KR20120052582A - 모바일 기기 및 모바일 기기용 자가발전 장치 - Google Patents

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KR20120052582A
KR20120052582A KR1020100113809A KR20100113809A KR20120052582A KR 20120052582 A KR20120052582 A KR 20120052582A KR 1020100113809 A KR1020100113809 A KR 1020100113809A KR 20100113809 A KR20100113809 A KR 20100113809A KR 20120052582 A KR20120052582 A KR 20120052582A
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battery
circuit unit
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박찬호
박홍수
홍성찬
정문채
김종오
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치는, 케이스; 상기 케이스 내부에 장착되는 배터리; 상기 배터리로 공급될 전기를 생산하는 발전기; 상기 발전기의 회전자에 연결되어, 상기 발전기를 구동하는 구동 수단; 상기 발전기에서 생산된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로부; 상기 정류 회로부를 거친 전압을 상기 배터리에 충전하는 충전 회로부를 포함한다.

Description

모바일 기기 및 모바일 기기용 자가발전 장치{Movile device and self-generating device for movile device}
본 발명은 자가 발전이 가능한 모바일 기기 및 모바일 기기용 자가 발전 장치에 관한 것이다.
현재, 사용자가 휴대 가능하고 이동 가능한 형태의 모바일 기기들이 다수 존재한다. 예를 들어, 스마트폰을 포함하는 휴대폰, 넷북, 태블릿 PC 등을 들 수 있다.
상기와 같은 모바일 폰이나 휴대용 멀티미디어 기기들은 갈수록 고성능화 및 다기능화되고 있다. 모바일 기기들의 고성능화 및 다기능화에 따라 모바일 기기 내부에 장착되는 배터리의 용량도 증가될 것이 요구된다. 그러나, 이들 모바일 기기의 배터리 용량 증가 속도가 기기의 고성능화 및 다기능화 속도를 따라가지 못하고 있는 실정이다.
즉, 기기의 배터리 소모가 많아서 사용자가 배터리 방전으로 인한 기기 사용 불능 상황이 자주 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 자가 발전이 가능한 장치가 기기 내부에 내장된 모바일 기기 또는 외장형 자가 발전 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치는, 케이스; 상기 케이스 내부에 장착되는 배터리; 상기 배터리로 공급될 전기를 생산하는 발전기; 상기 발전기의 회전자에 연결되어, 상기 발전기를 구동하는 구동 수단; 상기 발전기에서 생산된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로부; 상기 정류 회로부를 거친 전압을 상기 배터리에 충전하는 충전 회로부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치용 자가 발전 장치는, 발전기; 상기 발전기의 회전자에 연결되어 상기 발전기를 구동하는 구동 수단; 상기 발전기에서 생산된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로부; 및 상기 정류 회로부를 거친 직류 전압을 모바일 장치로 전달하기 위한 충전핀을 포함한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치 및 자가 발전 장치에 의하면, 사용자가 시간과 장소에 구애받지 않고 모바일 기기를 충전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 사용자가 단시간에 모바일 기기를 충전할 수 있으므로, 배터리 방전에 따른 기기 사용 불능 현상이 제거되는 장점이 있다. 그리고, 사용자가 긴급하게 일정량 만큼만 충전하고, 나중에 옥내 전원에 연결된 충전 어댑터를 이용하여 완전히 충전할 수 있으므로, 긴급 상황에서 커다란 효과를 낼 수 있다.
또한, 모바일 기기에 연결이 가능한 외장형 자가발전 장치를 휴대하고 다닐 수 있으므로, 사용자는 외장형 자가발전 장치에 충전된 전력으로 모바일 기기를 수시로 충전할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 가능한 모바일 기기의 사시도.
도 2는 자가 발전 장치가 모바일 기기에 내장된 모습을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 상기 모바일 기기의 구성을 보여주는 블럭도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 기기와 발전기 구동 수단을 보여주는 측면도.
도 5는 상기 모바일 기기와 발전기 구동 수단의 구성을 보여주는 블럭도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 보여주는 사시도.
도 8은 상기 모바일 기기의 구성을 보여주는 블럭도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발전기 구동 수단 중 회전 레버의 다른 실시예를 보여주는 평면도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 다른 회전 레버 구조를 보여주는 도면.
도 13은 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 모바일 기기와 발전기 구동 수단을 개략적으로 보여주는 도면.
도 14는 상기 발전기 구동 수단의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 도면.
도 15는 상기 모바일 기기와 발전기 구동 수단의 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 외장형 자가발전 장치를 보여주는 도면.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 모듈의 내부 구성을 보여주는 블럭도.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 모듈의 내부 구성을 보여주는 블럭도.
도 19는 본 발명이 더 다른 실시예에 따른 충전 모듈의 내부 구성을 보여주는 블럭도.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 충전 모듈의 충전 효율을 높이기 위한 회로 구성을 보여주는 블럭도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 모바일 기기 및 모바일 기기용 자가 발전 장치의 구성 및 기능에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 이하에서 언급되는 모바일 기기는 현재 출시되고 있는 모든 휴대 가능하고 이동 가능한 장치, 예컨대 모바일 폰, MP3 플레이어, PMP, 넷북, 태블릿 PC 등을 포함하는 것으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자가발전 가능한 모바일 기기의 사시도이고, 도 2는 자가 발전 장치가 모바일 기기에 내장된 모습을 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 3은 상기 모바일 기기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모바일 기기(10)는, 케이스(101)와, 상기 케이스(101) 내부에 장착되는 내부 배터리(12)와, 상기 케이스(101)의 전면에 형성되는 디스플레이부(102) 및 측면부에 형성되어 USB 또는 충전기 등의 핀이 삽입되는 슬롯(104)을 포함한다. 제품에 따라서, 문자를 입력할 수 있는 키패드가 형성될 수도 있다.
상세히, 상기 모바일 기기(10) 내부에는 자가 발전 수단이 장착된다. 상기 자가 발전 수단은, 상기 케이스(101)의 외부로 일부분이 돌출되는 형태로 노출되는 회전체(11)와, 상기 회전체(11)의 회전에 의하여 전기를 생산하는 발전기(13)와, 상기 발전기(13)에서 생산된 교류 전원을 직류로 전환하는 정류 회로(14)와, 상기 정류 회로(14)를 거친 직류 전원이 상기 내부 배터리(12)에 저장되도록 하는 충전 회로(15)를 포함한다. 그리고, 상기 회전체(11)의 착탈을 가능하게 하기 위한 커버(103:도 4 참조)가 상기 케이스(101)에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 정류 회로(14)는 교류 전원을 정류부 뿐 아니라 평활부를 모두 포함하는 회로로 정의한다. 그리고, 상기 회전체(11)는 상기 발전기(13)를 구동하기 위한 구동 수단으로 정의할 수 있다.
더욱 상세히, 상기 회전체(11)는 도시된 바와 같이 납작한 롤러 형태로 상기 케이스(101)의 일측 모서리에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 발전기(13)는 상기 회전체(11)의 하측에 놓이고, 상기 발전기(13)를 구성하는 회전자의 회전축이 상기 회전체의 회전축에 연결될 수 있다. 상기와 같은 구성에 의하여, 사용자는 상기 회전체(11)를 평평한 바닥에 접촉한 상태에서 상기 모바일 기기(10)를 전방 또는 후방으로 이동시키면, 상기 발전기(13)의 회전자가 회전하여 전기를 생산하게 된다. 상기 회전체(11)의 회전에 의하여 상기 발전기(13)에서 생산되는 전기는 교류 전원이다.
한편, 상기 회전체(11)는 내마모성이 강한 우레탄 또는 스테인레스 스틸을 포함하는 금속 재질로 이루어질 수 있고, 상기 회전체(11)의 외주면에는 고무 소재의 회전체 커버가 씌워질 수 있다. 마찰계수가 높은 고무 소재의 커버가 상기 회전체(11)에 씌워짐으로써, 회전력 손실을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 회전체(11)가 바닥면에 접촉된 상태에서 상기 모바일 기기(10)를 이동시킬 때 회전하지 않고 미끄러지는 현상을 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 모바일 기기(10)의 직선 왕복 운동에 따른 운동 에너지가 상기 회전체(11)의 회전 운동 에너지로 변환되고, 상기 회전체(11)의 회전 운동 에너지가 전기 에너지로 변환된다.
또한, 상기 케이스(101)의 일면에 회동 또는 분리 가능하게 장착되는 상기 커버(103)를 상기 케이스(101)로부터 회전 또는 분리시키면, 상기 회전체(11)의 교체 또는 상기 회전체(11)를 감싸는 회전체 커버를 교체할 수 있다. 따라서, 장시간 사용으로 인하여 상기 회전체(11) 또는 회전체 커버가 마모 또는 파손되었을 경우, 손쉽게 회전체(11) 또는 회전체 커버를 교체할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모바일 기기와 발전기 구동 수단을 보여주는 측면도이고, 도 5는 상기 모바일 기기와 발전기 구동 수단의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 모바일 기기(10)는 도 1 내지 도 3에서 제시된 실시예에 따른 모바일 기기(10)와 구성이 동일하다. 다만, 상기 발전기(13)를 구동하기 위한 구동 수단으로 회전 레버(16)가 더 추가되는 것에 차이가 있다.
상세히, 상기 회전 레버(16)는 상기 회전체(11)의 중심에 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 충전이 필요한 상황에서 사용자는 상기 회전 레버(16)의 일단을 상기 회전체(11)의 중심에 꽂아서 회전시키는 동작에 의하여 상기 발전기(13)를 구동할 수 있다. 여기서, 상기 커버(103)에 상기 회전 레버(16)의 단부가 관통하기 위한 홀이 형성되고, 상기 홀과 상기 회전체(11)의 중심이 동일 선상에 배치되도록 할 수 있다. 그러면, 상기 커버(103)를 열지 않고 바로 상기 회전 레버(16)를 상기 회전체(11)에 연결할 수 있다. 다른 방법으로 상기 커버(103)를 열어서 상기 회전 레버(16)가 상기 회전체(11)에 연결되도록 할 수도 있을 것이다.
도 5에 제시된 회전체(11), 발전기(13), 정류 회로(14), 충전 회로(15) 및 내부 배터리(12)는 상기에서 이미 설명되었으므로, 중복 설명은 생략하기로 한다.
정리하면, 본 실시예에서 발명의 요지는, 상기 발전기(13)의 회전자를 구동하기 위한 구동 수단이 상기 회전체(11)와 회전 레버(16)를 포함하는 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 모바일 기기를 보여주는 사시도이고, 도 8은 상기 모바일 기기의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 실시예는 상기 도 5에서 제시된 회전 레버가(16)가 상기 모바일 기기(10)에 한 몸으로 결합되는 것에 특징이 있다.
상세히, 상기 회전 레버(16)는 상기 모바일 기기(10)의 일 측면에 회전 가능하게 연결되고, 상기 모바일 기기(10) 내부에는 원통 형상의 발전기(13)가 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 직경이 작고, 길이가 상기 모바일 기기(10)의 폭보다 작은 원통 형상의 발전기(13)가 상기 모바일 기기(10)의 하단부 내측에 장착되고, 상기 회전 레버(16)가 상기 모바일 기기(10)의 측면 하단에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 그리고, 상기 회전 레버(16)의 단부는 상기 발전기(13)의 회전자에 연결될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 상기 발전기(13)의 회전자를 구동하기 위한 회전체 구조가 필요 없게 된다. 즉, 상기 회전 레버(16)의 단부가 상기 발전기(13)의 회전자에 직접 연결되도록 하므로, 별도의 회전체(11)가 불필요할 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 블럭도에서 보이는 바와 같이, 회전 레버(16)가 모바일 기기(10)의 일 구성 요소로서 기능하므로, 회전 레버(16)의 분실 위험성이 제거된다. 그리고, 회전 레버(16)를 접어서 상기 모바일 기기(10)의 측면부에 밀착시킬 수 있도록, 상기 모바일 기기(10)의 측면부에는 상기 회전 레버(16)를 수용하기 위한 함몰부가 형성되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 회전 레버(16)의 형상이, 상기 모바일 기기(10)의 형상을 따라 만곡 또는 절곡되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 회전 레버(16)가 모바일 기기(10)에 완전히 밀착되었을 때, 회전 레버(16)의 외측 면과 모바일 기기(10)의 외측면이 동일 평면을 이루도록 함으로써, 모바일 기기(10)의 외관이 깔끔하게 처리될 뿐 아니라, 회전 레버(16)가 드러나지 않는 효과를 얻을 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발전기 구동 수단 중 회전 레버의 다른 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전 레버(16)는 다수회 절곡 및 회전이 가능하다.
상세히, 상기 회전 레버(16)는 다수의 마디로 이루어지고, 마디와 마디가 만나는 지점에 볼 조인트와 같은 부재가 개입되어, 마디와 마디가 자유회전 가능하도록 할 수 있다.
또한, 상기 회전 레버(16)는 터치펜(20)과 같은 부재에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 상세히, 상기 터치펜(20)의 일면에 상기 회전 레버(16)를 수용할 수 있는 함몰부(21)가 형성되도록 한다. 그러면, 상기 회전 레버(16)를 사용하지 않을 때에는 상기 회전 레버(16)를 상기 함몰부(21)에 장착하여, 상기 터치펜(20)과 한 몸(unitary body)을 이루도록 할 수 있다. 그리고, 상기 회전 레버(16)를 사용하고자 할 때에는, 상기 회전 레버(16)를 상기 터치펜(20)으로부터 쉽게 분리시킬 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 다른 회전 레버 구조를 보여주는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 모바일 기기(10)에 사용되는 안테나(30)를 회전 레버로 쓸 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 안테나 겸용 회전 레버 구조가 가능하다. 모바일 기기(10)에 사용되는 상기 안테나(30)는 모바일 기기(10)의 케이스(101)로부터 분리 가능하고, 다단 인출 가능하며, 헤드부(32)가 절곡 및 회전 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
상세히, 상기 안테나(30)는 다단 인출 가능한 몸체부(31)와, 상기 몸체부(31)의 단부에 형성되는 헤드부(32)를 포함하고, 상기 헤드부(32)는, 절곡 및 회전이 가능한 회전축(321)을 포함한다. 즉, 헤드부(32)가 두 개의 마디로 이루어지고, 마디와 마디 사이에 조인트 부재가 제공되어, 상기 회전축(321)이 자유 회전 가능한 구조를 이룬다. 따라서, 상기 회전축(321)을 발전기(13)의 회전자 또는 회전체(11)에 연결하여, 상기 발전기(13)의 회전자 또는 회전체(11)를 회전시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 더 다른 실시예에 따른 모바일 기기와 발전기 구동 수단을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 14는 상기 발전기 구동 수단의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 15는 상기 모바일 기기와 발전기 구동 수단의 구성을 개략적으로 보여주는 블럭도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 발전기 구동 수단은 기어 모듈(40)인 것을 특징으로 한다.
상세히, 상기 기어 모듈(40)은, 회전 레버(42)와, 상기 회전 레버(42)의 일단에 연결되는 기어 박스(41) 및 상기 기어 박스(41)의 일면으로부터 돌출되는 회전축(43)을 포함한다. 상기 회전축(43)은 상기 모바일 기기(10)의 발전기에 직접 연결되거나 회전체(11)에 연결될 수 있다.
더욱 상세히, 상기 기어 박스(41) 내부에는 다수의 기어열이 형성되며, 상기 기어열의 구조에 의하여 상기 회전축(43)을 가속하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 기어열 구조에 의하여, 상기 회전 레버(42)의 회전수보다 많은 회전수로 상기 회전축(43)이 회전하도록 한다. 구체적으로 보면, 상기 기어 박스(41) 내부에는 구동 기어(411)와 피동 기어(412)가 서로 맞물려 결합된다. 그리고, 상기 구동 기어(411)의 외경이 상기 피동 기어(412)의 외경보다 크게 형성되고, 상기 구도 ㅇ기어(411)의 회전 중심에 상기 회전 레버(42)가 연결되고, 상기 피동 기어(412)의 회전 중심에 상기 회전축(43)이 연결된다. 따라서, 상기 회전 레버(42)를 특정 회수만큼 회전시키면 상기 회전축(43)은 상기 회전 레버(42)의 회전 수보다 많은 회전수로 회전하게 되고, 상기 회전 레버(42)의 회전 속도보다 빠른 속도로 회전하게 된다. 그 결과, 사용자는 적은 힘으로 상기 회전축(43)을 고속/고회전시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 기어열 대신 타이밍 벨트 구조가 적용될 수 있다.
다시 말하면, 상기 구동 기어(411)와 피동 기어(412)가 직접 맞물리지 않고 상기 타이밍 벨트에 의하여 연결되도록 할 수 있다. 그러면, 상기 구동 기어(411)와 피동 기어(412)가 직접 맞물리는 경우에 비하여 작동 소음이 감소되는 효과가 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 외장형 자가발전 장치를 보여주는 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에서는 자가 발전을 위한 구성이 모바일 기기(10)에 설치되지 않고, 별도의 모듈 형태로 제공될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상세히, 상기 자가 발전을 위한 구성이 구비된 장치를 충전 모듈(50)로 정의할 수 있다. 즉, 상기 충전 모듈(50)의 일측에는 충전핀(53)이 돌출되어 상기 모바일 기기(10)의 슬롯(104)에 끼워질 수 있다. 그리고, 상기 충전핀(53)이 상기 슬롯(104)에 끼워지면, 상기 충전 모듈(50)에 충전된 직류 전원이 상기 모바일 기기(10)의 내부 배터리(12)로 공급된다.
또한, 상기 충전 모듈(50)에는 발전기가 내장되며, 발전기를 구동하기 위한 구동 수단이 충전 모듈(50)에 내장되거나 별도의 외장품으로 제공될 수 있다. 이는 상기에서 이미 설명된 바와 같다. 다시 말하면, 상기 충전 모듈(50)에 회전체가 장착(도 16 참조)되거나, 회전 레버가 상기 충전 모듈(50) 내부의 발전기에 직접 또는 상기 회전체를 통하여 연결되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 회전 레버가 상기 충전 모듈(50)의 외측에 한 몸으로 연결되는 구조도 가능할 것이다.
이하에서는, 외장 형태의 상기 충전 모듈(50)의 내부 구성에 대하여 블럭도를 통하여 설명하도록 한다. 그리고, 상기 충전 모듈(50)의 내부에 장착된 발전기를 구동하기 위한 구동 수단은 제외하고 설명하도록 한다. 상기 구동 수단을 제외하는 것은, 발전기를 구동하기 위한 모든 구동 수단이 상기 충전 모듈(50)의 일 구성 요소가 될 수 있음을 의미한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 모듈의 내부 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 다른 충전 모듈(50)은, 발전기(51)와, 정류 회로(52) 및 충전핀(53)을 포함한다. 상기 발전기(51)와 정류 회로(52)는 이전에 설명된 그것들과 동일하므로 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 충전 모듈(50)에는 발전기(51)에서 생산된 전기를 저장하기 위한 배터리가 없는 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 충전 모듈(50)의 충전핀(53)이 상기 모바일 기기(10)의 슬롯에 삽입된 상태에서 상기 발전기(51)를 구동하여야 한다. 즉, 상기 충전 모듈(50)을 상기 모바일 기기(10)에 결합한 상태에서 상기 발전기(51)에 연결되는 회전체 또는 회전 레버를 회전시키고, 상기 발전기(51)에서 생성되는 전기가 상기 모바일 기기(10)의 내부 배터리로 직접 충전된다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 모듈의 내부 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 충전 모듈(50)은, 발전기(51)와, 정류 회로(52)와, 충전회로(54)와, 충전 배터리(55) 및 충전핀(53)을 포함한다.
상세히, 본 실시예에 따른 충전 모듈(50)의 내부에는 별도의 충전 배터리(55)가 내장되고, 상기 충전 배터리(54)로 전기를 충전하기 위한 충전 회로(54)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 회전 레버 또는 회전체를 회전시켜서 상기 발전기(51)에서 생산되는 전기는 상기 충전 회로(54)를 통하여 상기 충전 배터리(55)에 일차적으로 저장된다. 그리고, 상기 충전핀(53)이 상기 모바일 기기(10)의 슬롯에 삽입되면, 상기 충전 배터리(55)에 저장된 전기가 상기 모바일 기기(10)의 내부 배터리로 전달된다.
이와 같은 구성에 의하면, 상기 모바일 기기(10)의 충전이 필요없는 때에, 상기 충전 모듈(50) 내부의 충전 배터리(55)를 완전히 충전시키는 작업을 별도로 할 수 있다. 그리고, 충전 모듈(50)과 모바일 기기(10)를 함께 휴대하고 다니다가 필요할 때 상기 충전 모듈(50)을 모바일 기기(10)에 결합하여 사용할 수 있다. 그리고, 상기 충전 배터리(55)를 구동하기 위하여 상기 발전기(51)를 구동하는 작업은 상기 충전 모듈(50)이 상기 모바일 기기(10)로부터 분리된 상태에서 수행될 수 있다.
도 19는 본 발명이 더 다른 실시예에 따른 충전 모듈의 내부 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 충전 모듈(50)의 내부에는 안정화 수단(56)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상세히, 현재 휴대폰의 입력 단자는 표준화되어 있으며, 구체적으로, 국내는 TTA24핀, TTA20핀이 있고, 유럽이나 미국에서는 Micro USB로 표준화되어 있다. 보통 TTA24핀이나 TTA20핀은 배터리 단자가 있기 때문에 배터리를 직접 연결하면 충전이 가능하지만, Micro USB 핀은 5V 입력 단자만 존재한다. 그리고, 1셀 리튬 이온의 경우 따라서, 배터리의 전압을 바로 보낼 수 없고 DC-DC 컨버터 등을 이용하여 5V로 승압해 준다. 그러나, 외장형 배터리 용량이 작기 때문에 큰 용량의 휴대폰 내부 배터리에서 높은 전류를 흡수할 경우 외장형 배터리의 출력 전류가 높아져 외장형 배터리의 손상이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 제거하기 위하여 보호 회로가 들어가는 것이 좋으며, 본 실시예의 충전 모듈(50)에는 상기와 같은 보호 회로에 해당하는 안정화 수단(56)이 내장되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 충전 모듈(50)의 내부에는 충전 배터리(55)와 충전 핀(53) 사이에 안정화 수단(56)이 개입되며, 상기 안정화 수단(56)은 DC-DC 컨버터(561)와, 전류 제한 스위치(Current limit switch)(562)를 포함한다. 상기 DC-DC 컨버터(561)가 제공됨으로써, 상기 충전 모듈(50)은 모든 형태의 모바일 기기에 연결되어 모바일 기기의 내부 배터리를 충전할 수 있다. 그리고, 상기 전류 제한 스위치가 제공됨으로써, 모바일 기기의 과도하게 높은 전력 흡수량에 의하여 상기 충전 배터리(55)에 과부하가 걸리는 것을 방지한다. 즉, 상기 충전 배터리(55)의 출력 전류를 제어 가능하므로, 상기 충전 배터리(55)가 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 충전 모듈의 충전 효율을 높이기 위한 회로 구성을 보여주는 블럭도이다.
일반적으로, 1셀 리튬 이온 배터리의 경우 완충시 4.2V가 되는데, 이러한 배터리를 충전하기 위해서는 이보다 높은 전압을 걸어주어야 충전이 가능하다. 그러나, 충전 모듈(50)의 발전기(51)에서 나오는 전압은 이보다 높거나 낮을 수 있다. 그리고, 출력 전압이 완충 전압보다 높은 경우에는 완충 전압 이상의 전압에 대해서만 충전되고, 완충 전압보다 낮은 경우에는 충전이 되지 않는다. 따라서, 충전되지 못하고 전기 에너지가 소실되는 현상이 발생하여 에너지 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 에너지 효율 저하를 방지하기 위하여 정류 회로(52)와 충전 회로(54) 사이에 일명 승압 제어부(57)가 개입된다.
상기 승압 제어부(57)에서는 완충 전압보다 낮은 전압이 출력되는 경우 이를 승압하여 충전 회로(54)를 통하여 충전 배터리(55)에 충전되도록 하는 기능을 수행한다.
상세히, 상기 승압 제어부(57)는, 스위칭부(571)와, 상기 스위칭부(571)의 출력단에 연결되는 DC-DC 컨버터(572)를 포함한다. 그리고, 상기 DC-DC 컨버터는 상기 스위칭부(571)와 충전 회로(54)를 연결하는 선로와 병렬 연결되고, 상기 정류 회로(52)로부터 공급되는 발전 전압은 상기 스위칭부(571)에 의하여 상기 충전 회로(54)로 직접 전달되거나, 상기 DC-DC 컨버터(572)를 통하여 승압된 후에 상기 충전 회로(54)로 전달되도록 한다. 즉, 상기 스위칭부(571)의 출력단에는, 상기 DC-DC 컨버터(572)를 통하여 상기 충전 회로(54)로 연결되는 경로 a와, 상기 충전 회로(54)에 직접 연결되는 경로 b가 병렬 연결된다.
더욱 상세히, 상기 스위칭부(571)는, 상기 충전 회로(54)로부터 피드백되는 전압(또는 전류)와 완충 전압(또는 전류)값의 크기를 비교하는 비교기(571b)와, 상기 비교기(571b)에서의 비교 결과에 따라 상기 경로 a와 경로 b 중 어느 한 쪽으로 전류가 흐르도록 하는 스위치(571a)를 포함한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 상기 정류 회로(52)에서 출력되는 전압값이 완충 전압값보다 크면, 상기 경로 b를 통하여 상기 충전 배터리(55)에 충전되도록 하고, 완충 전압값보다 작으면, 상기 경로 a를 통하여 상기 DC-DC 컨버터(572)에서 완충 전압값 이상으로 승압된 뒤에 상기 충전 배터리(55)에 충전되도록 전기의 흐름을 선택적으로 스위칭할 수 있다.
또는, 상기 충전 회로(54)로부터 피드백되는 전압값이 상기 비교기(571b)로 보내지고, 상기 비교기에서 전압값을 모니터링하여 임계 전압값보다 크면, 상기 스위치(571a)에 의하여 상기 경로 b로 스위칭되고, 입계 전압값보다 작으면, 상기 스위치(571a)에 의하여 상기 경로 a로 스위칭된다.
이와 같은 상기 승압 제어부(57)의 작동에 의하여, 상기 발전기(51)에서 저전압이 생산되더라도 소멸되지 않고 모두 상기 충전 배터리(55)로 충전될 수 있이므로, 에너지 효율이 높아지는 장점이 있다.

Claims (20)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내부에 장착되는 배터리;
    상기 배터리로 공급될 전기를 생산하는 발전기;
    상기 발전기의 회전자에 연결되어, 상기 발전기를 구동하는 구동 수단;
    상기 발전기에서 생산된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로부;
    상기 정류 회로부를 거친 전압을 상기 배터리에 충전하는 충전 회로부를 포함하는 모바일 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    적어도 일부분이 상기 케이스의 외부로 노출되는 롤러 형태의 회전체인 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전체의 외주면에 씌워지는 고무 재질의 전체 커버를 더 포함하는 모바일 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전체는 우레탄 또는 스테인레스 스틸을 포함하는 금속 재질인 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    상기 회전체의 중심 또는 상기 발전기의 회전자에 연결 가능한 회전 레버를 포함하는 모바일 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모바일 장치로 정보 또는 명령 입력을 위한 터치펜을 더 포함하고,
    상기 회전 레버는 상기 터치펜에 탈착 가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 일측에 착탈 가능하게 결합되고, 다수 회 절곡 가능한 안테나를 더 포함하고,
    상기 안테나의 일 단부가 상기 회전체의 중심 또는 상기 발전기의 회전자에 연결 가능한 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    상기 회전체의 중심 또는 상기 발전기의 회전자에 착탈 가능하게 연결되는 기어 모듈을 포함하는 모바일 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기어 모듈은,
    구동 기어와 상기 구동 기어로부터 회전력을 전달받아 회전하는 피동 기어를 포함하는 기어 박스;
    상기 구동 기어의 중심축에 연결되는 회전 레버;
    상기 피동 기어의 중심축에 연결되는 회전축을 포함하고,
    상기 회전축이 상기 회전체의 중심 또는 상기 발전기의 회전자에 연결되는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동 기어와 피동 기어는 직접 맞물리는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동 기어와 피동 기어는 벨트에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 구동 기어의 직경은 상기 피동 기어의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 모바일 장치.
  13. 발전기;
    상기 발전기의 회전자에 연결되어 상기 발전기를 구동하는 구동 수단;
    상기 발전기에서 생산된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 회로부; 및
    상기 정류 회로부를 거친 직류 전압을 모바일 장치로 전달하기 위한 충전핀을 포함하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 충전핀은 상기 모바일 장치에 형성된 USB 슬롯에 삽입 가능한 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 정류 회로부를 거친 교류 전기를 저장하는 배터리;
    상기 정류 회로부와 상기 배터리 사이에 개입되어, 상기 정류 회로부를 거친 전압을 상기 배터리에 충전시키는 충전 회로부를 더 포함하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 배터리와 상기 충전핀 사이에 개입되어, 상기 배터리에 과부하가 걸리는 것을 억제하는 안정화 수단을 더 포함하고,
    상기 안정화 수단은,
    DC-DC 컨버터 및/또는 전류 제한 스위치를 포함하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 정류 회로부와 상기 충전 회로부 사이에 개입되어, 상기 정류 회로부를 통과하는 전압이 기준값보다 낮을 때에 승압하여 충전 효율을 높이도록 제어하는 승압 제어부를 더 포함하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 승압 제어부는,
    상기 정류 회로부의 출력단에 연결되는 스위칭부와,
    상기 스위칭부와 상기 충전 회로부 연결하는 제 1 선로와,
    상기 제 1 선로와 병렬 연결되는 제 2 선로 상에 설치되는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 스위칭부는,
    상기 충전 회로부에서 피드백되는 전압값과 기준값을 비교하는 비교기와,
    상기 비교기의 비교 결과에 따라 상기 정류 회로부를 통과한 전류가 상기 제 1 선로와 제 2 선로 중 어느 한 쪽으로 흐르도록 하는 스위치를 포함하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 선로는 고전압 경로이고, 상기 제 2 선로는 저전압 경로인 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    상기 발전기의 회전자에 연결되는 회전체와,
    상기 회전체 또는 상기 발전기의 회전자와 한 몸을 이루거나, 상기 회전체 또는 상기 발전기의 회전자에 착탈 가능하게 연결되는 회전 레버 중 어느 하나 또는 모두를 포함하는 모바일 기기용 자가 발전 장치.




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KR20210007160A (ko) 2019-07-10 2021-01-20 주식회사 리스펙트 모바일기기 충전용 보조배터리를 위한 자가 발전 장치

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