 동작 전원 공급 방식이 유선 방식에서 대부분 배터리를 이용하는 무선 방식으로 전환되고 있으며, 무선 방식으로 전환됨에 따라 전동공구에 기본적으로 장착된 배터리 이외에 작업 현장에서 추가로 사용할 수 있도록 각 전동 공구별 파워뱅크가 개발되어 활발히 사용되고 있다.
그러나, 전동 공구용 파워뱅크는 도 1에서 보여지는 바와 같이 각 전동공구의 동작 전압에 맞는 각각의 파워뱅크(100)로 개발되어 있고, 파워뱅크에서 출력되는 전압의 변동이 불가하여, 작업 현장에서 한 명의 작업자가 동작 전압이 서로 다른 여러대의 전동 공구(110)를 사용하는 경우, 전동 공구별 서로 다른 파워뱅크를 구비하여야 하는 번거로움이 있었다.
한편, 파워뱅크는 AC 출력 용도 있으나 일반적으로 DC 출력으로 제품화가 되어 있다. 이와 같이 파워뱅크가 대부분 DC출력으로 제품화가 되어 있는 이유는 DC는 전력 효율상 소출력은 쉽게 가능하나 대전력은 기술적 기반이 따라야 하고, 열 문제 등 고려해야 할 사항이 많으며, 이로 인해 전력소자의 파괴도 심하기 때문이다. 이에 따라 다양한 전동공구에 모두 적용 가능한 가변 전압 DC 파워뱅크의 제작이 어려워서 현재는 각 전동공구별 별도의 파워뱅크를 구비하여야 하는 실정이다.
대한민국 공개특허번호 10-2023-0067336호
따라서, 본 발명의 목적은 전동 공구용 파워뱅크에 CPU에 의한 PWM 전압 발생 기술을 적용하여 가변 전압 직류 대 직류(DC to DC) 변환 방식으로 파워뱅크의 출력 전압을 파워뱅크에 연결되는 전동 공구에 맞게 가변 조절할 수 있도록 함으로써 어떤 전압의 전동 공구와도 전압을 맞춰 사용할 수 있도록 하여 파워뱅크의 활용도를 높이며, 가변 샘플링 주파수 PWM 기술 적용을 통해 배터리팩의 발열을 최소화하고 충전시간을 단축시키며, 온도 특성과 전력 변환 효율을 자동 계산하여 파워뱅크의 배터리 효율도 높일 수 있도록 하는 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크는, 충방전 가능한 배터리팩과, 상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 직류 전원을 사용하는 제1 부하로 공급하기 위해 복수의 제1 부하가 연결되는 제1 부하 연결잭과, 상기 배터리팩의 출력단에 연결되며 PWM 방식으로 상기 배터리팩의 출력 전압을 조절하여 상기 제1 부하 연결잭으로 공급하는 전압 조절부와, 상기 배터리팩의 출력 전압을 조절할 수 있는 복수의 전압 선택 버튼을 구비하는 전압 선택부와, 상기 전압 조절부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 조절되도록 하며, 작업자에 의해 상기 전압 선택부에서 특정 제1 타겟 전압이 선택되는 경우, 상기 전압 조절부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 제1 타겟 전압이 되도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전압 조절부는, 상기 배터리팩의 출력단에 연결되어 상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 상기 타겟 전압으로 변환시키는 PWM 스위치부와, 상기 PWM 스위치부에 연결되며, 상기 PWM 스위치부를 통해 변환된 상기 타겟 전압의 파형에서 노이즈 성분을 제거하는 저역통과필터와, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 PWM 스위치부의 동작을 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 타겟 전압으로 변환되도록 하는 PWM 스위치 제어부를 포함하며, 상기 저역통과필터는, Butterworth 필터일 수 있다.
또한, 상기 전압 조절부는, PWM 직류 대 직류 변환 방식으로 상기 배터리팩으로부터의 출력 전압의 크기를 조절하며, 가변 주파수 스텝업 직류 대 직류 변환을 적용하여 전력 변환을 효율을 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 전압 조절부는, 상기 가변 주파수 스텝업 직류 대 직류 변환 시, 가변 샘플링 주파수 PWM 방식을 적용하여 배터리팩의 발열 현상을 개선시키고, 부하의 충전시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, LIN 통신(Local Interconnect network)을 통해 상기 제1 부하 연결잭에 연결되는 부하의 통신을 수행하여 상기 제1 부하 연결잭에 연결되는 부하의 호환성을 높일 수 있다.
또한, 상기 파워뱅크는, 상기 제1 부하 연결잭에 타겟 부하가 연결되는 경우, 상기 타겟 부하의 동작 전압을 식별하는 부하 전원 식별부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 식별된 상기 타겟 부하의 동작 전압과 상기 타겟 부하에 대해 작업자에 의해 선택된 상기 타겟 전압이 일치하는지 검사한 후, 상기 동작 전압과 상기 타겟 전압이 일치하지 않는 경우, 상기 인터버부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 동작 전압으로 조절되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 파워뱅크는, 상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 교류 전원을 사용하는 제2 부하로 공급하기 위해 복수의 제2 부하가 연결되는 제2 부하 연결잭과, 상기 배터리팩의 출력단에 연결되며 상기 배터리팩의 출력 전압을 직류 대 교류로 변환시켜 상기 제2 부하 연결잭으로 공급하는 인버터부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제2 부하 연결잭에 상기 제2 부하가 연결되는 경우, 상기 인버터부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압을 직류 대 교류로 변환하여 상기 제2 부하 연결잭에 연결된 제2 부하로 공급할 수 있다.
또한, 상기 파워뱅크는, 상기 배터리팩을 감싸는 외부 하우징을 더 포함하며, 상기 배터리팩은 상기 작업자에 착용될 수 있는 타겟 크기와 타겟 무게로 제작되며, 상기 외부 하우징에는 작업자에 착용될 수 있는 착용부재가 형성되며, 상기 착용부재는, 상기 작업자의 허리에 착용할 수 있는 형태로 제작될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크에 있어서, 전동 공구용 파워뱅크에 CPU에 의한 PWM 전압 발생 기술을 적용하여 가변 전압 직류 대 직류(DC to DC) 변환 방식으로 파워뱅크의 출력 전압을 파워뱅크에 연결되는 전동 공구에 맞게 가변 조절할 수 있도록 함으로써 어떤 전압의 전동 공구와도 전압을 맞춰 사용할 수 있도록 하여 파워뱅크의 활용도를 높이며, 가변 샘플링 주파수 PWM 기술 적용을 통해 배터리팩의 발열을 최소화하고 충전시간을 단축시키며, 온도 특성과 전력 변환 효율을 자동 계산하여 파워뱅크의 배터리 효율도 높일 수 있도록 한다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래 전동 공구별 파워뱅크 예시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 공구용 가변 전압 파워 뱅크의 상세 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 조절부의 상세 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 전압 파워뱅크를 이용한 복수의 전동공구 연결 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 출력 전압을 PWM 직류 대 직류 변환 그래프 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 Butterworth 필터 특성 그래프 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 공구용 가변 전압 파워 뱅크의 상세 블록 구성도이다.
이하, 도 2를 참조하여 다양한 동작 전압을 가지는 복수의 전동공구에 맞는 동작 전원을 가변적으로 제공할 수 있는 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크의 각 구성요소와 각 구성요소에서의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 가변 전압 파워 뱅크(200)는 배터리팩(214), 제1 부하 연결잭(210), 전압 조절부(212), 전압 선택부(218), 표시부(216), 제어부(222) 등을 포함할 수 있다.
먼저, 배터리팩(214)은 파워뱅크에 내장되는 충방전 배터리를 의미한다. 이러한 배터리팩은 예를 들어 리튬이온 배터리일 수 있고, 용량은 3500mAh로 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 부하 연결잭(210)은 파워뱅크(200)에 내장되는 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 부하로 공급하기 위해 복수의 부하가 연결되는 잭을 의미한다. 이때 부하라 함은 도 4에서 보여지는 바와 같이 예를 들어 동작 전압이 서로 다른 종류의 복수의 전동 공구(410)가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이러한 제1 부하 연결잭은 예를 들어 XT-90 표준 커넥터(connector)를 적용하여 장비 호환성을 높일 수 있도록 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전압 조절부(212)는 배터리팩의 출력단에 연결되며 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 상기 배터리팩의 출력 전압을 조절하여 상기 제1 부하 연결잭으로 공급한다.
이때, 이러한 전압 조절부는 CPU(Central Processing Unit)에 의한 PWM 전압 발생 기술이 적용되어 가변 전압 직류 대 직류(DC to DC) 방식으로 동작되며, 도 4에서 보여지는 바와 같이 파워뱅크(200)에 어떤 동작 전압을 가지는 전동 공구(410)가 연결되더라도 전공 공구의 동작 전압을 맞춰 사용할 수 있도록 함으로써 파워뱅크의 활용도를 높일 수 있다.
또한, 이러한 전압 조절부(212)는 PWM 직류 대 직류(DC to DC) 변환 방식으로 상기 배터리팩으로부터의 출력 전압의 크기를 조절하며, 가변 주파수 스텝업 직류 대 직류 변환(Step-Up DC-DC Converter)을 적용하여 전력 변환을 효율을 개선시킬 수 있다. 이때, 본 발명에서는 CPU에 의한 적산 전력 검출이 가능하여 전력 변환 효율을 90% 이상으로 높이는 것이 가능하게 된다.
이때, 가변 주파수 스텝업 직류 대 직류 변환(Step-Up DC-DC Converter)을 적용함에 있어서, 제어 Step이 조밀하고 파형 정형이 정밀할수록 EMI 파형은 방사 규격에 적합하게 할 수 있다. 그러나, PWM 주파수(Frequency)가 너무 높으면 샘플링(Sampling)을 조밀하게 할 수 있는 반면, 채배주파수 때문에 오히려 방사 규격에는 적합하지 않을 수 있어 본 발명에서는 하자 발생이 가장 적은 256-Step으로 하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이러한 전압 조절부는 상기 가변 주파수 스텝업 직류 대 직류 변환 시, 가변 샘플링 주파수 PWM 방식을 적용하여 배터리팩의 발열 현상을 개선시키고, 부하의 충전시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 이러한 전압 조절부는 위와 같이 설명한 동작을 수행하기 위한 세부 구성을 살펴보면, 도 3에서와 같이 저역통과필터, PWM 스위치부, PWM 스위치 제어부 등으로 구성될 수 있으며, 전압 조절부를 이루는 각 구성요소에 대해서는 도 3을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
전압 선택부(218)는 상기 배터리팩의 출력 전압을 조절할 수 있는 복수의 전압 선택 버튼을 구비한다.
표시부(216)는 제어부의 제어에 따라 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크의 다양한 동작 상태를 표시하며, 전압 선택부(218)를 통한 사용자의 조작에 따른 파워뱅크의 동작 전압을 표시한다.
부하 전원 식별부(220)는 제1 부하 연결잭에 타겟 부하가 연결되는 경우, 상기 타겟 부하의 동작 전압을 식별한다.
제어부(222)는 전압 조절부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 조절되도록 하며, 작업자에 의해 상기 전압 선택부에서 특정 제1 타겟 전압이 선택되는 경우, 상기 전압 조절부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 제1 타겟 전압이 되도록 한다
또한, 제어부(222)는 식별된 상기 타겟 부하의 동작 전압과 상기 타겟 부하에 대해 작업자에 의해 선택된 상기 타겟 전압이 일치하는지 검사한 후, 상기 동작 전압과 상기 타겟 전압이 일치하지 않는 경우, 상기 인터버부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 동작 전압으로 조절되도록 제어한다.
또한, 제어부는 LIN 통신(Local Interconnect network)을 통해 상기 제1 부하 연결잭에 연결되는 부하의 통신을 수행하여 상기 제1 부하 연결잭에 연결되는 부하의 호환성을 높이도록 한다.
위와 같이 주변 장치와의 신호처리를 LIN Protocol을 적용하면 전기 자동차의 비상 연료통으로의 활용도 가능하다.
즉, 자동차용 통신 프로토콜(Protocol)은 CAN 통신이 일반적이나 점차 저가형인 LIN 통신으로 프로토콜이 옮겨가고 있는 추세이기 때문에 전기 자동차에서 전력을 공급 받고자 할 때 사용할 수 있으며 이 표준을 그대로 적용하여 기타 주변 장치와도 프로토콜 호환을 할 수 있다.
제2 부하 연결잭(230)은 전동 공구 등의 직류 전원을 사용하는 부하가 아닌 교류 전원을 사용하는 TV, 노트북 등의 일반 가전 제품을 사용하는 부하를 연결하는 잭을 의미한다.
인버터부(232)는 배터리팩의 출력단에 연결되며 상기 배터리팩의 출력 전압을 직류 대 교류로 변환시켜 상기 제2 부하 연결잭으로 공급한다.
이때, 위와 같은 제2 부하 연결잭과 인버터부의 구성은 본 발명의 다른 실시예로서 파워뱅크에 직류 전원을 사용하는 전동 공구 이외에, 교류 전원을 사용하는 TV, 노특북 등의 일반 가전 제품이 연결되는 경우 동작 전압 공급을 위한 구성요소이다.
이러한 경우, 제어부는 제2 부하 연결잭에 상기 제2 부하가 연결되는 경우, 상기 인버터부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압을 직류 대 교류로 변환하여 상기 제2 부하 연결잭에 연결된 제2 부하로 공급한다.
한편, 본 발명에 따른 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크(200)는 도 4에서 보여지는 바와 같이 배터리팩을 포함한 내부 구성요소를 감싸는 외부 하우징 상 작업자가 작업시 자신의 신체에 착용할 수 있는 착용부재(도시하지 않음)가 형성될 수 있다.
이러한 착용부재는 작업상 편리성을 위해 상기 작업자의 허리에 착용할 수 있는 형태로 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 배터리팩은 상기 작업자에 착용될 수 있는 타겟 크기와 타겟 무게로 제작될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 조절부의 상세 블록 구성을 도시한 것이다.
이하, 도 3을 참조하여, 전압 조절부(212)의 각 구성 요소에서의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, PWM 스위치부(312)는 상기 배터리팩의 출력단에 연결되며, PWM 스위치 제어부(314)의 제어에 따라 스위칭 동작을 수행하여 상기 배터리팩으로 출력되는 출력 전압을 제1 부하 연결잭(210)에 연결된 제1 부하의 동작 전압인 타겟 전압으로 변환시킨다.
저역통과필터(Low Pass Filter)(310)는 상기 PWM 스위치부에 연결되며, 상기 PWM 스위치부를 통해 변환된 상기 타겟 전압의 파형에서 노이즈 성분을 제거한다.
즉, 고정 전압 배터리(Battery)에서 가변 전압을 만들기 위해서는 위와 같이 PWM 스위치부를 통한 PWM 스위칭(Switching) 동작이 필요한데, 이러한 스위칭 동작시 도 5의 (a)에서와 같은 노이즈 성분이 발생하게 되는데, 저역통과필터에서 이러한 노이즈 성분을 제거하여 도 5의 (b)에서와 같은 파형을 만들게 된다.
한편, 위와 같은 노이즈 성분은 특히 아날로그 장비에는 지대한 영향을 미치기 때문에 이를 제거하여 전력을 공급해야 하는데, 저 용량은 쉽게 콘덴서(Condenser) 등으로 노이즈 성분을 제거할 수 있으나, 파워뱅크 등과 같은 대용량 배터리 사용 조건에서는 클립(Clip) 현상이 발생할 수 있어 본 발명에서와 같이 저역통과필터를 사용해야 한다. 이때, 이와 같이 저역통과필터 사용시 필터는 차수가 늘어나면 필터 특성은 좋아지나 부품의 용량 제한 때문에 클립 현상이 발생하기 때문에 적절한 차수를 선택하는 것이 중요하다.
본 발명의 일실시예에서는 위와 같은 특성을 고려하여 저역통과필터로서 Butterworth 필터를 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 Butterworth 필터는 도 6의 (a)에서 보여지는 바와 같이 다른 필터들(Chebyshev, Bessel 등)과 비교하여 주파수 통과 대역이 평평하여 통화 대역에서 신호를 오류 없이 전달할 수 있으며, 스커트(Skirt) 부분이 Chebyshev 필터와 비교하여 상대적으로 완만하게 떨어지는 특성을 가지고 있으나 필터 차수를 증가시키는 경우, 도 6의 (b)에서 보여지는 바와 같이 스커트 부분에서도 이상적인 필터에 가까워지는 특성이 있다. 이에 따라, 동력 전력장치에서 Clip 현상 없이 PWM 전원 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.
PWM 스위치 제어부(314)는 상기 제어부(222)의 제어에 따라 상기 PWM 스위치부의 동작을 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 타겟 전압으로 변환되도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 공구용 가변 전압 파워 뱅크는 화이트 파워 LED를 내장하여 어두운 곳에서 조명을 지원하는 것도 가능하다.
예를 들어 전동 공구가 사용되는 공사장 등의 장소는 아직 완성된 시설이 아니기 때문에 조명이 준비되어 있지 않은 경우가 많다. 이러한 경우, 파워뱅크가 조명 기구로의 동작도 가능하도록 파워 LED를 내장하여 작업에 도움이 되도록 할 수 있다.
위와 같이 파워뱅크에서 조명 기능을 지원하도록 하기 위해, 파워뱅크에는 LED 조명부, LED 인버터부, LED 전원 스위치 등이 추가로 구비될 수 있다.
LED 조명부는 배터리팩에 연결되어 배터리팩으로부터 동작 전압을 공급받는다.
LED 인버터부는 상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 상기 LED 조명부의 LED 동작 전압으로 조절한다.
LED 전원 스위치는 사용자의 조작에 따라 LED 조명부의 온오프를 제어하며, LED 조명부가 구동되도록 한다.
파워뱅크의 제어부는 파워뱅크의 하우징상에 별도로 구비되는 LED 전원 스위치가 사용자의 조작에 의해 온되는 경우, 상기 LED 인버터부를 제어하여 상기 배터리팩으로부터 상기 LED 조명부로 상기 LED 동작 전압이 제공되도록 함으로써, 파워뱅크가 LED 조명 기능을 수행할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크에 있어서, 전동 공구용 파워뱅크에 CPU에 의한 PWM 전압 발생 기술을 적용하여 가변 전압 직류 대 직류(DC to DC) 변환 방식으로 파워뱅크의 출력 전압을 파워뱅크에 연결되는 전동 공구에 맞게 가변 조절할 수 있도록 함으로써 어떤 전압의 전동 공구와도 전압을 맞춰 사용할 수 있도록 하여 파워뱅크의 활용도를 높이며, 가변 샘플링 주파수 PWM 기술 적용을 통해 배터리팩의 발열을 최소화하고 충전시간을 단축시키며, 온도 특성과 전력 변환 효율을 자동 계산하여 파워뱅크의 배터리 효율도 높일 수 있도록 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
210 : 제1 부하 연결잭 212 : 전압 조절부
214 : 배터리팩 216 : 표시부
218 : 전압 선택부 220 : 부하 전원 식별부
230 : 제2 부하 연결잭 232 : 인버터부

Claims (8)

  1. 전동 공구용 가변 전압 파워뱅크로서,
    충방전 가능한 배터리팩과,
    상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 직류 전원을 사용하는 제1 부하로 공급하기 위해 복수의 제1 부하가 연결되는 제1 부하 연결잭과,
    상기 배터리팩의 출력단에 연결되며 PWM 방식으로 상기 배터리팩의 출력 전압을 조절하여 상기 제1 부하 연결잭으로 공급하는 전압 조절부와,
    상기 배터리팩의 출력 전압을 조절할 수 있는 복수의 전압 선택 버튼을 구비하는 전압 선택부와,
    상기 전압 조절부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 조절되도록 하며, 작업자에 의해 상기 전압 선택부에서 특정 타겟 전압이 선택되는 경우, 상기 전압 조절부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 타겟 전압이 되도록 하는 제어부와,
    상기 제1 부하 연결잭에 타겟 부하가 연결되는 경우, 상기 타겟 부하의 동작 전압을 식별하는 부하 전원 식별부를 포함하며,
    상기 전압 조절부는,
    상기 배터리팩의 출력단에 연결되어 상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 상기 타겟 전압으로 변환시키는 PWM 스위치부와,
    상기 PWM 스위치부에 연결되며, 상기 PWM 스위치부를 통해 변환된 상기 타겟 전압의 파형에서 노이즈 성분을 제거하는 저역통과필터와,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 PWM 스위치부의 동작을 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 타겟 전압으로 변환되도록 하는 PWM 스위치 제어부를 포함하며,
    상기 저역통과필터는, Butterworth 필터이며,
    상기 전압 조절부는,
    PWM 직류 대 직류 변환 방식으로 상기 배터리팩으로부터의 출력 전압의 크기를 조절하며, 가변 주파수 스텝업 직류 대 직류 변환을 적용하여 전력 변환을 효율을 개선시키며,
    상기 전압 조절부는,
    상기 가변 주파수 스텝업 직류 대 직류 변환 시, 가변 샘플링 주파수 PWM 방식을 적용하여 배터리팩의 발열 현상을 개선시키고, 부하의 충전시간을 단축시키며,
    상기 제어부는,
    LIN 통신(Local Interconnect network)을 통해 상기 제1 부하 연결잭에 연결되는 부하의 통신을 수행하여 상기 제1 부하 연결잭에 연결되는 부하의 호환성을 높이며,
    상기 제어부는,
    상기 식별된 상기 타겟 부하의 동작 전압과 상기 타겟 부하에 대해 작업자에 의해 선택된 상기 타겟 전압이 일치하는지 검사한 후, 상기 동작 전압과 상기 타겟 전압이 일치하지 않는 경우, 상기 전압 조절부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압이 상기 동작 전압으로 조절되도록 제어하며,
    상기 파워뱅크는,
    상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력 전압을 교류 전원을 사용하는 제2 부하로 공급하기 위해 복수의 제2 부하가 연결되는 제2 부하 연결잭과,
    상기 배터리팩의 출력단에 연결되며 상기 배터리팩의 출력 전압을 직류 대 교류로 변환시켜 상기 제2 부하 연결잭으로 공급하는 인버터부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제2 부하 연결잭에 상기 제2 부하가 연결되는 경우, 상기 인버터부를 제어하여 상기 배터리팩의 출력 전압을 직류 대 교류로 변환하여 상기 제2 부하 연결잭에 연결된 제2 부하로 공급하며,
    상기 파워뱅크는,
    상기 배터리팩을 감싸는 외부 하우징을 더 포함하며,
    상기 배터리팩은 상기 작업자에 착용될 수 있는 타겟 크기와 타겟 무게로 제작되며,
    상기 외부 하우징에는 작업자에 착용될 수 있는 착용부재가 형성되며,
    상기 착용부재는,
    상기 작업자의 허리에 착용할 수 있는 형태로 제작되며,
    상기 파워뱅크는,
    상기 배터리팩에 연결되어 배터리팩으로부터 동작전압을 공급받는 LED 조명부와,
    상기 배터리팩으로부터 출력되는 출력전압을 상기 LED 조명부의 LED 동작 전압으로 조절하는 LED 인버터부와,
    사용자의 조작에 따라 LED 조명부의 온오프를 제어하고 상기 LED 조명부가 구동되도록 하는 LED 전원 스위치를 더 포함하며,
    상기 제어부는 파워뱅크의 상기 외부 하우징상에 별도로 구비되는 상기 LED 전원 스위치가 사용자의 조작에 의해 온되는 경우, 상기 LED 인버터부를 제어하여 상기 배터리팩으로부터 상기 LED 조명부로 상기 LED 동작 전압이 제공되도록 하는
    전동 공구용 가변 전압 파워뱅크.
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