KR20150080260A - 휴대 단말기용 멀티 포트 고속 충전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대 단말기의 충전 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수의 스마트 기기 등 휴대 단말기를 고속으로 충전할 수 있는 충전 장치에 관한 것이다.
본 발명은 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시키는 충전 조건 적용부; 충전 조건에 따라 휴대 단말기로 공급되는 전류량을 측정하는 전류 측정부; 및 상기 충전 조건 적용부와 전류 측정부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 충전 조건 적용부는 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 휴대 단말기에 인가하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치를 개시하며, 본 발명에 의하여, 복수의 휴대 단말기에 대하여 각각 미리 정해진 개별 휴대 단말기별 최적 충전 조건을 적용하면서 휴대 단말기의 충전 상황을 살펴 최적 충전 조건을 선정하여 충전을 진행하도록 충전기를 구성함으로써, 최적의 충전 조건으로 복수의 휴대 단말기를 고속 충전할 수 있는 저렴하고 휴대가 간편한 충전 장치를 구현하는 효과를 가진다.

Description

휴대 단말기용 멀티 포트 고속 충전 장치 {Multi-port high speed charging apparatus for mobile terminals}

본 발명은 휴대 단말기의 충전 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수의 스마트 기기 등 휴대 단말기를 고속으로 충전할 수 있는 충전 장치에 관한 것이다.

최근 이동 통신 기술 및 서비스의 발달과 함께, 휴대 전화, 노트북, 스마트폰 또는 태플릿 피씨 등 휴대 단말기의 사용이 급속도로 증가하고 있다. 그런데대 단말기의 특성상 단말기의 부피나 무게가 엄격하게 제한될 수 밖에 없게 되는 반면 상기 휴대 단말기에 적용되는 이차 전지의 성능 개선은 더디게 진행되고 있어, 결과적으로 휴대 단말기의 배터리 용량 및 그 사용 시간이 제약을 받고 있고, 이로 인하여 많은 휴대 단말기 사용자들이 불편함을 호소하고 있는 상황이다.

이에 따라, 휴대 단말기의 충전 장치를 휴대하면서 차량이나 사무실 등에서 수시로 휴대 단말기를 충전하는 사용자가 많아지고 있으며, 따라서 상기 휴대 단말기를 고속으로 충전할 수 있는 간편한 충전 장치가 요구되고 있다.

또한, 휴대 단말기의 사용 숫자가 늘어나면서 대부분의 사람들이 휴대 단말기를 휴대하게 되었고, 경우에 따라서는 1인이 복수의 휴대 단말기를 휴대하는 경우도 흔한 상황이다. 이에 따라. 단순하게 1대의 휴대 단말기를 고속으로 충전하는데 그치지 않고, 복수의 휴대 단말기를 고속으로 충전할 수 있는 충전기에 대한 요구가 커지고 있는 상황이다.

이에 대하여, 휴대 단말기를 고속으로 충전하기 위한 다양한 시도가 있었으나 여러 가지 문제점을 가졌다. 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2012-0127681호(2012년11월23일 공개)에서는 제1 연결 부재, 고속충전부, 제2 연결 부재를 구비하고, 상기 고속충전부는 브리지 회로부, 메인전류공급부, DC-DC 컨버터부 및 하이스피드부를 포함하여, 종래의 USB 케이블보다 빠른 속도로 장치를 충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 USB 케이블 장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기 종래 기술에 따른 충전 회로는 각 개별 휴대 단말기별로 미리 정해져 있는 최적 충전 조건을 고려하지 않고 DC-DC 컨버터 등을 사용하여 배터리에 추가의 전류를 공급하는 구조로 충전을 진행하는 바, 항상 최적 조건으로 충전을 진행한다고 보기 어렵고, 또한 DC-DC 컨버터 등으로 인하여 생산 단가의 상승 및 부피 증가 등의 문제가 나타날 수 있다. 이외에도, 퍼지 제어기를 사용한 멀티 배터리 충전기 등의 기술 등이 개시되었으나, 앞서의 경우와 마찬가지로 항상 최적 조건으로 충전을 진행한다고 보기 어렵고, 복잡한 구조로 인하여 제품의 단가 및 부피가 증가할 수 있다는 문제점을 극복하지 못하였다.

이에 따라, 최적의 충전 조건으로 복수의 휴대 단말기를 고속 충전할 수 있는 저렴하고 휴대가 간편한 충전 장치에 대한 요구가 지속되고 있으나, 이에 대한 적절한 해결책이 아직 제시되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 최적의 충전 조건으로 복수의 휴대 단말기를 고속 충전할 수 있는 저렴하고 휴대가 간편한 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 휴대 단말기용 고속 충전 장치는 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시키는 충전 조건 적용부; 충전 조건에 따라 휴대 단말기로 공급되는 전류량을 측정하는 전류 측정부; 및 상기 충전 조건 적용부와 전류 측정부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 충전 조건 적용부는 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 휴대 단말기에 인가하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 충전 조건 적용부는 상기 휴대 단말기와 연결되는 데이터(+)핀과 데이터(-)핀에 소정의 전압을 인가할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 모두 상기 휴대 단말기에 적용한 후, 그에 따라 상기 휴대 단말기로 인가되는 전류값들을 비교하여, 그 중 가장 큰 전류값에 해당하는 충전 조건을 상기 휴대 단말기의 최적 충전 조건으로 적용하여 충전을 진행하도록 할 수 있다.

또한, 상기 충전 조건 적용부는, 휴대 단말기로 연결되는 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 포함하고, 상기 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀은 스위치를 거쳐 복수 종류의 휴대 단말기의 최적 충전 조건 중 하나에 연결될 수 있다.

또한, 상기 충전 조건 적용부는 복수의 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 포함하여, 복수의 휴대 단말기에 대하여 동시에 충전을 진행할 수 있다.

또한, 상기 충전 조건 적용부는, 휴대 단말기로 연결되는 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 통한 통신을 거쳐 휴대 단말기의 정보를 획득한 후, 이를 바탕으로 최적 충전 조건을 결정할 수 있다.

또한, 상기 충전 조건 적용부는 휴대 단말기와 USB 케이블을 통하여 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 복수의 휴대 단말기에 대하여 각각 미리 정해진 개별 휴대 단말기별 최적 충전 조건을 적용하면서 휴대 단말기의 충전 상황을 살펴 최적 충전 조건을 선정하여 충전을 진행하도록 충전기를 구성함으로써, 최적의 충전 조건으로 복수의 휴대 단말기를 고속 충전할 수 있는 저렴하고 휴대가 간편한 충전 장치를 구현하는 효과를 가진다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 고속 충전 회로의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충전 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 조건 적용부의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 충전 조건 검출 알고리즘의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 포트 고속 충전 장치의 충전 조건 적용부에 대한 예시도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은, 종래 기술에 따라 휴대 단말기용 멀티 포트 고속 충전 장치를 구성하는 경우, DC-DC 컨버터부 및 하이스피드부를 포함하는 고속충전부를 이용하거나 퍼지 제어기 등을 사용하여 상기 고속 충전 장치를 구성함에 따라, 각 개별 휴대 단말기별로 미리 정해져 있는 최적 충전 조건을 고려하지 않고 DC-DC 컨버터 등을 사용하여 배터리에 추가의 전류를 공급하거나 퍼지 로직을 이용하여 고속 충전을 진행하는 바, 항상 최적 조건으로 충전을 진행한다고 보기 어렵고, 또한 DC-DC 컨버터 내지 퍼지 로직 등으로 인하여 생산 단가가 상승하고 부피가 증가할 수 있다는 등의 문제점에 착안하여, 복수의 휴대 단말기에 대하여 각각 미리 정해진 개별 휴대 단말기별 최적 충전 조건을 적용하면서 휴대 단말기의 충전 상황을 살펴 최적 충전 조건을 선정하도록 충전기를 구성함으로써, 최적의 충전 조건으로 복수의 휴대 단말기를 고속 충전할 수 있는 저렴하고 휴대가 간편한 충전 장치를 개시하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충전 장치(200)의 구성도를 도시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충전 장치(200)는 전원을 공급하는 전원부(210), 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시키는 충전 조건 적용부(240), 충전 조건에 따라 휴대 단말기로 공급되는 전류량을 측정하는 전류 측정부(220) 및 상기 충전 조건 적용부(240)와 전류 측정부(220)를 제어하는 제어부(230)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 상기 충전 조건 적용부(240)는 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 휴대 단말기에 인가하면서 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시키게 된다.

아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충전 장치(200)를 구성하는 각 구성 부분 별로 나누어 자세하게 살핀다. 먼저 전원부(210)에 대하여 살핀다. 전원부(210)는 휴대 단말기의 충전을 위한 전원으로서 기능함과 함께, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충전 장치(200)의 각 구성 부분의 동작을 위한 전원으로서도 기능할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충전 장치(200)가 차량용 충전 장치로 사용되는 경우에는 차량용 전원을 공급받아 이를 변환하여 공급하는 역할을 할 수도 있고, 휴대용 충전 장치로 구현되는 경우에는 본 전원부(210)가 220V의 교류 전원을 공급받아 이를 직류로 변환시켜 공급하는 기능을 수행할 수도 있다.

더 나아가, 전원부(210)가 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 충전 장치(200)에 포함되지 않고 별도의 장치로서 구성될 수도 있다. 예를 들어 차량용 전원 장치가 본 발명에 따른 충전 장치에 포함되지 않고 별도로 구성되면서 케이블 등으로 연결되어 전원을 공급하도록 하고, 이를 본 발명에 따른 충전 장치의 각 구성 부분이 공급받아 사용하도록 구성하는 것도 당연히 가능하다.

다음으로, 전류 측정부(220)에 대하여 살핀다. 전류 측정부(220)는 휴대 단말기에 적용되는 충전 조건에 따라 휴대 단말기에 공급되어 그에 내장된 이차 전지 등 배터리에 충전되는 전류량을 측정하여 이를 제어부(230) 등에 전달하게 된다. 이어서, 복수의 충전 조건에 대하여 측정된 전류량 중 가장 큰 전류량에 해당하는 충전 조건을 산출하고, 상기 충전 조건을 휴대 단말기에 적용하여 충전을 진행함으로써, 최대의 전류량으로 가장 빠르게 충전을 진행할 수 있게 된다.

이어서, 제어부(230)에 대하여 살핀다. 제어부(230)는 상기 충전 조건 적용부(240)와 전류 측정부(220)를 제어하여 본 발명에 따른 충전 장치가 고속으로 휴대 단말기를 충전할 수 있도록 기능한다. 제어부(230)는 그 동작의 복잡성 등을 고려할 때 마이컴으로 구성하는 것이 바람직하겠으나, 경우에 따라서는 디지털 논리 회로 등으로 구성하는 것도 가능하다.

근래 스마트폰 등 스마트 기기의 충전 장치 연결 구조는 통상적으로 USB 단자를 많이 이용하고 있는데, USB 단자에 포함되는 데이터(+)핀과 데이터(-)핀에 얼마의 전압을 인가하느냐에 따라 각 스마트 기기가 전류를 많게 또는 적게 받을 수 있도록 되어 있다. 더 나아가, 상기 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀에 인가되는 전압 등 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시켜 가면서 최대 전류가 휴대 단말기의 배터리로 충전되는 경우의 충전 조건을 찾아내어, 이를 적용하여 충전을 진행함으로써 최대 전류값으로 고속 충전을 진행할 수 있게 된다. 이때, 제어부(230)는 상기한 일련의 과정을 진행하면서 상기 전류 측정부(220)과 충전 조건 적용부(240)를 적절하게 제어하여 최적 충전 조건을 파악하고, 이를 적용하여 휴대 단말기의 고속 충전을 진행하는 중추적인 역할을 담당한다.

마지막으로, 충전 조건 적용부(240)에 대하여 살핀다. 충전 조건 적용부(240)는 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 휴대 단말기에 인가함으로써 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시키는 기능을 수행하게 된다. 앞서 살핀 바와 같이, 근래 통상의 스마트 기기 등 휴대 단말기의 충전 장치 연결 구조는 통상적으로 USB 단자를 많이 이용하고 있는데, USB 단자에 포함되는 데이터(+)핀과 데이터(-)핀에 얼마의 전압을 인가하느냐에 따라 각 스마트 기기가 전류를 많게 또는 적게 받을 수 있도록 되어 있으므로, 상기 충전 조건 적용부(240)는 상기 휴대 단말기와 연결되는 데이터(+)핀과 데이터(-)핀에 소정의 전압을 인가함으로써 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시키게 된다.

이를 위하여 상기 충전 조건 적용부(240)는 시중에 시판되고 있는 복수의 휴대 단말기에 대하여 인가되는 전압 등 최적 충전 조건을 미리 저장하여 보관하게 된다. 더 나아가, 상기 충전 조건 적용부(240)는 현재 시판되지 않은 휴대 단말기 또는 가상의 휴대 단말기들에 대해서도 모델링 등을 거쳐 최적 충전 조건을 산출한 후 이를 함께 고려하는 것도 가능하다. 시중에 시판되고 있는 휴대 단말기의 경우 유사한 충전 조건을 가질 가능성이 있으므로, 이와 같은 방법으로 보다 넓은 범위의 휴대 단말기에 대하여 본 발명이 적용되도록 할 수 있다.

상기와 같이 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 모두 상기 휴대 단말기에 적용한 후, 그에 따라 상기 휴대 단말기로 인가되는 전류값들을 비교하여, 그 중 가장 큰 전류값에 해당하는 충전 조건을 산정하여, 그에 해당하는 충전 조건을 당해 휴대 단말기의 최적 충전 조건으로 산출할 수 있게 된다.

또한, 앞서 살핀 바와 같이 상기 충전 조건 적용부(240)는 휴대 단말기로 연결되는 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 포함하여 구성될 수 있는데, 이때 상기 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀은 스위치를 거쳐 복수의 휴대 단말기의 최적 충전 조건 중 하나에 연결되는 방식으로 동작하도록 할 수도 있다. 도 3에서는 상기와 같은 구조를 가지는 충전 조건 적용부(240)를 예시하고 있다.

도4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 충전 조건 검출 알고리즘의 흐름도를 도시하고 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 충전 조건 검출 알고리즘은 미리 정해진 복수의 휴대 단말기에 대한 전압 인가치 등 충전 조건에 대하여, 하나의 충전 조건에서의 전류값을 측정(S410)하고 이를 기록(S420)한 후, 모든 충전 조건이 테스트 되었는지를 판단(S430)하여, 모든 충전 조건이 테스트되지 않은 경우 다른 충전 조건으로 변경(S440)한 후, 모든 충전 조건이 테스트 될 때까지 상기 S410 내지 S440 단계를 반복하고, 모든 충전 조건의 테스트가 완료된 경우, 그 중 최대 전류값에 해당하는 충전 조건을 당해 휴대 단말기의 최적 충적 조건으로 산정하는 과정을 거치게 된다.

나아가, 상기 최적 충전 조건을 산정함에 있어서, 반드시 앞서 살핀 바와 같이 미리 정해진 복수의 휴대 단말기의 충전 조건을 테스트하는 과정을 거쳐야 하는 것은 아니다. 경우에 따라서는 휴대 단말기로 연결되는 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 통하여 휴대 단말기와의 통신을 거쳐 휴대 단말기의 모델 번호 또는 최적 충전 전류량 등 관련 정보를 획득한 후, 이를 바탕으로 최적 충전 조건을 결정하도록 하는 것도 가능하다.

또한, 앞서 살핀 바와 같이 근래 통상의 스마트 기기 등 휴대 단말기의 충전 장치 연결 구조는 통상적으로 USB 단자를 많이 이용하고 있으므로, 상기 충전 조건 적용부(240)는 휴대 단말기와 USB 케이블을 통하여 연결되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 충전 조건 적용부(240)는 복수의 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 포함하여 구성됨으로써, 복수의 휴대 단말기에 대하여 동시에 충전을 진행할 수 있는 구조를 형성할 수도 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 포트 고속 충전 장치의 충전 조건 적용부(240)에 대한 예시도를 보여 주고 있다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 충전 조건 적용부(240)에 복수의 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 포함시키고, 이에 대하여 각 스위치 등을 통하여 미리 정해진 복수의 휴대 단말기의 최적 충전 조건이 인가될 수 있도록 함으로써, 본 발명의 일 실시예로서 복수의 휴대 단말기를 고속 충전할 수 있는 멀티 포트 고속 충전 장치를 구현할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200 : 고속 충전 장치
210 : 전원부
220 : 전류 측정부
230 : 제어부
240 : 충전 조건 적용부

Claims (7)

1. 휴대 단말기의 충전 조건을 변경시키는 충전 조건 적용부;
   충전 조건에 따라 휴대 단말기로 공급되는 전류량을 측정하는 전류 측정부; 및
   상기 충전 조건 적용부와 전류 측정부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며,
   상기 충전 조건 적용부는 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 휴대 단말기에 인가하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 충전 조건 적용부는 상기 휴대 단말기와 연결되는 데이터(+)핀과 데이터(-)핀에 소정의 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 미리 정해진 복수 종류의 휴대 단말기에 대한 최적 충전 조건을 모두 상기 휴대 단말기에 적용한 후,
   그에 따라 상기 휴대 단말기로 인가되는 전류값들을 비교하여,
   그 중 가장 큰 전류값에 해당하는 충전 조건을 상기 휴대 단말기의 최적 충전 조건으로 적용하여 충전을 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 충전 조건 적용부는,
   휴대 단말기로 연결되는 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 포함하고,
   상기 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀은 스위치를 거쳐 복수 종류의 휴대 단말기의 최적 충전 조건 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 충전 조건 적용부는 복수의 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 포함하여,
   복수의 휴대 단말기에 대하여 동시에 충전을 진행할 수 있음을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 충전 조건 적용부는,
   휴대 단말기로 연결되는 데이터(+)핀 및 데이터(-)핀을 통한 통신을 거쳐 휴대 단말기의 정보를 획득한 후,
   이를 바탕으로 최적 충전 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 충전 조건 적용부는 휴대 단말기와 USB 케이블을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고속 충전 장치.

Images