KR20160098863A - 휴대용 배터리팩 - Google Patents

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KR20160098863A
KR20160098863A KR1020150021021A KR20150021021A KR20160098863A KR 20160098863 A KR20160098863 A KR 20160098863A KR 1020150021021 A KR1020150021021 A KR 1020150021021A KR 20150021021 A KR20150021021 A KR 20150021021A KR 20160098863 A KR20160098863 A KR 20160098863A
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정우영
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H02J7/0065—

Abstract

휴대용 배터리팩은, 외부 전원공급장치로부터 입력되는 제1 입력전압에 대해서 2개의 충전용 배터리를 병렬로 연결하며, 제1 입력전압보다 높은 제2 입력전압에 대해서 2개의 충전용 배터리를 직렬로 연결하는 직-병렬 변경 스위치부, 외부 전원공급장치로부터 입력되는 제1 입력전압 및 제2 입력전압을 낮춰서 내보내는 스텝-다운 컨버터, 및 충전용 배터리로부터 방전되는 기본 출력전압을 높여서 외부 전자기기로 내보내는 스텝-업 컨버터를 포함하며, 기본 출력전압은 직-병렬 변경 스위치부에 의해서 항시 2개의 충전용 배터리가 직렬로 연결된 상태에서 스텝-업 컨버터에서 제1 출력전압으로 높여져 외부 전자기기로 방전되거나, 스텝-업 컨버터를 우회하여 스텝-다운 컨버터를 거쳐서 제1 출력전압보다 낮은 제2 출력전압으로 낮춰져 외부 전자기기로 방전된다.

Description

휴대용 배터리팩{PORTABLE BATTERY PACK}
본 발명은 충전용 배터리를 구비하여 외부 전자기기를 반복적으로 충전할 수 있는 휴대용 배터리팩에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 충전 전압이 서로 다른 외부 전자기기를 충전할 수 있는 휴대용 배터리팩에 관한 것이다.
스마트폰이나 태블릿 PC(tablet PC)와 같은 휴대용 기기들의 사용이 점차 증가함에 따라서 장소에 구애 받지 않고 휴대용 기기들을 충전할 수 있는 충전용 배터리를 구비한 휴대용 배터리팩의 사용도 함께 증가하고 있다.
공개특허 10-2014-0073387에 개시되는 휴대단말 충전장치는 휴대가 가능한 외부 전자기기들을 충전하는데 유용하게 사용할 수 있지만, 출력전압이 일정하여 서로 다른 전압에서 충전되는 휴대용 기기들에 모두 적용하기 어려운 애로 사항이 있다.
또한, 휴대용 배터리팩의 충전 또한 가정이나 차량에서 제공되는 전압이 다른 경우 충전 자체에 어려움이 있을 수 있고, 이에 다양한 전압으로 충전가능하며, 전압을 바꿔 방전하여 다양한 종류의 외부 전자기기 충전이 가능한 휴대용 배터리팩이 요구되고 있다.
본 발명은 충전 전압이 다른 외부 전자기기를 하나의 기기로 충전할 수 있으며, 외부 전자기기의 사용이나 충전을 위해 구비된 충전용 배터리를 서로 다른 전압으로 충전할 수 있는 휴대용 배터리팩을 제공한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 외부 전원공급장치를 이용한 충전용 배터리의 충전이 가능하며, 2개 이상의 충전용 배터리에서 출력되는 기본 출력전압을 외부 전자기기로 방전하는 휴대용 배터리팩은, 충전용 배터리 간의 연결을 병렬이나 직렬로 조합하는 직-병렬 변경 스위치부; 외부 전원공급장치와 연결되는 충전용 커넥터 및 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 전압을 낮추는 스텝-다운 컨버터(step-down converter); 및 외부 전자기기와 연결되는 방전용 커넥터 및 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 전압을 높이는 스텝-업 컨버터(step-up converter)를 포함하며, 기본 출력전압은 스텝-업 컨버터를 경유하여 승압되거나 스텝-다운 컨버터를 경유하여 감압되어 외부 전자기기로 공급될 수 있다.
충전용 배터리가 직렬로 연결된 상태에서 충전되어 상기 충전용 배터리 간에 충전량이 달라지는 충전 불균형이 발생하면, 직-병렬 변경 스위치부는 충전용 배터리를 병렬로 연결하여, 충전 밸런싱을 조절할 수 있다.
충전용 배터리를 충전하기 위하여 외부 전원공급장치로부터 입력되는 입력전압은 스텝-다운 컨버터를 경유하여 충전용 배터리로 전달될 수 있다.
또한, 직-병렬 변경 스위치부에 의해서 직렬로 연결된 상태의 상기 충전용 배터리의 개수에 따라서 기본 출력전압이 달라진다. 예를 들어, 충전용 배터리의 전압이 3.7볼트이고, 충전용 배터리 2개가 직렬로 연결되는 경우 7.4볼트의 기본 출력전압이 형성된다. 7.4볼트의 기본 출력전압은 스텝-다운 컨버터를 경유하여 적절하게 감압되어 5볼트 정격전압을 갖는 외부 전자기기의 동력으로 사용되거나 외부 전자기기의 충전 용도로 사용될 수 있다. 경우에 따라서, 7.4볼트의 기본 출력전압은 스텝-업 컨버터를 경유하여 적절하게 승압될 수 있고, 예를 들어 9볼트나 12볼트로 승압되어 적절한 용도로 사용될 수 있다.
한편, 각각의 충전용 배터리는 적어도 하나 이상의 배터리셀이 병렬로 연결되어 동일한 전압을 가진 상태에서 충전량을 늘릴 수 있다. 예를 들어서 N개의 배터리셀을 갖는 충전용 배터리 한 개는 배터리셀의 개수와 무관한 단위 전압을 가지지만, 충전용 배터리의 충전량은 한 개의 배터리셀이 갖는 충전량의 N배에 해당한다.
다만, 앞서 언급된 기본 출력전압은 직렬로 연결된 충전용 배터리의 개수에 비례하여 증가하며, 병렬로 연결된 충전용 배터리의 개수와는 무관하다. 따라서, 직-병렬 변경 스위치부는 기본 출력전압을 조절하기 위하여 충전용 배터리의 연결을 직렬이나 병렬 중 적어도 어느 하나의 조합을 이용하여 연결할 수 있다. 예를 들어 충전용 배터리가 4볼트이고, N개라 가정하면, 그 중 2개가 직렬로 연결되고, 나머지가 병렬로 연결되는 경우에 출력전압은 8볼트가 되며, 3개가 직렬로 연결되는 경우에 출력전압은 12볼트가 될 수 있다. 따라서, 정격전압이 서로 다른 다양한 외부 전자기기를 그 정격전압에 맞춰서 충전이나 사용할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 외부 전원공급장치를 이용한 충전용 배터리의 충전 및 외부 전자기기를 사용하거나 외부 전자기기에 마련된 충전용 배터리를 충전하기 위하여 충전용 배터리에서 외부 전자기기로 방전이 가능한 휴대용 배터리팩은, 제1 입력전압을 공급하는 외부 전원공급장치가 연결되는 경우, 2개의 충전용 배터리를 병렬로 연결하며, 제1 입력전압보다 상대적으로 높은 제2 입력전압을 공급하는 외부 전원공급장치가 연결되는 경우, 2개의 충전용 배터리를 직렬로 연결하는 직-병렬 변경 스위치부; 외부 전원공급장치와 연결되는 충전용 커넥터 및 직-병렬 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 충전용 배터리를 충전하기 위하여 외부 전원공급장치로부터 입력되는 제1 입력전압 및 제2 입력전압을 낮춰서 내보내는 스텝-다운 컨버터(step-down converter); 및 외부 전자기기와 연결되는 방전용 커넥터 및 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 충전용 배터리로부터 방전되는 기본 출력전압을 높여서 외부 전자기기로 내보내는 스텝-업 컨버터(step-up converter)를 포함하며, 기본 출력전압은 직-병렬 변경 스위치부에 의해서 항시 2개의 충전용 배터리가 직렬로 연결된 상태에서 형성되며, 기본 출력전압은 스텝-업 컨버터에서 기본 출력전압보다 상대적으로 높은 제1 출력전압으로 높여져 외부 전자기기로 방전되거나, 스텝-업 컨버터를 우회하여 스텝-다운 컨버터를 거쳐서 기본 출력전압보다 상대적으로 낮은 제2 출력전압으로 낮춰져 외부 전자기기로 방전된다.
여기서, 외부 전원공급장치는 스마트폰이나 태블릿을 충전하기 위한 기기를 지칭한다. 다만, 예를 들어 스마트폰의 경우 보통 5볼트로 충전되고, 최신 출시되는 대용량 배터리를 사용하는 스마트폰이나 태블릿과 같이 일반적인 스마트폰보다 대용량의 충전용 배터리를 사용하는 경우에는 9 또는 12볼트의 전압으로 충전되는 등 충전전압이 서로 다른 바, 외부 전원공급장치는 충전전압에 맞는 것으로 사용할 수 있다. 이런 의미에서, 제1 입력전압은 5 또는 9볼트, 제2 입력전압은 12볼트가 될 수 있고, 제1 출력전압은 9 또는 12볼트, 제2 출력전압은 5볼트가 될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 제1 입력전압이 5볼트이고, 제2 입력전압이 9볼트나 12볼트가 될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 충전용 배터리의 용량이나 볼트가 제한되는 것은 아니지만, 앞선 언급한 입력전압이나 출력전압을 위한 것으로, 리튬 계열 배터리의 평균 전압에 해당하는 3.7볼트의 리튬이온배터리를 사용할 수 있으며, 3.7볼트의 리튬폴리머배터리 또는 3.2볼트의 리튬인산철배터리 등 앞서 언급한 리튬 계열 배터리를 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 충전용 커넥터는 외부 전원공급장치와 배터리팩을 연결하기 위한 것이며, 방전용 커넥터는 배터리팩과 외부 전자기기를 연결하기 위한 것으로, 그 개수나 종류에 의해서 본 발명이 제한되지 않는다. 예를 들어 5 또는 9볼트 외부 전원공급장치를 위한 충전용 커넥터가 별개로 구비될 수도 있지만, 하나의 외부 전원공급장치에서 복수의 전압을 제공하는 경우 하나의 충전용 커넥터만을 구비할 수 있다.
또한, 스텝-다운 컨버터나 스텝-업 컨버터는 출원번호 10-2006-0052141에 개시되는 컨버터를 외에도 이미 공지된 다양한 컨버터를 사용할 수 있다. 참고로, 외부 전원공급장치로부터 출력되는 전압이 직류인 경우, 직류-직류 컨버터를 사용한다.
또한, 충전용 커넥터와 스텝-다운 컨버터를 스위칭하는 제1 스위치를 포함하며, 직-병렬 변경 스위치부는, 스텝-다운 컨버터와 제1 충전용 배터리를 스위칭하는 제2 스위치, 스텝-다운 컨버터와 제2 충전용 배터리를 스위칭하는 제3 스위치, 제1 충전용 배터리 및 제2 충전용 배터리를 스위칭하는 제4 스위치, 및 제1 충전용 배터리를 외부에 접지시키는 제5 스위치를 포함하며, 제1 입력전압이 입력되는 경우, 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제5 스위치가 온(on) 상태로 유지되어 제1 충전용 배터리 및 제2 충전용 배터리가 병렬 상태에서 충전되며, 제2 입력전압이 입력되는 경우, 제1 스위치, 제2 스위치, 및 제4 스위치가 온 상태로 유지되어 제1 충전용 배터리 및 제2 충전용 배터리가 직렬 상태에서 충전된다.
또한, 방전용 커넥터와 스텝-업 컨버터를 스위칭하는 제6 스위치, 제4 스위치가 온 상태에서 제1 충전용 배터리 및 제2 충전용 배터리와 스텝-다운 컨버터를 스위칭하는 제7 스위치, 및 스텝-다운 컨버터와 제2 스위치 사이에 배치되어 방전용 커넥터와 스텝-다운 컨버터를 스위칭하는 제8 스위치를 더 포함하며, 제1 출력전압을 외부 전자기기로 방전하기 위한 경우, 제 4 스위치 및 제 6 스위치가 온 상태로 유지되며, 제2 출력전압을 외부 전자기기로 방전하기 위한 경우, 제 4 스위치, 제7 스위치, 및 제8 스위치가 온 상태로 유지된다.
한편, 충전용 배터리가 직렬로 연결된 상태에서 충전되는 경우, 충전용 배터리 간에 충전량이 달라지는 충전 불균형이 발생할 수도 있다. 이런 경우에는 직-병렬 변경 스위치부가 충전용 배터리를 병렬로 연결 변경하고, 충전량의 균형이 맞춰질 때까지 과충된 충전용 배터리의 충전을 잠시 중단할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 배터리팩은 스텝-다운 컨버터 및 스텝-업 컨버터를 이용하여 정격전압이 서로 다른 외주 전자기기를 충전하거나 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 배터리팩은 직-병렬 변경 스위치부를 이용하여 충전용 배터리 간의 연결을 직렬과 병렬로 변경 가능하고, 이를 이용하여 직렬 연결로 충전 시 발생할 수 있는 충전 불균형을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 배터리팩의 회로도이다.
도 2는 병렬상태로 연결된 충전용 배터리를 제1 입력전압으로 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이다.
도 3은 직렬상태로 연결된 충전용 배터리를 제2 입력전압으로 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이다.
도 4는 제1 출력전압으로 외부 전자기기를 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이다.
도 5는 제2 출력전압으로 외부 전자기기를 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 배터리팩의 회로도이며, 도 2는 병렬상태로 연결된 충전용 배터리를 제1 입력전압으로 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이고, 도 3은 직렬상태로 연결된 충전용 배터리를 제2 입력전압으로 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이며, 도 4는 제1 출력전압으로 외부 전자기기를 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이다. 도 5는 제2 출력전압으로 외부 전자기기를 충전하는 경우를 도시한 휴대용 배터리팩의 회로도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 휴대용 배터리팩(100)은 외부 전원공급장치가 연결되는 충전용 커넥터(110) 및 외부 전자기기가 연결되는 방전용 커넥터(120)를 구비한다. 또한, 전압을 낮추거나 높이는데 필요한 스텝-다운 컨버터(step-down converter)(160)나 스텝-업 컨버터(step-up converter)(170)를 가지며, 충전용 배터리 2개를 직렬이나 병렬로 선택하여 연결할 수 있는 직-병렬 변경 스위치부(130)를 포함한다. 충전용 배터리는 휴대용 배터리팩에 일체로 제공될 수도 있지만, 휴대용 배터리팩에 장착/ 분리가 가능하게 별도의 커넥터를 통해서 탈착 가능하게 제공될 수도 있다.
외부 전원공급장치는 스마트폰과 같이 5볼트로 충전되는 충전용 배터리를 위한 것이나, 스마트폰보다 대용량의 충전용 배터리를 사용하여 9볼트나 12볼트로 충전되는 충전용 배터리를 위한 것을 모두 포함할 수 있다. 따라서, 외부 전원공급장치가 연결되는 충전용 커넥터(110)는 외부 전원공급장치에 적합한 것으로 제공될 수 있고, 그 수나 형태도 제한되지 않는다.
예를 들어, 외부 전원공급장치에서 공급되는 제1 입력전압은 5 또는 9볼트, 제2 입력전압은 12볼트가 될 수 있고, 제1 출력전압은 9 또는 12볼트, 제2 출력전압은 5볼트가 될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 충전용 배터리(140, 150)의 용량이나 전압이 제한되는 것은 아니지만, 앞선 언급한 입력전압이나 출력전압을 위한 것으로, 3.7볼트의 리튬이온배터리를 사용할 수 있다.
또한, 방전용 커넥터(120)는 휴대용 배터리팩(100)과 외부 전자기기를 연결하기 위한 것으로, 외부 전원공급장치와 외부 전자기기와 연결 가능한 것을 구비할 수 있으며, 그 개수나 종류가 제한되지 않는다.
이상 휴대용 배터리팩의 각 구성에 대해서 설명하였으며, 이하 충전이나 방전이 이루어지는 다양한 실시예를 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 5볼트 또는 9볼트의 출력전압을 갖는 충전기기가 충전용 커넥터(110)에 연결되는 경우, 제1 입력전압으로는 5볼트 또는 9볼트가 될 수 있다. 어느 경우던 제1 입력전압은 스텝-다운 컨버터(160)를 경유하여 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 충전하는데 사용된다.
구체적으로, 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3), 및 제5 스위치(S5)가 온(on) 상태로 전환되며, 이 상태에서 직-병렬 변경 스위치부(130)는 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 병렬 상태로 연결한다.
상기 스위치들의 온-오프(off)는 마이콤 즉, MCU(Micro Controller Unit)(190)에서 제어할 수 있고, MCU는 이외에도 입력전압이나 출력전압을 체크하고, 배터리의 잔량을 검출하거나, 과충전 및 과방전등을 제어하는 역할을 수행할 수도 있다.
여하튼, 상기 스위치들만이 온 상태를 유지할 경우, 충전용 커넥터(110)로부터 입력된 제1 입력전압은 스텝-다운 컨버터(160)를 거쳐서 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)로 분기되어 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 충전할 수 있다. 그리고, 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 충전하고 방출되는 제1 입력전압은 전류센서(180)에 접지될 수 있고, MCU는 전류센서(180)의 상태를 확인하여 배터리의 충전상태나 회로의 단락유무를 확인할 수 있다.
도 3을 참고하면, 일반적으로 12볼트의 출력전압을 갖는 차량용 충전기기가 충전용 커넥터(110)에 연결되는 경우, 제2 입력전압으로는 12볼트가 될 수 있고, 이 경우는 급속충전의 경우에 해당할 수 있다. 제1 입력전압보다 상대적으로 고전압인 제2 입력전압의 경우에도 스텝-다운 컨버터(160)를 경유하며, 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 충전하는데 사용된다.
구체적으로, 제1 스위치(S1), 제2 스위치(S2), 및 제4 스위치(S4)만이 온(on) 상태로 전환되며, 이 상태에서 직-병렬 변경 스위치부(130)는 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 직렬 상태로 연결한다.
상기 스위치들만이 온 상태를 유지할 경우, 충전용 커넥터(110)로부터 입력된 제2 입력전압은 스텝-다운 컨버터(160) 및 제2 스위치(S2)를 거쳐서 직렬로 연결된 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 병렬로 연결된 경우보다 빠르게 충전할 수 있다.
참고로, 급속 충전 시 MCU(190)에서는 제1 충전용 배터리(140)이나 제2 충전용 배터리(150) 중 어느 한쪽의 배터리의 충전이 먼저 완료되면 다른 하나의 배터리 충전을 위해서 스위치를 조절할 수 있다. 이는 출원번호 10-2013-7026542에 공지된 배터리용 충전 밸런싱 시스템을 참고할 수 있다.
이상 도 2 및 도 3을 참조하여, 충전용 배터리들을 직렬 또는 병렬로 연결하고, 다른 전압으로 충전하는 경우를 예로 들어 설명하였으며, 아래에서는 다른 전압으로 외부 전자기기를 충전하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4에서는 9볼트 또는 12볼트로 충전 가능한 외부 전자기기가 방전용 커넥터(120)에 연결되는 경우가 도시된다.
제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)가 직렬로 연결된 상태에서 기본 출력전압이 스텝-업 컨버터(170)를 경유하여 9볼트 또는 12볼트로 승압된 후에 외부 전자기기의 충전이나 작동을 위해 사용된다.
구체적으로, 제4 스위치(S4) 및 제6 스위치(S6)가 온(on) 상태로 전환되며, 이 상태에서 직-병렬 변경 스위치부(130)는 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 직렬 상태로 연결한다.
도 5에서는 5볼트로 충전이나 작동 가능한 외부 전자기기가 방전용 커넥터(120)에 연결되는 경우가 도시되며, 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)가 직렬로 연결된 상태에서 기본 출력전압이 스텝-다운 컨버터(160)를 경유하여 5볼트로 감압된 후에 외부 전자기기의 충전이나 작동을 위해 사용된다.
구체적으로, 제4 스위치(S4), 제7 스위치(S7), 및 제8 스위치(S8)가 온(on) 상태로 전환되며, 이 상태에서도 직-병렬 변경 스위치부(130)는 제1 충전용 배터리(140) 및 제2 충전용 배터리(150)를 직렬 상태로 연결한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100：휴대용 배터리팩 110：충전용 커넥터
120：방전용 커넥터 130：직-병렬 변경 스위치부
140：제1 충전용 배터리 150：제2 충전용 배터리
160：스텝-다운 컨버터 170：스텝-업 컨버터
180：전류센서 190：마이콤

Claims (12)

  1. 외부 전원공급장치를 이용한 충전용 배터리의 충전이 가능하며, 2개 이상의 상기 충전용 배터리에서 출력되는 기본 출력전압을 상기 외부 전자기기로 방전하는 휴대용 배터리팩에 있어서,
    상기 충전용 배터리 간의 연결을 병렬이나 직렬로 조합하는 직-병렬 변경 스위치부;
    상기 외부 전원공급장치와 연결되는 충전용 커넥터 및 상기 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 전압을 낮추는 스텝-다운 컨버터(step-down converter); 및
    상기 외부 전자기기와 연결되는 방전용 커넥터 및 상기 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 전압을 높이는 스텝-업 컨버터(step-up converter);
    를 포함하며, 상기 기본 출력전압은 상기 스텝-업 컨버터를 경유하여 승압되거나 상기 스텝-다운 컨버터를 경유하여 감압되어 상기 외부 전자기기로 공급되는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전용 배터리가 직렬로 연결된 상태에서 충전되어 상기 충전용 배터리 간에 충전량이 달라지는 충전 불균형이 발생하면,
    상기 직-병렬 변경 스위치부는 상기 충전용 배터리를 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전용 배터리를 충전하기 위하여 상기 외부 전원공급장치로부터 입력되는 입력전압은 상기 스텝-다운 컨버터를 경유하여 상기 충전용 배터리로 전달되는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직-병렬 변경 스위치부에 의해서 직렬로 연결된 상태의 상기 충전용 배터리의 개수에 따라서 상기 기본 출력전압이 달라지는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  5. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 충전용 배터리는 적어도 하나 이상의 배터리셀이 병렬로 연결되어 동일한 전압으로 충전량을 늘릴 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  6. 외부 전원공급장치를 이용한 충전용 배터리의 충전 및 상기 충전용 배터리에서 상기 외부 전자기기로 방전이 가능한 휴대용 배터리팩에 있어서,
    제1 입력전압을 공급하는 상기 외부 전원공급장치가 연결되는 경우에 2개의 상기 충전용 배터리를 병렬로 연결하며, 상기 제1 입력전압보다 상대적으로 높은 제2 입력전압을 공급하는 상기 외부 전원공급장치가 연결되는 경우에 2개의 상기 충전용 배터리를 직렬로 연결하는 직-병렬 변경 스위치부;
    상기 외부 전원공급장치와 연결되는 충전용 커넥터 및 상기 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 상기 충전용 배터리를 충전하기 위하여 상기 외부 전원공급장치로부터 입력되는 상기 제1 입력전압 및 상기 제2 입력전압을 낮춰서 내보내는 스텝-다운 컨버터(step-down converter); 및
    상기 외부 전자기기와 연결되는 방전용 커넥터 및 상기 직-병렬 변경 스위치부 사이에 배치되어 상기 충전용 배터리로부터 방전되는 기본 출력전압을 높여서 상기 외부 전자기기로 내보내는 스텝-업 컨버터(step-up converter);
    를 포함하며, 상기 기본 출력전압은 상기 직-병렬 변경 스위치부에 의해서 항시 2개의 상기 충전용 배터리가 직렬로 연결된 상태에서 형성되며, 상기 기본 출력전압은 상기 스텝-업 컨버터에서 상기 기본 출력전압보다 상대적으로 높은 제1 출력전압으로 높여져 상기 외부 전자기기로 방전되거나, 상기 스텝-업 컨버터를 우회하여 상기 스텝-다운 컨버터를 거쳐서 상기 기본 출력전압보다 상대적으로 낮은 제2 출력전압으로 낮춰져 상기 외부 전자기기로 방전되는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 충전용 배터리가 직렬로 연결된 상태에서 충전되어 상기 충전용 배터리 간에 충전량이 달라지는 충전 불균형이 발생하면,
    상기 직-병렬 변경 스위치부는 상기 충전용 배터리를 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 충전용 커넥터와 상기 스텝-다운 컨버터를 스위칭하는 제1 스위치를 포함하며,
    상기 직-병렬 변경 스위치부는, 상기 스텝-다운 컨버터와 제1 충전용 배터리를 스위칭하는 제2 스위치, 상기 스텝-다운 컨버터와 제2 충전용 배터리를 스위칭하는 제3 스위치, 상기 제1 충전용 배터리 및 상기 제2 충전용 배터리를 스위칭하는 제4 스위치, 및 제1 충전용 배터리를 외부에 접지시키는 제5 스위치를 포함하며,
    상기 제1 입력전압이 입력되는 경우, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제5 스위치가 온(on) 상태로 유지되어 상기 제1 충전용 배터리 및 상기 제2 충전용 배터리가 병렬 상태에서 충전되며,
    상기 제2 입력전압이 입력되는 경우, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 및 상기 제4 스위치가 온 상태로 유지되어 상기 제1 충전용 배터리 및 상기 제2 충전용 배터리가 직렬 상태에서 충전되는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방전용 커넥터와 상기 스텝-업 컨버터를 스위칭하는 제6 스위치, 상기 제4 스위치가 온 상태에서 상기 제1 충전용 배터리 및 상기 제2 충전용 배터리와 상기 스텝-다운 컨버터를 스위칭하는 제7 스위치, 및 상기 스텝-다운 컨버터와 상기 제2 스위치 사이에 배치되어 상기 방전용 커넥터와 상기 스텝-다운 컨버터를 스위칭하는 제8 스위치를 더 포함하며,
    상기 제1 출력전압을 상기 외부 전자기기로 방전하기 위한 경우, 상기 제 4 스위치 및 상기 제 6 스위치가 온 상태로 유지되며,
    상기 제2 출력전압을 상기 외부 전자기기로 방전하기 위한 경우, 상기 제 4 스위치, 상기 제7 스위치, 및 제8 스위치가 온 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 입력전압이 5 또는 9볼트인 경우, 제2 입력전압은 12볼트이며,
    상기 제1 출력전압은 9 또는 12볼트이며, 제2 출력전압은 5볼트인 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 입력전압이 5볼트인 경우, 제2 입력전압은 9 또는 12볼트이며,
    상기 제1 출력전압은 9 또는 12볼트이며, 제2 출력전압은 5볼트인 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 충전용 배터리는 3.7볼트의 리튬이온배터리, 3.7볼트의 리튬폴리머배터리, 및 3.2볼트의 리튬인산철배터리 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휴대용 배터리팩.
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