KR20010074181A - 배터리 충전시스템 및 배터리 충전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도된 전압을 직류전압으로 변환, 출력하며, 전기장에 의해 전압이 유도되도록 하는 유도코일과, 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 전력 수신부; 상기 직류전압에 의해 충전되는 배터리; 제어신호를 출력하며, 적정한 충전을 위해 정전압과 정전류가 배터리에 공급될 수 있도록 하기 위한 제어부; 신호 발생부로 구성된 배터리팩과; 외부로부터 공급되는 교류전원에 포함된 노이즈 제거를 위한 필터; 공급된 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 정류기; 상기 필터를 통해 공급되는 교류전원을 이용하여 전원전압을 발생하는 전원전압 발생부; 상기 정류기로부터 공급되는 직류전원을 이용하여 충전용 스위칭 전원을 발생시키는 스위칭 전원부; 상기 스위칭 전원부로부터 공급되는 스위칭 전원에 의해 유도 전압이 발생되도록 하기 위한 전력 송신부; 외부로부터의 신호를 입력받기 위한 신호 수신부; 상기 신호 수신부로부터 공급되는 신호에 따라 상기 스위칭 전원부로 제어신호를 출력하는 전력제어부;로 구성된 배터리 충전장치; 로 이루어져 배터리팩과 배터리 충전장치와의 상호 통신에 의하여 충전이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템을 요지로 한다.

Description

배터리 충전시스템 및 배터리 충전장치{Battery charging system and an apparatus for charging a battery}
본 발명은 휴대용 단말기에 사용되는 배터리 충전시스템 및 그 충전장치에 관한 것으로, 특히 배터리 팩과 충전 장치의 단자접촉 없이 유도전압을 이용하여 충전이 가능하도록 하는 배터리 충전시스템 및 그 충전장치에 관한 것이다.
일반적으로 통신 및 정보 처리 기술이 발달됨에 따라 휴대폰, 캠코더, 노트북 등과 같이 휴대하기 편리한 개인용 단말기들의 사용이 점차적으로 증가되는 추세이며, 기술의 발달에 따라 성능이 향상된 새로운 모델의 단말기가 계속적으로 보급되고 있다.
이러한 휴대용 달말기들은 휴대가 간편하도록 대개 내부 또는 외부에 소형의 배터리 팩이 부착되며, 충전에 의해 재 사용 가능한 배터리의 전원에 의해 동작된다. 따라서 배터리 팩 및 이를 충전하기 위한 충전 장치는 각 단말기의 특성과 외형에 맞도록 제작된다.
그런데 종래의 배터리 팩은 내부에 구비된 배터리의 단자와 충전 장치의 단자가 직접적으로 접촉된 상태에서만 충전이 가능하도록 구성되기 때문에 각 단말기의 배터리 팩에 적합한 충전 장치만 사용되어야 했다. 그러므로 새로운 단말기를 구입하게 된 사용자는 전에 사용하던 단말기의 배터리 팩과 충전 장치를 모두 사용할 수 없게 되고, 새로 구입한 단말기의 배터리 팩에 적합한 충전 장치를 추가로 구입해야 하기 때문에 경제적 부담을 가져야 하며, 대부분의 사용하지 않는 배터리 팩과 충전 장치는 버려지거나 폐기 처리되기 때문에 국가적으로 경제적 손실을 입게 된다.
따라서 본 발명은 배터리 팩과 충전 장치의 상호 단자접촉이 없이 유도전압을 이용하여 충전이 이루어지도록 하므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 휴대용 단말기의 배터리 충전시스템 및 그 충전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 충전시스템은 외부로부터 유도된 전압을 직류전압으로 변환하여 출력하며, 전기장에 의해 외부로부터의 전압이 유도되도록 하는 유도 코일과, 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 평활회로로 이루어진 전력 수신부; 상기 전력 수신부로부터 공급되는 직류전압에 의해 충전되는 배터리; 상기 배터리로 공급되는 전압 및 전류를 모니터하고, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 제어신호를 출력하며, 적정한 충전을 위해 정전압과 정전류가 배터리에 공급될 수 있도록 하기 위한 알고리즘이 프로그램된 마이크로 콘트롤러를 포함하는 제어부; 상기 제어 신호의 입력에 따른 신호를 출력하는 신호 발생부로 구성된 배터리팩과;
외부로부터 공급되는 교류전원에 포함된 노이즈 제거 및 과도전류의 흐름을차단하기 위한 필터; 상기 필터를 통해 공급된 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 정류기; 상기 필터를 통해 공급되는 교류전원을 이용하여 전원전압을 발생하는 전원전압 발생부; 상기 정류기로부터 공급되는 직류전원을 이용하여 충전용 스위칭 전원을 발생시키는 스위칭 전원부; 상기 스위칭 전원부로부터 공급되는 스위칭 전원에 의해 유도 전압이 발생되도록 하기 위한 전력 송신부; 외부로부터의 신호를 입력받기 위한 신호 수신부; 상기 신호 수신부로부터 공급되는 신호에 따라 상기 스위칭 전원부로 제어신호를 출력하며, 적정한 충전이 이루어지도록 하기 위한 알고리즘이 프로그램된 마이크로 콘트롤러를 포함하여 이루어지는 전력제어부;로 구성된 배터리 충전장치; 로 이루어져 배터리팩과 배터리 충전장치와의 상호 통신에 의하여 충전이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전시스템에서 상기 신호 발생부와 신호 수신부는 발광형 광센서와 수광형 광센서, 혹은 발광형 초음파 센서와 수광형 초음파 센서, 혹은 RF 송신회로 및 RF 수신회로를 장착한 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템이다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전시스템에서 상기 스위칭 전원부는 스우칭 모드 전원 공급 장치로 구성된 것을 배터리 충전 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 충전 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 팩이 휴대폰에 부착된 상태를 도시한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 충전 장치를 설명하기 위한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 팩과 충전 장치의 결합 상태를 도시한 사시도.
도 6은 도 2의 전력제어부를 설명하기 위한 플로우 챠트도.
도 7은 도 1의 제어부를 설명하기 위한 플로우 챠트도.
도 8(a),(b)는 본 발명에 따른 2차측 코어와 코일의 형태를 도시한 도면이다.
<도면의 부호에 대한 간단한 설명>
1: 전력 수신부 2: 배터리
3: 제어부 4: 신호 발생부
11: 필터 12: 정류기
13: 스위칭 전원부 14: 전력 송신부
15: 전원전압 발생부 16: 전력 제어부
17: 신호 수신부 100: 배터리 팩
200: 충전 장치 201: 조절 부재
202: 표시부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 팩을 설명하기 위한 블록도이다.
전력 수신부(1)를 통해 유도되는 전압은 예를들어, 리튬 이온 전지로 이루어진 충전용 배터리(2)로 공급되며, 배터리(2)로 공급되는 전압 및 전류는 제어부(3)에 의해 모니터된다. 또한, 상기 제어부(3)는 상기 배터리(2)의 충전 상태에 따라 신호 발생부(4)로 제어신호를 출력하고, 상기 제어 신호를 입력받은 신호 발생부(4)는 예를들어, 광센서의 발광소자로 이루어져 상기 제어신호에 따라 소정의 주파수를 갖는 광신호를 발생시킨다.
상기 전력 수신부(1)는 전기장에 의한 폐회로 형성에 의해 전압이 유도되도록 하는 유도 코일과, 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 평활회로로 이루어진다.
상기 제어부(3)는 상기 배터리(2)로 공급되는 전압 및 전류를 모니터하여 상기 배터리가 정전압 및 정전류로 충전될 수 있도록 하기 위한 제어신호를 발생하며, 이를 위해 예를들어, 마이크로 콘트롤러(Micro controller)가 사용될 수 있다. 따라서 적정한 충전을 위해 정전압과 정전류가 배터리에 공급될 수 있는 알고리즘을 상기 마이크로 콘트롤러에 프로그램시켜 놓으면 프로그램의 실행에 따라 제어신호가 발생될 수 있으며, 이에 따라 상기 신호 발생부(4)는 광신호를 발생한다.
충전시에는 반드시 정전압과 정전류가 공급되어야 하는데, 배터리의 전압이 예를들어, 4.2V일 때까지는 정전류가 흐르도록 하고, 4.2V에 도달되면 정전압 방식으로 전한되어 충전 전류가 점차적으로 감소되도록 한다. 충전시 공급되는 전압은 4.2±0.05V 이내, 전류는 0.35 내지 1.0 CA 정도가 적정하다.
충전이 시작되기 전에는 배터리의 개방회로 전압이 측정되도록 하고, 보호회로에 의해 배터리의 방전이 허용된 상태이면 고속 충전이 실시되도록 한다. 한편, 방전이 금지된 상태이면 약간의 전류가 흐르도록 하여 방전 허용 상태가 되도록 하므로써 배터리의 전압 측정이 가능해 지도록 한다. 이때, 측정된 전압이 1.5V 이상이면 지정된 시간(예를들어 30분)동안 소량의 전류가 흐르도록 하여 충전이 이루어지도록 한 후 다시 개방회로 전압을 측정하는데, 측정이 가능해지면 충전되도록 하고, 측정이 불가능하거나 전압이 1.5V 이하이거나 전류가 흐르지 않으면 비정상적인 배터리로 간주하여 충전이 중단되도록 한다. 또한, 배터리의 충전 여부는 흐르는 전류의 량에 따라 결정되는데, 93 내지 94%의 충전이 이루어졌을 때 0.1CA의 전류가 흐르게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 충전 장치를 설명하기 위한 블록도로서, 상기 도 1에 도시된 배터리 팩에 내장된 배터리를 충전시키기 위한 장치이다.
외부로부터 예를들어, AC90 내지 230V 및 50/60Hz의 교류전원이 공급되면 필터(11)에 의해 노이즈 제거 및 과도전류의 차단이 이루어진다. 상기 필터(11)를 통해 공급된 교류전원은 정류기(12)에서 직류전원으로 변환된 후 스위칭 전원부(13)로 공급되고, 스위칭 전원부(13)는 상기 직류전원을 이용하여 충전에 필요한 스위칭 전원을 발생시킨다. 그리고 상기 발생된 스위칭 전원은 전력 송신부(14)로 공급되고, 전력 송신부(14)에 의해 유도 전압이 발생된다.
한편, 상기 정류기(12)를 통해 공급된 교류전원을 입력받는 전원전압발생부(15)는 상기 스위칭 전원부(13) 및 전력 제어부(16)를 구동시키기 위한 전원전압(Vcc)을 발생시킨다.
또한, 상기 배터리 팩의 신호 발생부(4)로부터 발생된 광신호를 입력받는 신호 수신부(17)는 수신된 신호를 상기 전력 제어부(16)로 공급하는데, 상기 전력 제어부(16)는 상기 신호 수신부(17)로부터 입력되는 신호에 따라 적정한 충전이 이루어지도록 하기 위하여 상기 스위칭 전원부(13)를 제어하기 위한 신호를 출력한다.
여기서, 상기 필터(11)는 상기 교류전원에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터(Noise Filter)와 과도전류의 흐름을 차단하기 위한 퓨즈(Fuse)로 이루어지며, 상기 정류기(12)는 예를들어, 브릿지 다이오드(Bridge Diode)와 전해 콘덴서로 이루어진다.
상기 스위칭 전원부(13)는 상기 배터리를 충전하는데 필요한 충전용 스위칭 전원을 발생시키는 장치로써, 플라이 백(Fly Back) 방식의 스위칭 모드 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply; SMPS)로 구성되며, 수신측의 부하 변동율에 적용될 수 있도록 전류 증폭기(Current Amplifier)가 사용된다. 따라서 상기 전력 제어부(16)로부터 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식으로 제공되는 제어신호를 입력받아 충전에 적합한 스위칭 전원(100KHz 이상)을 상기 전력 송신부(14)로 공급한다.
상기 전력 송신부(14)는 상기 스위칭 전원부(13)로부터 공급되는 스위칭 전원에 의해 발생되는 전기장에 의해 유도 전압이 발생되도록 하는데, 이를 위해 유도 코일이 사용된다. 따라서 상기 전력 송신부(14)의 유도 코일(1차측)에 공급되는스위칭 전원에 의해 상기 배터리 팩의 전력 수신부(1)의 유도 코일(2차측)에 전압이 유도된다.
상기 신호 수신부(17)는 예를들어, 광센서의 수광소자로 이루어져 상기 배터리의 신호 발생부(4)로부터 발생된 광신호를 수신하도록 구성된다.
상기 전력 제어부(16)는 상기 신호 수신부(17)를 통해 공급되는 신호 즉, 상기 배터리 팩의 제어부(3)로부터 발생되는 제어신호가 가지는 명령에 따라 적정한 충전이 이루어지도록 하기 위하여 알고리즘이 내장된 마이크로 콘트롤러로 이루어지며, 프로그램된 알고리즘에 따라 상기 스위칭 전원부(13)를 제어하기 위한 신호를 출력한다.
예를들어, 350 내지 1000㎃의 전류로 충전되도록 하기 위하여 소비되는 전류를 일정한 주기로 검출하여 필요 이상의 전력이 공급되지 않도록 한다. 또한, 최소한의 전류가 흐르는 상태에서 대기하고 있다가 전력 전송 위치가 80% 이상 전송할 수 있는 위치에 도달되면 배터리가 있는 것으로 판단하여 정전류로 충전될 수 있도록 한다.
즉, 상기 전력 제어부의 마이크로 콘트롤러는 주기적으로 충전 상태를 감시하며 배터리가 완충되면 전력의 소모가 최소화되도록 한다. 그리고 충전시 배터리의 안정성과 원활한 전력 전송을 위하여 마그네트에 의해 배터리 팩이 충전 장치에 부착되도록 하고 완충되면 자력이 감소되어 쉽게 분리될 수 있도록 한다.
도 3은 일반적인 휴대폰에 사용될 수 있는 본 발명의 배터리 팩(100)을 도시하는데, 예를들어 "A" 부분에 상기 전력 수신부(1)가 위치하도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 충전 장치(200)의 외형을 도시하는데, "B" 부분에 상기 전력 송신부(14)가 위치되도록 하여 상기 배터리 팩의 전력 수신부(1)와의 접촉 면적이 확보되도록 할 수 있으며, 조절 부재(201)를 설치하여 배터리의 크기에 따라 장착이 편리하도록 한다. 또한, 상기 충전 장치(200)에 예를들어, 발광 다이오드로 이루어진 표시부(202)를 설치하여 배터리의 충전 상태를 용이하게 모니터할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 팩과 충전 장치가 결합된 상태를 도시하는데, 전극간의 접촉이 아닌 유도 코일에 의해 유도되는 전압으로 충전되도록 하므로써 패터리 팩과 충전 장치간의 접촉이 이루어지지 않아 단말기의 종류에 관계없이 충전이 가능해 진다.
도 6은 도 2의 전력제어부를 설명하기 위한 플로우챠트이다.
전원 공급에 따라 시스템이 초기화(101)된 후 전력제어부는 배너리팩이 장착되었는지, 즉 충전부를 검출하여(102) 배터리팩이 장착되어 있지 않으면 전원절약 모드 동작 단계(108)로 진입하고, 배터리팩이 장착되어 있으면 전력송신을 준비한다.(103) 배터리팩으로부터 광 신호를 검출(104)하여 송신할 전력을 산출(105)하고 송신 전력이 제로(0)인지를 판단한다.(106) 산출된 송신전력이 제로이면 전력제어 신호의 출력을 중지하여 전력 송신을 차단하고(109) 전원절약모드 동작 단계(108)로 진입한다. 송신전력이 제로가 아니면 전력 제어신호를 출력하여 전력 송신 동작을 수행하고(107) 다시 상기 광 신호 검출단계(104)로 복귀한다. 송신 전력량은 배터리팩으로부터 출력되는 광신호에 따라 달라진다.
도 7은 도 1의 제어부를 설명하기 위한 플로우챠트도이다.
배터리팩은 충전장치에 장착함에 따라 시스템이 초기화(201)된 후 배터리팩의 상태를 검사(202)한다. 배터리가 충전 가능 상태인지를 판별(203)하여 충전 상태가 아니면 충전 가능 여부를 테스트하고(210), 배터리가 불량인가(211)를 확인한다. 확인 결과 불량이면 충전 금지(213) 상태로 판단하여 충전을 정지한다. 불량이 아니면 상태 검사(202)후 배터리의 전압을 측정(204)하여 완충상태인지 여부를 확인하는데(205), 예를들어, 4.2V 이상이 아니면 정전류 충전, 즉 1단계 충전 및 광신호를 출력하고(206), 전류치를 광신호를 전송하고 계속해서 배터리의 전압이 4.2V일때까지 정전류로 충전한다. 배터리 전압이 4.2V 이상이면 정전압 충전, 즉 2단계 충전 및 광신호를 출력하고(207)하고 배터리 상태를 검사하여(208)하여 완충상태여부(209)를 판단하여 그 이상이면 계속 2단계 충전 및 광신호를 출력하고(207)으로 충전하고 이하이면 충전을 완료한다. 이때도 정전류 충전때와 같은 광신호로 전송한다.
본 발명에서 특히 충전기와 배터리팩은 상호 통신이 가능하게 된다. 이와 같은 충전기와 배터리팩의 통신방법중 첫째, 광센서에 의한 통신을 설명하면,
배터리팩 내부에 발광형 광센서를 장착하고 충전기에 수광형 광센서를 장착한 후 배터리팩 내부의 마이크로 프로세서가 송신할 데이터를 발광형 광센서를 통하여 충전기로 송신한다. 충전기는 수광형 광센서를 통해 광신호를 수신하고 필터 회로 및 증폭회로를 통과한 후 충전기 내부의 마이크로 프로세서로 신호를 입력한다. 송수신하는 데이터의 형태는 송신데이터의 디지털 형태(적외선의 방출 유무로 0과 1을 판단) 그대로 송수신할 수도 있고 송신데이터를 소정의 주파수로 변조해서 송신하고 충전기에서 필터회로 및 복조회로를 구성하여 수신할 수도 있다. 광센서로는 IR(Infrared:적외선) 센서, 가시광선 센서, 레이저 센서등을 사용한다.
또한 본 발명에서는 초음파 센서를 이용하여 충전기와 배터리팩의 통신이 가능하다.
배터리팩 내부에 송신형 초음파 센서를 장착하고 충전기에 수신형 초음파 센서를 장착한 후 배터리팩 내부의 마이크로 프로세서가 송신할 데이터를 송신형 초음파 센서를 통하여 충전기로 송신한다. 충전기는 수신형 초음파 센서를 통해 적외선 신호를 수신하고 필터 회로 및 증폭회로를 통과한 후 충전기 내부의 마이크로 프로세서로 신호를 입력한다. 송수신하는 데이터의 형태는 송신 데이터의디지털 형태를 초음파의 방출유무로 1과 0으로 인식하는 방법을 사용한다.
또한, 본 발명에서는 RF(Radio Frequency)를 이용한 통신이 가능하다.
배터리팩 내부에 RF를 송신할 수 있는 회로를 구성 장착하고 충전기에 이 RF를 수신할 수 있는 회로를 구성 장착한 후 배터리팩 내부의 마이크로 프로세서가 송신할 데이터를 RF 회로로 보내면 RF 회로는 이 데이터를 변조 및 증폭해서 RF의 형태로 충전기로 송신한다. 충전기는 RF 수신회로를 통하여 RF 신호를 수신하고 필터회로, 증폭회로 및 복조회로를 통과한 후 충전기 내부의 마이크로 프로세서로 신호를 입력한다. 송수신 시 사용하는 변복조 방법은 기존의 디지털 신호와 RF 신호사이의 변복조 방법 즉 FSK등을 사용한다.
다음은 본 발명에서 배터리의 인식방법에 관하여 설명하기로 한다.
발광형 및 수광형 광센서에 의한 인식방법에 있어서는, 충전기에 장착되어 있는 발광형 광센서와 적외선 통신용으로 사용하는 수광형 광센서를 이용하여 충전기 내부의 마이크로 프로세서에 의하여 주기적으로 발광형 광센서가 광신호를 방출하고 배터리팩이 충전기에 근접하면 반사되어 돌아오는 광신호를 수신하여 배터리팩을 인식한다. 또는 충전기에 있는 수광형 광센서와 배터리팩에 있는 발광형 광센서를 이용하여 충전기의 1차 코일에서 항상 미소 전력을 흐르게 하여 배터리팩이 충전기에 근접하면 배터리팩이 전력 수신을 감지하여 배터리팩 내부의 발광형 광센서를 이용하여 배터리팩의 근접을 광통신을 이용하여 충전기 내부의 마이크로 프로세서에서 알리게 된다.
송신형 및 수신형 초음파 센서에 의한 인식방법에 있어서는, 충전기에 장착되어 있는 송신형 초음파 센서와 초음파 통신용으로사용하는 수신형 초음파 센서를 이용하여 충전기 내부의 마이크로 프로세서에 의하여 주기적으로 송신형 초음파 센서가 초음파 신호를 방출하고 배터리팩이 충전기에 근접하면 반사되어 돌아오는 초음파 신호를 수신하여 배터리팩을 인식한다. 또는 충전기에 있는 수신형 초음파 센서와 배터리팩에 있는 송신형 초음파 센서를 이용하여 충전기의 1차 코일에서 항상 미소전력을 흐르게 하여 배터리팩이 충전기에 근접하면 배터리팩이 전력수신을 감지하여 배터리팩 내부의 송신형 초음파 센서를 이용하여 배터리팩의 근접을 초음파 통신을 이용하여 충저기 내부의 마이크로프로세서에 알린다.
송신 RF 및 수신 RF 회로에 의한 인식방법에 있어서는 송신 RF 및 수신 RF회로와 배터리팩에 있는 송신 RF 회로를 이용하여 충전기의 1차 코일에서 항상 미소전력을 흐르게 하여 배터리팩이 충전기에 근접하면 배터리팩이 전력 수신을 감지하여 배터리팩 내부의 송신 RF 회로를 이용하여 배터리팩의근접을 RF통신을 이용하여 충전기 내부의 마이크로 프로세서에 알린다.
자석식 스위치를 이용한 인식방법에서는 충전기와 배터리팩에 각각 자석과 자석식 스위치 혹은 그 반대의 조합을 장착하여 충전기에 배터리팩이 근접하면 자석식 스위치가 작동하여 배터리팩이 근접함을 감지하고 배터리팩 내부의 발광형 적외선 센서, 송신형 초음파 센서, 송신 RF 회로 중 한가지를 이용하여 배터리팩의 근접을 적외선통신, 초음파 통신, RF통신중 한가지를 이용하여 충전기 내부의 마이크로 프로세서에 알린다.
도 8은 본 발명에 따른 2차측 코어와 코일의 형태를 도시한 도면으로 (a)는 일반 에나멜 동선형이고 (b)는 플렉시블 PCB형을 나타낸다.
본 발명에서 특히 2차측 코어의 형태는 기존의 트랜스포머나 유도기전력을 이용한 전력 송수신시 아용하는 코어의 형태는 '??' 혹은 '??'의 형태가 대부분이나 본 발명의 경우에서 코어는 'I'의 형태의 코어를 얇게 가공한 박막형태를 가진다. 또한 기존의 2차측 코일은 '??' 혹은 '??' 형태의 코어에 직접 감는 적층방식을 사용하나 본 발명에서는 2차측 코일을 에나멜선등을 사용할때에는 평면으로 감은 후 박막형태의 코어에 부착하고 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)등을 사용시에는 FPCB에 직접 코일 형태를 구성하여 박막 형태의 코어에 부착한다.
즉, 2차측 코어를 박막형태의 'I' 코어를 사용하고 에나멜선이나 FPCB등으로평면적으로 구성하여 코어에 부착함으로써 배터리팩 내에서의 코어와 코일의 점유면적을 최소한으로 줄일 수 있다. 또한 FPCB를 이용한 코일은 FPCB 상에 배터리팩 내의 다른 전자회로를 구성 장착할 수 있으므로 전체 부피를 줄일 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 배터리 팩과 충전 장치가 서로 접촉되지 않은 상태에서도 충전이 이루어지도록 하므로써 단말기의 종류 및 형태에 관계없이 배터리의 충전이 가능해 진다. 따라서 단말기 구입시 충전 장치의 구입으로 인한 경제적 부담이 제거되며, 충전 장치의 폐기처분으로 인한 경제적 손실도 발생되지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 충전 장치를 공공장소(터미널, 역, 공항, 관공소 등)에 설치하거나, 자판기 등에 설치할 경우 단말기 사용자의 편의를 도모할 수 있다.
또한 본 발명의 충전기는 배터리팩에서 요구하는 전력을 실시간으로 제어 및 송신할 수 있으므로 배터리팩 내의 회로를 장착한 모든 휴대기기의 충전 배터리시스템에 적용 가능하다. 따라서 한 충전기를 이용하여 휴대용 통신 장비, PDA, 휴대용 오디오 기기등 휴대할 수 있는 모든 전기기기를 충전할 수 있다. 또한 배터리팩 내의 마이크로 프로세서가 배터리의 종류, 특성, 충전방법을 모두 기억하고 있으므로 리튬이온전지, 리튬폴리머 전지 이외에도 모든 2차전지에 적용 가능하다.

Claims (10)

  1. 외부로부터 유도된 전압을 직류전압으로 변환하여 출력하며, 전기장에 의해 외부로부터의 전압이 유도되도록 하는 유도 코일과, 유도된 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 평활회로로 이루어진 전력 수신부; 상기 전력 수신부로부터 공급되는 직류전압에 의해 충전되는 배터리; 상기 배터리로 공급되는 전압 및 전류를 모니터하고, 상기 배터리의 충전 상태에 따라 제어신호를 출력하며, 적정한 충전을 위해 정전압과 정전류가 배터리에 공급될 수 있도록 하기 위한 알고리즘이 프로그램된 마이크로 콘트롤러를 포함하는 제어부; 상기 제어 신호의 입력에 따른 신호를 출력하는 신호 발생부로 구성된 배터리팩과;
    외부로부터 공급되는 교류전원에 포함된 노이즈 제거 및 과도전류의 흐름을 차단하기 위한 필터; 상기 필터를 통해 공급된 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 정류기; 상기 필터를 통해 공급되는 교류전원을 이용하여 전원전압을 발생하는 전원전압 발생부; 상기 정류기로부터 공급되는 직류전원을 이용하여 충전용 스위칭 전원을 발생시키는 스위칭 전원부; 상기 스위칭 전원부로부터 공급되는 스위칭 전원에 의해 유도 전압이 발생되도록 하기 위한 전력 송신부; 외부로부터의 신호를 입력받기 위한 신호 수신부; 상기 신호 수신부로부터 공급되는 신호에 따라 상기 스위칭 전원부로 제어신호를 출력하며, 적정한 충전이 이루어지도록 하기 위한 알고리즘이 프로그램된 마이크로 콘트롤러를 포함하여 이루어지는 전력제어부;로 구성된 배터리 충전장치; 로 이루어져 배터리팩과 배터리 충전장치와의 상호 통신에 의하여 충전이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리는 리튬 이온 및 리튬 폴리머 전지중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 발생부와 신호 수신부는 발광형 광센서와 수광형 광센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 발생부와 신호 수신부는 발광형 초음파 센서와 수광형 초음파 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 발생부와 신호 수신부는 RF 송신회로 및 RF 수신회로를 장착한 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 전원부는 스위칭 모드 전원 공급 장치로 구성된 것을 특징으로하는 배터리 충전 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력 송신부와 전력수신부는 유도코일을 이용하는 것을 특징으로 하는 으로 하는 배터리 충전 시스템.
  8. 제8항에 있어서,
    상기 유도코일에서 코어는 I 의 형상의 박막형태이며, 2차측 코일을 평면으로 감은 후 상기 박막형태의 코어에 부착하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유도코일에서 코일을 FPCB에 직접 구성하여 박막형태의 코어에 부착하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 배터리 충전장치는,
    배터리를 안착하기 위한 몸체부의 사이에 좌우 슬라이딩 가능한 이동부재를 구비토록 하여 배터리의 크기에 관계없이 충전할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
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