KR20060036411A - 내장 통신 포트를 구비한 배터리 팩 - Google Patents

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KR20060036411A
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에드워드 코간
블라디미르 야크니치
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심볼테크놀로지스,인코포레이티드
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Abstract

배터리 팩 어셈블리와 일체로 된 통신 포트를 제공하는 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 이 시스템은 배터리 팩의 인쇄 회로 기판을 통하여 외부 장치와 호스트 장치 간의 경로를 제공한다. 배터리 팩은 외부 장치들과 인터페이스 접속하기 위해 인쇄 회로 기판 상에 실장된 통신 포트들을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판은 배터리 셀(들)뿐만 아니라 호스트 장치의 CPU에도 전기적으로 및/또는 기계적으로 접합된 소정의 배선 패턴이 형성된 기판(들)을 더 포함한다.
배터리 팩, 통신 포트, 인쇄 회로 기판, 호스트 장치, 외부 장치

Description

내장 통신 포트를 구비한 배터리 팩{BATTERY PACK WITH BUILT―IN COMMUNICATION PORT}
본 발명은 일반적으로 배터리 팩 어셈블리에 관한 것으로 특히 호스트 장치에 데이터를 전송하기 위해 인쇄 회로 기판을 이용하는 내장 통신 포트를 구비한 배터리 팩 시스템에 관한 것이다.
전형적으로 전자 장치들의 사이즈를 줄이면서, 동시에 관련 조립 비용을 낮추고 그들 전체의 견고성(ruggedness)을 향상시키고자 하는 요구가 있다. 특히, 핸드 홀드 이동 단말(hand hold mobile terminals), 통신 장치 등과 같은 다수의 전자 장치들은 다양한 조립 비용을 갖고 일반적으로 혹독한 환경에서의 이용 중에 손상을 입기 쉽다. 그러한 장치들은 일반적으로 중앙 처리 장치(CPU) 기판, 디스플레이, 키보드, 및 내부 배선과 같은 전자 컴포넌트들을 플라스틱 또는 다른 구조 재료로 만들어진 하우징 안에 봉입(enclosing)함으로써 조립된다. 봉입체(enclosure)는 통상적으로 보호 수단(protective measure)으로 이용되고 전형적으로 2개의 부분; 상부 하우징 및 하부 하우징으로 형성되고, 하우징의 한쪽 또는 양쪽에 전자 컴포넌트들이 설치된다.
다수의 그러한 전자 장치들은, 스위치, 플러그, 소켓 장치(socket arrangements) 및 통신 포트를 포함하는 다양한 인터페이스 컴포넌트들을 이용하고, 이들 컴포넌트들은 그 후 예컨대, 병렬(parallel), SCSI, 파이어월(IEEE 1934), 이더넷 등의 통신 표준 및/또는 프로토콜의 임의의 적당한 통신 인터페이스용으로 이용된다. 전형적으로, 그러한 전용 통신 포트들은 전자 장치의 조립 및 제조 비용을 증가시킨다. 더욱이, 그러한 인터페이스 컴포넌트들과 관련된 개구들(openings)은 일반적으로 전자 장치의 오염을 일으킨다. 예컨대, 습기 및 다른 미세 입자들이 그 장치에 들어가서 해당 장치의 수명 중에 그 성능에 영향을 미친다. 전용 통신 포트들의 신뢰도도 시간에 걸쳐서 영향을 받을 수 있다.
일부 설계자들은 그러한 오염을 완화하기 위해 각종 개시킷 장치들(gasket arrangements)에 의지하였다. 그렇지만, 그러한 개스킷 장치들은 예컨대 높은 습도 및 온도, 부식제의 존재 등과 같은 혹독한 환경에서 적절한 기능을 보장하기 위하여 정기적인 검사 및 유지 보수를 필요로 한다.
게다가, 그러한 장치들에 대해서는, 관련 통신 포트들 및 전자 컴포넌트들이 배치 중에 예컨대 1000 내지 4000g 정도의 가속의 높은 충격 조건 및 가속에 노출될 수 있는 응용들이 있다. 이런 점에서, 그를 통해 각종 컴포넌트들이 인터페이스 접속하는 통신 포트들의 전기적 상호 접속들이 각각 높은 레벨의 가속으로부터 생길 수 있는 진동 및 충격 손상으로부터 적절히 보호되도록 할 필요도 증가하였다. 그러한 기계적 충격들은 전형적으로 통신 포인트들에 대한 접속의 신뢰도에 영향을 미친다. 따라서, 높은 레벨의 가속으로부터 생길 수 있는 진동 및 충격 손상으로부터 통신 포트들의 각종 전기적/기계적 콘택트들에 대한 적절한 보호가 요 구된다.
그와 동시에, 그러한 전자 장치들은 전형적으로 해당 전자 장치의 수명 중에 마멸(wear and tear)되기 쉬운 전기적/기계적 콘택트들을 갖는 각종 교체 가능한 배터리 장치들을 포함한다. 예를 들면, 그러한 배터리 장치들은 배터리 셀들로 이루어진 재충전 가능한 배터리 팩들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 그러한 팩의 하나의 배터리 장치 또는 배터리 셀이 소모(deplete)될 경우, 그것은 호스트 장치로부터 제거되어 또 다른 충분히 충전된 배터리 셀로 교체될 수 있고, 소모된 배터리 장치 또는 셀은 재충전되거나 폐기된다. 그러한 배터리 팩 장치는 전형적으로 재충전 가능한 배터리 셀들을 보호하는 밀봉 봉입체(sealed enclosure)를 포함할 수 있다. 배터리 팩 봉입체의 외부 표면 상의 콘택트들은, 배터리 팩이 전자 장치에 장착될 때, 전자 장치 상의 콘택트들 또는 내부 단자 콘택트와 결합한다. 그러한 배터리 팩들은, 전체 배터리 팩에 요구되는 용량, 각 배터리의 용량 및 사이즈, 및 유사한 인자들(factors)에 따라서, 2개 또는 3개의 열로 배열될 수 있다. 이들 장치들의 배터리들을 충전 또는 방전하려면 배터리들 간 및 패키지 단자들과 배터리들 간의 전기적 접속을 위한 각종의 도전 부품들(conducting parts)의 이용을 필요로 한다. 그러한 도전 부재들은 전형적으로 마멸되기 쉽고, 이러한 마멸은 전자 장치의 수명 중에 그 성능에 영향을 미칠 수 있다.
그러므로, 종래의 장치들과 관련된 전술한 결함들을 극복할 필요가 있다.
<발명의 개요>
다음은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 양태들에 대한 기본적인 이해를 제공 하기 위하여 본 발명에 대한 간략화된 개요를 제시한다. 이 개요는 본 발명에 대한 광범위한 개관은 아니다. 이것이 의도하는 바는 본 발명의 기본적인 또는 중요한 엘리먼트들을 식별하려는 것도, 본 발명의 범위를 한정하려는 것도 아니다. 오히려, 이 개요의 유일한 목적은 이하에서 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서론으로서 본 발명의 일부 개념들을 간략화된 형태로 제시하기 위한 것이다.
본 발명은 호스트 장치(host unit)에 전력을 공급하는 배터리 팩 어셈블리의 일부로서 및/또는 그 안에 내장된 통신 포트(들)를 제공하는 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 일 양태에서, 배터리 팩 어셈블리는 배터리 팩을 주관(hosting)하는 전자 장치의 CPU에 각종 전기 신호 및/또는 데이터를 전송하는 컴포넌트로서 기능하는 인쇄 회로 기판(들)(PCB)을 포함한다. 이 인쇄 회로 기판은 배터리 셀(들)뿐만 아니라 호스트 장치의 CPU에도 전기적으로 및/또는 기계적으로 접합된 소정의 배선 패턴이 형성된 기판(들)을 포함한다. 그러므로, 호스트 장치가 그것의 CPU와 관련된 전용 포트들(예컨대, 통신 포트들)을 이용할 필요가 경감된다. 그 이유는 호스트 장치는 그것의 배터리 팩에 제공된 포트들을 통하여 외부 장치와 상호 작용하기 때문이다. 이는 또한 호스트 장치의 제조 및 설계와 관련된 비용을 저감시킨다.
본 발명의 다른 양태는 인쇄 회로 기판 및 배터리 셀들을 포함하는 배터리 팩을 제공한다. 배터리 팩 내에서 배터리 셀(들)은 인쇄 회로 기판에 대해 간격을 두고(in a spaced relation) 유지되므로, 인쇄 회로 기판과 배터리 셀(들) 사이에 통신 포트 및 충전 포트들을 실장하기 위한 충분한 공간이 제공된다. 그러한 포트 들은 또한 인쇄 회로 기판과 일체로 될 수도 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 배터리 컴파트먼트(battery compartment)는 상부 케이스 및 하부 케이스를 포함할 수 있고, 이들 사이에는 배터리 셀들을 보유하기 위한, 그리고 조작자에 의한 작동(actuation)에 응답하여, 그 케이싱으로부터 배터리 셀을 제거하기 위한 변형 가능한 래치 부재(deformable latch member)를 구비한다. 본 발명의 다른 양태에서, 인쇄 회로 기판은 스냅 커넥션(snap connection)을 통하여 거기에 직접 플러그 접속되는 배터리 셀들과 실질적으로 평행하게 연장한다. 게다가, 양과 음의 단자 커넥션들이 호스트 장치의 CPU와 결합하기 위해 인쇄 회로 기판 상에 제공된다. 그러한 커넥터들은, 단일 스택(single stack)을 형성하도록 교대로 결합된, 다수의 탄성이 있는 도전성 영역들(elastic, resilient, conductive regions) 및 다수의 탄성이 있는 유전성 영역들(elastic, resilient, dielectric regions)을 포함할 수 있다. 따라서, 호스트 장치의 수명에 걸쳐서, 배터리 팩이 변경될 때마다, 새로운 배터리 팩의 일부인 새로운 접속 콘택트들이 기존의 배터리 팩과 관련된 마멸된 콘택트들을 대체한다. 따라서, 호스트 장치와의 통신의 신뢰도가 증가한다.
본 발명에 따른 다른 양태에서, 인쇄 회로 기판(PCB)의 일 측면에는, 외부 장치들 및/또는 주변 장치들과 인터페이스 접속하기 위한 통신 포트 및 충전 콘택트들이 제공된다. 마찬가지로, 인쇄 회로 기판의 다른 측면에는, 호스트 장치의 CPU와 접속하기 위한 전력 및 통신 콘택트들을 위한 접속 단자들이 제공된다. 이처럼, PCB는 주변 장치로부터 CPU로 각종 신호 및/또는 데이터를 전달하기 위한 경 로로서 기능한다. 달리 표현하면, 배터리 컴파트먼트의 PCB는 외부 장치들로부터 호스트 장치의 CPU로 각종 신호들을 전송하기 위한 어셈블리로서 기능한다. 더욱이, PCB는 동박(copper foils) 또는 다른 도전성 재료에 접합(bond)된 폴리이미드 막들을 통합하는 가요성(flexible) 인쇄 회로 기판일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 배터리 컴파트먼트에는 인쇄 회로 기판을 백 플레인(back plane)에 접속하기 위한 또는 인쇄 회로 기판 및 호스트 장치를 필요에 따라 각종 회로 구성에서 다른 장치들에 접속하기 위한 적당한 액세스(access)가 제공될 수 있다.
전술한 그리고 관련 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하에서 충분히 설명되는 특징들을 포함한다. 이하의 설명 및 첨부 도면들은 본 발명의 특정한 예시적 양태들을 상세히 제시한다. 그러나, 이들 양태들은 본 발명의 원리들이 이용될 수 있는 다양한 방법들 중 극히 일부만을 나타낸다. 본 발명의 다른 양태, 이점 및 새로운 특징들은 본 발명에 대한 이하의 상세한 설명을 도면과 관련하여 고찰할 때 명백할 것이다. 도면의 판독을 용이하게 하기 위해, 도면들 중 일부는 도면 간에 또는 주어진 도면 내에서 일정 비율로 도시되지 않았을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따라서 배터리 팩을 통합한 호스트 장치의 개략 블록도를 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따라서 통신 포트들이 실장된 배터리 팩의 PCB의 사시도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따라서 배터리 팩의 일부로서 이용되는 가요성 인쇄 회로 기판의 상세도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따라서 PCB 및 배터리 셀들을 봉입하기 위한 배터리 팩 케이싱을 예시한다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따라서 배터리 팩 어셈블리의 분해 사시도를 예시한다.
도 6은 호스트 장치 및 주변 장치에의 커넥션 포인트들을 갖는 배터리 팩의 사시도를 예시한다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 예시한다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 팩을 주관하는 단말 장치 아키텍처의 개략 블록도를 예시한다.
이제 도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도면 전반에 걸쳐서 유사한 엘리먼트들을 지시하기 위해 유사한 참조 부호가 사용된다. 이하의 설명에서는, 설명을 목적으로, 본 발명의 충분한 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정한 상세들이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 상세들 없이도 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 그 밖에, 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위하여 잘 알려진 구조들 및 장치들은 블록도로 도시되어 있다.
이 출원에서 사용될 때, "컴퓨터 컴포넌트"라는 용어는 하드웨어든, 하드웨어와 소프트웨어의 조합이든, 실행 중인 소프트웨어이든 간에, 컴퓨터 관련 엔티티를 가리키도록 의도되어 있다. 예를 들면, 컴퓨터 컴포넌트는 프로세서 상에서 실행되는 프로세스, 프로세서, 오브젝트, 실행 파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들에 제한되지는 않는다. 예시로서, 서버 상에서 실행되는 애플리케이션과 서버 모두가 컴퓨터 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 컴포넌트들이 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 존재할 수 있고 컴포넌트는 하나의 컴퓨터에 로컬화(localize)되거나 및/또는 2 이상의 컴퓨터 사이에 분산될 수 있다.
본 발명은 통신 포트(들)이 결합된 인쇄 회로 기판(들)(PCB)을 포함하는 배터리 팩 어셈블리를 통하여, 호스트 장치와 외부 장치 간의 통신 경로를 제공한다. 우선 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 양태에 따라서 배터리 팩을 이용하는 전자 장치에 대한 개략 블록도가 예시되어 있다. 호스트 장치(12)는 인쇄 회로 기판 및 배터리 장치(들)(10)을 구비한 배터리 팩(18)으로부터 전력을 끌어낸다. 배터리 팩(18)은 호스트 장치(12)에 탈착 가능하게 장착된다. 호스트 장치(12)는 탈착 가능한 전원을 갖는 임의의 휴대형 전자 장치로서, 예컨대, 휴대형 핸드 스캐너 장치 또는 바 코드 판독기, 송신기, 수신기, 컴퓨터, 개인 전자 오거나이저(personal electronic organizers), 전자 내비게이션 장치, 및 탈착 가능한 배터리 셀을 갖는 보조 배터리 전원을 구비한 임의의 전자 장치일 수 있다. 운영 시스템(11)과, 또한 관련 CPU(14)는 데이터 기억 장치 어셈블리(17)와 상호 작용한다. 데이터 기억 장치 어셈블리(17)는 전형적으로 메모리 셀들의 어레이를 포함하고, 각각의 메모리는 1Mbit, 2 Mbit, 8Mbit 또는 유사한 기억 장치 셀들에 따라서 그리고 휘발성 메모리 IC로서 제조될 수 있다. 그러한 메모리 셀들은 여러 임피던스 레벨에 대응하는 2 이상의 상태들을 가질 수 있다. 이들 상태들은 바이어스 전압을 인가함으로써 설정되고, 그 후 셀들은 다른 전압이 역 바이어스로 인가될 때까지 그들 각자의 상태들에서 유지된다. 따라서, 데이터 기억 장치(17)의 각 메모리 셀은 액세스되거나 또는 정보가 "판독", "기입" 또는 "소거"될 수 있다. 메모리 셀들은 "0"과 "1"로도 불리는 "오프" 또는 "온" 상태(예컨대, 기억 장치가 2개의 상태로 제한될 경우)로 정보를 유지할 수 있다. 이 정보를 저장하기 위하여, 메모리 셀은 메모리 셀이 단일 비트의 정보를 유지할 수 있게 하는 전하의 저장을 허용하는 커패시터 구조를 포함할 수 있다. 그러한 메모리 셀들은 전형적으로 커패시터 상의 전하 및/또는 그들의 정보를 유지하기 위해 리프레시 신호를 이용한다. 메모리 기억 장치(17)의 몇몇 예로는, 다이내믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 더블 데이터 레이트 메모리(DDR), 플래시 메모리, 금속 산화물 반도체 전계 효과형 트랜지스터(MOSFET) 등과 같은 메모리 장치들이 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 배터리 팩 어셈블리(18)는 각종 전기 신호들 및 데이터를 배터리 팩(18)을 주관하는 호스트 장치의 CPU(14)에 전송하는 컴포넌트로서 기능하는 인쇄 회로 기판(들)(PCB)을 포함한다. 인쇄 회로 기판은 배터리 셀(들)뿐만 아니라 호스트 장치의 CPU에도 전기적으로 및/또는 기계적으로 접합된 소정의 배선 패턴이 형성된 기판(들)을 포함한다. 따라서, 호스트 장치(12) 및 그것의 CPU(14)와 관련된 전용 통신 포트들에 대한 필요성이 경감된다. 이는 또한 호스트 장치(12)의 제조 및 설계와 관련된 비용을 줄여준다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따라서 통신 포트들이 실장된 PCB의 사시도를 예시한다. PCB(20)는 외부 장치로부터의 데이터와 같은 각종 데이터 및/또는 신호들을 호스트 장치의 CPU에 인도하기 위한 복수의 배선 패턴들(22)을 포함한다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 인쇄 회로 기판(20)은 배터리와의 전기적 접촉을 제공하기 위한 커넥션(24)을 통하여 거기에 직접 플러그 접속되는 배터리 셀들(도시되지 않음)과 실질적으로 평행하게 연장한다. 단부 커넥션(end connection)(24)에는 배터리와 커넥션(24) 간의 전기적 경로를 제공하기 위한 도전체(28)가 부착되어 있다. 예컨대, 배터리 도전체에 부착된 수 커넥터(male connector) 및 회로 기판에 실장되어 있는 암 커넥터(female connector)와 같은, 각종 "스냅(snap)" 커넥터들이 커넥터(24)로 이용될 수 있다. 수 커넥터와 암 커넥터의 맞물림과 동시에 배터리와 회로 기판(20) 간에 회로 경로가 형성된다. 또한, 회로 기판 상에 실장된 커넥터들과 PCB의 각종 컴포넌트들 사이에 외부 장치들로의 각종 다른 전기적 커넥션들이 제공될 수 있다. 게다가, 호스트 장치의 CPU와 결합하기 위해 인쇄 회로 기판(20)의 일 측면에 양과 음의 단자 커넥션들(positive and negative terminal connections)(17, 26)이 제공된다. 그러한 커넥터들은, 병렬로 배치되고 그 사이에 일체적으로(integrally) 박편의 베이스 막(thin piece of base film)에 의해 유지된 복수의 리드들을 가진 가요성 접합 부재들(bendable joint members)을 더 포함할 수 있다. 그러한 베이스 막은 접합 부재에 전기 절연성 및 내열성을 제공한다. 따라서 접합 부재는 신뢰할 만한 전기 도전체로서 기능한다. 더욱이, 그러한 접합 부재는 얇은 베이스 막 때문에 유연하게 구부릴 수 있고, 따라서 회로 기판을 배터리 케이스에 효율적으로 끼워넣을 수 있다.
이와 유사하게, 인쇄 회로 기판(20)의 다른 측면에는, 주변 장치들 및 외부 장치들과 결합하기 위한 각종 통신 포트들(28) 및 충전 콘택트들(29)이 제공된다. 그러한 커넥터들은, 단일 스택을 형성하도록 교대로 결합된, 다수의 탄성이 있는 도전성 영역들 및 다수의 탄성이 있는 유전성 영역들을 포함할 수 있다. 그러므로, 배터리 컴파트먼트의 일부인 PCB는 외부 장비로부터 호스트 장치의 CPU로 각종 신호들 및/또는 데이터를 전달하기 위한 경로로서 기능한다. 따라서, 호스트 장치의 수명에 걸쳐서, 배터리 팩을 변경할 경우, 마멸된 콘택트들을 대체하는 새로운 접속 콘택트들이 제공된다. 따라서, 호스트 장치와의 통신의 신뢰도가 증가한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, PCB(20)는 가요성(flexible) 회로 기판일 수 있다. 이제 도 3을 참조하면, 가요성 PCB(20)의 일부의 상세도가 도시되어 있는데, 범프 전극들(37)을 사이에 두고 그 위에 전자 컴포넌트(36)가 실장되어 있다. 본 발명의 일 양태에서, 가요성 인쇄 회로 기판(20)은 베이스 부재로서 기능하는 베이스 막(30), 이 베이스 막(30) 상의 도전체 층(34), 및 이 도전체 층(34) 상의 커버 층(35)을 포함한다. 베이스 막(33), 도전체 층(34) 및 커버 층(35)은 접합제(bonding agent)(도시되지 않음)에 의해 함께 접합된다. 베이스 막(33)은 전형적으로 폴리이미드로 제조될 수 있다. 도전체 층(34)은 단일 층으로 예시되어 있지만, 복수의 층이 제공될 수도 있다는 것을 알아야 할 것이다. 복수의 도전체 층(34)을 포함하는 전체 가요성 인쇄 회로 기판(20)의 두께는 전자 컴포넌트들의 타입 및 원하는 강도(stiffness)에 따라서 다를 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 전자 컴포넌트(36)는 범프 전극들(37)을 통하여 가요성 인쇄 회로 기판(20)의 도전체 층(35)에 전기적으로 접속된다. 그러한 전극들(37)은 전자 컴포넌트 측 또는 도전체 층(34) 상에 미리 제공될 수 있다. 게다가, 전자 컴포넌트(36)는 예컨대 에폭시 수지 또는 실리콘 타입의 봉입 수지(encapsulating resin)(38)를 통하여 봉입되도록 가요성 인쇄 회로 기판(20)의 일부로서 실장될 수 있다. 더욱이, 봉입 수지(38) 상에 부가적인 보강제(stiffener)로서 상부 보강판(upper reinforcing plate)(33)이 제공된다. 회로 기판의 하부에도 유사한 보강판(32)이 제공될 수 있다. 따라서, 가요성 인쇄 회로 기판(20)은 전체로서 가요성을 갖기는 하지만, 가요성 인쇄 회로 기판(20)의 원하는 부분에, 예컨대, 전자 컴포넌트 영역들에 강성이 제공될 수 있어 그들 사이의 접속을 향상시킬 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 배터리 팩 어셈블리를 케이싱하는 하우징이 예시되어 있다. 케이싱(40)은 상부 케이싱 및 하부 케이싱으로 이루어진다. 상부 케이싱 및/또는 하부 케이싱은 하부 하우징과 상부 하우징을 조립하기 위해 이용되는 각종 래칭 메커니즘(latching mechanism) 형태의 접속 구조들을 가질 수 있다. 복수의 그러한 연결 조인트들(interlocking joints)은 하부 하우징 및/또는 상부 하우징의 접속 영역의 주변에 분산될 수 있다. 전형적으로, 그러한 연결 메커니즘은 그것이 차지하는 용적을 최소화하면서 동시에 상부 하우징으로부터 하부 하우징의 이탈을 방지하는 안정된 부착을 제공하도록 설계된다. 본 발명의 다른 양태에서는, 배터리 셀들(도시되지 않음)을 보유하기 위한, 그리고 조작자에 의한 작동에 응답하여, 그 케이싱으로부터 배터리 셀을 제거하기 위한 변형 가능한 래치 부재(46)가 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 제공된다. 조립된 하우징(40)은 또한 인쇄 회로 기판 경로에의 액세스, 및 주변 장치들과 CPU 장치 간의 각각의 접속을 제공하기 위해 그것의 여러 표면을 따라서 복수의 콘택트 포인트들(48) 및/또는 개구들을 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 일 양태에서, 포인트(41)는 CPU에의 통신 포트 콘택트를 제공한다. 마찬가지로, 포인트(43)는 배터리 팩 어셈블리를 호스트 장치에 결합하기 위한 전원 콘택트로서 기능한다. 또한, 콘택트 포인트들 및/또는 개구를 충분히 밀봉(seal)하도록 기능할 수 있는 고무, 포움(foam), 또는 임의의 다른 탄성 중합체의 각종 개스킷들이 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따라서 배터리 팩 어셈블리의 몇몇 컴포넌트들에 대한 분해 사시도를 예시한다. 배터리 팩 어셈블리(55)는 인쇄 회로 기판(50)에 대해 간격을 두고 배터리 세트(57)를 유지하여, 인쇄 회로 기판(50)과 배터리 세트(57) 사이에는 배터리 홀더와 인쇄 회로 기판 사이에 인쇄 회로 기판 상의 회로 컴포넌트들을 실장하기 위한 충분한 공간이 제공된다. 회로 기판은 각종 신호들 및/또는 데이터를 호스트 장치의 CPU에 전송하기 위한 내장 통신 포트(58)를 포함한다. 본 발명의 일 양태에서, PCB는 통신 포트(58)에 접속된 케이블을 통하여 외부 장치와 인터페이스 접속한다. 외부 장치와 인터페이스 접속하는 동안, 관련 애플리케이션은 통신 포트(58) 상의 식별 신호를 찾는다.
배터리 세트(57)는 일부분 변형 가능한 래치 메커니즘(55)의 보유력을 통하여 배터리 케이싱 내에서 자신의 위치를 유지한다. 그러한 래치 메커니즘(55)은, 조작자에 의해 작동에 응답하여, 하부 케이스(52)로부터 상부 케이스(51)의 이탈 및 배터리 세트(57)의 제거를 제공할 수 있다. 게다가 하부 케이싱(52)에는 PCB 및 그 위에 실장되거나 그것에 접속된 각종 다른 커넥터들 또는 컴포넌트들에의 액세스를 가능케 하는 액세스 도어(55)가 제공될 수 있다. 상부 게이싱(51) 상에도 유사한 개구(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 또한, 배터리 팩 어셈블리(55)에는 인쇄 회로 기판을 백 플레인에 접속하기 위한 적당한 액세스(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 대안적으로, 하우징 및 인쇄 회로 기판에는 필요에 따라 각종 회로 구성에서 인쇄 회로 기판을 접속하기 위한 각종 타입의 커넥션들이 제공될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라서 배터리 팩(60)이 도시되어 있다. 배터리 팩(60)은 리튬 이온(Li-ion), 니켈-카드뮴(Ni-Cd), 니켈-금속-하이브리드(NiMH), 밀폐형-납-산(SLA : Sealed-Lead-Acid), 리튬 폴리머(Li-Pol)로 이루어지는 재충전 가능한 배터리 셀뿐만 아니라, 통신 포트를 갖는 인쇄 회로 기판을 포함한다. 배터리 셀은 또한 전자 장치 내의 전원 장치의 일부로서 함께 조립된 배터리 셀들의 어레이의 일부일 수도 있다. 배터리 팩(60)은 배터리 팩을 호스트 장치에 접속하기 위한 횡형 캐치/래치(lateral catch/latch) 메커니즘의 일부로서 기능하는 사이드 래치 피처들(side latch features)(62)을 포함할 수 있다. 측면(64)에서, 배터리 팩은 주변 및/또는 외부 장치와 인터페이스 접속한다. 그러한 인터페이스를 위하여, 전형적으로, 배터리 셀 공동들(battery cell cavities) 내로 돌출하여 배터리 팩 어셈블리(60)의 인쇄 회로 기판에 선택적으로 결합될 수 있는, 주변 장치의 양과 음의 핑거 리드들(positive and negative finger leads)의 탄성이 있는 콘탠트 부분들에 의해 양과 음의 배터리 소켓들이 맞물린다. 예를 들면, 주변 커넥터들의 그러한 탄성 부재는 엘리먼트(69)로서 예시되어 있다. 호스트 장치의 단자 내부 커넥터(66)용으로도, 배터리 팩 어셈블리의 PCB와 호스트 장치의 CPU를 결합하기 위한 유사한 엘리먼트들이 존재한다.
도 7은 본 발명에 따른 일련의 동작들/이벤트들을 예시하는 흐름도이다. 설명을 간단히 할 목적으로, 이 방법이 일련의 동작들로서 도시되고 설명되어 있지만, 본 발명은 동작들의 순서에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해하고 알아야 할 것이다. 왜냐하면, 본 발명에 따르면, 어떤 동작들은 여기에서 도시되고 설명된 것과는 상이한 순서로 및/또는 다른 동작들과 동시에 발생할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 숙련된 당업자라면 방법이 다르게는 상태도에서와 같이 일련의 상호 관련된 상태들 또는 이벤트들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하고 알 것이다. 더욱이, 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해 예시된 모든 동작들이 필요하지 않을 수도 있다.
70에서 호스트 장치의 CPU에 결합된 배터리 팩은 배터리 팩의 통신 포트에 접속된 케이블을 통하여 외부 장치와 인터페이스 접속한다. 외부 장치와 인터페이스 접속하는 동안, CPU와 관련된 애플리케이션은 각각의 통신 포트 상의 식별 신호를 찾는다. 72에서, 배터리 팩의 PCB에 결합된 통신 포트에서 신호가 수신된다. 그러한 신호는 전형적으로 호스트 장치의 CPU에 의한 추가 처리를 필요로 하는 통신 데이터의 전기파, 경보 따위일 수 있다. 72에서 신호는 PCB 배선을 통하여 이동하고, 여기서 배터리 팩의 PCB는 호스트 장치의 외부로부터 호스트 장치의 CPU로 신호들 및/또는 전력을 전송하기 위한 경로로서 기능한다. 74에서, 신호는 PCB로부터 호스트 장치의 CPU로 그들 사이에 배치된 인터페이스 커넥터 리드들을 통하여 전달된다. 다음으로, 76에서 호스트 장치의 CPU는 신호를 수신하고 후속 액션을 위해 78에서 그 신호를 처리한다. 이처럼, 인쇄 회로 기판(들)을 갖는 배터리 팩 어셈블리는 각종 전기 신호들 및/또는 데이터를 배터리 팩을 주관하는 전자 장치의 CPU에 전송하기 위한 컴포넌트로서 기능한다.
이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 양태에 따른 개략 블록도가 도시되어 있는데, 여기에서 프로세서(360)는 앞에서 논의된 바 있는 내장 통신 포트를 갖는 배터리 팩 어셈블리를 이용하는 휴대형 스캐너 장치(350)의 일반적인 동작을 제어할 책임이 있다. 프로세서(360)는 여기에서 설명된 각종 기능들을 수행하기 위하여 스캐너 장치(350) 내의 각종 컴포넌트들을 제어하고 조작하도록 프로그램된다. 프로세서 또는 CPU(360)는 예컨대, p24T, 펜티엄 70/75, 펜티엄 60/90, 및 펜티엄 66/100, 펜티엄 프로 및 펜티엄 2, 및 다른 유사하고 호환성 있는 프로세서들 또는 마이크로 컨트롤러들과 같은 복수의 프로세서들 중 임의의 것일 수 있다. 인텔의 8 비트 마이크로컨트롤러들인 8031, 8051 또는 8052와 같은 프로세서가 이용될 수도 있다. 본 발명에 관한 기능들을 수행하기 위해 프로세서(360)가 프로그램될 수 있는 방법은 숙련된 당업자라면 여기에 제공된 설명에 기초하여 쉽게 알 수 있을 것이다. 프로세서(360)에 연결된 메모리(370)도 또한 휴대형 스캐너 장치(350)에 포함되고 스캐너의 동작 기능들을 수행하기 위해 프로세서(360)에 의해 실행되는 프로그램 코드를 저장하도록 기능한다. 메모리(370)는 또한 수신 트랜잭션 정보(receipt transaction information) 등과 같은 정보를 임시로 저장하기 위한 기억 매체로서 기능한다. 메모리(370)는 표시될 정보의 완전한 세트를 저장하게 되어 있다. 하나의 특정 양태에 따르면, 메모리(370)는 다수의 정보 세트들을 저장할 충분한 용량을 갖고, 프로세서(360)는 디스플레이 정보의 각종 세트들 간을 교대하거나 순환하기 위한 프로그램을 포함할 수 있다.
디스플레이(들)(380)는 디스플레이 드라이버 시스템(390)을 통하여 프로세서(360)에 결합된다. 디스플레이(380)는 휴대형 스캐너350)의 통상적인 동작에 관한 데이터 또는 다른 정보를 표시하도록 기능할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(380)는 고객 정보 세트를 표시할 수 있고, 그 정보 세트는 조작자에게 표시되고 시스템 백본(system backbone)(도시되지 않음)을 통하여 전송될 수도 있다. 게다가, 디스플레이(380)는 휴대형 전자 장치(350)의 실행을 제어하는 각종 기능들을 표시할 수 있다. 디스플레이(380)는 영숫자 및 그래픽 문자들 모두를 표시할 수 있다. 더욱이, 앞에서 설명된 바와 같이 디스플레이(380)는 정보를 표시할 뿐만 아니라 사용자 정보를 수신할 수 있는 터치 스크린일 수도 있다.
내장 통신 포트를 포함하는 배터리 팩(400)에 의해 프로세서(360) 및 휴대형 전자 장치(350)를 형성하는 다른 컴포넌트들에 전력이 제공된다. 배터리 팩(400)이 장애가 생기거나 휴대형 전자 장치(350)로부터 분리되는 경우에는, 보조 전원(510)이 프로세서(360)에 전력을 제공하고, 보조 전원(510)은 배터리(400)와 병렬로 전기적으로 접속된 대형 커패시터(super capacitor)이다. 핸드 헬드 단말기(350)는 배터리 장애의 검출과 동시에 최소 전류 인출의 슬립 모드(minimum current draw of sleep mode)에 들어갈 수 있다.
휴대형 전자 장치(350)는, 배터리 팩(400)의 일부로서, 프로세서(360)와 외부 장치들을 인터페이스 접속하기 위해 이용되는 데이터 통신 포트(420)를 포함하는 통신 서브시스템(410)을 포함한다. 휴대형 전자 장치(350)는 또한 선택 사양으로 프로세서(360)에 접속된 RF부(40)를 포함한다. RF부(430)는 안테나(450)를 통하여 예컨대 메인 컴퓨터로부터 RF 송신들을 수신하여 그 신호 안에 변조된 디지털 정보를 얻기 위해 그 신호를 복조하는 RF 수신기(440)를 포함한다. RF부(430)는 또한 조작자 입력(465), 예컨대, 키패드를 통하여, 또는 트랜잭션의 종료에 응답하여, 예컨대, 메인 컴퓨터로 정보를 송신하기 위한 RF 송신기(460)를 포함한다. 프린터(470), 서명 패드(480), 자기 띠 판독기(490), 터치 패널(500)과 같은 주변 장치들도 또한 프로세서(360)를 통하여 휴대형 스캐너 장치(350)에 연결될 수 있다.
이상에서는 특정한 예시된 양태들과 관련하여 본 발명이 도시되고 설명되었지만, 숙련된 당업자라면 이 명세서 및 첨부 도면들을 읽고 이해함으로써 동등한 변경 및 수정들을 생각해낼 것임을 알 것이다. 특히 위에서 설명된 컴포넌트들(어셈블리, 장치, 회로, 시스템 등)에 의해 수행되는 각종 기능들에 관하여, 그러한 컴포넌트들을 설명하기 위해 사용되는 용어들("수단"의 언급을 포함)은, 달리 지적되지 않는 한, 여기에서 예시된 본 발명의 예시적 양태들에서의 기능을 수행하는 개시된 구조와 비록 구조적으로는 동등하지 않다 할지라도, 설명된 컴포넌트의 특정 기능을 수행하는(예컨대, 기능적으로 동등한) 임의의 컴포넌트에 대응하도록 의도되어 있다. 이와 관련하여, 본 발명은 시스템은 물론 본 발명의 각종 방법들의 동작들 및/또는 이벤트들을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 갖는 컴퓨터 판독 가능한 매체도 포함한다는 것을 또한 인지할 것이다.
게다가, 본 발명의 특정 특징은 몇몇 구현예들 중 하나와 관련해서만 개시되었을 수 있지만, 그러한 특징은 필요에 따라 그리고 임의의 주어진 또는 특정 응용에 대해 유리할 때 다른 구현예들의 하나 이상의 다른 특징들과 조합될 수 있다. 더욱이, "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 및 그의 변형들이 상세한 설명이나 청구항들에서 사용되는 한은, "포함하는(comprising)"이라는 용어와 유사하게 포괄적인(inclusive) 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 호스트 장치에 전력을 제공하기 위한 전원 배터리 팩(power supply battery pack)으로서,
    배터리 셀 어셈블리;
    인쇄 회로 기판; 및
    외부 장치로부터 상기 호스트 장치로 신호와 통신 데이터 중 적어도 하나를 전송하기 위해 상기 인쇄 회로 기판에 결합된 포트
    를 포함하는 전원 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포트는 통신 포트인 전원 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서, 상기 포트는 상기 배터리 셀 어셈블리를 충전하는 전원 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서, 상기 포트는 상기 인쇄 회로 기판과 일체로 되어 있는 전원 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서, 상기 포트는 가요성 조인트(flexible joint)인 전원 배터리 팩.
  6. 휴대형 단말(portable terminal)에 전력을 제공하는 배터리 팩 시스템으로서,
    배터리 하우징 내에 케이싱(encase)되어, 외부 장치와 상기 휴대형 단말 간에 신호들을 전달하는 인쇄 회로 기판, 및
    상기 인쇄 회로 기판에 접속된 통신 포트
    를 포함하는 배터리 팩 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판은 가요성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board)을 포함하는 배터리 팩 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가요성 인쇄 회로 기판은 전극 범프들(electrode bumps)을 포함하는 배터리 팩 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 배터리 팩의 배터리 셀과 실질적으로 평행하게 연장하는 배터리 팩 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 상기 배터리 하우징은 상부 하우징 및 하부 하우징을 포함하는 배터리 팩 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 배터리 팩은 래치 부재(latch member)를 통하여 상기 회로 기판에 대하여 간격을 둔 위치에 유지된 배터리 팩 시스템.
  12. 제6항에 있어서, 상기 통신 포트는 상기 인쇄 회로 기판의 일 측면에 실장(mount)된 배터리 팩 시스템.
  13. 제6항에 있어서, 상기 신호들은 통신 데이터를 포함하는 배터리 팩 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 배터리 셀은 상기 회로 기판에 결합된 배터리 팩 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 배터리 셀은 상기 인쇄 회로 기판을 통하여 상기 휴대형 단말에 전력을 제공하는 배터리 팩 시스템.
  16. 배터리 팩을 갖는 휴대형 단말의, 외부 장치 어셈블리와 통신하는 방법으로서,
    상기 배터리 팩의 인쇄 회로 기판에 결합된 통신 포트에서, 상기 외부 장치로부터 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 신호를 상기 인쇄 회로 기판을 통하여 상기 휴대형 단말에 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 이동 단말용의 배터리 팩으로서,
    상기 배터리 팩의 인쇄 회로 기판 상에 실장된 통신 포트; 및
    상기 신호를 상기 이동 단말에 전송하기 위한 수단
    을 포함하는 배터리 팩.
  18. 이동 단말로서,
    바 코드 판독기; 및
    일체로 된 통신 포트를 포함하는 배터리 팩 어셈블리를 수용(accept)하는 배터리 팩 컴파트먼트(battery pack compartment)
    를 포함하는 이동 단말.
  19. 제19항에 있어서, 상기 배터리 팩 어셈블리는 외부 장치와 호스트 장치 간의 통신 경로를 위한 소정의 배선 패턴을 갖는 인쇄 회로 기판을 더 포함하는 이동 단말.
  20. 제19항에 있어서, 상기 배터리 팩 어셈블리는 상기 회로 기판을 백 플레인 또는 외부 장치들에 접속하기 위한 액세스(access)를 더 포함하는 이동 단말.
KR1020057025374A 2003-06-30 2004-06-22 내장 통신 포트를 구비한 배터리 팩 KR20060036411A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/610,225 2003-06-30
US10/610,225 US7019420B2 (en) 2003-06-30 2003-06-30 Battery pack with built in communication port

Publications (1)

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KR20060036411A true KR20060036411A (ko) 2006-04-28

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