KR20210109481A - Portable Induction Thermostat Operates on DC Power from Rechargeable Batteries - Google Patents

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Abstract

A portable induction warming device to operate on direct current (DC) power from a rechargeable battery is provided. The device includes: a detachable DC power pack which includes an overheat prevention sensor for safety and is configured to supply power; a rated output control unit which is connected to the DC power pack and is configured to control the power supplied from the DC power pack by rated power; a low-power high-frequency inverter unit which is configured to receive DC output from the rated output control unit; a resonant coil (111) which is connected to a switching FET circuit and is configured to receive a current; and a bridge whose height can be adjusted by extension and support.

Description

충전식배터리의 직류전원으로 작동하는 휴대용 인덕션 보온 장치{Portable Induction Thermostat Operates on DC Power from Rechargeable Batteries}Portable Induction Thermostat Operates on DC Power from Rechargeable Batteries

본 개시는 인덕션 보온 장치에 관한 것으로 보다 상세히는 충전식배터리의 직류전원으로 작동하는 휴대용 인덕션 보온 장치에 관한 것이다. The present disclosure relates to an induction warming device, and more particularly, to a portable induction warming device operated by DC power of a rechargeable battery.

파티문화가 잘 발달되어 있는 서방 국가에서는 관련 제품의 시장 규모가 상당하며 2018년 기준으로 미국은 서브웨어(Serveware) 시장규모가 123억 달러 규모이다. 해당 분야 시장에서는 보울(Bowels), 플래터스(Platters) 뿐만 아니라 조리용기인 챠핑디쉬(Chafing Dish)가 시장의 25% 인 약 30억 달러의 규모로 매우 큰 비중을 차지하고 있다. 종래의 챠핑디쉬(Chafing Dish)의 사용연료로는 부탄가스, 알코올, 고체연료 등이 이용되었는데, 이러한 연료는 직접 불꽃을 통해 열에너지를 전달하기 때문에 화재위험이 높다. 이에 따라 시장에서는 새로운 방식의 챠핑디쉬(Chafing Dish) 워머에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있고, 테이블웨어 업체들은 전자식 챠핑디쉬(Electric Chafing Dish)에 대한 관심이 높아지고 있다. In Western countries where party culture is well developed, the market size of related products is considerable, and as of 2018, the Serveware market in the United States was worth $12.3 billion. In the market in this field, bowls and platters as well as chafing dishes, which are cooking containers, account for 25% of the market, accounting for about $3 billion. Butane gas, alcohol, solid fuel, etc. were used as fuel for the conventional chafing dish, and since these fuels directly transmit thermal energy through a flame, there is a high risk of fire. Accordingly, the market demand for a new type of chafing dish warmer is continuously increasing, and tableware companies are increasing interest in the electric chafing dish.

전자식 챠핑디쉬(Electric Chafing Dish)는 일반적으로 히터와 인덕션으로 분류할 수 있는데, 에너지 효율측면에서 인덕션 챠핑디쉬가 최근 주목받고 있다. 인덕션 기술이 적용된 쿡탑(이하, 인덕션 쿡탑: induction Cook Top)은 가스나 고체연료와 달리 불꽃이 발생하지 않아 화재위험을 줄일 수 있고, 쿡웨어 안에서 열이 발생하고 있는 동안에도 인덕션 쿡탑 상단의 세라믹 글라스 표면 자체는 열이 높지 않으며, 다른 조리 방식에 비해 빠르게 열을 가하고 에너지 효율이 높다는 점에서 선호되고 있다. Electric chafing dishes can be generally classified into heaters and induction dishes. In terms of energy efficiency, induction chafing dishes have recently been attracting attention. A cooktop with induction technology (hereafter referred to as induction cooktop) does not generate a flame unlike gas or solid fuel, so it can reduce the risk of fire, and even while heat is being generated in the cookware, the ceramic glass on the top of the induction cooktop The surface itself does not heat up, and it is preferred because it heats up quickly and has high energy efficiency compared to other cooking methods.

한편, 종래의 인덕션 쿡탑의 경우 전원을 연결하여야 하기 때문에 한 테이블에 여러 개의 쿡탑을 이용하는데 한계가 있으며 전선이 정리되지 않은 경우 보기에 좋지 않다는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of the conventional induction cooktop, since power must be connected, there is a limitation in using several cooktops on one table, and there is a problem in that the view is not good if the wires are not arranged.

본 개시는 화재 위험이 큰 부탄가스, 알코올, 고체연료를 사용하지 않으면서, 전자식 챠핑디쉬워머의 근본적 문제점인 전선을 제거한 장치를 제공하고자 한다. An object of the present disclosure is to provide a device in which the electric wire, which is a fundamental problem of the electronic chopping dish warmer, is removed without using butane gas, alcohol, or solid fuel, which is a high risk of fire.

본 개시는 언제 어디서나 독립적인 사용이 가능하며, 전력이 제한적인 직류 독립전원의 사용이 가능하도록 에너지 효율이 높은 챠핑디쉬워머를 제공하고자 한다. An object of the present disclosure is to provide a charging dish warmer with high energy efficiency that can be used independently anytime, anywhere, and can use a DC independent power source with limited power.

본 개시는 직류입력 전류에 스위칭 FET(Field effect transister)dp 의한 전압 스위칭 기술을 적용하여 보온에 최적인 저전력 300Wh 내외의 정전력을 공급하고자 한다. The present disclosure intends to supply a low-power constant power of around 300Wh that is optimal for keeping warm by applying a voltage switching technology by a switching FET (Field effect transistor) dp to a DC input current.

본 개시의 일 특징에 의하면, 충전식 배터리의 직류전원으로 작동하는 휴대용 인덕션 보온 장치가 제공된다. 상기 장치는 전력을 공급하도록 구성된 직류 전원부(102); 상기 직류 전원부내의 직류 전원팩(105)에서 공급되는 전력을 정격 전력(rated power)으로 제어하도록 구성된 정격 출력 제어부(107); 상기 정격 출력 제어부에서 출력된 직류(DC)전류가 입력되도록 구성된 저전력고주파인버터부(110); 및 상기 저전력고주파인버터부(110)에 연결되어 전류를 입력받도록 구성된 공진 코일(resonant coil; 111)의 유도가열부(116)를 구비할 수 있다. According to one feature of the present disclosure, there is provided a portable induction warming device operated by DC power of a rechargeable battery. The apparatus includes a direct current power supply unit (102) configured to supply power; a rated output control unit 107 configured to control the power supplied from the DC power pack 105 in the DC power supply unit to a rated power; a low-power high-frequency inverter unit 110 configured to receive a direct current (DC) current output from the rated output control unit; and an induction heating unit 116 of a resonant coil 111 connected to the low-power high-frequency inverter unit 110 and configured to receive a current.

일 실시예에서, 상기 직류 전원팩은 전자 장치의 과방전 및 과충전을 방지하는 보호회로 모듈(101)과 셀 밸런싱을 모니터링하는 배터리 관리 시스템(103) 및 배터리의 과열로 인한 폭발을 방지하도록 과열방지센서(119)와 동작가능하도록 연결될 수 있다. In an embodiment, the DC power pack includes a protection circuit module 101 that prevents overdischarge and overcharge of an electronic device, a battery management system 103 that monitors cell balancing, and an overheat protection to prevent explosion due to overheating of the battery. It may be operably connected to the sensor 119 .

일 실시예에서, 상기 장치는 직류 전원팩에 연결되어, 직류 전원팩의 전압과 전류를 측정하고 인덕션 부품에 직류전력을 공급하도록 직류전원을 보조하는 보조 전력부(auxilary power; 117)를 구비할 수 있다. In one embodiment, the device is connected to the DC power pack, and measures the voltage and current of the DC power pack and includes an auxiliary power 117 that assists the DC power to supply DC power to the induction component. can

일 실시예에서, 상기 직류 전원팩은 브리지 정류기에 연결되지 않고 EMI 필터(106)를 거친 직류전원을 직접 공급하여 20~90kHz의 고주파전류를 코일에 흐르게 하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the DC power pack may be configured to directly supply DC power that has passed through the EMI filter 106 without being connected to a bridge rectifier to allow a high-frequency current of 20 to 90 kHz to flow through the coil.

일 실시예에서, 정격줄력제어부(107)는 전압전류보상계(109)를 통해 직류전원팩(105)에서 출력되는 전압과 전류를 측정하고 인덕션쿡탑의 온도를 측정하는 보온측정센서(123)에서 측정된 온도에 따라 PWM 출력제어기(108)를 통해 정격출력을 제어할 수 있다. In one embodiment, the rated voltage control unit 107 measures the voltage and current output from the DC power pack 105 through the voltage-current compensator 109 and the thermal insulation measurement sensor 123 for measuring the temperature of the induction cooktop. The rated output may be controlled through the PWM output controller 108 according to the measured temperature.

일 실시예에서, 상기 저전력고주파인버터부(110)는 스위칭 FET(Field effect transister;111)와 FET 드라이버(115)를 더 포함하고, 스위칭 FET(111)는 스위칭 순간에 공진 스위치에서 전력이 제로가 되도록 조정되어 저전력고주파인버터부(110)를 통과한 전류가 상기 유도가열부(116)의 상기 공진 코일(113)을 통과하면서 자기유도 현상에 의해 자기장이 발생하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the low-power, high-frequency inverter unit 110 further includes a switching field effect transistor (FET) 111 and a FET driver 115, and the switching FET 111 has zero power at the resonant switch at the switching moment. It may be adjusted so that the current passing through the low-power high-frequency inverter unit 110 passes through the resonance coil 113 of the induction heating unit 116 to generate a magnetic field by a magnetic induction phenomenon.

본 개시의 실시예에 의하면, 충전식배터리의 직류전원으로 작동하는 휴대용 인덕션 보온 장치는 고체연료를 사용하지 않기 때문에 화제위험, 연기, 오염, 악취를 예방할 수 있다.According to the embodiment of the present disclosure, since the portable induction warming device operated by the DC power of the rechargeable battery does not use solid fuel, it is possible to prevent fire hazard, smoke, pollution, and odor.

본 개시의 실시예에 의하면, 충전식배터리의 직류전원으로 작동하는 휴대용 인덕션 보온 장치는 독립전원을 사용함으로써 전기식 인덕션 쿡탑의 근본적인 문제인 복잡하고 지저분한 전원 케이블을 사용하지 않을 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the portable induction warming device operated by the DC power of the rechargeable battery may not use a complicated and messy power cable, which is a fundamental problem of the electric induction cooktop, by using an independent power source.

본 개시의 실시예에 의하면, 충전식배터리의 직류전원으로 작동하는 휴대용 인덕션 보온 장치는 브리지 정류회로(bridge rectifier) 없이 탈착식 배터리팩의 직류(DC) 전류를 직접 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the portable induction warming device operated by the DC power of the rechargeable battery may directly use the DC current of the removable battery pack without a bridge rectifier.

본 개시의 실시예에 의하면, 통상적인 인덕션에 사용하는 IGBT 대신에 스위칭 FET를 사용하여 과열을 줄일 수 있고, FAN을 제거할 수 있으며, 따라서, 열효율을 높일 수 있다. According to the embodiment of the present disclosure, it is possible to reduce overheating by using a switching FET instead of an IGBT used for conventional induction, and it is possible to remove the FAN, and thus, it is possible to increase the thermal efficiency.

본 개시의 실시예에 의하면, 휴대용 인덕션의 가장 큰 문제인 배터리용량을 해결하기 위해 전력소모를 줄인 저전력고주파인버터회로를 채용함으로써 발열을 줄이고 방열효율을 높임으로서 용량대비 열효율을 최적화 할 수 있다. According to the embodiment of the present disclosure, by adopting a low-power, high-frequency inverter circuit with reduced power consumption in order to solve the biggest problem of battery capacity, which is the biggest problem of portable induction, it is possible to optimize thermal efficiency compared to capacity by reducing heat generation and increasing heat dissipation efficiency.

본 개시의 실시에에 따르면 쿡탑의 보온온도를 측정하고 미국 연방정부규정에 따른 정격온도에 따른 정격출력을 제어함으로서 배터리팩의(105)의 효율을 극대화 할 수 있다.According to the implementation of the present disclosure, the efficiency of the battery pack 105 can be maximized by measuring the heating temperature of the cooktop and controlling the rated output according to the rated temperature according to the US federal government regulations.

또한, 본 개시에 따르면 쿡웨어의 온도를 밀착 측정하여 온도유지에 필요한 최적 전력을 공급함으로써 배터리 사용시간을 최적화 할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, it is possible to optimize the battery usage time by closely measuring the temperature of the cookware and supplying the optimum power required to maintain the temperature.

또한, 본 개시에 따르면 브릿지와 지지대의 길이를 변화시킴으로써 인덕션과 쿡탑이 밀착되어 열효율이 증대될 수 있다. In addition, according to the present disclosure, by changing the length of the bridge and the support, the induction and the cooktop are closely contacted, so that thermal efficiency can be increased.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 직류전원 인덕션을 도시하는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따른 장치의 직류전원팩과 브릿지 및 지지대의 외관을 도시하는 도면이다.
1 is a block diagram illustrating DC power induction according to an embodiment of the present disclosure.
2A and 2B are views illustrating an external view of a DC power pack, a bridge, and a support of a device according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 이하에서는, 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있다고 판단되는 경우, 이미 공지된 기능 및 구성에 관한 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 어디까지나 본 개시의 일 실시예에 관한 것일 뿐 본 개시가 이로써 제한되는 것은 아님을 알아야 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, when it is determined that there is a risk of unnecessarily obscuring the subject matter of the present disclosure, detailed descriptions of already known functions and configurations will be omitted. In addition, it should be understood that the contents described below are only related to one embodiment of the present disclosure, and the present disclosure is not limited thereto.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로 본 개시를 한정하려는 의도에서 사용된 것이 아니다. 예를 들면, 단수로 표현된 구성요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성요소를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 또한, 본 개시의 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐이고, 이러한 용어의 사용에 의해 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하려는 것은 아니다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present disclosure. For example, an element expressed in a singular should be understood as a concept including a plurality of elements unless the context clearly means only the singular. In addition, in the specification of the present disclosure, terms such as 'comprise' or 'have' are merely intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and such The use of the term is not intended to exclude the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서에 기재된 실시예에 있어서 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 기능적 부분을 의미하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '부'는, 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '부'를 제외하고는, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 덧붙여, 달리 정의되지 않는 한 기술적 또는 과학적인 용어를 포함하여, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 명세서에서 명백하게 달리 정의하지 않는 한 과도하게 제한 또는 확장하여 해석되지 않는다는 점을 알아야 한다.In the embodiments described in the present specification, 'unit' means a functional part that performs at least one function or operation, and may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. In addition, the plurality of 'units' may be integrated into at least one software module and implemented by at least one processor, except for 'units' that need to be implemented with specific hardware. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. It should be noted that commonly used terms defined in the dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be construed as unduly limited or expanded unless explicitly defined otherwise in the specification of the present disclosure. should know

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 개시의 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present disclosure will be described in detail.

인덕션 기술은 1831년에 마이클 패러데이(Michael Faraday)가 발견한 전자기 유도기술에 기초한다. 전자기 유도란 인접한 다른 회로에서 전류가 변동해 폐쇄 회로에서 전기 전류가 발생하는 현상을 말하며 이러한 유도가열의 원리로 인접한 도체에서 열이 발생하게 된다. 즉 가열 코일에 고주파 전류가 흐를 때 발생하는 자계 중에 도전성의 금속을 위치시키면 금속의 표면에 와전류(Eddy Current)가 유기되어 표피 저항에 의해 주울(Joule)열을 발생시키는 원리이다. Induction technology is based on electromagnetic induction technology discovered by Michael Faraday in 1831. Electromagnetic induction refers to a phenomenon in which an electric current is generated in a closed circuit due to a change in current in another adjacent circuit. That is, when a conductive metal is placed in a magnetic field generated when a high-frequency current flows in the heating coil, an eddy current is induced on the surface of the metal, and Joule heat is generated by skin resistance.

인덕션 내부의 공진코일은 자기유도 현상에 의해 발생하는 자기장에 의해 냄비와 같은 쿡웨어 조리용기가 가열되고 이 유도가열부에 자기장을 발생시키는 구동시스템을 내부에 가지고 있다.The resonance coil inside the induction has a driving system inside that heats a cookware cooking container such as a pot by a magnetic field generated by magnetic induction and generates a magnetic field in this induction heating unit.

통상의 교류(AC) 인덕션은 브리지 정류회로(bridge rectifier)라고 하는 정류부를 통해 전원으로 입력되는 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전원으로 변환시키고 노이즈필터링과 함께 구동시스템 전체의 제어를 위해 18V와 5V(최근 전압은 3.2V 까지 낮아지고 있음) 등 직류전압을 출력한다. Conventional alternating current (AC) induction converts alternating current (AC) power input as power through a rectifier called a bridge rectifier into direct current (DC) power and controls the entire drive system with noise filtering at 18V. and 5V (recently, the voltage has been lowered to 3.2V), etc., to output DC voltage.

통상의 인덕션쿡탑 전체 시스템은 MCU(Micro Control Unit)가 제어하며 L-C 직렬 공진회로를 통해 고주파를 인가하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)에게 최적의 공진주파수 조건을 지시한다. 공진주파수는 L-C 공진컨버터 원리에 따라 변환하며 공진탱크 회로뿐만 아니라 쿡웨어 용기의 크기와 소재에 따라 차이가 있다. MCU는 쿡웨어 용기로 전송되는 시스템의 전력을 제어하기 위해 스위칭 주파수를 조절하며 IGBT를 통해 흐르는 입력 메인 전압과 전류를 모니터링할 수 있고, 이러한 110V ~ 230V 교류전력 인덕션쿡탑의 구조로서 기본구성은 일반화되어 있다. 통상의 인덕션쿡탑은 고전압 AC전원을 기반으로 IGBT를 통해 고주파로 변환하여 열을 제공하는데, 이러한 방법은 높은 발열 및 이에 따른 에너지 손실이 크기 때문에, 교류전력 인덕션쿡탑의 기본 구조는 용량이 한정적인 직류전원을 사용하기에는 부적절하다. The general induction cooktop system is controlled by an MCU (Micro Control Unit) and instructs an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) that applies a high frequency through an L-C series resonance circuit to an optimal resonant frequency condition. The resonance frequency is converted according to the L-C resonance converter principle, and there is a difference depending on the size and material of the cookware container as well as the resonance tank circuit. MCU adjusts the switching frequency to control the power of the system transmitted to the cookware container and can monitor the input main voltage and current flowing through the IGBT. has been A typical induction cooktop provides heat by converting it into high frequency through IGBT based on high voltage AC power. Since this method causes high heat generation and consequent energy loss, the basic structure of AC power induction cooktop is direct current with limited capacity. It is not suitable for power supply.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 충전식배터리의 직류전원으로 작동하는, 스위칭FET 기반의 휴대용 인덕션 보온 장치를 도시하는 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a portable induction warming device based on a switching FET, which operates with DC power of a rechargeable battery according to an embodiment of the present disclosure.

도 1에 도시된 바와 같이, 스위칭FET 기반의 휴대용 인덕션 보온 장치(100)는 직류 전원부(102), 과열방지센서(119), EMI필터(106), 보조전력부(117), 정격 출력 제어부(rated power control; 107), 전압전류보상계(109), PWM출력제어기(108), 저전력고주파인버터부(110), 스위칭FET(111), 공진코일(113), 드라이버(115), 유도가열부(116), 보조 전력부(auxilary power; 117), 보온측정센서(123), MCU(Micro Control Unit; 121), LED 디스플레이(125) 및 사용자 인터페이스(129)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1 , the portable induction warming device 100 based on a switching FET includes a DC power supply unit 102 , an overheat prevention sensor 119 , an EMI filter 106 , an auxiliary power unit 117 , and a rated output control unit ( rated power control; 116 , an auxiliary power unit 117 , a thermal insulation measurement sensor 123 , a Micro Control Unit (MCU) 121 , an LED display 125 , and a user interface 129 .

본 개시의 일 실시예에 의하면, 직류 전원부(102)는 휴대용 인덕션 보온 장치(100)에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 직류 전원팩(DC Power Pack; 105)은 리튬이온 또는 리튬인산철배터리를 사용하여 보다 높은 안정성과 높은 충전회수(Life Tme or Life Cycle)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 직류 전원부(102)는 전자 장치의 과방전, 과충전을 방지하는 보호 회로 모듈(Protect Circuit Module: PCM; 101)과 셀 밸런싱을 모니터링하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS; 103)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 직류 전원부(102)는 배터리팩(105)의 과열과 폭발을 방지하기 위해 과열방지센서(119)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the DC power supply unit 102 may supply power to the portable induction warming device 100 . In an embodiment, the DC Power Pack 105 may have higher stability and a higher charge frequency (Life Tme or Life Cycle) by using a lithium ion or lithium iron phosphate battery. In one embodiment, the DC power supply unit 102 is a protection circuit module (PCM; 101) for preventing over-discharge and over-charge of the electronic device and a battery management system (BMS; ) may be included. In one embodiment, the DC power supply unit 102 may include an overheat prevention sensor 119 to prevent overheating and explosion of the battery pack 105 .

일 실시예에서, 직류 전원부(102)는 직류전원팩(105)에서 공급되는 전자파 제거를 위해 EMI필터(106)를 더 포함할 수 있다. In an embodiment, the DC power supply unit 102 may further include an EMI filter 106 for removing electromagnetic waves supplied from the DC power pack 105 .

본 개시의 일 실시예에 의하면, 정격 출력 제어부(rated power control; 107)는 출력제어기(108) 및 전압 및 전류 보상계(109)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 정격 출력 제어부(107)는 전압전류보상계(109)를 통해 전술한 직류 전원팩(105)에서 공급되는 전력의 전압과 전류를 측정하여 보온측정센서(123)의 온도에 따른 PWM출력제어기(108)로 쿡탑의 기준온도 달성을 위한 정격 전력(rated power)을 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the rated power control (rated power control) 107 may further include an output controller 108 and a voltage and current compensator 109 . In one embodiment, the rated output control unit 107 measures the voltage and current of the power supplied from the above-described DC power pack 105 through the voltage-current compensator 109 according to the temperature of the thermal insulation measurement sensor 123 . The PWM output controller 108 may control rated power for achieving the reference temperature of the cooktop.

일 실시예에서, 정격 출력 제어부(107)에서 출력된 전류는 저전력고주파인버터부(110)로 입력될 수 있다. In an embodiment, the current output from the rated output control unit 107 may be input to the low power high frequency inverter unit 110 .

본 개시의 일 실시예에 의하면, 저전력고주파인버터부(110)는 스위칭 전계효과 트랜지스터(Switching Field effect tansistor: Switching FET; 111) 및 드라이버(115)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭 FET(111)는 전기 흐름을 막거나 통하게 하는 스위칭 기능을 빠르게 수행하게 만든 저전력 스위칭용 반도체 소자이다. 본 개시의 일 실시예에 의하면, 스위칭FET(111)는 전력변환을 위한 컨버터의 스위칭 소자로서 '소프트 스위칭' 기법을 통해 스위칭 순간에 공진 스위치에서 전압이나 전류가 제로가 되도록 조정할 수 있다. 즉, 스위칭FET(111)를 이용한 전력 컨버팅은 전력이 공진하는 것이다. 설명하면, 종래의 정류부에서는 AD 컨버팅 기능을 제공하는데, 브리지 정류회로(bridge rectifier)라고 하는 정류부를 통해 전원으로 입력되는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환시키고 노이즈 필터링과 함께 구동 시스템 전체의 제어를 위해 직류를 출력한다. 그러나, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 브리지 정류회로를 생략하고 배터리에 저장된 직류 전원을 직접 저전력고주파인버터부(110)로 공급할 수 있다. 즉, 정격 전력 제어부(107)를 통과한 직류 전류가 저전력고주파인버터부(110)에 공급되게 된다. According to an embodiment of the present disclosure, the low-power, high-frequency inverter unit 110 may include a switching field effect transistor (switching FET) 111 and a driver 115 . In one embodiment, the switching FET 111 is a semiconductor device for low-power switching made to quickly perform a switching function to block or pass an electric flow. According to an embodiment of the present disclosure, the switching FET 111 is a switching element of a converter for power conversion, and can be adjusted so that the voltage or current becomes zero in the resonant switch at the switching moment through the 'soft switching' technique. That is, power conversion using the switching FET 111 is the resonance of power. To explain, the conventional rectifier provides an AD conversion function. It converts alternating current (AC) input as power to direct current (DC) through a rectifier called a bridge rectifier and converts the entire drive system along with noise filtering. Direct current is output for control. However, according to an embodiment of the present disclosure, it is possible to omit the bridge rectifier circuit and directly supply the DC power stored in the battery to the low-power high-frequency inverter unit 110 . That is, the DC current passing through the rated power control unit 107 is supplied to the low power high frequency inverter unit 110 .

일 실시예에서, 전력고주파인버터부(110)는 입력된 직류전류를 스위칭FET(111)를 인가하여 전압(4배 내지 5배) 스위칭 기술을 적용하여 저전력 300Wh 내외의 정전력을 공급할 수 있다. In one embodiment, the high-power high-frequency inverter unit 110 applies the input DC current to the switching FET 111 and applies a voltage (4 times to 5 times) switching technology to supply a low-power constant power of about 300Wh.

휴대용 인덕션 보온 장치에 사용되는 저전력고주파인버터부(110)의 구성은 본 기술의 당업자가 잘 알고 있으므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다. The configuration of the low-power, high-frequency inverter unit 110 used in the portable induction warming device is well known to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

본 개시의 일 실시예에 의하면, 스위칭FET 기반의 휴대용 인덕션 보온 장치(100)는 공진 코일(resonant coil; 113), 보온측정센서(123), 및 MCU(Micro Control Unit; 121)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, MCU(121)는 인덕션 쿡탑 시스템을 제어하고, FET드라이버(115)를 통해 고주파를 인가하는 스위칭FET(111)에 최적의 공진 주파수 조건을 지시한다. 최적의 공진 주파수는 공진 탱크 회로뿐만 아니라 쿡웨어 용기의 크기와 소재에 따라 차이가 있어, MCU는 공진코일(113)로 전송되는 시스템의 전력을 제어하기 위해 스위칭 주파수를 조절하며 스위칭FET(111)를 통해 흐로는 입력 메인 전압과 전류를 모니터링 할 수 있다. MCU(121), 공진 코일(resonant coil; 113) 등은 종래의 교류 전원 인덕션과 동일한 역할을 수행하므로 본 개시에서는 상세한 설명은 생략하기로 한다. According to an embodiment of the present disclosure, the portable induction warming device 100 based on a switching FET may further include a resonant coil 113 , a warming measurement sensor 123 , and a micro control unit (MCU) 121 . can In an embodiment, the MCU 121 controls the induction cooktop system and instructs the switching FET 111 that applies a high frequency through the FET driver 115 to an optimal resonant frequency condition. The optimal resonant frequency differs depending on the size and material of the cookware container as well as the resonant tank circuit, so the MCU adjusts the switching frequency to control the power of the system transmitted to the resonant coil 113 and the switching FET 111 allows the flow to monitor the input mains voltage and current. Since the MCU 121 and the resonant coil 113 perform the same role as the conventional AC power induction, a detailed description thereof will be omitted in the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 있어서, 보조 전력부(auxilary power; 117)는 MCU(121) 및 사용자 인터페이스(129)에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 보조 전력부(117)는 MCU(121)에 필요한 전압(예: 18V)을 제공하고, 사용자 인터페이스(129)에 필요한 전압(예: 5V)을 각각 공급할 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, an auxiliary power unit 117 may supply power to the MCU 121 and the user interface 129 . In an embodiment, the auxiliary power unit 117 may provide a voltage (eg, 18V) required for the MCU 121 and supply a voltage (eg, 5V) required for the user interface 129 , respectively.

본 개시의 일 실시예에 있어서, 과열방지센서(119)는 직류 전원팩(105)의 온도를 측정하고 관리할 수 있으며, 보온측정센서(123)는 쿡탑의 온도를 측정하여 연방정부의 기준온도를 만족할 수 있도록 정격출력을 제어할 수 있다. 일 실시예에서 보온측정센서(123)는 인덕션 상부 강화글래스에 삽입되어 있으며 쿡웨어와 가능한 접촉하여 MCU가 음식의 온도를 정밀하게 측정하도록 구성될 수 있다. In one embodiment of the present disclosure, the overheat prevention sensor 119 may measure and manage the temperature of the DC power pack 105 , and the thermal insulation sensor 123 measures the temperature of the cooktop to measure the temperature of the federal government standard temperature The rated output can be controlled to satisfy In one embodiment, the thermal insulation measuring sensor 123 is inserted into the induction upper tempered glass, and may be in contact with the cookware as much as possible so that the MCU precisely measures the temperature of the food.

본 개시의 일 실시예에 있어서, LED 디스플레이(125)는 장치(100)의 상태를 표시할 수 있다. 일 실시예에서, LED 디스플레이(125)는 장치(100)의 화력 표시, 장치(100)의 전원 온/오프 표시를 할 수 있다. In one embodiment of the present disclosure, the LED display 125 may indicate the status of the device 100 . In one embodiment, the LED display 125 may display the thermal power of the device 100 and display the power on/off of the device 100 .

본 개시의 일 실시예에서, 사용자 인터페이스(129)는 사용자로부터 장치(100)의 동작에 대한 입력을 받을 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 인터페이스(129)는 LED 디스플레이(125) 상에서 터치 입력으로 사용자의 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, the user interface 129 may receive an input for an operation of the device 100 from a user. In one embodiment, the user interface 129 may be configured to receive a user's input as a touch input on the LED display 125 .

본 개시의 일 실시예에 따르면, 직류 전원팩(105)은 브리지 정류기를 제외하고 직류전원을 직접 공급하고 일반적으로 20~90kHz의 중간 주파수 고주파전류, 바람직하게는 현재는 30~40kHz로 변환한 전류를 코일에 흐르게 함으로서 코일의 중심부에서 발생한 자력선에 의해 조리기구의 바닥에 소용돌이 전류를 생성하여 조리기구의 전기저항에 의해 보온을 위해 자체 발열하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 직류전원팩(105)은 브리지 정류기에 연결되지 않고 직류 전원을 직접 공급하여 30~40kHz 내외의 전류를 코일에 흐르게 하도록 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the DC power pack 105 directly supplies DC power except for the bridge rectifier and generally converts an intermediate frequency high-frequency current of 20 to 90 kHz, preferably a current converted to 30 to 40 kHz. By flowing through the coil, it is possible to generate a eddy current at the bottom of the cookware by the magnetic force line generated in the center of the coil, and to generate self-heating for thermal insulation by the electric resistance of the cookware. In one embodiment, the DC power pack 105 may be configured to directly supply DC power without being connected to a bridge rectifier to allow a current of about 30 to 40 kHz to flow through the coil.

본 개시의 일 실시예에서, 저전력고주파인버터부(110)는 스위칭FET(111)와 드라이버(115)로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 스위칭FET(111)는 필요 전력량에 따라 1개 또는 2개 이상을 병렬로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, FET 드라이버(115)는 스위칭FET(111)의 스위칭 순간에 공진 스위치에서 전력이 제로가 되도록 조정할 수 있다. 일 실시예에서, 저전력고주파인버터부(110)를 통과한 전류가 공진 코일(113)을 통과하면서 자기유도 현상에 의해 자기장이 발생하여 조리 용기를 가열할 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, the low-power high-frequency inverter unit 110 may include a switching FET 111 and a driver 115 . In an embodiment, one or two or more switching FETs 111 may be connected in parallel depending on the required amount of power. In one embodiment, the FET driver 115 may adjust the power to be zero at the resonant switch at the switching instant of the switching FET 111 . In one embodiment, a magnetic field may be generated by the magnetic induction phenomenon while the current passing through the low-power high-frequency inverter unit 110 passes through the resonance coil 113 to heat the cooking vessel.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 장치의 외관을 도시하는 도면이다. 2 is a diagram illustrating an external appearance of an apparatus according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에서, 장치(100)는 세라믹 상판 아래 직류전원부(102)의DC 파워팩(105)을 착탈식으로 부착하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 장치(100)는 자석식, 스크류 고정식, 후크 식 등 다양한 방법으로 파워팩을 연결하고 분리하도록 구성될 수 있다. In one embodiment of the present disclosure, the device 100 may be configured to detachably attach the DC power pack 105 of the DC power supply unit 102 under the ceramic top plate. In one embodiment, the device 100 may be configured to connect and disconnect the power pack in various ways, such as a magnetic type, a screw type, a hook type, and the like.

본 개시의 일 실시예에서, 장치(100)는 브리지(201) 형태로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 장치(100)는 브리지(201)의 확장을 통해 높이 조절이 가능할 수 있다. 일반적으로 기존시장의 챠핑디쉬는 크기 및 높이가 다양하기 때문에 다양한 챠핑디쉬 높이에 따라 장치(100)의 높이를 조절하기 위해 브릿지(201)를 확장(extension)할 수 있다. 예컨대, 확장 브릿지는 1 cm 단위로 확장이 가능하도록 하고 지지대(foot;202)는 1 mm 까지 미세조정을 할 수 있도록 구성될 수 있다. In an embodiment of the present disclosure, the device 100 may be configured in the form of a bridge 201 . In one embodiment, the device 100 may be adjustable in height through the extension of the bridge 201 . In general, since the chaping dishes in the existing market have various sizes and heights, the bridge 201 may be extended to adjust the height of the device 100 according to various chaping dishes heights. For example, the extension bridge may be expanded in 1 cm increments and the foot 202 may be configured to be able to fine-tune up to 1 mm.

본 개시에 따르면, 장치(100)는 통상적인 AC전류 인덕션에 사용하는 IGBT 회로를 대신하여 스위칭FET를 사용하여 에너지효율을 높이고 과열을 줄임으로써 FAN을 생략할 수 있다. According to the present disclosure, the device 100 may omit the FAN by increasing energy efficiency and reducing overheating by using a switching FET instead of an IGBT circuit used for conventional AC current induction.

당업자라면 알 수 있듯이, 본 개시는 본 명세서에서 기술된 예시에 한정되는 것이 아니라 본 개시의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 재구성 및 대체될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 다양한 기술들은 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. As will be appreciated by those skilled in the art, the present disclosure is not limited to the examples described herein, and various modifications, reconstructions, and substitutions may be made without departing from the scope of the present disclosure. For example, the various techniques described herein may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 프로세서 등에 의해 판독 가능한 저장 매체, 예컨대 EPROM, EEPROM, 플래시 메모리장치와 같은 비휘발성 메모리, 내장형 하드 디스크와 착탈식 디스크 같은 자기 디스크, 광자기 디스크, 및 CDROM 디스크 등을 포함한 다양한 유형의 저장 매체에 저장된 형태로 구현될 수 있다. 또한, 프로그램 코드(들)는 어셈블리어나 기계어로 구현될 수 있고, 전기 배선이나 케이블링, 광섬유, 또는 기타 임의의 다른 형태의 전송 매체를 통해 전송되는 형태로 구현될 수도 있다. 본 개시의 진정한 사상 및 범주에 속하는 모든 변형 및 변경을 이하의 특허청구범위에 의해 모두 포괄하고자 한다.A computer program according to an embodiment of the present disclosure includes a storage medium readable by a computer processor or the like, such as EPROM, EEPROM, non-volatile memory such as flash memory device, magnetic disk such as built-in hard disk and removable disk, magneto-optical disk, and It may be implemented in a form stored in various types of storage media including a CDROM disk. In addition, the program code(s) may be implemented in assembly language or machine language, and may be implemented in a form transmitted through electric wiring, cabling, optical fiber, or any other type of transmission medium. All modifications and variations falling within the true spirit and scope of the present disclosure are intended to be embraced by the following claims.

Claims (5)

충전식 배터리의 직류전원으로 작동하는 휴대용 인덕션 보온 장치로서,
상기 장치에 전력을 공급하도록 구성된 직류 전원팩;
상기 직류 전원팩에 연결되어 상기 직류 전원팩에서 공급되는 전력을 정격 전력(rated power)으로 제어하도록 구성된 정격 출력 제어부;
상기 정격 출력 제어부에서 출력된 직류(DC)가 입력되도록 구성된 저전력고주파인버터부; 및
상기 저전력고주파인버터 회로에 연결되어 전류를 입력받도록 구성된 공진 코일(resonant coil; 113)을 구비하는 휴대용 인덕션 보온 장치.
A portable induction thermostat that operates on DC power from a rechargeable battery,
a direct current power pack configured to supply power to the device;
a rated output controller connected to the DC power pack and configured to control power supplied from the DC power pack to a rated power;
a low-power high-frequency inverter configured to receive direct current (DC) output from the rated output control unit; and
and a resonant coil (113) connected to the low-power high-frequency inverter circuit and configured to receive current.
상기 직류 전원팩은 배터리의 과열 여부를 센싱하도록 구성된 과열방지센서를 더 구비하고, 상기 과열방지센서는 탈착이 가능하도록 구성된 휴대용 인덕션 보온 장치. The DC power pack further includes an overheat prevention sensor configured to sense whether the battery is overheated, and the overheat prevention sensor is detachable. 제1항에 있어서,
보온측정센서(123)을 통해 쿡웨어의 보온온도를 측정하고 설정 정격온도에 따라 정격출력을 제어함으로서 배터리팩의(105)의 효율을 높이는 휴대용 인덕션 보온 장치.
According to claim 1,
A portable induction warming device that increases the efficiency of the battery pack (105) by measuring the warming temperature of the cookware through the warming sensor (123) and controlling the rated output according to the set rated temperature.
제1항에 있어서,
상기 직류 전원팩은 브리지 정류기에 연결되지 않고 직류전원을 직접 공급하여 30~40kHz의 저전력고주파 전류를 코일에 흐르게 하도록 구성되는 휴대용 인덕션 보온 장치.
According to claim 1,
The DC power pack is not connected to a bridge rectifier, but directly supplies DC power to allow a low-power, high-frequency current of 30 to 40 kHz to flow through the coil.
제1항에 있어서,
상기 장치는 브리지(201) 형태로 구성되어, 브리지(201)의 확장 및 지지대(202)를 이용하여 높이 조절이 가능하도록 한 휴대용 인덕션 보온 장치.

According to claim 1,
The device is configured in the form of a bridge (201), and the height of the bridge (201) can be extended and adjustable by using the support (202).

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