KR20180089723A - 용량 가변형 보조 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자가 필요에 따라 보조 배터리 용량을 자유롭게 조절할 수 있는 보조 배터리 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 모듈은 본체와, 상기 본체에 연결되는 다수 개의 보조팩과, 상기 보조팩 간에 또는 상기 보조팩을 상기 본체에 분리 가능하게 결합시키는 고정구를 포함한다.
그리고, 본체는 회로부와, 상기 회로부와 전기적 연결되는 메인 배터리셀과, 상기 메인 배터리셀과 전기적 연결되는 접속단자와, 충방전 포트와, 상기 회로부와 상기 메인 배터리셀을 수용하는 본체 하우징을 포함한다.
그리고, 보조팩은 전극단자를 구비하는 보조 배터리셀과, 상기 보조 배터리셀과 전기적 연결되는 접속단자와, 상기 보조 배터리셀을 수용하는 보조팩 하우징을 포함한다.

Description

용량 가변형 보조 배터리 모듈{AUXILIARY BATTERY MODULE OF VARIABLE CAPACITY TYPE}
본 발명은 스마트폰 등의 전기 전자 단말에 연결하여 사용하는 보조 배터리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자 임의로 보조 배터리 용량을 조절할 수 있는 보조 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 각종 모바일 기기가 다양하게 개발되었고, 그 중에서도 특히 스마트폰은 널리 대중화되어 자리를 잡게 되었다. 스마트폰은 남녀노소를 불문하고 세계적으로 많은 사람들이 사용하고 있고, 그 성능이 향상됨에 따라 여러 가지 수많은 애플리케이션이 지속적으로 개발 및 제공되고 있다. 예컨대, 네비게이션, 음악 및 동영상 스트리밍 서비스를 비롯하여 차량 연동 서비스 등 매우 다양한 기능을 활용할 수 있게 되었다.
그런데, 스마트폰을 이용하여 많은 정보의 송수신 내지 처리를 요하는 서비스를 이용하여 배터리 소모가 극심해져 그 사용 가능 시간이 급감하게 되는 문제점이 있었다. 즉, 스마트폰에 탑재된 배터리의 용량은 한계가 있어, 이러한 고사양의 서비스를 이용하게 되면 충전기를 사용하여 자주 충전을 해주어야 하는 번거로움이 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근 스마트폰에 케이블로 연결하여 사용하는 외장형 보조 배터리가 개발 판매되고 있다. 특히 최근 스마트폰은 자체 외장케이스를 메탈소재로 채택하면서 디자인 등의 이유로 배터리를 교체할 수 없는 일체형 제품들이 출시되고 있어, 스마트폰 외장 보조 배터리 시장이 더욱 커지고 있는 추세이다.
그런데, 종래 보조 배터리는 제조사가 정해놓은 배터리 용량 범위 내에서 소비자가 선택 사용할 수 있도록 제조되고 있으며, 대부분의 보조 배터리는 그 용량 범위가 특정 대역에 주로 분포되어 있다. 따라서, 사용자가 선택할 수 있는 보조 배터리 용량은 한정적이고, 특히 사용자는 상황에 따라 각기 다른 용량의 보조 배터리가 필요할 수 있는데, 어느 경우에든 정해진 용량의 보조 배터리를 사용해야만하는 바, 이를 해결하기 위해서는 다양한 용량의 배터리를 구입 사용해야만 하는 비효율적인 면이 있었다.
예컨대, 여행 내지 장기간 출장시에는 큰 용량의 보조 배터리가 적합하고, 단순 외출 시에는 작은 용량의 보조 배터리가 적합함에도 불구하고, 사용자는 항시 정해진 용량의 보조 배터리를 사용할 수 밖에 없는 바, 각종 상황에 따른 탄력적 용량 선택이 불가능한 한계가 있었다.
한편, 최근 스마트폰의 경우 9V 또는 12V의 급속 충전이 가능하도록 제조되고 있는데, 이러한 스마트폰에 사용되는 보조 배터리는 5V의 일반 충전만 지원하는 경우가 대부분이다.
선행특허 1. 한국등록실용신안 제 20-0469779 호 (2013.10.30) 선행특허 2. 한국등록특허 제 10-1518819 호 (2015.05.04)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자가 보조 배터리 용량을 임의로 조절할 수 있어, 상황 및 필요에 따라 그에 적합한 용량의 보조 배터리를 휴대 사용할 수 있는 용량 가변형 보조 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 보조 배터리의 출력 전압을 선택 조절할 수 있어 스마트폰의 급속충전 및 일반충전을 모두 지원할 수 있는 용량 가변형 보조 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 모듈은 본체와, 상기 본체에 연결되는 다수 개의 보조팩과, 상기 보조팩 간에 또는 상기 보조팩을 상기 본체에 분리 가능하게 결합시키는 고정구를 포함한다.
그리고, 본체는 회로부와, 상기 회로부와 전기적 연결되는 메인 배터리셀과, 상기 메인 배터리셀과 전기적 연결되는 접속단자와, 충방전 포트와, 상기 회로부와 상기 메인 배터리셀을 수용하는 본체 하우징을 포함한다.
그리고, 보조팩은 전극단자를 구비하는 보조 배터리셀과, 상기 보조 배터리셀과 전기적 연결되는 접속단자와, 상기 보조 배터리셀을 수용하는 보조팩 하우징을 포함한다.
그리고, 상기 고정구를 이용하여 상기 다수 개의 보조팩 중 제1 보조팩을 상기 본체에 결합시 상기 제1 보조팩의 전극단자가 상기 본체의 접속단자에 접속되고, 상기 고정구를 이용하여 상기 다수 개의 보조팩 중 제2 보조팩을 상기 제1 보조팩에 결합시 상기 제2 보조팩의 양극단자와 음극단자가 상기 제1 보조팩의 접속단자에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 모듈에 의하면 사용자는 보조 배터리의 용량을 자유롭게 선택 조절 가능하여 하나의 보조 배터리로 다양한 상황 및 목적에 탄력적으로 대응할 수 있게 되었고, 이에 따라 사용자 편의성 및 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 모듈에 의하면 일반충전과 급속충전을 모두 지원할 수 있는 바, 일반충전 방식의 휴대 단말은 물론 급속충전 기능을 갖는 휴대 단말에도 함께 사용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 직렬형 모듈을 개략적으로 도시한 정면도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈을 개략적으로 도시한 정면도.
도 4는 도 3의 측면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈의 개략도.
도 6은 도 5의 변형 실시예.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈의 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 모듈의 제어 블럭도.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 모듈은 크게 직렬형 모듈과 병렬형 모듈로 구분될 수 있다. 이하에서는 직렬형 모듈에 대하여 먼저 설명한 후 다음으로 병렬형 모듈에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 직렬형 모듈을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 직렬형 모듈은 본체(10), 본체(10)에 연결되는 다수 개의 보조팩(20), 및 고정구(30)를 포함하고, 바람직하게는 출력전압 스위치를 더 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명의 용량 가변형 보조 배터리 모듈과 연결되어 전원을 제공받는 장치는 대표적으로 스마트폰, 스마트패드 등의 휴대단말기일 수 있으며, 이외 에 노트북 등의 전자전자장치도 포함할 수 있다. 이하에서는 이들을 휴대단말로 통칭하기로 한다.
본 발명의 본체(10)는 회로부(11), 메인 배터리셀(12), 접속단자(15), 충방전 포트(14), 및 본체 하우징(13)을 포함한다.
본체(10)의 회로부(11)는 메인 배터리셀(12)과 후술할 보조팩(20)의 보조 배터리셀(21)의 충전 모드를 제어하고, 또한 휴대단말과 연결시 해당 휴대단말의 충전 내지 작동을 위한 방전 모드를 제어하기 위한 구성이다.
도 8은 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 모듈의 제어 블럭도로서, 회로부의 MCU 및 DC-DC 컨버터에 의한 보조 배터리 모듈 전압 체크 및 이에 다른 출력전압 제어 과정을 나타낸 것이다.
구체적으로, 회로부(11)는 배터리셀의 충전을 위한 충전부와, 일정한 출력을 낼 수 있도록 배터리 전압을 변환(예컨대, 5V ~ 12V 승압)하는 DC-DC 컨버터와, 보조 배터리 모듈의 제어를 위한 MCU를 포함한다.
바람직하게는, 휴대단말이 급속충전이 가능할 경우 이의 급속충전을 수행하기 위한 급속충전부를 더 포함할 수 있고, 상기 급속충전부는 예컨대 퀄컴사의 Q.C (Quick Charge)로 구성할 수 있다.
MCU는 휴대단말 및 보조팩(20,50)과 통신하고, 본체10,40와 보조팩(20,50)으로 이루어진 보조 배터리 모듈의 전압을 체크하고, 출력 전압 변환을 위해 DC-DC 컨버터를 제어하며, DC-DC 컨버터로부터 출력되는 전압을 모니터링하는 기능을 수행한다.
상기 경우, 본 발명의 보조 배터리 모듈에 연결된 휴대단말이 급속충전이 가능한 기기인 경우 급속충전부에서 9V 출력을 전달한다. 그리고 DC-DC 컨버터에서 배터리 출력을 9V로 승압시켜 휴대단말로 전달한다.
본체(10)의 메인 베터리셀은 필요에 따라 추가 또는 제거되는 보조 배터리셀 (21)과 달리, 본 발명의 보조 배터리 모듈에 항시 탑재되어 있는 기본 배터리로서 회로부(11)와 전기적으로 연결되게 구비되어 회로부(11)에 의해 충방전이 제어된다.
메인 배터리셀(12)은 다양한 종류로 구비될 수 있으며, 대표적인 예로 리튬 이온 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 또는 니켈 수소 배터리 등을 들 수 있다.
본체(10)의 접속단자(15)는 보조팩(20)을 본체(10)에 결합시 보조 배터리셀 (21)을 메인 배터리셀(12)에 전기적으로 연결하기 위한 구성으로서 제1 단자(15a)와 제2 단자(15b)로 구성될 수 있다. 상기 경우, 보조팩(20)을 본체(10)에 결합하면 보조팩(20)의 양극단자(22a)는 제1 단자(15a)에 접속되고, 음극단자(22b)는 제2 단자(15b)에 접속됨으로써 보조 배터리셀(21)이 메인 배터리셀(12)에 전기적 연결될 수 있다.
도 1의 일 실시예에 따르면, 본체(10)의 접속단자(15) 즉, 제1 및 제2 단자 (15a,15b)는 가압시 탄성 압축되고 외력 제거시 탄성 복원되는 탄성핀 구조로 형성되고, 보조팩(20)의 양극/음극 단자(22a,22b)는 판형 단자로 형성되어, 보조팩(20)을 본체(10)에 결합시, 판형의 양극/음극 단자(22a,22b)가 탄성핀 구조의 접속단자 (15)를 직접 가압하여 접촉 방식으로 상호 전기적 접속되게 구성할 수도 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 본체(10)의 접속단자(15) 즉, 제1 및 제2 단자 (15a,15b)는 본체 하우징(13) 하부에 각각 요홈 구조로 형성될 수 있고, 상기 경우 보조팩(20)을 본체(10)에 결합시, 보조팩(20)에 돌출 형성된 양극단자와 음극단자 가 요홈 구조의 제1 단자와 제2 단자에 각각 삽입되는 방식으로 상호 전기적 접속되게 구성될 수 있다.
본체(10)의 충방전 포트(14)는 본 발명의 보조 배터리 모듈의 충방전을 위한 커넥터로서 충전 포트(14b)와 방전 포트(14a)로 분리 구성되거나 또는 일체형으로 구성될 수 있다.
충전 포트(14b)는 본 발명의 보조 배터리 모듈에 탑재된 메인 배터리셀(12) 및 이에 연결된 보조 배터리셀(21)을 충전하기 위한 입력 커넥터로서, 예컨대 마이크로 커넥터로 구성될 수 있다. 상기 경우, 케넥터와 연결되는 케이블 및 어댑터를 통해 전압(예컨대, DC 12V)이 입력되고 전류가 흐르게 된다. 이때 (+)극의 이온들이 (-)극으로 이동해 음극활물질 안에 저장되고, 전자들도 도선을 따라 (-)극으로 이동하여 충전된다.
방전 포트(14a)는 본 발명의 보조 배터리 모듈에 충전된 전원을 휴대단말로 공급하기 위한 출력 커넥터로서, 예컨대 USB 포트로 구성될 수 있다. 상기 경우, 보조 배터리 모듈은 커넥터에 접속된 케이블을 통해 휴대단말과 연결된다. 이후 방전 모드 실행시 전자는 (-)극에서 (+)극으로 이동하면서 (-)극의 입자들이 모두 이온으로 변하게 되며 방전이 진행된다.
본체 하우징(13)은 내부 공간이 마련된 박스형 케이스로 구성될 수 있으며, 상기 경우 상기 내부 공간에 회로부(11)와 메인 배터리셀(12)이 수용되고, 일 영역에는 충방전 포트(14)가 구비될 수 있다.
또한, 본체 하우징(13)은 고정구(30)를 통해 보조팩(20)과 결합될 수 있는데 상기 경우 본체 하우징(13)에 결합되는 보조팩(20)의 전극단자(22)는 본체 (10)의 접속단자(15)에 접속되도록 구성된다.
본 발명의 보조팩(20)은 다수 개로 구비되고 필요에 따라 본체(10)에 선택적으로 추가 결합되어 본 발명의 보조 배터리 모듈의 용량을 확장시키는 구성으로서, 보조 배터리셀(21), 접속단자(23), 및 보조팩 하우징(24)을 포함한다.
보조팩(20)의 보조 배터리셀(21)은 필요에 따라 본체(10)에 추가 또는 제거되어 보조 배터리 모듈의 용량을 임의로 조절할 수 있도록 하는 구성으로서, 양극단자(22a)와 음극단자(22b)를 포함하는 전극단자(22)를 구비한다.
그리고, 보조팩(20)은 본체(10)에 결합시 메인 배터리셀(12)과 직렬 연결되어 회로부(11)에 의해 충방전이 제어된다.
보조 배터리셀(21)은 메인 배터리셀(12)과 마찬가지로 리튬 이온 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 또는 니켈 수소 배터리 등을 사용할 수 있다.
보조팩(20)의 접속단자(23)는 보조팩(20)의 확장을 위한 것으로서, 제1 단자 (23a)와 제2 단자(23a)로 구성될 수 있다. 상기 경우 본체(10)에 결합되어 있는 보조팩(이하, 제1 보조팩)에 또 다른 하나의 보조팩(이하, 제2 보조팩)을 결합하면 제2 보조팩의 양극단자(22a)는 제1 보조팩의 제1 단자(23a)에 접속되고 제2 보조팩의 음극단자(22b)는 제1 보조팩의 제2 단자(23b)에 접속됨으로써 제2 보조팩이 제2 보조팩에 전기적 연결되고, 이로써 보조팩의 확장이 이루어질 수 있게 된다.
만약, 보조팩(20)을 추가 확장하고자 할 경우에는 제3 보조팩을 제2 보조팩에 결합함으로써 가능하다. 상기 경우, 제2 보조팩에 제3 보조팩을 결합하면 제3 보조팩의 양극단자(22a)는 제2 보조팩의 제1 단자(23a)에 접속되고 제3 보조팩의 음극단자(22b)는 제2 보조팩의 제2 단자(23a)에 접속됨으로써 제3 보조팩이 제2 보조팩에 전기적 연결되고, 이에 의해 보조팩의 추가 확장이 가능해진다.
도 1의 일 실시예에 따르면, 보조팩(20)의 접속단자(23) 즉, 제1 및 제2 단자(23a,23b)는 가압시 탄성 압축되고 외력 제거시 탄성 복원되는 탄성핀 구조로 형성되고, 보조팩 (20)의 전극단자(22)는 판형 단자로 형성되어, 제2 보조팩을 제1 보조팩에 결합시, 판형의 전극단자(22)가 탄성핀 구조의 본체 접속단자(15)를 직접 가압하여 접촉 방식으로 상호 전기적 접속되게 구성할 수도 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 보조팩(20)의 접속단자(23) 즉, 제1 및 제2 단자 (23a,23b)는 보조팩 하우징(24) 하부에 각각 요홈 구조로 형성될 수 있고, 상기 경우 제2 보조팩을 제1 보조팩에 결합시, 제2 보조팩에 돌출 형성된 양극단자와 음극단자가 요홈 구조의 제1 단자와 제2 단자에 각각 삽입되는 방식으로 상호 전기적 접속되게 구성될 수 있다.
보조팩 하우징(24)은 보조 배터리셀(21)을 내부에 수용하는 케이스로서, 일 영역에는 보조 배터리셀(21)과 전기적 연결되는 접속단자(23)가 구비되어 있다.
본 발명의 고정구(30)는 보조팩(20)의 확장을 위한 고정 수단으로서, 보조팩(20)을 본체(10)에 분리 가능하게 결합시키고, 또한 보조팩(20) 상호 간에 분리 가능하게 결합할 수 있도록 기능한다.
도 1의 일 실시예에 따르면, 고정구(30)는 본체 하우징(13) 하부와 보조팩 하우징(24) 하부에 각각 구비되는 제1 착탈수단(30a) 및 보조팩 하우징(24)의 상부에 구비되고 상기 제1 착탈수단(30a)에 착탈식 결합되는 제2 착탈수단(30b)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 경우, 제1 착탈수단(30a)과 제2 착탈수단(30b)은 탄성 동작하고 돌기 또는 볼 형상으로 이루어진 걸림편과 이 걸림편이 걸림 결합되는 걸림홈으로 이루어진 조합, 삽입홈과 이 삽입홈에 억지 끼움되는 삽입돌기로 이루어진 조합, 또는 후크와 이 후크가 결합되는 후크홈으로 이루어진 조합과 같이 공지의 다양한 착탈수단 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다.
전술한 바와 같은 용량 가변형 보조 배터리 직렬형 모듈에 의하면, 사용자는 보조 배터리의 용량을 자유롭게 선택 조절 가능하여 하나의 보조 배터리로 다양한 상황 및 목적에 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.
즉, 제1 용량을 갖는 본체(10)가 있다고 가정하면, 도 1과 같이 고정구(30)를 통해 제1 보조팩을 본체(10)에 결합시 제1 용량보다 더 큰 제2 용량의 보조 배터리 모듈을 사용할 수 있게 된다.
만약, 제2 용량보다 더 큰 제3 용량의 보조 배터리가 필요할 경우, 또 다른 보조팩(제2 보조팩)을 제1 보조팩에 결합함으로써 용량을 보다 확장할 수 있게 되며, 제3 보조팩,..,제n 보조팩을 동일한 방식으로 추가 연결함에 따라 점진적 용량 확장이 가능하게 된다.
반대로, 보다 적은 용량의 보조 배터리가 필요하다면, 목적 용량에 맞게 보조팩(20)을 탈거하여 사용함으로써 달성 가능하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리의 병렬형 모듈에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 4는 도 3의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈은 본체(40), 본체(40)에 연결되는 다수 개의 보조팩(50), 및 고정구를 포함하고, 바람직하게는 스위칭 소자 및 출력전압 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 본체(40)는 회로부(41), 메인 배터리셀(42), 접속단자(45), 충방전 포트(44), 및 본체 하우징(43)을 포함한다. 병렬형 모듈의 본체(40)는 도 1 및 도 2에서 설명한 직렬형 모듈의 본체(40)와 대부분의 구성이 동일하므로 이하에서는 그 차이점 위주로 설명하기로 한다.
전술한 직렬형 모듈은 단지 하나의 보조팩만 본체(10)에 결합되고, 나머지 보조팩은 보조팩 상호 간에 적층 방식으로 결합되는 직렬 확장 구조로 이루어져 있다. 이에 따라, 직렬형 모듈은 본체(10)에 직접 결합되는 하나의 보조팩(20)에 대한 접속단자만 구비하여도 무방하다.
그러나, 도 3 및 도 4 실시예의 병렬형 모듈은 다수 개의 보조팩(50)이 본체(40)에 각각 직접 결합되는 병렬 확장 구조로 이루어져 있다. 이에 따라, 병렬형 모듈의 본체(40)는 다수 개의 보조 팩과 각각 접속하기 위해 다수 개의 접속단자가 구비될 수 있다.
참고로, 도 3 및 도 4 실시예의 경우 한 개의 본체 접속단자(45)는 제1 단자 (45a)와 제2 단자(45b) 한 쌍으로 이루어지고, 이 제1 단자(45a)와 제2 단자(45b)는 각각 복수 개로 형성하여 다수 개의 접속단자(45)를 구성하였다. 변형 실시예로서, 본체(40)의 다수 개의 접속단자(45) 중 제1 단자(45a)는 복수 개로 구비하고 제2 단자(45b)는 공통전극 1개로 구성할 수도 있다.
본 발명의 병렬형 모듈은 스위칭 소자(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 경우 본체(40)의 접속단자(45)는 다수 개로 구비되며, 회로부(41)는 다음과 같은 제어 기능을 하도록 구성된다.
스위칭 소자는 복수 개로 구비되고, 복수 개의 스위칭 소자는 다수 개의 접속단자(45)와 각각 1:1 구조로 연결되어, 보조 배터리 모듈의 충전시 각각의 보조팩(50)으로 제공되는 충전전류를 공급 및 차단하는 역할을 한다.
이와 같이 다수 개의 스위칭 소자를 구비할 경우, 본체(40)에 연결된 다수 개의 보조팩(50)의 충전 수행시, 회로부(41)는 각 스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 다수 개의 보조팩(50)이 순차적으로 충전이 진행되도록 한다.
예를 들어, 본체(40)에 3개의 보조팩(50)이 결합되어 있고, 제1 보조팩에는 제1 스위칭 소자가, 제2 보조팩에는 제2 스위칭 소자, 제3 보조팩에는 제3 스위칭 소자가 각각 연결되어 있는 경우를 가정하자. 상기 경우, 회로부(41)는 제1 스위치 소자는 온(On)시키고, 제2 및 제3 스위치 소자 오프(Off)시켜 제1 보조팩을 먼저 충전시킨다. 그리고 제1 보조팩이 완충되면 제2 스위치 소자는 온(On)시키고, 제1 및 제3 스위치 소자 오프(Off)시켜 제2 보조팩의 충전을 진행한다. 그리고, 제2 보조팩이 완충되면 제3 스위치 소자는 온(On)시키고, 제1 및 제2 스위치 소자 오프(Off)시켜 제3 보조팩의 충전을 진행하게 된다.
또 다른 실시예로, 회로부(41)는 본체(40)에 연결되어 있는 다수 개 보조팩 (50) 각각의 전압을 측정하여, 상기 측정된 전압이 동일한 보조팩 그룹 단위로 이어지는 순차적 충전이 진행되도록 스위칭 소자를 제어한다.
예를 들어, 본체(40)에 5개의 보조팩(50)이 연결되어 있고, 제1 보조팩과 제3 보조팩의 전압값이 동일하고, 제2 보조팩과 제4 보조팩의 전압값이 동일하며, 제5 보조팩은 나머지 보조팩과 상이한 전압값이 측정된 경우를 가정하자. 상기 경우, 회로부(41)는 다수 개의 보조팩을 제1 보조팩과 제3 보조팩으로 이루어진 그룹A, 제2 보조팩과 제4 보조팩으로 이루어진 그룹B, 제5 보조팩만으로 이루어진 그룹C로 분류한 후, 각 그룹 단위로 순차적 충전이 진행되도록 제어한다. 예컨대, 회로부(41)는 각 보조팩(50)에 연결된 스위칭 소자의 온/오프를 제어하여 "그룹A 충전진행 → 그룹A 완충 → 그룹B 충전진행 → 그룹B 완충 → 그룹C 충전진행 → 그룹C 완충"의 순서로 진행되는 순차적 충전이 이루어지도록 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본체(40)에 스위칭 소자를 더 구비하고 이를 이용하여 각 보조팩(50) 또는 보조팩 그룹 단위로 순차적 충전이 진행되도록 제어함으로써, 다수의 보조 배터리셀(51) 간의 상이한 전압에 의해 일부 보조팩에 충전전류가 집중되고 다른 보조팩은 충전이 제대로 이루어지지 못하는 문제를 방지할 수 있어 보조 배터리의 수명 및 성능을 보장할 수 있다.
충방전 포트(44)는 도 1의 실시예와 동일하게 충전 포트(44b) 및 방전 포트 (44a)로 분리 구성할 수 있다.
본 발명의 보조팩(50)은 다수 개로 구비되고 필요에 따라 본체(40)에 선택적으로 추가 결합되어 본 발명의 보조 배터리 모듈의 용량을 확장시키는 구성으로서, 양극단자(52a)와 음극단자(52b)로 이루어진 전극단자(52)를 구비하는 보조 배터리셀(51) 및 이를 내부에 수용하는 보조팩 하우징(53)을 포함한다.
병렬형 모듈의 보조팩(50)은 도 1 및 도 2에서 설명한 직렬형 모듈의 보조팩 (20)과 대부분의 구성이 동일하므로 이하에서는 그 차이점 위주로 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4 실시예의 병렬형 모듈은 다수 개의 보조팩(50)이 본체(40)에 각각 직접 결합되는 병렬 확장 구조로 이루어져 있다. 구체적으로, 다수 개의 보조팩(50)은 그에 각각 구비된 고정구(60)를 통해 회로부(41)에 병렬 구조로 결합된다. 따라서, 도 3 및 도 4 실시예에 따르면, 병렬형 모듈의 본체(40)에는 각각의 보조팩(50)에 대응되는 고정구(60)가 구비되어 있어야 한다.
도 3 및 도 4 실시예의 경우, 고정구(60)는 본체 하우징(43) 하부에 구비되는 제1 착탈수단(60a) 및 보조팩 하우징(53)의 상부에 구비되고 상기 제1 착탈수단(60a)에 착탈식 결합되는 제2 착탈수단(60b)으로 구성된다.
그리고, 제1 착탈수단(60a)과 제2 착탈수단(60b)은 탄성 동작하고 돌기 또는 볼 형상으로 이루어진 걸림편과 이 걸림편이 걸림 결합되는 걸림홈으로 이루어진 조합, 삽입홈과 이 삽입홈에 억지 끼움되는 삽입돌기로 이루어진 조합, 또는 후크와 이 후크가 결합되는 후크홈으로 이루어진 조합과 같이 공지의 다양한 착탈수단 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
한편, 보조 배터리 직렬형 모듈 또는 병렬형 모듈의 출력전압 스위치는 보조 배터리 모듈에 연결된 휴대단말이 급속충전 기능을 구비할 시, 이에 맞는 전압을 출력할 수 있도록 보조 배터리 모듈의 출력 전압을 선택하기 위한 구성으로서 이는 본체(40)에 구비될 수 있다.
예컨대, 사용자가 출력전압 스위치를 조작하여 급속충전모드를 선택(예컨대, 9V 선택)시, 회로부(41)는 보조 배터리 모듈이 이에 부합하는 출력전압을 낼 수 있도록 제어하게 된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 5의 실시예는 도 2 및 도 3의 실시예 대비 고정구(70)에 있어서 차이가 있다. 즉, 도 2 및 도 3의 실시예의 경우 다수 개의 보조팩(50)은 그에 각각 구비되는 고정구(60)를 통해 본체(40)에 직접 결합 확장되도록 구성되는 반면, 도 5 실시예의 경우 보조팩(50)은 케이스 형태로 이루어진 고정구(70) 내부에서 고정된 후 이 고정구(70) 통해 본체에 결합되도록 구성된다.
구체적으로, 도 5 실시예의 고정구(70)는 다수 개의 보조팩(50)을 내부에 수납할 수 있고 일면에 개방구(71)가 형성되어 있는 케이스 형태로 구성하였다. 따라서, 사용자는 상기 개방구(71)를 통해 고정구(70)의 내부 공간으로 보조팩(50)을 인입/인출하는 방식으로 본체(40)에 연결될 보조팩(50)의 개수를 조절할 수 있게 된다.
그리고, 본체(40)는 상기 개방구(71) 측에 분리 가능하게 결합되며, 본체 (40)를 케이스형 고정구(70)에 결합시, 고정구(70) 내부에 수납되어 있는 보조팩 (50)의 접속단자가 본체의 접속단자와 전기적 연결될 수 있도록 구성하였다.
도 6은 도 5의 변형 실시예로서, 고정구(80)의 구조에 있어서 일부 차이점이 있다. 즉, 도 6 실시예의 고정구(80)는 보조팩(50)을 내부 공간에 수납하고 일면에 개방구(81)가 형성되어 있는 케이스 형태의 고정구 몸체(80a)와 커버(80b)로 구성되고, 사용자는 상기 개방구(81)를 통해 고정구 몸체(80a)의 내부 공간으로 보조팩(50)을 인입/인출하는 방식으로 본체에 연결될 보조팩(50)의 개수를 조절할 수 있게 된다.
다만, 개방구(71) 측에 본체(40)가 결합되는 도 5 실시예와 달리 도 6 실시예의 고정구(80)는 고정구 몸체(80a)의 개방구(81)에 고정구 커버(80a)가 결합되어 해당 개방구 (81)를 차폐하도록 구성하였다. 그리고, 본체(40)는 개방구(81)에 대향하는 타면 상에 고정구 몸체(80a)와 일체형으로 구비되거나 또는 고정구 몸체(80a)에 대하여 착탈식으로 결합되게 구성하였다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7 의 실시예는 도 5의 실시예와 기본적으로 동일하고, 다만 도 5 실시예의 경우 고정구(70)의 측면에 보조팩 인입/인출을 위한 개방구(71)를 형성하였으나 도 7 실시예는 고정구(90)의 상면에 보조팩 인입/인출을 위한 개방구를 형성한 것이 하나의 차이점이다. 도 5의 실시예와 마찬가지로, 도 7 실시예의 고정구(90)의 개방구 측에 본체(40)가 결합되면 고정구(90) 내부에 수용되어 있는 보조팩(50)의 전극단자가 본체(40)의 접속단자와 전기적 연결될 수 있도록 구성된다.
또 다른 차이점은 도 7 의 실시예의 보조 배터리 모듈은 접이 가능하게 형성된 판형의 폴딩 부재(95)를 더 포함하는 것이다. 상기 경우, 폴딩 부재(95)가 접히는 기준선(97)을 기준으로, 상기 기준선(97)의 좌측 영역에는 고정구(90)가 폴딩 부재(95)의 일면 상에 부착되고, 우측 영역에는 본체(40)가 폴딩 부재(95)의 일면 상에 부착된다.
따라서, 사용자는 폴딩 부재(95)의 접힘 동작을 통해 본체(40)를 고정구(90)에 결합시켜 보조팩(50)의 전극단자와 본체(40)의 접속단자 간에 전기적 접속시킬 수 있게 되고, 폴딩 부재(95)의 펼침 동작을 통해 원하는 갯수의 보조팩(50)을 고정구(90)에 삽입 또는 제거할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 용량 가변형 보조 배터리 병렬형 모듈에 의하면, 사용자는 본체에 결합되는 보조팩의 갯수를 조절하거나 또는 고정구에 탑재되는 보조팩의 개수를 조절함으로써 필요에 따라 보조 배터리의 용량을 자유롭게 선택 조절 가능하게 되었다. 또한, 보조 배터리 모듈의 충전 진행시 스위칭 소자를 이용한 회로부의 제어를 통해 보조 배터리 모듈의 모든 배터리셀을 균등하게 완충시킬 수 있게 되었다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10,40: 본체 11,41: 회로부
12,42: 메인 배터리셀 13,43: 본체 하우징
14,44: 충방전 포트 15,45: 본체 접속단자
20,50: 보조팩 21,51: 보조 배터리셀
22,52: 전극단자 23: 보조팩 접속단자
24,53: 보조팩 하우징 30,60,70,80,90: 고정구

Claims (8)

  1. 본체; 상기 본체에 연결되는 다수 개의 보조팩; 및 상기 보조팩 간에 또는 상기 보조팩을 상기 본체에 분리 가능하게 결합시키는 고정구를 포함하고,
    상기 본체는,
    회로부; 상기 회로부와 전기적 연결되는 메인 배터리셀; 상기 메인 배터리셀과 전기적 연결되는 접속단자; 충방전 포트; 및 상기 회로부와 상기 메인 배터리셀을 수용하는 본체 하우징을 포함하고,
    상기 보조팩은,
    전극단자를 구비하는 보조 배터리셀; 상기 보조 배터리셀과 전기적 연결되는 접속단자; 및 상기 보조 배터리셀을 수용하는 보조팩 하우징을 포함하며,
    상기 고정구를 통해 상기 다수 개의 보조팩 중 제1 보조팩을 상기 본체에 결합시 상기 제1 보조팩의 전극단자가 상기 본체의 접속단자에 접속되고,
    상기 고정구를 통해 상기 다수 개의 보조팩 중 제2 보조팩을 상기 제1 보조팩에 결합시 상기 제2 보조팩의 전극단자가 상기 제1 보조팩의 접속단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
  2. 본체; 상기 본체에 연결되는 다수 개의 보조팩; 및 상기 보조팩을 상기 본체에 분리 가능하게 결합시키는 고정구를 포함하고,
    상기 본체는,
    회로부; 상기 회로부와 전기적 연결되는 메인 배터리셀; 상기 회로부와 전기적 연결되는 접속단자; 충방전 포트; 및 상기 회로부와 상기 메인 배터리셀을 수용하는 본체 하우징을 포함하고,
    상기 보조팩은,
    전극단자를 구비하는 보조 배터리셀; 및 상기 보조 배터리셀을 수용하는 보조팩 하우징을 포함하며,
    상기 다수 개의 보조팩은 상기 고정구를 통해 상기 본체에 병렬 구조로 연결되게 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 본체의 접속단자는 다수 개로 구비되고,
    상기 본체는 상기 다수 개의 접속단자와 각각 연결되어 각각의 보조팩으로 제공되는 충전전류를 공급 및 차단하는 다수 개의 스위칭 소자를 더 포함하며,
    상기 본체에 연결된 다수 개의 보조팩의 충전 수행시, 상기 회로부는 상기 스위칭 소자를 각각 제어하여 상기 다수 개의 보조팩이 순차적으로 충전되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 본체의 접속단자는 다수 개로 구비되고,
    상기 본체는 상기 다수 개의 접속단자와 각각 연결되어 각각의 보조팩으로 제공되는 충전전류를 공급 및 차단하는 다수 개의 스위칭 소자를 더 포함하며,
    상기 본체에 연결된 다수 개의 상기 보조팩의 충전 수행시, 상기 회로부는 상기 다수 개의 보조팩 각각의 전압을 측정하여, 상기 측정된 전압이 동일한 보조팩 그룹 단위로 순차적 충전이 진행되도록 상기 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 보조 배터리 모듈의 출력 전압을 선택 변경하기 위한 출력전압 스위치를 더 포함하고,
    상기 회로부는 상기 출력전압 스위치에 의해 선택된 출력 전압에 맞게 상기 보조 배터리 모듈의 출력 전압을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 고정구는 상기 본체 하우징과 상기 보조팩 하우징의 하부에 각각 구비되는 제1 착탈수단; 및 상기 보조팩 하우징의 상부에 구비되고 상기 제1 착탈수단에 착탈식 결합되는 제2 착탈수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 고정구는 상기 본체 하우징의 하부에 다수 개로 구비되는 제1 착탈수단; 및 상기 보조팩 하우징의 상부에 구비되고 상기 제1 착탈수단에 착탈식 결합되는 제2 착탈수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 고정구는 상기 보조팩을 내부에 수납하고 일면에 상기 보조팩을 인입/인출하기 위한 개방구가 형성되어 있는 케이스를 포함하고,
    상기 본체는 상기 개방구 측에 분리 가능하게 결합되며,
    상기 본체를 상기 케이스에 결합시, 상기 케이스 내부에 격납되어 있는 상기 보조팩의 전극단자가 상기 본체의 접속단자와 전기적 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 보조 배터리 모듈.
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