KR20150017881A - 외장 배터리 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 외장 배터리 및 외장배터리의 구동방법이 제공된다. 배터리; 충전기로부터 입력단에 공급되는 외부 전원을 이용하여 충전 전류를 생성하고, 상기 충전 전류를 상기 배터리 또는 외부기기에 전달하는 충전부; 상기 충전기 및 상기 외부기기의 연결 여부를 검출하는 검출부; 상기 충전기 및 상기 외부 기기가 동시에 연결된 것으로 판단되는 경우, 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하는 MCU(Main Controller Unit)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 외장 배터리에 충전기와 외부기기가 동시에 연결되는 경우 충전기로부터 인가되는 충전전류를 이용하여 외부기기를 직접 충전할 수 있다.

Description

외장 배터리 및 그의 구동방법{External battery and driving method thereof}
본 발명의 실시예들은 외장 배터리 및 외장배터리의 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충전기로부터 외장 배터리에 입력되는 외부 전원을 직접 외부기기에 충전하는 외장 배터리에 관한 것이다.
근래에 사용하는 전자기기들, 예컨대 노트북, 휴대폰, PDA 등은 휴대하여 사용할 수 있도록 개발되었다. 이러한 휴대용 전자기기들은 사용에 필요한 전기에너지를 주로 배터리를 통해서 공급받고 있다. 근래의 휴대용 전자기기는 그 고유의 기능뿐만 아니라, 다른 기능들이 점차 부가되어 하나의 휴대용 전자기기만으로도 여러 가지 기능을 수행할 수 있도록 그 기능이 다양화되고 있는 추세이다. 그러므로 사용에 필요한 전기에너지도 점점 증가하고 있으며, 이에 따라 더 큰 용량의 기본 배터리가 필요하게 되었다.
이를 위해 휴대용 전자기기에 부착되어 사용되지 않고 휴대하여 가지고 다닐 수 있는 외장형 배터리가 개발되었다.
도 1은 종래의 외장형 배터리의 구성을 개략적으로 나타낸 블록다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 외장 배터리(30)의 입력단(31)은 충전기(10)로부터 외부 전원을 공급받는다. MCU(32)는 입력단(31)의 전압을 센싱하여 충전기(10)의 종류를 파악하고 상기 충전 IC(33)의 출력 전류를 제어하며, 충전 IC(33)는 출력 전류를 배터리(34)에 공급한다. 또한, MCU(32)는 배터리(34)의 전압을 센싱하여 표시부(37)를 통해 표시한다.
외장형 배터리에 내장되는 배터리(34)로는 보통 충방전이 가능한 이차 전지가 채용된다. 이러한 이차 전지는 전극조립체와 전해액이 수용된 캔을 밀봉한 상태의 배터리(34a)와 PCM 회로(34b)가 전기적으로 연결되어 형성된다. 상기 PCM 회로(34b)는 베어셀(34a)의 충방전을 제어하면서 과충전, 과방전, 과방전 전류등을 방지하여 베어셀(34a)을 보호하는 역할을 한다.
외부기기(20)가 외장 배터리(30)에 연결되는 경우, 배터리(34)로부터 출력되는 전압은 DC-DC 변환부(35)를 통해 승압되어 출력단(36)을 통해 외부기기(20)에 공급된다.
종래의 외장 배터리(30)의 경우 실사용자가 외장 배터리(30)에 충전기(10) 및 외부기기(20)를 동시에 연결 시, 외장 배터리(30)에 내장된 배터리(34)가 우선 충전되고, 배터리(34)로부터 출력되는 전압이 외부기기(20)에 충전되는 방식이었다. 이러한 방식은 외부기기(20)를 우선순위로 충전하려는 실 사용자의 요구를 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 외장 배터리에 연결된 외부기기를 우선 충전할 수 있는 외장 배터리 및 그의 구동방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 배터리; 충전기로부터 입력단에 공급되는 외부 전원을 이용하여 충전 전류를 생성하고, 상기 충전 전류를 상기 배터리 또는 외부기기에 전달하는 충전부; 상기 충전기 및 상기 외부기기의 연결 여부를 검출하는 검출부; 및 상기 충전기 및 상기 외부 기기가 동시에 연결된 것으로 판단되는 경우, 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하는 MCU(Main Controller Unit)를 포함하는 외장 배터리가 제공된다.
상기 검출부는, 상기 입력단의 전압을 센싱하는 제1 검출부 및 상기 외부기기에 인가되는 전류를 센싱하는 제2 검출부를 포함하되, 상기 MCU는 상기 제1 검출부에서 센싱되는 전압을 이용하여 상기 충전기의 연결여부를 판단하며, 상기 제2 검출부에서 센싱되는 전류가 기 설정된 기준 전류 값 이상인 경우 상기 외부기기가 연결된 것으로 판단할 수 있다.
상기 MCU는 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어한 후에, 상기 제2 검출부에서 상기 기준 전류 값 미만의 전류가 센싱되는 경우 상기 충전 전류가 상기 배터리에 전달되도록 제어할 수 있다.
상기 MCU는 상기 충전 전류가 상기 배터리에 전달되도록 제어한 후에, 상기 제2 검출부에서 상기 기준 전류 값 이상의 전류가 센싱 되거나 또는 상기 제2 검출부에서 상기 기준 전류 값 이상의 전류가 기 설정된 기준 시간 이상 동안 센싱되는 경우, 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어할 수 있다.
상기 배터리의 출력전류를 외부기기에 전달하는 출력단; 상기 충전부와 상기 외부기기간을 연결할 수 있도록 구비되는 바이패스 회로; 상기 충전부와 상기 배터리 사이에 배치되어 상기 충전부와 상기 배터리간을 개폐하고, 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간을 개폐하는 제1 스위칭 회로; 및 상기 출력단과 상기 외부기기 사이에 배치되어 상기 출력단과 상기 외부기기 간을 개폐하고, 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간을 개폐하는 제2 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
상기 MCU는 상기 충전기 및 상기 외부 기기가 동시에 연결된 것으로 판단되는 경우, 상기 충전부와 상기 배터리간의 연결이 개방되고, 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간이 연결되도록 상기 제1 스위칭 회로를 제어하며, 상기 출력단과 상기 외부기기간의 연결이 개방되고, 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간이 연결되도록 상기 제2 스위칭 회로를 제어할 수 있다.
상기 MCU는 상기 바이패스 회로에 의해 상기 충전부와 상기 외부기기가 연결된 후, 상기 제2 검출부에서 센싱되는 전류의 크기가 상기 제2 기준 전류 값 미만으로 떨어지는 경우, 상기 충전부와 상기 배터리간이 연결되고, 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간이 개방되도록 상기 제1 스위칭 회로를 제어하며, 상기 출력단과 상기 외부기기간이 연결되고, 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간이 개방되도록 상기 제2 스위칭 회로를 제어할 수 있다.
상기 MCU는 상기 바이패스 회로가 개방된 후, 상기 제2 검출부에서 상기 제2 전류 값 이상의 전류가 센싱 되거나 또는 상기 제2 검출부에서 기 설정된 기준 시간 이상 동안 상기 제2 전류 값 이상의 전류가 센싱되는 경우, 상기 충전부와 상기 외부기기가 연결되고, 상기 충전부와 상기 배터리간 및 상기 출력단과 상기 외부기기간이 개방되도록 상기 제1 스위칭 회로 및 상기 제2 스위칭 회로를 제어할 수 있다.
상기 제1 스위칭 회로는 상기 충전부와 상기 배터리간 또는 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간을 선택적으로 연결하는 3 포지션 스위치이며, 상기 제2 스위칭 회로는 상기 출력단과 상기 외부기기간 또는 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간을 선택적으로 연결하는 3 포지션 스위치일 수 있다.
상기 제1 및 제2 스위칭 회로는 솔레노이드 스위치, 트립 코일 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
상기 MCU는 상기 충전 전류의 크기가 미리 설정된 기준 충전전류 이상인 경우 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하며, 상기 기준 전류 미만인 경우 상기 충전 전류가 상기 배터리에 전달되도록 제어할 수있다.
상기 기준 충전전류는 2A 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 외장 배터리에 충전기 및 외부기기가 연결되어 있는지를 판단하는 A 단계; 및 상기 충전기 및 상기 외부기기가 상기 외장 배터리에 모두 연결되어 있는 경우 상기 충전기에서 공급되는 전원에 의해 생성된 충전전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하는 B단계를 포함하는 외장 배터리의 구동방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 외장 배터리에 충전기와 외부기기가 동시에 연결되는 경우 충전기로부터 인가되는 충전전류를 이용하여 외부기기를 직접 충전할 수 있다.
도 1은 종래의 외장형 배터리의 구성을 개략적으로 나타낸 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장 배터리의 블록다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 충전부와 외부기기를 직접 연결하는 방법을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 충전부와 외장 배터리의 배터리를 연결하는 방법을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장 배터리의 구동방법을 설명하기 위한 순서도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
일반적으로 외장 배터리를 사용하는 실사용자의 경우 외부기기의 배터리가 빨리 소모되거나 여유가 없는 사용자인 경우가 대부분이다. 이러한 사용자가 외장 배터리를 충전하면서 외부기기를 외장 배터리에 같이 연결하는 경우 외장 배터리보다는 외부기기가 우선적으로 충전되기를 원하는 경우가 대부분이다.
따라서 본 발명은 충전기와 외부기기가 외장 배터리에 동시에 연결되는 경우 충전기에서 공급되는 전원을 외부기기에 우선하여 충전함으로써, 외부기기를 우선순위로 충전하려는 실 사용자의 요구를 충족시키기 위한 발명에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장 배터리의 블록다이어그램이다.
도 2를 참조하면, 외장 배터리(200)는 MCU(201), 입력단(203), 충전부(205), 배터리(207), DC-DC 변환부(209), 출력단(211), 제1 검출부(221), 제2 검출부(223)를 포함할 수 있다.
MCU(201)는 외장 배터리(200) 내의 구성을 전반적으로 제어하며, 충전기(10)와 외부기기(20)가 외장 배터리(200)에 동시에 연결되는 경우 외부기기(20)가 우선 충전될 수 있도록 제어한다. 이하 다른 구성들과 함께 MCU(201)의 동작원리에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
입력단(203)은 충전기(10)의 단자와 연결되는 부분으로서 충전기로(10)부터 공급되는 외부 전원을 충전부(205)에 전달한다. 입력단(201)은 충전기(10)의 종류에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
충전부(205)는 입력단(203)으로부터 공급되는 외부 전원을 이용하여 충전 전류를 생성한 후 이를 배터리(207)에 공급하여 배터리(207)가 충전되도록 하거나 또는 외부기기(20)에 공급하여 외부기기(20)가 충전되도록 할 수 있다. 충전부(205)에서 출력되는 충전전류의 크기는 입력단(203)에 연결되는 충전기(205)의 사양에 따라 달라질 수 있다. 따라서, MCU(203)는 입력단(203)에 흐르는 전압을 센싱하여 충전기(205)의 사양을 판별하고, 상기 충전기(10)의 사양에 따른 충전전류가 충전부(205)에서 출력되도록 충전부(205)를 제어할 수 있다.
배터리(207)는 베어셀(207a) 및 베어셀(207a)에 전기적으로 연결되어 형성되는 PCM 회로(207b)를 포함할 수 있다.
베어셀(207a)은 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 리듐 전해질에 함침된 상태로 전지 케이스 내부에 밀봉되어 있는 충방전이 가능한 전지셀이다. 이러한, 전극 조립체는 양면에 활물질이 도포되어 있는 긴 시트형의 양극과 음극을 분리막을 개재시킨 상태에서 둥글게 권취한 젤리-롤 구조(권취형)와, 활물질이 양면에 도포된 소정 크기의 양극과 음극 다수 개를 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 구조가 일반적이다.
베어셀(207a)로는 전지의 형태에 따라 금속캔의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 원통형 및 각형과, 알루미늄 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 베어셀들이 모두 사용될 수 있다. 또한, 베어셀(207a)은 둘 이상의 베어셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 구조일 수 있다.
베어셀(207a)과 전기적으로 연결되는 PCM 회로(207b)는 베어셀(207a)의 과충전 전압, 과방전 전압, 방전 과전류를 제어하여 베어셀(207a)을 보호한다. PCM 회로(207b)는 본 발명의 주요한 구성이 아니므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
DC-DC 변환부(209)는 배터리(207)로부터 출력되는 전압을 외부기기(20)의 충전을 위한 크기의 전압으로 변환하여 출력단(211)으로 전달한다.
출력단(211)은 외부기기(20)와 연결되어, 배터리(207)로부터 공급되는 전기 에너지를 외부기기(20)로 전달하는 역할을 한다. 출력단(211)의 형태는 외부기기(20)의 종류에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
여기서, 외부기기(20)는 PDA, 휴대폰, 스마트폰, 노트북 등 배터리를 내장하여 구동되는 모든 기기를 포함할 수 있으며, 외장 배터리로부터 공급되는 전기 에너지를 공급받아 구동되거나, 외장 배터리로부터 공급되는 전기 에너지를 이용하여 외부기기(20)에 포함된 배터리를 충전하는 다양한 형태의 기기를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 외부기기(20)의 충전은 외부기기(20)에 내장된 배터리를 충전하는 것을 의미하는 것으로 하여 설명하도록 한다.
표시부(213)는 배터리(207)의 용량을 표시하는 부분으로서, MCU(201)는 배터리(207)의 전압을 이용하여 표시부(213)를 제어할 수 있다.
제1 검출부(221)는 입력단의 전압을 센싱한다. MCU(201)는 제1 검출부(221)에서 센싱된 전압을 이용하여 충전기(10)의 연결여부를 판단할 수 있다. 또한, MCU(203)는 입력단(203)에 흐르는 전압을 센싱하여 충전기(205)의 사양을 판별하고, 상기 충전기(10)의 사양에 따른 충전전류가 충전부(205)에서 출력되도록 충전부(205)를 제어할 수 있다.
제2 검출부(223)는 외장 배터리(200)로부터 외부기기(20)에 인가되는 제2 전류를 센싱한다. MCU(201)는 제2 검출부(223)에서 센싱되는 전류가 기 설정된 기준 전류 값 이상인 경우 외부기기(10)가 연결된 것으로 판단할 수 있다. 여기서 기준 전류 값은 외부기기(10)가 외장 배터리(200)를 통해 충전을 진행중인 것으로 인식될 수 있는 기준 값을 의미한다.
본 발명의 외장 배터리는(200)는 충전부(205)와 외부기기(20)간을 연결할 수 있도록 하는 바이패스 회로(235), 충전부(205)와 배터리(207)사이에 배치되어 충전부(205)와 배터리(207)간을 개폐하고, 충전부와 바이패스 회로(235)간을 개폐하는 제1 스위칭 회로(231) 및 출력단(211)과 외부기기(20)사이에 배치되어 출력닥(211)과 외부기기(20)간을 개폐하고, 외부기기(20)와 바이패스 회로(235)간을 개폐하는 제2 스위칭 회로(233)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, MCU(201)는 충전기(10) 및 외부기기(20)가 동시에 연결된 것으로 판단되는 경우, 충전부(205)에서 생성되는 충전 전류를 외부기기(20)에 직접 전달되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, MCU(201)는 충전부(205)와 배터리(207)간의 연결이 개방되고, 충전부(205)와 바이패스 회로간(235)간이 연결되도록 제1 스위칭 회로(231)를 제어하며, 출력단(211)과 외부기기(20)간의 연결이 개방되고, 외부기기(20)와 바이패스 회로(235)간이 연결되도록 제2 스위칭 회로(233)를 제어한다.
이와 같이, 본 발명은 충전부(205)에서 출력되는 충전전류를 바이패스 회로(235)를 통해 외부기기(20)에 직접 전달함으로써 외장 배터리(200)에 내장된 배터리(207)보다 우선하여 외부기기(20)가 충전될 수 있도록 한다.
외부기기(20)는 외부기기(20)의 충전을 진행하다가 완충이 되는 시점에 자동으로 충전을 중지한다. 이에 따라 외장 배터리(200)에서 외부기기(20)로 인가되는 충전 전류의 크기는 감소하게 된다.
따라서, 충전부(205)가 외부기기(20)에 직접 연결된 후 검출부(223)에서 상기 기준 전류 값 미만의 전류가 센싱되는 경우, MCU(201)는 외부기기(20)에 전달되던 충전 전류를 배터리(207)에 전달되도록 제어하여 배터리(207)의 충전을 진행한다. 이 경우, 외부기기(20)는 출력단(211)과 연결될 수 있다.
이를 위해, MCU(201)는 충전부(205)와 배터리(207)간이 연결되고, 충전부(205)와 바이패스 회로(235)간이 개방되도록 제1 스위칭 회로(231)를 제어하며, 출력단(211)과 외부기기(20)간이 연결되고, 외부기기(20)와 상기 바이패스 회로(235)간이 개방되도록 제2 스위칭 회로(233)를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부기기(20)가 완충된 후에 사용자가 외부기기(20)를 사용할 경우 외부기기(20)의 충전량이 감소하게 되며, 특정 충전량 이하가 되면 외부기기(20)는 외장 배터리(200)를 이용하여 충전을 재 시도하게 된다.
이와 같은 경우, MCU(201)는 제2 검출부(223)에서 기준 전류 값 이상의 전류가 센싱되는 경우 외부기기(20)가 충전을 재시도 하는 것으로 인식하고, 충전 전류가 외부기기(20)에 직접 전달되도록 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, MCU(201)는 제2 검출부(223)에서 기준 전류 값 이상의 전류가 기 설정된 기준 시간 이상 동안 센싱되는 경우 충전 전류가 외부기기(20)에 직접 전달되도록 제어할 수 있다.
일례로, 외부기기(20)는 외부기기(20)가 완충이 되어 있음에도 불구하고 주기적으로 충전을 시도할 수 있다. 외부기기(20)는 완충이 되어 있기 때문에 충전 시도 후 금새 충전을 중단하게 된다.
이에 따라, MCU(201)는 배터리(207) 또는 외부기기(20)에 충전 전류를 인가하는 동작을 반복 수행하여야 한다. 이는 시스템의 안정성을 떨어트릴 수 있다. 따라서, 기 설정된 기준시간 동안은 배터리(207)에서 공급되는 충전 전류를 이용하여 외부기기(20)의 배터리를 충전함으로써, 충전전류가 외부기기(20)로 빈번하게 전달되는 것을 방지토록 한다. 여기서, 기 설정된 기준시간은 완충이 되어 있는 외부기기(20)가 충전을 시도하는 시간보다 길게 설정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, MCU(201)는 충전부(205)에서 출력되는 충전전류의 크기가 미리 설정된 기준 충전전류이상인 경우 충전전류가 외부기기(20)에 직접 전달되도록 제어한다.
일례로, 충전기(10)의 사양에 따라 충전부(205)에서 출력되는 충전전류의 크기는 500mA, 1A 또는 2A와 같이 다양한 값을 가진다. 충전전류의 크기가 기준 충전전류 미만인 경우 외부기기(20)를 충전하는데 오랜 시간이 걸릴 수 있으며, 이에 따라 외장 배터리(200)의 배터리(207)를 충전하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 MCU(201)는 충전전류가 기준 충전전류 이상, 일례로 2A 이상인 경우에만 충전부(205)와 외부기기(20)가 직접 연결되도록 제어함으로써 외부기기(20)의 배터리를 빠른 속도로 충전하고, 이후 외부 배터리(200)가 충전되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 충전전류는 2A일 수 있다. 충전 전류의 크기가 적어도 2A 이상은 되어야 외부기기(20)의 빠른 충전을 기대할 수 있기 때문이다. 충전전류가 기준 충전전류 미만인 경우, MCU(201)는 충전부(205)와 배터리(207)가 연결되고, 충전부(205)와 바이패스 회로간이 개방되도록 제1 스위칭 회로(233)를 제어하며, 출력단(205)과 외부기기(20)간의 연결이 개방되도록 제어함으로써, 배터리(207)의 충전을 우선하여 진행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 충전부와 외부기기를 직접 연결하는 방법을 나타내는 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 충전부와 외장 배터리의 배터리를 연결하는 방법을 나타내는 블록도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 스위칭 회로의 일 실시예에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며, 이전 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1 스위칭 회로(331) 및 제2 스위칭 회로(333)는 3 포지션 스위치로서 구현되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 스위칭 회로(331)는 MCU(201)의 제어에 의해 충전부(205)와 바이패스 회로(235), 충전부(205)와 배터리(207)을 선택적으로 스위칭 하게 된다. 또한, 제2 스위칭 회로(333)는 MCU(201)의 제어에 의해 출력단(311)과 바이패스 회로(235), 출력단(311)과 외부기기(20)간을 선택적으로 스위칭 하게 된다. 한편 본 실시예에서의 제1 및 제2 스위칭 회로(331, 333)는 최소한의 기능을 설명하기 위한 구성으로서 본 실시예의 기능을 포함하는 다양한 스위칭 회로로 구현이 가능하다. 일예로, 스위칭 회로(331, 333)은 솔레노이드 스위치, 트립 코일 또는 IGBT(insulated gate bipolar transistor) 등 다양한 종류의 스위치로 구현될 수 있다.
다시 도 3을 참조하여 설명하면, 도 3은 외장 배터리(200)에 충전기(10)와 외부기기(20)가 동시에 연결된 상태로서, 이를 인식한 MCU(201)에 의해 제1 스위칭 회로(331)는 충전부(205)와 배터리(207)사이의 연결이 개방되고, 충전부(205) 및 바이패스 회로(235)가 연결되도록 제어되며, 제2 스위칭 회로(333)는 출력단(311)과 외부기기(20)사이의 연결이 개방되고, 외부기기(20)와 바이패스 회로(235)가 연결되도록 제어된다.
도 4는 외부기기(20)가 완충되어 충전이 중단된 상태로서, 이를 인식한 MCU(201)에 의해 제1 스위칭 회로(331)는 충전부(205)와 배터리(207)가 연결되고, 충전부(205) 및 바이패스 회로(235)가 개방되도록 제어되며, 제2 스위칭 회로(333)는 출력단(311)과 외부기기(20)가 연결되고 외부기기(20)와 바이패스 회로(235)사이의 연결이 개방되도록 제어된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 외장 배터리의 구동방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 외장 배터리의 구동방법은 다음과 같은 단계로 이루어질 수 있다. 먼저, 외장 배터리(200)에 충전기(10) 및 외부기기(20)가 동시에 연결되어 있는지를 판단한다(S500). 외장 배터리(200)를 판단하는 단계는 외장 배터리의 입력단의 전압을 센싱하는 단계; 외장 배터리로부터 외부기기에 인가되는 전류를 센싱하는 단계; 입력단의 전류를 이용하여 충전기의 연결여부를 판단하며, 외부기기에 인가되는 전류가 기 설정된 기준 전류 값 이상인 경우 외부기기가 연결된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
외장 배터리(200)에 충전기(10) 및 외부기기(20)가 동시에 연결되어 있는 경우, MCU(201)는 충전기에서 공급되는 전원에 의해 생성된 충전전류가 외부기기에 직접 전달되도록 제어한다(S505).
이어서, 외부기기(20)의 완충여부를 판단한다(S510). 일반적으로 외부기기(20)는 외부기기(20)가 완충된 경우, 외부기기(20)는 충전을 중단하므로, 외장 배터리(200)에서 외부기기(20)로 인가되는 전류의 크기가 감소한다. 따라서, 외장 배터리(200)는 외부기기에 인가되는 전류가 상기 기준 전류 값 미만 인 경우, 외부기기(20)가 완충된 것으로 판단할 수 있다.
외부기기(20)의 배터리가 완충된 것으로 판단되는 경우, MCU(201)는 충전전류를 외장 배터리(200)의 배터리(207)로 전달하여 외장 배터리의 충전을 수행한다(S515)
마지막으로, 외부기기(20)로 인가되는 전류가 기준 전류 값 이상으로 상승하여, 외부기기(20)가 충전을 재시도 하는 것으로 판단되는 경우(S520), MCU(201)는 충전전류가 외장기기(20)에 직접 전달되도록 제어한다(S525).
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 충전기 20: 외부기기
201: MCU
203: 입력단 205: 충전부
207: 베어셀 209: DC-DC 변환부
211: 출력단 213: 표시부
221: 제1 검출부 223: 제2 검출부
231,331: 제1 스위칭 회로 233, 333:제2 스위칭 회로
235: 바이패스 회로

Claims (16)

  1. 배터리;
    충전기로부터 입력단에 공급되는 외부 전원을 이용하여 충전 전류를 생성하고, 상기 충전 전류를 상기 배터리 또는 외부기기에 전달하는 충전부;
    상기 충전기 및 상기 외부기기의 연결 여부를 검출하는 검출부; 및
    상기 충전기 및 상기 외부 기기가 동시에 연결된 것으로 판단되는 경우, 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하는 MCU(Main Controller Unit)를 포함하는 외장 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 입력단의 전압을 센싱하는 제1 검출부 및 상기 외부기기에 인가되는 전류를 센싱하는 제2 검출부를 포함하되,
    상기 MCU는 상기 제1 검출부에서 센싱되는 전압을 이용하여 상기 충전기의 연결여부를 판단하며, 상기 제2 검출부에서 센싱되는 전류가 기 설정된 기준 전류 값 이상인 경우 상기 외부기기가 연결된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어한 후에,
    상기 제2 검출부에서 상기 기준 전류 값 미만의 전류가 센싱되는 경우 상기 충전 전류가 상기 배터리에 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 충전 전류가 상기 배터리에 전달되도록 제어한 후에,
    상기 제2 검출부에서 상기 기준 전류 값 이상의 전류가 센싱 되거나 또는 상기 제2 검출부에서 상기 기준 전류 값 이상의 전류가 기 설정된 기준 시간 이상 동안 센싱되는 경우, 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 배터리의 출력전류를 외부기기에 전달하는 출력단;
    상기 충전부와 상기 외부기기간을 연결할 수 있도록 구비되는 바이패스 회로;
    상기 충전부와 상기 배터리 사이에 배치되어 상기 충전부와 상기 배터리간을 개폐하고, 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간을 개폐하는 제1 스위칭 회로; 및
    상기 출력단과 상기 외부기기 사이에 배치되어 상기 출력단과 상기 외부기기 간을 개폐하고, 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간을 개폐하는 제2 스위칭 회로를 포함하는 외장 배터리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 충전기 및 상기 외부 기기가 동시에 연결된 것으로 판단되는 경우,
    상기 충전부와 상기 배터리간의 연결이 개방되고, 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간이 연결되도록 상기 제1 스위칭 회로를 제어하며,
    상기 출력단과 상기 외부기기간의 연결이 개방되고, 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간이 연결되도록 상기 제2 스위칭 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 바이패스 회로에 의해 상기 충전부와 상기 외부기기가 연결된 후, 상기 제2 검출부에서 센싱되는 전류의 크기가 상기 제2 기준 전류 값 미만으로 떨어지는 경우,
    상기 충전부와 상기 배터리간이 연결되고, 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간이 개방되도록 상기 제1 스위칭 회로를 제어하며,
    상기 출력단과 상기 외부기기간이 연결되고, 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간이 개방되도록 상기 제2 스위칭 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 바이패스 회로가 개방된 후, 상기 제2 검출부에서 상기 제2 전류 값 이상의 전류가 센싱 되거나 또는 상기 제2 검출부에서 기 설정된 기준 시간 이상 동안 상기 제2 전류 값 이상의 전류가 센싱되는 경우,
    상기 충전부와 상기 외부기기가 연결되고, 상기 충전부와 상기 배터리간 및 상기 출력단과 상기 외부기기간이 개방되도록 상기 제1 스위칭 회로 및 상기 제2 스위칭 회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 회로는 상기 충전부와 상기 배터리간 또는 상기 충전부와 상기 바이패스 회로간을 선택적으로 연결하는 3 포지션 스위치이며,
    상기 제2 스위칭 회로는 상기 출력단과 상기 외부기기간 또는 상기 외부기기와 상기 바이패스 회로간을 선택적으로 연결하는 3 포지션 스위치인 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 스위칭 회로는 솔레노이드 스위치, 트립 코일 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 중 어느 하나로 구현되는 외장 배터리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 충전 전류의 크기가 미리 설정된 기준 충전전류 이상인 경우 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하며, 상기 기준 전류 미만인 경우 상기 충전 전류가 상기 배터리에 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준 충전전류는 2A 인 것을 특징으로 하는 외장 배터리.
  13. 외장 배터리에 충전기 및 외부기기가 연결되어 있는지를 판단하는 A 단계; 및
    상기 충전기 및 상기 외부기기가 상기 외장 배터리에 모두 연결되어 있는 경우 상기 충전기에서 공급되는 전원에 의해 생성된 충전전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하는 B단계를 포함하는 외장 배터리의 구동방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 A 단계는,
    상기 외장 배터리의 입력단의 전압을 센싱하는 단계;
    상기 외장 배터리로부터 상기 외부기기에 인가되는 전류를 센싱하는 단계; 및
    상기 입력단의 전압을 이용하여 상기 충전기의 연결여부를 판단하며, 상기 외부기기에 인가되는 전류가 기 설정된 기준 전류 값 이상인 경우 상기 외부기기가 연결된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리의 구동방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 B단계 이후, 상기 센싱되는 전류가 상기 기준 전류 값 미만인 경우 상기 외부기기에 내장된 배터리가 완충된 것으로 판단하고, 상기 충전 전류가 상기 외장 배터리에 내장된 배터리에 전달되도록 제어하는 C 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리의 구동방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 C단계 이후, 상기 기준 전류 값 이상의 전류가 센싱되거나 또는 기 설정된 기준 시간 이상 동안 상기 기준 전류 값 이상의 전류가 센싱되는 경우 상기 외부기기가 충전을 재시도하는 것으로 판단하고, 상기 충전 전류가 상기 외부기기에 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 외장 배터리의 구동방법.
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