KR19990042457A - 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰의 배터리 팩에 구비되는 배터리 셀에 대해 열전변환소자에서 발생되는 전원에 의해 충전이 실행되도록 하여 배터리 팩의 전원공급시간을 최대로 연장시키기 위한 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 단일/다수의 배터리 셀(62)에 대한 충전 전원을 얻기 위한 온도차를 형성하기 위한 제 1 및 제 2가열패널(14, 20)과, 상기 제 1 및 제 2가열패널(14, 20)에 대응적으로 접촉되어 상기 온도차를 갖는 열을 수취하는 제 1 및 제 2패널(16a, 16b)을 갖추고서 상기 온도차에 대응하는 DC전원을 얻는 열전변환소자(16)로 이루어진 자기발전유니트와; 상기 자기발전유니트의 열전변환소자(16)에서 얻어지는 DC전원을 상기 배터리 셀(62)의 충전 전원으로서 변압하는 전원레귤레이터(50)를 포함하는 충전유니트로 이루어지고, 상기 제 1 및 제 2가열패널(14,20)은 상기 배터리 셀(62)이 수납되는 배터리 팩(10)의 전면패널(12)과 후면패널(18)에 설치된다.

따라서, 본 발명에 의하면 배터리 팩(10)의 배터리 셀(62)이 열전변환소자(16)에 가해지는 온도차에 의해 발생되는 충전 전원에 의해 충전작용이 행해지게 됨으로써 휴대폰의 통화대기상태 또는 통화중상태에 대한 전원공급시간의 연장이 가능하게 된다.

Description

휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치

본 발명은 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에 관한 것으로, 특히 열전(熱電)변환소자에서 발전된 전원에 의해 배터리 팩을 충전시켜 휴대폰에 대한 배터리 팩으로부터의 전원공급시간을 연장시킬 수 있도록 된 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에 관한 것이다.

최근에, 전화국의 교환시스템을 매개하여 접속되는 유선전화기의 경우 가입자에게 최대의 이동성을 보장하기 위해, 최대한의 이동성을 갖고서 통화상대방과 통화로를 설정하여 통화가 가능하도록 하기 위해 무선통화채널을 매개하여 통화로를 설정하는 방식의 휴대폰이라던지 PCS(Personal communication system)를 포함하는 개인이동통신장치가 폭넓게 보급되고 있다.

일반적으로 휴대폰에 의해 대표되는 그러한 이동통신시스템에 대해서는 작동전원을 공급하기 위한 수단으로서 단일 또는 다수의 배터리 셀이 조합된 배터리 팩이 착탈방식으로 제공되는 바, 그 배터리 팩은 반복적인 재충전이 가능한 배터리 셀의 용량에 의존하여 그 충전시간(즉, 전원공급시간)이 결정된다.

따라서, 이동통신시스템을 대표하는 휴대폰(또는 PCS폰)을 위한 배터리 팩은 전용의 충전기에 의해 정격용량으로 충전이 이루어진 상태에서만 휴대폰에 대한 안정적인 작동전원의 공급이 가능하게 되면서 휴대폰의 통화에 대한 이동성을 충분하게 확보해줄 수 있게 된다.

그에 더하여, 휴대폰의 배터리 팩에 대해서는 차량에서의 사용시 충전을 위해 시가라이터에 접속가능한 소위 '핸즈프리(Hands free)'장치가 개발되어 실용에 적용된 상태인 바, 그 핸드프리장치에 휴대폰을 장착한 상태에서는 차량의 전원을 이용하여 배터리 팩에 대한 충전이 가능하게 되거나 그 차량의 전원에 의해 휴대폰의 통화가 가능하게 된다.

그러나, 그러한 휴대폰의 경우에는 배터리 팩에 충전된 전원이 소진되면 통화대기 또는 통화중상태의 유지가 불가능하게 된다. 따라서, 그 경우에는 휴대폰의 배터리 팩을 충전상태의 여분의 배터리 팩으로 교체하거나 전용의 배터리 팩 충전장치에 의해 재충전을 행해야만 되지만, 여분의 배터리 팩이 준비되지 않은 경우이거나 배터리 팩 충전장치에 의한 재충전이 불가능한 상태에서는 통화상대방과의 통화로의 재설정 및 통화유지가 불가능하게 된다.

특히, 휴대폰에 의해 통화를 진행하는 도중에 배터리 팩의 충전전원이 소진되어 통화가 단절되는 경우에는 중요한 메시지의 교환이 불가능하게 되거나 중도에 차단되어버리게 된다. 그러한 이유에서 휴대폰의 배터리 팩에 대해서는 그 충전된 전원이 소진되는 경우에 통화대기 또는 통화의 유지가 가능하도록 전원공급시간의 최대한 연장이 필요하게 되는 바, 그 배터리 팩에 의한 전원공급시간의 최대한 연장을 위해서는 휴대폰의 전원을 OFF상태로 하여 필요시에만 휴대폰의 전원을 ON시켜 통화해야 하는 경우가 많으며, 그에 따라 휴대폰의 유효한 사용이 영향을 받게 된다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 배터리 팩의 전원 소진시 통화대기상태의 유지 또는 통화상태의 유지가 가능하도록 열전변환소자에 의해 전원을 발전하여 배터리 팩의 충전에 적용되도록 함으로써 배터리 팩의 전원공급시간을 최대화하기 위한 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 예에 따르면 단일 또는 다수의 배터리 셀의 조합에 의해 구성되어 통화대기/통화중의 작동전원을 인가하도록 된 휴대폰 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 셀에 대한 충전 전원을 얻기 위한 온도차를 형성하기 위한 제 1 및 제 2가열패널과, 상기 제 1 및 제 2가열패널에 대응적으로 접촉되어 상기 온도차를 갖는 열을 수취하는 제 1 및 제 2패널을 갖추고서 상기 온도차에 대응하는 DC전원을 얻는 열전변환소자로 이루어진 자기발전유니트와; 상기 자기발전유니트의 열전변환소자에서 얻어지는 DC전원을 상기 배터리 셀의 충전 전원으로서 변압하는 전원레귤레이터 포함하는 충전유니트로 이루어진 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치가 제공된다.

본 발명에 따르면 상기 제 1 및 제 2가열패널은 상기 배터리 셀이 수납되는 배터리 팩의 전면패널과 후면패널에 설치된다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에 의하면, 휴대폰의 배터리 팩에서 인가되는 작동전원의 레벨이 불충하게 되는 경우 자기발전유니트의 열전변환소자에 대해 온도차를 형성하여 그 열전변환소자에서 발전되는 전원을 상기 배터리 팩의 배터리 셀에 인가하여 충전시키게 되며, 그에 따라 휴대폰에 대한 배터리 팩의 전원공급시간의 연장이 실현되게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치를 구성하는 자기발전유니트를 설명하기 위한 일부절개 개략도,

도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에서 열전(熱電)변환소자의 구조와 작용을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치의 충전유니트의 구성을 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 배터리 팩, 14: 제 1가열패널,

16: 열전변환소자, 20: 제 2가열패널,

50: 전원레귤레이터, 58: 제너다이오드,

62: 배터리 셀.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 예에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치를 구성하는 자기발전유니트를 설명하기 위한 도면을 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 열전변환소자의 일예를 설명하기 위한 도면을 나타낸다.

도 1과 도 2를 참조하면, 휴대폰의 배터리 팩(10)의 전면패널(12)에는 외부적인 가열작용이 행해지는 소정 치수의 제 1가열패널(14)이 설치되고, 이 가열패널(14)의 이면에는 열전변환소자(16)의 제 1패널(16a)이 면접촉되도록 설치된다. 또, 상기 열전변환소자(16)의 제 2패널(16b)에는 상기 배터리 팩(10)의 후면패널(18)에 면접촉되어 방열작용을 위한 소정치수의 제 2가열패널(20)이 설치된다.

여기서, 상기 제 1 및 제 2가열패널(14,20)은 열전도성이 양호한 예컨대 알루미늄판이나 동(銅)판 등의 금속 또는 합금으로 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 열전변환소자(16)로서는 예컨대 일본 페로플루이딕 코포레이션(Nippon Ferrofluidics Coporation)사에서 제조된 열전자냉각소자가 채용가능한 바, 이 열전자냉각소자는 도 2에 도시된 바와 같이 흡열판(30)에 흡수되는 열이 세라믹 기판(32)에 접속되는 도전체(34)를 통해 P채널과 N채널의 열전자 냉각소자(36a, 36b)에 열전도되어 방열판(38)측으로 전도되는 경우 DC전원(40)에 의해 열방출량이 조절되는 구조를 갖게 된다.

따라서, 본 발명에서는 그 열전자냉각소자를 응용하여 흡열판(30)과 방열판(38)에 일정한 온도차를 부여하게 되면 DC전원을 얻을 수 있는 점에 착안하여 상기 열전자냉각소자(즉, 도 1에서 16으로 표시된 열전변환소자에 해당)의 흡열판(30; 즉 도 1의 열전변환소자(16)에서 제 1패널(16a)에 해당)을 제 1가열패널(14)에 면접촉시키는 반면 그 열전자냉각소자의 방열판(38; 즉 도 1의 열전자변환소자(16)에서 제 2패널(16b)에 해당)을 제 2가열패널(20; 결국 이는 방열작용을 가짐)에 면접촉시켜 그 제 1가열패널(14)에 외부적으로 열을 충분하게 가하여 제 2가열패널(20)과의 온도차를 증가시켜 주게 되면 DC전원을 얻게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에 적용되는 충전유니트를 나타낸 도면으로, 상기 열전변환소자(16)에서 얻어지는 DC전원에는 전원레귤레이터(50)가 접속되는 바, 그 전원레귤레이터(50)는 그 DC전원을 상기 배터리 팩(10)에 구비되는 단일 또는 복수의 배터리 셀(62)에 충전가능한 레벨로 변압하게 된다.

상기 전원레귤레이터(50)는 상기 열전변환소자(16)로부터 얻어진 DC전원에서 리플성분을 제거하는 평활캐패시터(52)와 그 평활캐패시터(52)의 후단에 에미터-컬렉터가 접속되는 PNP형 트랜지스터(54), 이 트랜지스터(54)의 베이스 바이어스 전위를 설정하기 위한 베이스 바이어스 저항(56), 상기 트랜지스터(54)의 베이스 바이어스 전위를 일정하게 유지하기 위한 제너다이오드(58)와 캐패시터(60)를 갖추어 구성된다.

이어, 상기한 구성의 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 배터리 팩(10)의 전면패널(12)과 후면패널(18)에는 열전변환소자(16)의 제 1패널(16a)과 제 2패널(16b)에 대응하는 치수의 제 1가열패널(14)과 제 2가열패널(20)이 면접촉형태로 설치된다.

그 상태에서 상기 배터리 셀(62)에 충전된 휴대폰의 작동전원이 일정한 레벨이하로 소진되는 경우 예컨대 상기 배터리 팩(10)의 제 1가열패널(14)과 제 2가열패널(20)이 비교적 큰 온도차(ΔT)를 갖도록 예컨대 제 1가열패널(14)에 대해서만 예컨대 라이터 등의 열원으로부터 열이 가해지도록 하거나 그 제 1가열패널(14)을 마찰시켜서 발생되는 열이 가해지도록 하면 그 제 1 및 제 2가열패널(14,20)의 온도가 상기 열전변환소자(16)의 제 1 및 제 2패널(16a, 16b)에 전달되고, 그에 따라 상기 열전변환소자(16)에서는 그 제 1 및 제 2패널(16a, 16b)의 면적과 열에 의해 DC전원이 얻어지게 된다.

상기 열전변환소자(16)의 DC전원은 전원레귤레이터(50)의 평활캐패시터(52)에서 리플성분이 제거되고나서 베이스 바이어스 저항(56)에 의해 베이스 바이어스가 설정되는 트랜지스터(54)의 에미터-컬렉터를 통해 배터리 셀(62)에 충전을 위해 인가되게 된다. 여기서, 상기 트랜지스터(54)에서 배터리 셀(62)에 인가되는 충전 전원의 레벨은 그 트랜지스터(54)의 베이스에 접속된 제너다이오드(58)의 정격전압과 캐패시터(60)의 충전/방전작용에 의해 항시 일정하게 유지되게 된다.

따라서, 상기한 작용에 의해 배터리 셀(62)이 보조적으로 충전이 행해지게 됨에 따라 결국 휴대폰의 통화대기상태 또는 통화중상태가 양호하게 유지될 수 있게 된다.

한편, 이상에서는 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치가 배터리 팩(20)에 일체로 형성된 예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 그러한 적용예로 한정되지는 않고 예컨대 휴대폰(10)에 일체로 형성하거나 휴대폰(10) 또는 배터리 팩(20)과는 별개로 형성되는 휴대가능한 자기충전장치의 형태로 구성해도 된다.

또한, 상기 자기충전장치를 구성하는 자기발전유니트와 충전유니트를 모듈화하여 휴대폰(10) 또는 배터리 팩(20)에 필요시마다 착탈가능하도록 하는 구성으로의 변형실시도 가능함은 물론이다.

또한, 본 발명에 따른 자기충전장치의 자기발전유니트와 충전유니트는 발명의 기술적 요지 및 요점을 일탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 특히, 상기 열전변환소자(16)로서는 열전자냉각소자의 형태로 한정되지는 않고 자연적 또는 인위적으로 형성되는 온도차(또는 압력차)에 대응하는 전원의 발진이 가능한 소자이면 어떠한 소자도 채용가능함은 물론이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치에 의하면, 휴대폰에 작동전원을 인가하는 배터리 팩이 열전변환소자에서 발진된 전원에 의해 충전가능하게 됨에 따라 배터리 팩에서 인가되는 휴대폰 작동전원의 레벨이 불충분하게 되는 경우에도 그 배터리 팩에 대한 보조적인 충전작용에 의해 배터리 팩의 전원공급시간의 연장이 가능하게 되어 휴대폰의 통화대기상태 또는 통화중 상태의 연장이 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 단일/다수의 배터리 셀(62)의 조합에 의해 전원의 반복적인 충전이 가능한 휴대폰 배터리 팩에 있어서,

   상기 배터리 셀(62)에 대한 충전 전원을 얻기 위한 온도차를 형성하기 위한 제 1 및 제 2가열패널(14, 20)과, 상기 제 1 및 제 2가열패널(14, 20)에 대응적으로 접촉되어 상기 온도차를 갖는 열을 수취하는 제 1 및 제 2패널(16a, 16b)을 갖추고서 상기 온도차에 대응하는 DC전원을 얻는 열전변환소자(16)로 이루어진 자기발전유니트와;

   상기 자기발전유니트의 열전변환소자(16)에서 얻어지는 DC전원을 상기 배터리 셀(62)의 충전 전원으로서 변압하는 전원레귤레이터(50)를 포함하는 충전유니트로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2가열패널(14,20)은 상기 배터리 셀(62)이 수납되는 배터리 팩(10)의 전면패널(12)과 후면패널(18)에 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대폰 배터리 팩의 자기충전장치.