KR20150040467A - 전지 충전 장치를 구비한 노트북 컴퓨터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정보 입력을 위한 키들이 나열된 키보드를 포함하고 있는 노트북 컴퓨터로서, 정보 입력을 위한 키의 가압시 전지팩의 충전이 이루어지는 충전 장치를 포함하고 있고, 상기 충전 장치는, 키의 가압시 전류를 발생시키는 전류 발생부, 상기 전류 발생부로부터 발생된 전류를 정류하고 역류를 방지하는 전류 정류부, 상기 전류 정류부로부터 발생된 전류를 평활화하는 전류 평활부, 상기 전류 발생부, 전류 정류부 및 상기 전류 평활부로부터 발생된 전류를 저장하는 하나 이상의 전지팩, 및 상기 전지팩에 전류를 공급할 수 있도록 프로그램된 전원 경로 제어부를 포함하는 노트북 컴퓨터를 제공한다

Description

전지 충전 장치를 구비한 노트북 컴퓨터{Notebook Computer Having Charging Device of Battery}
본 발명은 충전 장치를 구비한 노트북 컴퓨터에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 현대 사회에서 대부분의 업무는 컴퓨터가 없이는 불가능하게 될 정도로 기하급수적으로 보급되었으며, 노트북 컴퓨터와 무선통신 단말기를 이용하여 시간적, 공간적 제약없이 업무를 수행할 수 있게 되었다.
노트북 컴퓨터를 사용하기 위한 무선 인터넷 접속 환경들이 점차 보급되고 있고, 전원 공급 또는 전지 충전을 위한 장소도 증가되고 있지만 그러한 노트북 컴퓨터를 사용하기 위한 장소들은 여전히 부족한 실정이다.
노트북 컴퓨터와 같이 전지를 구동원으로 하는 휴대용 컴퓨터의 경우에는 전원 공급 문제로 인한 제약이 문제점으로 되고 있다. 데스크탑 컴퓨터의 경우에는 안정적으로 전원을 공급하는 전원 장치가 구비되어 있으나, 노트북 컴퓨터의 경우에는 전원을 공급하기 위해 컴퓨터 내부에 구비된 전지로부터 전원을 공급받아 구동하게 되어, 전원 공급 제한이 문제점이 되고 있다.
또한, 노트북 컴퓨터 내부에 전지를 구비하는데 공간 제약이 있으며, 또한 전지의 용량 제한으로 인해 컴퓨터를 사용 후 소정 시간 전지를 충전시켜야 하며, 그 충전 시간도 상당히 소요되는 문제점들이 있다.
따라서, 상기의 문제점들을 해결하는 충전 장치에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
최근에는, 에너지 하베스팅(energy harvesting)이 발전하고 있다. 에너지 하베스팅이란 용어는 주변에서 버려지는 에너지를 수확하여 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환하여 이용하는 것을 뜻하며, 열, 진동, 충격, 신체 등으로부터 발생되는 에너지를 저장하여 에너지원으로 사용하는 것으로 군사, 전자 등 다양한 분야에서 급속도로 발전하고 있다.
에너지 하베스팅의 일종으로서 신체의 움직임과 같은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 발생된 에너지를 저장하여 에너지원으로 사용하는 장치가 개발되고 있다. 노트북 컴퓨터의 키보드를 조작하는 신체적 움직임을 노트북 컴퓨터의 전원으로 사용할 수 있도록 변환해서 노트북 컴퓨터의 작동 시간을 증가시키는 연구도 진행되고 있다.
본 출원의 발명자들은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 에너지원으로 사용할 수 있는 심도있는 연구와 다양한 실험을 통하여 노트북의 전지의 용량 제한의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 이르렀다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 정보 입력을 위한 키들이 나열된 키보드를 구비하여 정보 입력을 위한 키의 가압시 전지팩의 충전이 이루어지는 충전 장치를 노트북 컴퓨터에 구비하여, 노트북 컴퓨터의 시간적, 공간적 제약 등의 전원 문제점을 해결하고, 별도의 전원 장치나 충전 장치를 구비하지 않고 장시간 사용할 수 있는 노트북 컴퓨터를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노트북 컴퓨터는,
정보 입력을 위한 키들이 나열된 키보드를 포함하고 있는 노트북 컴퓨터로서, 정보 입력을 위한 키의 가압시 전지팩의 충전이 이루어지는 충전 장치를 포함하고 있고, 상기 충전 장치는,
키의 가압시 전류를 발생시키는 전류 발생부;
상기 전류 발생부로부터 발생된 전류를 정류하고 역류를 방지하는 전류 정류부;
상기 전류 정류부로부터 발생된 전류를 평활화하는 전류 평활부;
상기 전류 발생부, 전류 정류부 및 상기 전류 평활부로부터 발생된 전류를 저장하는 하나 이상의 전지팩; 및
상기 전지팩에 전류를 공급할 수 있도록 프로그램된 전원 경로 제어부를 포함하는 구조로 구성되어 있다.
즉, 노트북 컴퓨터의 키들이 가압되면 병렬 및 직렬로 연결되고 키의 하부에 위치한 압전소자로부터 전류가 발생되며, 전류 발생부로부터 발생된 전류는 전류 정류부를 구성하는 다이오드 회로를 통해 정류된다. 이와 같이 정류된 전류는 캐패시터를 포함하는 전류 평활부를 통해 평활화되고, 평활화를 거친 전류는 전원 경로 제어부를 통해 소정 프로그램에 따라 전지팩들에 공급될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 노트북 컴퓨터에서는, 종래의 노트북 컴퓨터의 시간적, 공간적 제약 등의 전원 문제점을 해결하여 별도의 전원 장치나 충전 장치를 구비하지 않고 장시간 사용할 수 있으며, 노트북 컴퓨터에 별도의 장치를 구비하지 않고 외형의 변화가 없이 실질적으로 전원 용량을 증가시키는 효과를 제공한다.
또한, 노트북 본체에는 CPU, 메모리, 데이터 저장 장치와 결합되는 인쇄 회로 기판이 장착될 수 있다. 상기 전류 발생부는 인쇄 회로 기판의 상면에 위치하고 키들이 나열된 키보드 하부 사이에 위치해서 접점이 형성되는 박형 압전소자로 이루어질 수 있다. 상기 압전소자는 발생되는 전류를 증가시키기 위해 다수개의 압전소자가 병렬 및 직렬 연결될 수 있다. 또한, 상기 압전소자는 병렬 및 직렬 연결된 압전소자가 1개층 이상 적층될 수 있어 압전소자로부터 발생되는 전류를 더 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 전류 정류부는 다이오드를 포함하며, 상기 전류 평활부는 캐패시터를 포함할 수 있다. 또한, 회로들의 전압과 전류를 측정할 수 있는 전압측정 회로와 전류 측정 회로를 더 포함하여 압전소자로부터 발생되는 전류를 저장하는 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 전지팩은 둘 이상의 전지팩들로 구성될 수 있다. 상기 제어부는 상기 둘 이상의 전지팩들에 대해 선택적으로 충방전하는 하나 이상의 스위치로 구성되는 스위치부를 포함할 수 있다. 상기 제어부에는 둘 이상의 전지팩들에 대해 적정한 충전이 이루어지도록 알고리즘이 프로그램된 하나 이상의 마이크로 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 상기 전원 경로 제어부는 프로그램에 따라 스위치부를 제어하여 충전되는 전지팩들의 경로를 선택할 수 있다.
상기 전지팩은 제 1 전지팩과 제 2 전지팩을 포함하고 있고, 상기 전원 경로 제어부는 제 1 전지팩이 방전 중일 때에 제 1 전지팩으로 공급되는 전류를 차단하고 제 2 전지팩에 전류를 공급하여 충전하도록 제어할 수 있다.
상기 마이크로 컨트롤러에 프로그램된 알고리즘의 하나의 실시예로서 상기 제 1 전지팩이 30% 이하의 충전 상태일 때, 전원 경로 제어부는 노트북 컴퓨터의 작동을 위해 제 1 전지팩으로부터의 전원 공급을 중지하여 제 1 전지팩을 충전하고, 제 2 전지팩으로부터 노트북 컴퓨터에 전원 공급을 하도록 제어할 수 있다.
상기 제 1 전지팩의 잔여 전원 용량을 조정하여 제 1 전지팩의 용량을 더 충전된 상태로 조정할 수도 있다.
상기 충전 장치는 압전소자들로부터 발생된 전류를 증폭하여 안정적인 전류를 공급하기 위해 변압 회로부를 더 포함할 수 있다.
상기 전지팩은 하나의 전지팩으로 구성될 수도 있다. 상기 하나의 전지팩은 노트북이 동작 중에 충전 및 방전을 동시에 수행하도록 제어부가 프로그램될 수 있다. 따라서, 하나의 전지팩을 사용하여 전원 공급을 하면서 충전을 하여 2개의 전지팩을 사용하는 것보다 노트북의 소형화 및 작동 시간 연장에 기여할 수 있다.
상기 전지팩은 하나 이상의 리튬 이차전지로 구성될 수 있다.
전지팩의 충전량 및 충방전 상태를 외부에서 실시간으로 시각적으로 확인할 수 있도록 상기 전지팩의 충방전 상태를 표시하는 충방전 표시부를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노트북 컴퓨터는 종래의 노트북 컴퓨터의 시간적, 공간적 제약 등의 전원 문제점을 해결하여 별도의 전원 장치나 충전 장치를 구비하지 않고 장시간 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 노트북 컴퓨터는 박형 압전소자를 사용하여 노트북 컴퓨터에 별도의 장치를 구비하지 않고 외형의 변화가 없이 실질적으로 전원 용량을 증가시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 압전소자 구성의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 개략적인 회로도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 회로 제어 흐름도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 개략적인 회로 제어 흐름도이다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 압전소자들의 배치의 개략적인 구성이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 압전소자들(101)은 인쇄 회로 기판의 상면과 키보드 사이에 접점이 형성되는 위치에 배치되고, 전류 발생부를 구성하는 압전소자들(101)은 직렬 및 병렬 연결되어 있다. 또한, 직렬 및 병렬 연결된 압전소자들(101)은 발생되는 전류를 증가시키기 위해 다수개로 구성된 압전소자들(101)의 1개층 이상 적층되어 얻게 되는 전류를 증가시켜 충전 효율을 증가시킨다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 충전 장치(도시 생략)의 개략적인 회로도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 충전 장치는 키의 가압시 전류를 발생시키는 전류 발생부(100), 전류 발생부(100)로부터 발생된 전류를 정류하고 역류를 방지하는 전류 정류부(110), 전류 정류부(110)로부터 발생된 전류를 평활화하는 전류 평활부(120), 전류 발생부(100), 전류 정류부(110) 및 전류 평활부(120)로부터 발생된 전류를 저장하는 하나 이상의 전지팩들(140, 141)에 전류를 공급할 수 있도록 프로그램된 전원 경로 제어부(150)를 포함하고 있다. 전류 정류부(110)는 다이오드(111)를 포함하며, 전류 평활부(120)는 캐패시터(121)를 포함하고 있다. 또한, 회로들의 전압과 전류를 측정할 수 있는 전압측정 회로와 전류 측정 회로를 더 포함할 수 도 있다.
충전 장치에는 압전소자들로부터 발생된 전류를 증폭하여 안정적인 전류를 공급하기 위한 변압 회로부(도시 생략)가 더 포함될 수 있다. 또한, 압전소자들은 병렬 및 직렬 연결된 압전소자들이 1개층 이상 적층될 수 있어 압전소자들로부터 발생되는 전류를 더 증가시킬 수 있다.
또한, 전지팩들은 제 1 전지팩(140) 및 제 2 전지팩(141)을 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 제어부(150)는 전지팩들(140, 141)에 대해 선택적으로 충방전하는 스위치부(130, 131)를 제어한다.
도면에는 도시되지 않았지만, 회로 상에 과전압과 과전류를 방지하도록 전압 검출 회로 등도 포함될 수 있다.
전원 경로를 제어하는 제어부(150)는 스위치부(130, 131)를 제어하여 충전되는 전지팩들(140, 141)의 경로를 선택하도록 프로그램 되어 있다.
한편, 도면에 도시된 바와 달리, 하나의 전지팩을 포함하는 구성도 가능하다. 하나의 전지팩(140)으로 구성된 노트북의 제어부는 동작 중에 충전 및 방전을 동시에 수행하도록 프로그램될 수 있다. 또한, 전지팩의 충전량 및 충방전 상태를 외부에서 실시간으로 시각적으로 확인할 수 있도록 전지팩의 충방전 상태를 표시하는 충방전 표시부가 추가될 수 도 있다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 개략적인 회로 제어 흐름도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 키보드가 눌리면(S110) 압전소자에 의해 전류가 발생하게 된다(S120). 여기에서 발생된 전류는 전압 증폭 과정을 거치게 되고(S130), 전압 증폭 과정을 거친 전류는 전지팩에 충전되게 된다(140).
도 4에는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 개략적인 회로 제어 흐름도가 도시되어 있다.
도 4를 도 2와 함께 참조하면, 압전소자에 의해 발생되어 전압 증폭 과정을 거친 전류에 대해서, 전원 경로 제어부(150)는 제 1 전지팩이 방전 중인지를 검사한다(S240). 제 1 전지팩이 방전 중이면, 제 2 전지팩을 충전시킨다(S250). 전원 경로 제어부(150)는 제 1 전지팩의 전원 용량을 지속적으로 검사하며, 제 2 전지팩의 충전이 완료되면(270) 제 2 전지팩의 충전을 종료시키고(S290), 제 1 전지팩을 충전시킨다. 제 2 전지팩의 충전 중에 제 1 전지팩이 방전을 계속하여 전원 용량이 30% 이하가 되면(S260), 제 1 전지팩의 방전을 중지시키고 제 1 전지팩을 충전시킨다(S280).
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 정보 입력을 위한 키들이 나열된 키보드를 포함하고 있는 노트북 컴퓨터로서, 정보 입력을 위한 키의 가압시 전지팩의 충전이 이루어지는 충전 장치를 포함하고 있고, 상기 충전 장치는,
    키의 가압시 전류를 발생시키는 전류 발생부;
    상기 전류 발생부로부터 발생된 전류를 정류하고 역류를 방지하는 전류 정류부;
    상기 전류 정류부로부터 발생된 전류를 평활화하는 전류 평활부;
    상기 전류 발생부, 전류 정류부 및 상기 전류 평활부로부터 발생된 전류를 저장하는 하나 이상의 전지팩; 및
    상기 전지팩에 전류를 공급할 수 있도록 프로그램된 전원 경로 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 발생부는 키의 하부에 위치한 압전소자인 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 압전소자는 병렬 및 직렬 연결되고, 상기 병렬 및 직렬 연결된 압전소자가 1개층 이상 적층된 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 정류부는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 평활부는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 둘 이상의 전지팩들로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 둘 이상의 전지팩들에 대해 선택적으로 충방전하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 경로 제어부는 스위치부를 제어하여 충전되는 전지팩들의 경로를 선택하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 제 1 전지팩과 제 2 전지팩을 포함하고 있고, 상기 전원 경로 제어부는 제 1 전지팩이 방전 중일 때에 제 1 전지팩으로 공급되는 전류를 차단하고 제 2 전지팩에 전류를 공급하여 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 전지팩이 30% 이하의 충전 상태일 때, 전원 경로 제어부는 노트북 컴퓨터의 작동을 위해 제 2 전지팩의 전류를 방전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 충전 장치는 변압 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 하나의 전지팩으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전지팩이 충전 및 방전을 동시에 수행하도록 제어부가 프로그램된 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩은 하나 이상의 리튬 이차전지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 전지팩의 충방전 상태를 표시하는 충방전 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200485653Y1 (ko) * 2016-08-02 2018-02-07 이승환 스타일러스 펜

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