KR20090053466A

KR20090053466A - 전지 내장 휴대용 충전장치 및 그 충전방법

Info

Publication number: KR20090053466A
Application number: KR1020070120320A
Authority: KR
Inventors: 서형민
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2009-05-27
Also published as: CN101442212A; WO2009066859A1

Abstract

본 발명은 내장된 전지를 이용하여 휴대기기를 충전시킬 수 있는 전지 내장 휴대용 충전장치에 관한 것이다. 본 발명의 충전장치는 내장 전지를 이용하여 휴대기기를 충전할 수 있도록 된 휴대용 충전기에 있어서, 조작을 입력하기 위한 다기능 스위치; 상기 내장 전지의 잔량을 감지하기 위한 전지 잔량 감시부; 제어신호에 따라 상기 내장 전지의 잔량 상태를 표시하는 전지 잔량 표시부; 상기 휴대기기와 접속되어 상기 휴대기기를 충전시키기 위한 휴대기기 충전제어부; 상기 내장 전지로부터 전원을 입력받아 전압을 상승시켜 충전을 위한 충전전압을 상기 휴대기기 충전제어부로 출력하는 전압 상승부; 제어신호에 따라 상기 내장 전지의 전원을 상기 전압 상승부로 연결 혹은 차단하는 전류 제어부; 상기 전압 상승부가 출력하는 전류를 감지하는 전류 감지부; 및 상기 다기능 스위치가 온되면, 상기 전지 잔량 감시부를 통해 상기 내장 전지의 잔량을 감지하여 상기 전지 잔량 표시부에 표시하고, 상기 전류 제어부를 제어하여 상기 전압 상승부에 상기 내장 전지의 전원을 공급하며, 상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류의 크기를 소정의 기준전류와 비교하여 만충전이나 비충전으로 판단되면 상기 전류 제어부를 제어하여 상기 내장 전지의 전원을 차단시키는 제어부로 구성된다.

내장, 전지, 충전장치, 소모전류, 전류감지, 잔량 표시

Description

전지 내장 휴대용 충전장치 및 그 충전방법{PORTABLE CHARGER AND CHARGING METHOD USING THE CHARGER}

본 발명은 휴대용 충전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내장된 전지(Battery)를 이용하여 휴대기기의 전지를 충전시킬 수 있는 내장 전지를 이용한 휴대용 충전장치 및 그 충전방법에 관한 것이다.

최근 들어, 휴대폰이나 PMP, MP3 플레이어, 네비게이션, DMB 수신기 등과 같은 다양한 휴대기기의 사용이 증가하면서 휴대기기의 전원으로 사용되는 전지(Battery)를 충전시키는 휴대용 충전기들의 개발이 활발히 이루어지고 있다.

그런데 종래의 휴대용 충전기들은 대부분 상용 교류 전원을 이용하여 휴대기기를 충전시키거나 차량의 전원, USB 전원 등 외부의 전원을 공급받아 휴대기기를 충전시키는 것들이므로, 여행중과 같이 외부전원이 없는 상태에서는 사용할 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 내장된 전지(Battery)를 사용할 수 있도록 된 전지 내장형 휴대용 충전기가 개발되었는데, 종래의 일반적인 전지 내장 휴대용 충전기(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 휴대기기(20)를 충전시키기 위한 전원인 내장 전지(11)와, 전지(11)의 전원을 입력받아 충전을 위한 전압을 유지하는 전압 상승부(13), 휴대기기 충전제어부(14), 그리고 전지(11)의 전원을 전압 상승부(13)로 연결 혹은 차단하기 위한 스위치(SW: 12)로 구성되어 있다.

이러한 종래의 휴대용 충전기를 이용하여 휴대기기를 충전시키기 위해서는 먼저 스위치(12)를 온시켜 전압 상승부(13)에 전지(11)의 전원을 연결하고, 전압 상승부(13)는 내장 전지의 전원을 일정한 전압으로 승압시켜 휴대기기 충전제어부(14)로 전류를 흐르게 하여 휴대기기(20)를 충전시킨다. 그리고 충전이 완료되면 스위치(12)를 오프하도록 되어 있는데, 스위치(12)를 오프하지 않으면 충전이 완료되거나 휴대기기(20)를 연결하지 않은 상태에서도 전압 상승부(13)에 의해 불필요하게 전류가 소모되어 내장된 전지를 오래 사용할 수 없게 된다.

종래의 휴대용 충전기는 스위치가 온된 상태에서 휴대기기를 충전시키지 않더라도 자체 소모전류에 의해 내장된 전지가 소모된다. 따라서 종래의 휴대용 충전기는 휴대기기를 충전시킬 때는 스위치를 켜야 하고, 휴대기기의 충전이 완료되었거나 휴대기기를 충전시키지 않을 때는 스위치를 꺼야한다. 이와 같이 종래의 휴대용 충전기는 휴대기기를 충전시킬 때마다 충전상태를 확인하여 스위치를 조작해야 하는 사용하기 번거로운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대기기의 충전이 완료되거나 휴대기기의 충전이 아닐 때 자동으로 전압 상승부로의 전원을 차단하여 사용자들이 일일이 스위치를 확인해야 하는 불편함을 제거한 전지 내장 휴대용 충전장치 및 그 충전방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 휴대용 충전장치는, 내장 전지를 이용하여 휴대기기를 충전할 수 있도록 된 휴대용 충전기에 있어서, 조작을 입력하기 위한 다기능 스위치; 상기 내장 전지의 잔량을 감지하기 위한 전지 잔량 감시부; 제어신호에 따라 상기 내장 전지의 잔량 상태를 표시하는 전지 잔량 표시부; 상기 휴대기기와 접속되어 상기 휴대기기를 충전시키기 위한 휴대기기 충전제어부; 상기 내장 전지로부터 전원을 입력받아 전압을 상승시켜 충전을 위한 충전전 압을 상기 휴대기기 충전제어부로 출력하는 전압 상승부; 제어신호에 따라 상기 내장 전지의 전원을 상기 전압 상승부로 연결 혹은 차단하는 전류 제어부; 상기 전압 상승부가 출력하는 전류를 감지하는 전류 감지부; 및 상기 다기능 스위치가 온되면, 상기 전지 잔량 감시부를 통해 상기 내장 전지의 잔량을 감지하여 상기 전지 잔량 표시부에 표시하고, 상기 전류 제어부를 제어하여 상기 전압 상승부에 상기 내장 전지의 전원을 공급하며, 상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류의 크기를 소정의 기준전류와 비교하여 만충전이나 비충전으로 판단되면 상기 전류 제어부를 제어하여 상기 내장 전지의 전원을 차단시키는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전지 내장 휴대용 충전장치는 상기 내장 전지를 충전시키기 위한 내장전지 충전제어부를 더 구비할 수 있고, 상기 전지 잔량 표시부는 LED나 7-세그먼트, LCD 중 어느 하나로 구성된다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 충전방법은, 내장 전지를 이용하여 휴대기기를 충전하는 휴대용 충전기의 충전 방법에 있어서, 다기능 스위치가 온되면 상기 내장 전지의 잔량을 체크하는 단계; 상기 체크된 내장 전지의 잔량을 표시하는 단계; 상기 내장 전지의 전원으로 상기 휴대기기를 충전하는 단계; 상기 휴대기기의 충전전류를 감지하는 단계; 및 상기 휴대기기의 충전전류가 소정 기준치 이하이면 상기 내장 전지의 전원을 차단하여 휴대기기의 충전을 종료하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전지 내장 휴대용 충전장치는 충전 전에 내장 전지의 잔량을 체크한 후 표시하여 사용이 편리하고, 기기의 사용시 예상되는 전류특성을 미리 파악한 후 전류의 크기에 따라 판단하여 만충전이나 비충전시에는 불필요하게 내장 전지의 전원이 소모되는 것을 방지한다. 즉, 본 발명에 따르면 충전 개시 후 사용자가 별도로 스위치를 조작하거나 충전상태를 확인하지 않아도 충전장치가 자동으로 만충전이나 비충전 상태를 판별하여 전원을 차단함으로써 편리하게 사용할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 전지 내장 휴대용 충전장치의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전지 내장 휴대용 충전장치의 구성을 도시한 구성 블럭도이다.

본 발명에 따른 전지 내장 휴대용 충전장치는 크게 기구적인 구성과 전기적인 구성으로 구분할 수 있는데, 기구적인 구성은 도 2에 도시된 바와 같이 아크릴 윈도우(202)와 전면판(204), 상측 케이스(206), 다기능 스위치(208), PCB(210), USB 라버(212), 24핀 라버(214), 내장 전지(216), 하측 케이스(218)로 이루어져 24핀 포트를 통해 외부 전원을 입력받아 내장 전지(216)를 충전시키고 내장 전지(216)의 전원에 의해 USB 포트에 연결된 휴대기기(20)를 충전시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서, 휴대기기(20)는 PMP나 MP3 플레이어, 휴대폰 등이다.

본 발명에 따른 전지 내장 휴대용 충전장치의 전기적인 구성은 도 2에 도시된 PCB(210) 기판상에 구현되는데, 본 발명에 따른 휴대용 충전장치의 전기적인 구성(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 내장 전지(102)와, 전지 보호부(104), 전지 잔량 감시부(106), 내장전지 충전제어부(108), 전류 제어부(110), 전압 상승부(112), 휴대기기 충전제어부(114), 전류 감지부(116), 마이컴(118), 다기능 스위치(120), 전지 잔량 표시부(122)로 구성되어 내장된 전지(102)로 휴대기기(20)의 전지를 충전시킬 수 있도록 되어 있다.

도 3을 참조하면, 내장 전지(102)는 리듐이온 전지로서 본 발명의 실시예에서는 2개의 셀을 사용하며 휴대기기(20)를 충전시키기 위한 전원으로 사용된다. 전지 보호부(104)는 내장 전지(102)의 과충전과 과방전을 방지하여 내장 전지(102)를 보호하기 위한 회로이고, 전지 잔량 감시부(106)는 내장된 전지(102)의 잔량을 감지하기 위해 내장 전지(102)의 전압이나 전류를 감지하여 마이컴(118)에 제공한다.

내장전지 충전제어부(108)는 외부전원을 입력받아 내장 전지(102)를 충전시키고, 전류 제어부(110)는 마이컴(118)의 제어신호에 따라 내장된 전지(102)의 전원을 전압 상승부(112)로 연결 혹은 차단하고, 전압 상승부(112)는 전류 제어 부(110)를 통해 내장된 전지(102)로부터 전원을 입력받아 전압을 상승시켜 충전을 위한 충전전류를 휴대기기 충전제어부(114)를 통해 출력한다. 휴대기기 충전제어부(114)는 휴대기기(20)와 접속되어 전압 상승부(112)로부터 입력되는 전류로 휴대기기(20)를 충전시킨다.

전류 감지부(116)는 전압 상승부(112)가 출력하는 전류를 감지하여 마이컴(118)에 제공하고, 다기능 스위치(120)는 사용자의 조작을 마이컴(118)에 전달하여 동작을 개시하며, 전지 잔량 표시부(122)는 내장된 전지(102)의 전원 잔량 상태를 표시한다. 이때, 전지 잔량 표시부(122)는 LED나 7-세그먼트로 구현될 수 있는데, LED를 이용한 것을 'LED 타입'이라 하고, 7-세그먼트를 이용한 것을 '7-세그먼트 타입'이라 한다.

마이컴(118)은 후술하는 바와 같이 다기능 스위치(120)가 눌려지면 전지 잔량 감시부(106)의 감시 전압이나 전류를 입력받아 내장된 전지(102)의 잔량 상태를 판별하여 전지 전량 표시부(122)에 표시하도록 제어하고, 전류 제어부(110)를 제어하여 전압 상승부(112)를 내장 전지(102)와 연결시키고, 전류 감지부(116)를 통해 감지된 전류의 크기를 소정의 기준전류와 비교하여 동작상태를 판단하여 만충전이나 비충전으로 판단되면 전류 제어부(110)를 제어하여 내장 전지(102)의 전원이 전압 상승부(112)로 공급되는 것을 차단시킨다.

이어서, 이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 휴대용 충전장치의 동작을 LED 타입과 7세그먼트 타입으로 구분하여 설명하면 다음과 같다.

[LED 타입]

도 4는 본 발명에 따른 LED 타입 전지 내장 휴대용 충전장치의 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 LED 타입 전지 내장 휴대용 충전장치의 충전제어 절차를 도시한 순서도이다.

본 발명에 따른 LED 타입의 전지 내장 휴대용 충전장치는 도 4에 도시된 바와 같이 슬립모드(Sleep Mode)로 대기하다가 다기능 스위치(120)가 온되면, 전지 잔량 감시부(106)로 내장 전지(102)의 전압이나 전류를 측정하여 내장 전지(102)의 잔량 상태를 LED로 된 전지 잔량 표시부(122)로 표시한다(S401~S404).

이어 전류 제어부(110)를 제어하여 전압 상승부(112)에 내장 전지(102)의 전원을 인가하고 전류 감지부(116)로 휴대기기(20)의 충전전류를 감시하며 휴대기기의 충전전류가 기준치 이하이면 전류 제어부(110)를 제어하여 전압 상승부(112)에 인가되는 내장전지(102)의 전원을 해지한다(S405~S408).

한편, 슬립 모드(Sleep Mode) 상태에서 내장 전지(102)를 충전시키기 위해 24핀 포트에 외부 어답터 전원이 연결되면, 내장전지 충전제어부(108)가 충전제어 동작을 하고 충전전류를 감시하며 충전중임을 표시하기 위해 전지 잔량 표시부(122)의 LED를 롤링(Rolling)하면서 충전전압을 감시하여 만충전인지를 판단한다(S501~S507).

이어 전압으로 판단결과 만충전이면, 일정시간 지연 후 전지 잔량 감시부(106)로 충전전류를 감시하여 만충전 조건인가를 판단하여 만충전이면 만충전을 표시하고, 만충전이 아니면 LED를 롤링하면서 충전 타이머를 동작시키고 일정시간 후 만충전을 표시한다(S508~S514).

이와 같이 LED 타입의 전지 내장 휴대용 충전장치는 휴대기기(20)를 충전하기 위한 충전기능과 별도로 내장 전지를 충전시키기 위한 충전기능을 구비함과 아울러 LED로 전지 잔량 상태를 나타낸다.

[7-세그먼트 타입]

도 6은 본 발명에 따른 7-세그먼트 타입 전지 내장 휴대용 충전장치의 동작 절차를 도시한 순서도이고, 도 7은 도 6에 도시된 전지 잔량 측정절차를 도시한 순서도이며, 도 8은 본 발명에 따른 휴대용 충전장치의 충전 전류 특성을 도시한 그래프이다.

본 발명에 따른 7-세그먼트 타입의 전지 내장 휴대용 충전장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 내장전지(102)의 상태를 감시하다가 다기능 스위치(120)가 온 되면 7-세그먼트로 된 전지 잔량 표시부(122)에 내장전지(102)의 잔량을 백분율(숫자)로 표시한다(S601~S603).

이어 전류 제어부(110)를 제어하여 전압 상승부(112)에 내장전지(102)의 전원을 인가하고 일정시간 후 7-세그먼트의 전지 잔량 디스플레이를 오프하며, 전류 감지부(116)를 통해 휴대기기(20)의 충전전류를 감시한다(S604~S606). 휴대기기(20)의 충전전류가 기준치 이하가 되면, 전류 제어부(110)를 제어하여 전압 상승부(112)에 인가되는 내장전지(102)의 전원을 해지한다(S607,S608).

한편, 전지의 잔량을 측정하는 세부단계(S601)는 도 7에 도시된 바와 같이, 내장 전지(102)의 전압을 측정하고, 써미스터를 통해 온도를 측정한 후 전지 잔량 감시부(106)를 통해 충/방전 전류를 측정한다(S701~S703).

이어 충전인가를 판단하여 충전중이면 전지 잔량 데이터(RSOC)를 증가시키고, 만충전 조건인가를 판단하여 만충전을 인식한다(S704~S707). 또한 충전이 아니면 전지 잔량 데이터(RSOC)를 감소시키고 만방전 조건인가를 판단하여 만방전을 인식한다(S708~S710).

이때 내장전지(102)의 만충전 조건과 만방전 조건을 판단하기 위한 특성 그래프는 도 8에 도시된 바와 같이, 충전일 경우에는 일정한 만충전 포인트에 도달하면 전지잔량을 100%로 인식하고, 방전일 경우에도 일정한 만방전 포인트에 도달하면 전지 잔량을 0%로 인식한다. 그 이유는 초기제품 생산시나 정전기 등에 의해 마이컴(118)이 리셋 되었을 때 그리고 여러 조건에 따라 달라지는 충/방전 패턴에 대응하여 전지 용량의 기준점을 잡아 오차를 최소화시키기 위한 것이다.

이와 같이 본 발명에 따르면 내장 전지의 잔량 상태를 체크하여 알려주고, 휴대기기 충전 개시 후 사용자가 별도로 스위치를 조작하거나 충전상태를 확인하지 않아도 본 발명의 충전장치가 자동으로 휴대기기의 만충전이나 비충전 상태를 판별하여 내장전지의 전원을 차단함으로써 내장 전지의 절전 기능을 편리하게 사용할 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 종래의 전지 내장 휴대용 충전장치의 구성을 도시한 구성 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 전지 내장 휴대용 충전장치의 분리 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 전지 내장 휴대용 충전장치의 구성을 도시한 구성 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 LED 타입 전지 내장 휴대용 충전장치의 동작 절차를 도시한 순서도,

도 5a,5b는 본 발명에 따른 LED 타입 전지 내장 휴대용 충전장치의 충전제어 절차를 도시한 순서도,

도 6은 본 발명에 따른 7-세그먼트 타입 전지 내장 휴대용 충전장치의 동작 절차를 도시한 순서도,

도 7은 도 6에 도시된 전지 잔량 측정절차를 도시한 순서도,

도 8은 본 발명에 따른 휴대용 충전장치의 충전 전류 특성을 도시한 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 충전장치 102: 내장 전지

104: 전지 보호부 106: 전지 잔량 감시부

108: 내장전지 충전제어부 110: 전류 제어부

112: 전압 상승부 114: 휴대기기 충전제어부

116: 전류 감지부 118: 마이컴

120: 다기능 스위치 122: 전지 잔량 표시부

20: 휴대기기

Claims

내장 전지를 이용하여 휴대기기를 충전할 수 있도록 된 휴대용 충전기에 있어서,

조작을 입력하기 위한 다기능 스위치;

상기 내장 전지의 잔량을 감지하기 위한 전지 잔량 감시부;

제어신호에 따라 상기 내장 전지의 잔량 상태를 표시하는 전지 잔량 표시부;

상기 휴대기기와 접속되어 상기 휴대기기를 충전시키기 위한 휴대기기 충전제어부;

상기 내장 전지로부터 전원을 입력받아 전압을 상승시켜 충전을 위한 충전전압을 상기 휴대기기 충전제어부로 출력하는 전압 상승부;

제어신호에 따라 상기 내장 전지의 전원을 상기 전압 상승부로 연결 혹은 차단하는 전류 제어부;

상기 전압 상승부가 출력하는 전류를 감지하는 전류 감지부; 및

상기 다기능 스위치가 온되면, 상기 전지 잔량 감시부를 통해 상기 내장 전지의 잔량을 감지하여 상기 전지 잔량 표시부에 표시하고, 상기 전류 제어부를 제어하여 상기 전압 상승부에 상기 내장 전지의 전원을 공급하며, 상기 전류 감지부를 통해 감지된 전류의 크기를 소정의 기준전류와 비교하여 만충전이나 비충전으로 판단되면 상기 전류 제어부를 제어하여 상기 내장 전지의 전원을 차단시키는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 전지 내장 휴대용 충전장치.
제1항에 있어서, 상기 전지 내장 휴대용 충전장치는

상기 내장 전지를 충전시키기 위한 내장전지 충전제어부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 전지 내장 휴대용 충전장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전지 잔량 표시부는,

LED나 7-세그먼트, LCD 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 전지 내장 휴대용 충전장치.
제3항에 있어서, 상기 전지 내장 휴대용 충전장치는,

상기 마이컴이 내장 전지의 전압을 측정하고 써미스터를 통해 온도를 측정한 후 전지 잔량 감시부를 통해 충/방전 전류를 측정하여 충전중이면 전지 잔량 데이터(RSOC)를 증가시키고, 충전중이 아니면 전지 잔량 데이터(RSOC)를 감소시켜 상기 7-세그먼트에 전지 잔량을 백분율로 표시하는 것을 특징으로 하는 전지 내장 휴대용 충전장치.
내장 전지를 이용하여 휴대기기를 충전하는 휴대용 충전기의 충전 방법에 있어서,

다기능 스위치가 온되면 상기 내장 전지의 잔량을 체크하는 단계;

상기 체크된 내장 전지의 잔량을 표시하는 단계;

상기 내장 전지의 전원으로 상기 휴대기기를 충전하는 단계;

상기 휴대기기의 충전전류를 감지하는 단계; 및

상기 휴대기기의 충전전류가 소정 기준치 이하이면 상기 내장 전지의 전원을 차단하여 휴대기기의 충전을 종료하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전지 내장 휴대용 충전장치를 이용한 충전방법.