KR20110072216A - 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 태양 전지를 이용하여 배터리 팩을 충전하는 장치는, 상기 배터리 팩의 일측에 힌지회동 가능하게 결합된 덮개를 갖는 집광판 수납 공간이 형성되어 있고, 상기 집광판 수납 공간에 집광판이 수납되어 상기 덮개가 개방되면 상기 집광판이 노출되는 것을 특징으로 한다.
태양 전지, 집광판, 충전, 배터리 팩

Description

태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치 및 그 제조 방법{Apparatus for charging battery pack using solar cell and its manufacturing method}
본 발명은 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집광판 수납 구조의 개선을 통해 충전 효율을 높일 수 있는 배터리 팩 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 이차 전지는 만방전이 되면 더 이상 해당 휴대 단말을 사용할 수 없게 되며, 재사용을 위해서는 만방전된 이차 전지를 다시 충전하는 과정을 거쳐야 한다. 그러나, 이차 전지의 충전은 일반적으로 AC 전원을 통해 이루어지기 때문에, 외출 중인 경우와 같이 AC 전원을 이용할 수 없는 경우에는 이차 전지를 충전하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, AC 전원을 이용할 수 있는 곳이라 하더라도 AC 어댑터를 소지하지 않은 경우에는 AC 전원을 이용할 수 없는 문제가 여전히 존재한다.
최근, 이러한 문제점을 개선하기 위해 태양 에너지를 이용하여 배터리를 충전하는 방법이 제안되고 있다. 예를 들어, 국내공개 제2009-0081894호, 국내공개 제2005-0052718호에서는 휴대폰 배터리나 노트북 본체에 집광판을 부착하여 배터리를 충전하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의하면 휴대 단말이나 배터리 자체의 크기 제한으로 인해 집광판이 일정 면적을 확보하기가 어렵고, 노트북 본체나 배터리 팩의 겉면에 노출 부착되는 경우 집광판이 훼손될 우려가 있다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 집광판의 수납 구조를 개선하여 태양 에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 배터리 팩 충전 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양 전지를 이용하여 배터리 팩을 충전하는 장치는, 상기 배터리 팩의 일측에 힌지회동 가능하게 결합된 덮개를 갖는 집광판 수납 공간이 형성되어 있고, 상기 집광판 수납 공간에 집광판이 수납되어 상기 덮개가 개방되면 상기 집광판이 노출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양 전지를 이용하여 배터리 팩을 충전하는 장치를 제조하는 방법은, 상기 배터리 팩의 일측에 힌지회동 가능하게 결합된 덮개를 갖는 집광판 수납 공간을 형성하는 단계; 및 상기 덮개가 개방되면 상기 집광판이 노출되도록 상기 집광판 수납 공간에 집광판을 수납하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩이 방전된 경우 이동 중이거나 출장 중인 경우와 같이 별도의 AC 전원이나 어댑터를 이용할 수 없는 경우에도 배터리 팩을 충전시킬 수 있다.
따라서, 태양 에너지를 이용할 수 있는 곳이면 장소에 구애받지 않고 배터리 팩의 충전이 가능한 것은 물론, 태양 에너지라는 무공해 자원을 이용함으로써 환경을 해치지 않으면서 기술적 성장을 이루는 녹색 성장의 달성이 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면, 배터리 팩의 일측에 마련된 좁은 공간에 넓은 면적의 집광판 수납이 가능하다. 그러므로, 넓은 집광 면적을 확보하여 태양 에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 충전 장치가 적용된 배터리 팩(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 배터리 팩(100)의 일부가 절단된 상태를 도시하고 있으므로, 배터리 셀(200)이나 BMU(Battery Management Unit)(400)가 드러나 있다. 여기서, BMU(400)는 배터리 셀(200)의 충방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 장치를 의미한다.
도 1을 참조하면, 배터리 셀(200), 커넥터(300) 및 BMU(400) 등을 구비한 배터리 팩(100)의 일측에 집광판 수납 공간(140)이 형성되어 있다. 그리고 이러한 집광판 수납 공간(140)은 덮개(120)로 덮여지며, 덮개(120)는 힌지부(130)에 의해 배터리 팩(100) 본체와 결합되어 힌지회동 가능하다. 따라서, 이러한 덮개(120)의 힌지회동을 통해 집광판 수납 공간(140)이 열리거나 닫힐 수 있으며, 닫히는 경우 걸림부(121)에 의해 덮개(120)가 고정된다.
상기 집광판 수납 공간(140)에는 집광판(110)이 수납된다. 집광판(110)은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 태양 에너지를 이용한 태양광 발전에서 중요한 핵심적 구성요소이다. 본 발명에 사용되는 집광판(110)에는 실리콘 집광판, 플라스틱 집광판, 유리 집광판 등 다양한 집광판이 이용될 수 있다. 이러한 집광판(110)을 비롯하여 태양 전지의 다른 구성 요소나 태양 전지의 작동 원리 등은 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 1에 도시된 바와 같이 집광판(110)은 집광판 수납 공간(140)의 바닥면과 덮개(120)의 하부면에 부착될 수 있다. 이러한 집광판(110)은 평상시에는 집광판 수납 공간(140)의 내부에서 상기 덮개(120)에 의해 덮여진 상태로 존재한다. 그러므로, 집광판(110)이 사용되지 않을 때에는 외부로 노출되지 않아, 먼지와 같은 이물질의 부착이나 긁힘 등과 같은 물리적 손상으로부터 집광판(110)을 보호할 수 있다.
집광판 수납 공간(140)의 덮개(120)는 힌지회동 가능하게 결합되어 있으므로, 사용자는 덮개(120)를 개방하여 집광판(110)을 노출시킬 수 있다. 이때, 힌지회동은 수동으로 이루어지거나 또는 모터 등을 통해 자동으로 이루어질 수 있다.
도 2는, 도 1에 도시된 집광판 수납 공간(140)에 수납된 집광판(110)이 외부로 노출된 상태를 도시하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 사용자에 의해 화살표 방향으로 덮개(120)가 개방되면, 덮개(120)의 하부면과 집광판 수납 공간(140)의 바닥면에 부착된 집광판(110)이 외부로 노출된다. 그리하여 태양광이 존재하는 곳에서 집광판(110)에 의한 태양광 수집이 개시될 수 있다. 이와 같이 태양광 수집으로 얻어진 에너지는 BMU(400)와 같은 제어부가 배터리 팩(100)을 충전 모드로 전환함으로써 배터리 셀(200)을 충전하는데 이용되도록 할 수 있다. 예를 들면, 힌지부(130)나 걸림부(121) 등에 덮개(120)의 개방을 감지하는 센서 등을 부착하여 덮개(120)의 개방을 감지하고, 이러한 센서를 통해 덮개(120)의 개방이 감지되면 BMU(400)가 배터리 팩(100)을 충전 모드로 전환하여 집광판(110)에 의해 발생한 충전 전류가 배터리 셀(200)로 유입되도록 구성할 수 있다. BMU(400)는 태양광을 이용하여 배터리 셀(200)의 충전을 지원할 수 있는 별도의 태양광 충전회로를 더 포함할 수 있다. 일 예로 상기 태양광 충전회로는 국내공개 제2009-0081894호, 국내공개 제2000-0028851호 등에 개시된 태양광 충전회로가 사용될 수 있다. 이 밖에도, 본 발명이 속한 기술분야에 공지된 다양한 태양광 충전회로가 채용될 수 있을 것이며, 본 발명은 태양광 충전회로의 구체적인 실시예에 의해 한정되지 않는다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면 배터리 팩(100)에서 집광판 수납 공간(140)이 차지하는 면적에 비해 넓은 면적의 집광판(110)이 태양광에 노출되도록 하는 것이 가능하다. 따라서, 태양광 수집을 위해 보다 넓은 면적을 확보할 수 있다. 또한, 도면에 도시하지는 않았지만, 집광판 수납 공간(140)의 옆면에도 집광판(110)을 부착하여 더욱더 넓은 태양광 수집 면적을 확보할 수도 있다.
또한, 상기 집광판(110)은 집광판 수납 공간(140)에 롤 형태의 권취된 상태, 즉 말려진 상태로 수납될 수 있다. 도 3은 집광판(110)이 롤 형태의 권취된 상태로 집광판 수납 공간(140)에 수납된 상태의 일 실시예를 도시하는 도면이며, 도 4는 도 3의 집광판(110)이 전개되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 1과 같이 집광판(110)이 집광판 수납 공간(140)의 덮개(120)나 바닥면에 부착되어 있지 않고, 집광판(110)이 덮개(120)나 바닥면과 별도로 분리되어 말려진 상태로 수납되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 이 경우에는 도 1의 경우보다 넓은 면적의 집광판(110)을 수납할 수 있다.
이러한 형태의 집광판(110) 수납은 플렉서블한 특성을 갖는 집광판(110)을 이용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 등 유기화합물의 얇은 막을 재료로 하여 만들어지는 플렉서블 유기 집광판 등은 구부리거나 접을 수 있으므로, 이러한 집광판(110)을 권취하여 도 3과 같이 집광판(110)을 수납할 수 있다. 또는, 플렉서블한 다른 재질의 몸체 위에 작은 크기의 단위 집광판을 복수 개 부착하여 하나의 집광판(110)으로 구성함으로써 달성될 수 있다. 이와 같이 플렉서블한 집광판(110)은 다양한 형태로 달성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 집광판 수납 공간(140)의 덮개(120)를 연 후 권취된 집광판(110)을 화살표 방향으로 전개시키면 집광판(110)이 펼쳐지게 되어 태양광을 집광할 수 있다. 이 경우, 집광판(110)의 크기나 권취 정도에 따라 다양한 면적의 집광판(110)을 수납할 수 있다.
또한, 상기 집광판(110)은 하나 이상의 접음선에 의해 접혀진 상태로 집광판 수납 공간(140)에 수납될 수 있다. 도 5는, 집광판(110)이 하나 이상의 접음선에 의해 접혀진 상태로 수납된 상태의 일 실시예를 도시하는 도면이며, 도 6은 도 5의 집광판(110)이 전개되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 3과 마찬가지로 집광판(110)이 집광판 수납 공간(140) 내에 수납되어 있다. 다만, 도 3과 같이 집광판(110)이 말려진 상태가 아니라 하나 이상의 접음선에 의해 접혀진 상태로 수납되어 있다. 이 경우에도 도 1의 경우보다 넓은 면적의 집광판(110)을 수납할 수 있다. 또한, 도 3의 경우와 달리 집광판(110)이 플렉서블한 특성을 갖고 있지 않더라도 달성 가능하다.
도 6을 참조하면, 집광판 수납 공간(140)의 덮개(120)를 연 후 접혀진 집광판(110)을 화살표 방향으로 전개시키면 집광판(110)이 펼쳐지게 되어 태양광을 집광할 수 있다. 이 경우, 접음선(111)의 개수나 접혀지는 단위 크기 등의 조절을 통 해 다양한 면적의 집광판(110)을 수납할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 6에서는 설명의 편의를 위하여 집광판 수납 공간(140)의 양 측면이 개방된 상태인 것으로 도시되었으나 이는 덮여진 상태로 구성될 수도 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치의 제조 방법과 그 작동 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 배터리 팩의 일측에 힌지회동 가능하게 결합된 덮개를 갖는 집광판 수납 공간을 형성한다(S110). 그리고 나서, 집광판 수납 공간의 덮개가 개방되면 집광판이 노출될 수 있도록 집광판 수납 공간에 집광판을 수납한다(S120).
이때, 상기 집광판은 집광판 수납 공간의 바닥면과 덮개의 하부면에 집광판을 부착하여 수납할 수 있다. 또는 상기 집광판은 집광판 수납 공간에 롤 형태로 권취하여 수납할 수 있다. 그 밖에도 집광판 수납 공간에 집광판을 하나 이상의 접음선에 의해 접혀진 상태로 수납할 수 있다.
이와 같이 집광판이 집광판 수납 공간에 수납된 상태에서, 사용자에 의해 덮개가 개방되면(S130), 수납된 집광판이 전개되어 태양열을 집광하고(S140), 집광된 태양 에너지를 통해 배터리 셀이 충전될 수 있다(S150).
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 충전 장치가 적용된 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시된 집광판 수납 공간에 수납된 집광판이 외부로 노출된 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은, 집광판이 롤 형태의 권취된 상태로 집광판 수납 공간에 수납된 상태의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 4는, 도 3의 집광판이 전개되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는, 집광판이 하나 이상의 접음선에 의해 접혀진 상태로 수납된 상태의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 6은, 도 5의 집광판이 전개되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치의 제조 방법과 그 작동 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (8)

  1. 태양 전지를 이용하여 배터리 팩을 충전하는 장치에 있어서,
    상기 배터리 팩의 일측에 힌지회동 가능하게 결합된 덮개를 갖는 집광판 수납 공간이 형성되어 있고,
    상기 집광판 수납 공간에 집광판이 수납되어 상기 덮개가 개방되면 상기 집광판이 노출되는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집광판은 상기 집광판 수납 공간의 바닥면과 상기 덮개의 하부면에 부착된 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집광판은 상기 집광판 수납 공간에 롤 형태의 권취된 상태로 수납되는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집광판은 상기 집광판 수납 공간에 하나 이상의 접음선에 의해 접혀진 상태로 수납되는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치.
  5. 태양 전지를 이용하여 배터리 팩을 충전하는 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩의 일측에 힌지회동 가능하게 결합된 덮개를 갖는 집광판 수납 공간을 형성하는 단계; 및
    상기 덮개가 개방되면 상기 집광판이 노출되도록 상기 집광판 수납 공간에 집광판을 수납하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 집광판 수납 단계는 상기 집광판 수납 공간의 바닥면과 상기 덮개의 하부면에 상기 집광판을 부착하는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 집광판 수납 단계는 상기 집광판 수납 공간에 상기 집광판을 롤 형태의 권취된 상태로 수납하는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 집광판 수납 단계는 상기 집광판 수납 공간에 상기 집광판을 하나 이상의 접음선에 의해 접혀진 상태로 수납하는 것을 특징으로 하는 태양 전지를 이용한 배터리 팩 충전 장치의 제조 방법.
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