KR20220140686A - 보조 배터리 충전 장치 - Google Patents

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정춘길
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지이 하이브리드 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

본 발명은, 보조 배터리 충전 장치에 관한 것으로서, 무선 송신기로부터 무선 전력 신호를 수신하는 수신용 코일과, 상기 수신용 코일의 출력단에 연결되어 상기 무선 전력 신호를 정류하여 제 1 충전 전력을 생성하는 정류기를 가지는 무선 충전부;와, 태양광에너지를 전기에너지로 변환하여 태양 전지 전력을 생성하는 태양 전지 어레이와, 상기 태양 전지 전력을 제 2 충전 전력으로 승압하는 부스트 컨버터를 가지는 태양광 충전부;와, 배터리를 가지는 배터리 유닛; 및 상기 제 1 충전 전력 및, 상기 제 2 충전 전력 중 적어도 하나를 상기 배터리로 인가하여, 상기 배터리를 충전시키는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

보조 배터리 충전 장치{APPARATUS FOR CHARGING AUXILIARY BATTERY}
본 발명은, 유선, 무선 및 태양광을 통해 배터리를 충전하는 기능을 가지는 보조 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신단말기, PDA(Personal Digital Assistants) 등과 같은 휴대용 전자기기에는 재충전 가능한 2차 전지(Secondary Battery)가 배터리로서 장착된다. 배터리를 충전하기 위해서는, 가정용 상용 전원을 이용하여 휴대용 전자기기의 배터리에 전기 에너지를 제공하는 별도의 충전장치가 필요하다.
통상적으로, 충전장치와 배터리에는 외부에 각각 별도의 접촉 단자가 구성되어 있어서, 두 접촉 단자를 서로 접속시키는 것에 의해 충전장치와 배터리를 전기적으로 연결한다. 그러나, 이와 같이 접촉 단자가 외부에 돌출되면, 미관상 좋지 않고 접촉 단자가 외부의 이물질에 오염되어 접촉 상태가 쉽게 불량해지기도 한다. 또한, 사용자의 부주의로 배터리에 단락이 발생하거나 습기에 노출되면, 충전에너지가 쉽게 소실될 수 있다.
이러한 접촉식 충전방식의 대안으로서, 충전장치와 배터리 각각의 접촉 단자들이 서로 접촉되지 않는 방식으로 배터리가 충전되는 비접촉식(무선) 충전 장치가 제안되고 있다.
다만, 무선 충전 방식만이 가능한 충전 장치는 다른 충전 방식을 전혀 할 수 없으므로, 무선 충전이 불가능한 장소에서는 활용할 수 없는 제약이 있다. 이에, 다양한 충전 방식을 혼용할 수 있는 충전 장치에 대한 개발이 필요하다.
또한, 충전 장치를 휴대하고 다니기 위해서는 다양한 사용 환경에서도 내부로 수분 또는 먼지 등이 들어가지 않는 것이 중요하다. 이에, 방수 및 방진이 가능한 휴대용 충전 장치에 대한 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 충전 방식에 구애 받지 않고 어느 장소에서든 손쉽게 배터리 충전이 가능한 보조 배터리 충전 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예와 관련된 보조 배터리 충전 장치는, 무선 송신기로부터 무선 전력 신호를 수신하는 수신용 코일과, 상기 수신용 코일의 출력단에 연결되어 상기 무선 전력 신호를 정류하여 제 1 충전 전력을 생성하는 정류기를 가지는 무선 충전부와, 태양광에너지를 전기에너지로 변환하여 태양 전지 전력을 생성하는 태양 전지 어레이와, 상기 태양 전지 전력을 제 2 충전 전력으로 승압하는 부스트 컨버터를 가지는 태양광 충전부와, 배터리를 가지는 배터리 유닛; 및 상기 제 1 충전 전력 및, 상기 제 2 충전 전력 중 적어도 하나를 상기 배터리로 인가하여, 상기 배터리를 충전시키는 제어부를 포함할 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 상용 교류 전력을 제 3 충전 전력으로 변환하는 어댑터를 유선 충전부를 더 포함하고, 제어부는 상기 제 1 충전 전력, 상기 제 2 충전 전력 및 상기 제 3 충전 전력 중 적어도 하나를 상기 배터리로 인가하여, 상기 배터리를 충전시킬 수 있다.
제어부는 상기 유선 충전부에서 상기 제 3 충전 전력이 생성되는 경우, 상기 제 3 충전 전력은 상기 배터리로 인가하고, 상기 제 1 충전 전력 및 상기 제 2 충전 전력이 상기 배터리로 인가되는 것을 차단할 수 있다.
제어부는 상기 유선 충전부에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않고, 무선 충전부에서 제 1 충전 전력이 생성된 경우, 제 1 충전 전력이 상기 배터리를 충전하기에 충분한지 여부를 판단하고, 충분하지 않다고 판단된 경우 상기 제 1 충전 전력 및 상기 제 2 충전 전력을 동시에 상기 배터리로 인가시킬 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 외부 기기와 연결되고, 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 외부 기기로 출력하는 전력 출력 단자를 더 포함할 수 있다.
배터리 유닛은 상기 배터리에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지하는 보호 회로를 더 포함할 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하고, 제어부는 어느 방식에 의해 상기 배터리가 충전되는지에 대한 정보 또는, 상기 배터리의 충전 상태 정보를 상기 디스플레이부에 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인 보조 배터리 충전 장치는 태양광에너지를 전기에너지로 변환하여 태양 전지 전력을 생성하는 제 1 태양 전지 어레이가 일측에 형성된 이동부와, 일측에 형성되는 제 2 태양 전지 어레이, 내부에 형성되고 무선 송신기로부터 무선 전력 신호를 수신하는 수신용 코일과, 내부에 형성되고 충전 전력에 의해 충전되는 배터리와, 내부에 형성되는 기판을 포함하되, 상기 기판은 상기 수신용 코일의 출력단에 연결되어 상기 무선 전력 신호를 정류하여 제 1 충전 전력을 생성하는 정류기를 가지는 무선 충전부와, 상기 제 1 및 제 2 태양 전지 어레이에서 생성된 태양 전지 전력을 제 2 충전 전력으로 변환하는 부스트 컨버터를 가지는 태양광 충전부, 및 상기 제 1 충전 전력 및, 상기 제 2 충전 전력 중 적어도 하나를 상기 배터리로 인가시켜 상기 배터리를 충전시키는 제어부를 가지는, 하우징; 및 상기 이동부와 상기 하우징에 결합되고, 상기 이동부가 회전 가능하도록 형성된 힌지부를 포함한다.
보조 배터리 충전 장치는 일측 또는 내부에 형성되고 상용 교류 전력을 제 3 충전 전력으로 변환하는 어댑터를 가지는 유선 충전부를 더 포함하고, 제어부는 상기 제 1 충전 전력, 상기 제 2 충전 전력 및 상기 제 3 충전 전력 중 적어도 하나를 상기 배터리로 인가하여, 상기 배터리를 충전시킬 수 있다.
제어부는 상기 유선 충전부에서 상기 제 3 충전 전력이 생성되는 경우, 상기 제 3 충전 전력은 상기 배터리로 인가하고, 상기 제 1 충전 전력 및 상기 제 2 충전 전력이 상기 배터리로 인가되는 것을 차단할 수 있다.
제어부는 상기 유선 충전부에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않고, 무선 충전부에서 제 1 충전 전력이 생성된 경우, 제 1 충전 전력이 상기 배터리를 충전하기에 충분한지 여부를 판단하고, 충분하지 않다고 판단된 경우 상기 제 1 충전 전력 및 상기 제 2 충전 전력을 동시에 상기 배터리로 인가시킬 수 있다.
기판은 상기 배터리에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지하는 보호 회로를 더 포함할 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 상기 하우징의 일측에 형성되고, 제 3 충전 전력을 상기 배터리로 인가하는 유선 전력 입력 단자 및 상기 하우징의 일측에 형성되고, 상기 배터리에 충전된 전력을 외부 기기로 출력하는 전력 출력 단자를 더 포함할 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는상기 유선 전력 입력 단자 및 상기 전력 출력 단자의 일측과 결합되고, 상기 유선 전력 입력 단자 및 상기 전력 출력 단자에 삽입되어 결합되는 실링 커버를 더 포함할 수 있다.
어댑터는 상기 기판에 구비될 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 상기 하우징의 내부에 형성되며, 상기 수신용 코일로부터의 자력의 누설을 차단하는 차폐 부재를 더 포함할 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 상기 하우징의 일측에 형성되고, 어느 방식에 의해 상기 배터리가 충전되는지에 대한 정보 또는, 상기 배터리의 충전 상태 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, 다양한 충전 방식에 따라 배터리를 충전할 수 있기 때문에, 충전 방식에 구애 받지 않고 어느 장소에서든 손쉽게 배터리 충전을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유선 충전이 가능한지 여부에 따라 충전 방식을 다르게 제어함으로써, 배터리를 안정적이면서도 효율적으로 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자에게 유선, 무선 및 태양광 방식 중 어느 방식에 의해 배터리가 충전되고 있는지를 여부 뿐만 아니라 현재 배터리의 충전 상태를 용이하게 파악할 수 있도록 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자는 보조 배터리 충전 장치의 배터리를 이용하여 원하는 외부 기기를 작동시킬 수 있기 때문에, 오지 등과 같이 별도의 전력 공급이 이루어질 수 없는 장소에서도 자신이 원하는 외부 기기를 자유롭게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 배터리를 보조 배터리 충전 장치에 일체형으로 제작할 수 있기 때문에, 외부로부터 수분 또는 먼지가 차단할 수 있다. 이에, 보조 배터리 충전 장치는 내부에 포함된 전자 기기 등의 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 수명을 오래도록 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 실링 커버를 이용하여 내부로 들어갈 수 있는 수분 또는 먼지를 차단함으로써, 보조 배터리 충전 장치는 내부에 포함된 전자 기기 등의 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 수명을 오래도록 유지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 개념도.
도 3은, 도 2의 A-A 라인을 따른 절단면도.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치의 충전 방식을 설명하기 위한 사용상태도.
도 5는, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치의 사용예를 설명하기 위한 사용상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 보조 배터리 충전 장치(100)는 무선 충전부(110), 태양광 충전부(120), 유선 충전부(130), 배터리 유닛(140), 디스플레이부(150), 전력 출력 단자(160) 및 제어부(170)을 포함한다.
무선 충전부(110)는 수신용 코일(111) 및 정류기(112)를 포함한다. 무선 충전부(110)는 자기 유도 방식, 자기 공명 방식 등과 같이 다양한 방식으로 충전 전력을 생성할 수 있다.
자기 유도 방식에 따르면, 무선 충전부(110)는 무선 송신기에 포함된 송신용 코일과 자기적으로 결합되어 유도 기전력을 발생시키고, 발생된 유도 기전력을 변환하여 배터리를 충전할 수 있는 충전 전력을 생성할 수 있다.
자기 공명 방식에 따르면, 무선 충전부(110)는 무선 송신기에 포함된 송신용 코일와 무선 충전부(110)의 코일 사이에 공명이 일어나도록 공진 주파수를 일치('전송효율을 극대화하기 위함')시켜 자기 결합을 극대화하여 자기에너지를 수신하고, 수신된 자기 에너지를 변환하여 배터리를 충전할 수 있는 충전 전력을 생성할 수 있다.
수신용 코일(111)은 무선 송신기('무선 충전 전력 공급 장치')로부터 무선 전력 신호를 수신할 수 있다.
정류기(112)는 수신용 코일(111)의 출력단에 연결되고, 무선 전력 신호를 정류하여 제 1 충전 전력을 생성할 수 있다. 예를 들면, 정류기(112)는 수신용 코일(111)의 출력단에 연결되어 무선 전력 신호를 직류 전압으로 평탄화할 수 있다. 여기서, 제 1 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)를 충전하기 위해 사용되기 적합한 전력을 의미한다.
태양광 충전부(120)는 태양 전지 어레이(121) 및 부스트 컨버터(122)를 포함한다.
태양 전지 어레이(121)는 태양광에너지를 전기에너지로 변환하여, 태양 전지 전력을 생성할 수 있다.
부스트 컨버터(122)는 태양 전지 어레이(121)에서 생성된 태양 전지 전력을 제 2 충전 전력으로 변환할 수 있다. 즉, 부스트 컨버터(122)는 태양 전지 전력을 배터리(142, 143, 144) 충전에 적합한 전력으로 변환할 수 있다. 여기서, 제 2 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)를 충전하기 위해 사용되기 적합한 전력을 의미한다.
부스트 컨버터(122)는 일정하게 입력되는 전류를 일정시간 충전한 후, 입력 전류에 비해 증폭된 전류를 짧은 시간동안 출력하는 회로이며, 전류의 충전시간과 방출시간은 입력전압과 충전되는 전압을 비교하여 결정된다.
유선 충전부(130)는 어댑터(131) 및 유선 전력 입력 단자(132)를 포함한다.
어댑터(131)는 상용 교류 전력을 제 2 충전 전력으로 변환할 수 있다. 여기서, 제 3 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)를 충전하기 위해 사용되기 적합한 전력을 의미한다.
유선 전력 교류 입력 단자(132)는 어댑터(131)에서 생성된 제 3 충전 전력을 배터리 유닛(140)으로 출력할 수 있다.
배터리 유닛(140)은 보호 회로(141) 및 배터리(142, 143, 144)를 포함한다.
보호 회로(PCM, Protective Circuit Module)(141)는 배터리(142, 143, 144)에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다.
배터리(142, 143, 144)는 입력되는 제 1 충전 전력, 제 2 충전 전력 및 제 3 충전 전력에 의해 충전될 수 있으며, 보조 배터리 충전 장치(100)의 내부에 구성요소들 또는 외부 기기로 전력을 공급할 수 있다. 배터리(142, 143, 144)는 보조 배터리 충전 장치(100)에 1개 또는 2개 이상이 구비될 수 있으며, 배터리(142, 143, 144)들은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
디스플레이부(150)는 보조 배터리 충전 장치(100)에서 생성된 다양한 정보를 표시할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부(150)은 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전력 출력 단자(160)는 외부 기기와 연결되고, 배터리(142, 143, 144)에 충전된 전력을 외부 기기로 출력할 수 있다. 전력 출력 단자(160)는 다양한 형태로 구현될 수 있는 것이며, 핀수는 5pin / 8 pin / 30 pin 등과 같이 다양하게 구현될 수 있다. 외부 기기는 조명 장치, 라디오, 이동 단말기, 고정 단말기 등과 같이 다양한 장치들일 수 있다.
제어부(170)는 제 1 충전 전력, 제 2 충전 전력 및 제 3 충전 전력 중 적어도 하나를 배터리(142, 143, 144)로 인가시켜, 배터리(142, 143, 144)를 충전시킬 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는 제 1 충전 전력, 제 2 충전 전력 및 제 3 충전 전력 중 1개의 충전 전력만을 이용하여 배터리를 충전할 수도 있고, 2개 이상의 충전 전력을 병합하여 배터리를 충전할 수도 있는 것입니다.
제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되었는지 여부에 기초하여, 배터리(142, 143, 144)에 인가되는 충전 전력을 종류를 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되는 경우, 제 3 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가시키고, 제 1 충전 전력 및 제 3 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)로 인가되는 것을 차단할 수 있다.
제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않는 경우, 제 1 충전 전력 및 제 2 충전 전력 중 적어도 하나에서 발생된 충전 전력을 배터리(142, 143, 144)로 인가시킬 수 있다.
또 다른 예를 들면, 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않고, 무선 충전부(110)에서 제 1 충전 전력이 생성된 경우를 가정하면, 제어부(170)는 제 1 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)를 충전하기에 충분한 경우 제 1 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가시키고, 태양광 충전부(120)에서 생성된 제 2 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가되는 것을 차단할 수 있다. 반면에, 제어부(170)는 제 1 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)를 충전하기에 충분하지 않은 경우 제 1 충전 전력 및 제 2 충전 전력이 동시에 배터리(142, 143, 144)로 인가시킬 수 있다.
이와 같이, 제어부(170)는 가장 안정적인 유선 충전이 가능한 경우, 유선 충전 방식으로만 배터리(142, 143, 144)를 충전하고, 유선 충전이 불가능한 경우 다른 충전 방식을 모두 사용하여 배터리(142, 143, 144)를 충전함으로써, 배터리(142, 143, 144)를 안정적이면서도 효율적으로 충전할 수 있다.
제어부(170)는 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)를 충전시키기에 충분한지 여부에 따라, 배터리(142, 143, 144)로 인가되는 충전 전력의 종류를 선택함으로써, 배터리(142, 143, 144)를 안정적이면서도 효율적으로 충전할 수 있다.
제어부(170)는 유선, 무선 및 태양광 방식 중 어느 방식에 의해 배터리(142, 143, 144)가 충전되는지에 대한 정보 또는, 배터리(142, 143, 144)의 충전 상태 정보를 디스플레이부(150)에 표시할 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 다양한 충전 방식에 따라 배터리를 충전할 수 있기 때문에, 충전 방식에 구애 받지 않고 어느 장소에서든 손쉽게 배터리 충전이 가능하다.
보조 배터리 충전 장치는 유선 충전이 가능한지 여부에 따라 충전 방식을 다르게 제어함으로써, 배터리를 안정적이면서도 효율적으로 충전한다.
보조 배터리 충전 장치는 사용자에게 유선, 무선 및 태양광 방식 중 어느 방식에 의해 배터리가 충전되고 있는지를 여부 뿐만 아니라 현재 배터리의 충전 상태를 용이하게 파악할 수 있도록 정보를 제공한다.
도 2는, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1, 도 2의 (a), 및 (b)를 참조하면, 보조 배터리 충전 장치(100)는 이동부(210), 하우징(220) 및 힌지부(230)를 포함한다.
이동부(210)는 제 1 태양 전지 어레이(121-1)를 포함할 수 있다. 제 1 태양 전지 어레이(131-1)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 태양 전지 전력을 생성할 수 있다. 제 1 태양 전지 어레이(121-1)는 이동부(210)의 일측에 형성될 수 있다.
하우징(220)은 유선 전력 입력 단자(132), 전력 출력 단자(160), 배터리 수용홈(223), 제 2 태양 전지 어레이(121-2) 및 디스플레이부(150)를 포함할 수 있다. 하우징(220)의 내부에는 수신용 코일, 차폐 부재 및 기판을 포함할 수 있는데, 이 구성들에 대해서는 이하의 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하겠다.
유선 전력 입력 단자(132)는 하우징(220)의 일측에 형성되고, 어댑터(121)에서 생성된 제 3 충전 전력을 배터리 유닛(140)으로 출력할 수 있다.
전력 출력 단자(160)는 하우징(220)의 일측에 형성되고, 배터리에 충전된 전력을 전력 출력 단자(160)에 연결된 외부 기기로 출력할 수 있다.
실링 커버(170)는 유선 전력 입력 단자(132), 전력 출력 단자(160) 및, 배터리 수용홈(223)의 일측과 연결될 수 있다.
실링 커버(180)는 유선 전력 입력 단자(132), 전력 출력 단자(160) 및, 배터리 수용홈(223)에 삽입되어 결합될 수 있다. 이에 실링 커버(180)가 삽입되어 결합되면, 외부에 존재하는 수분이나 먼지가 보조 배터리 충전 장치(100)의 내부로 들어가지 못하게 된다. 사용자는 유선 전력 입력 단자(132), 전력 출력 단자(160) 및, 배터리 수용홈(223)을 사용하고자 할 때, 실링 커버(180)를 유선 전력 입력 단자(132), 전력 출력 단자(160) 및, 배터리 수용홈(223)로부터 추출하여 사용할 수 있다.
배터리 수용홈(223)은 하우징(220)의 일측에 형성되고, 배터리(142)가 삽입될 수 있다. 배터리 수용홈(223)에 삽입된 배터리(142)는 무선 충전부(110), 태양광 충전부(120) 및 유선 충전부(130)와 전기적으로 연결되며, 무선 충전부(110), 태양광 충전부(120) 및 유선 충전부(130)에서 생성된 충전 전력이 인가되면 충전될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 배터리가 수용홈(223)을 통해 하우징(220)의 내부에 형성되는 것을 기준으로 설명하였으나, 수용홈(223)을 이용한 방식이 아닌 다른 다양한 방식에 의해 배터리가 하우징(220)의 내부에 형성될 수 있다.
제 2 태양 전지 어레이(121-2)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 태양 전지 전력을 생성할 수 있다. 제 2 태양 전지 어레이(121-2)는 하우징(220)의 일측에 형성될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 보조 배터리 충전 장치(100)는 이동부(210)를 회전시켜 펼침으로써, 제 1 태양 전지 어레이(121-1) 및 제 2 태양 전지 어레이(121-2) 모두로부터 태양광 에너지를 받을 수 있다. 이에 따라, 제 1 태양 전지 어레이(121-1) 및 제 2 태양 전지 어레이(121-2)의 전체 설치 면적을 줄여 전체적인 보조 배터리 충전 장치(100)의 크기를 줄여 휴대성을 강화면서, 제 1 태양 전지 어레이(121-1) 및 제 2 태양 전지 어레이(121-2)가 동시에 받을 수 있는 태양광 에너지의 양을 많게 늘릴 수 있다.
디스플레이부(150)는 보조 배터리 충전 장치(100)에서 생성된 다양한 정보를 표시할 수 있다. 예를 들면, 다양한 정보는 유선, 무선 및 태양광 방식 중 어느 방식에 의해 배터리가 충전되는지에 대한 정보 또는, 배터리의 충전 상태 정보 등일 수 있다.
예를 들면, 디스플레이부(150)는 다수의 LED 등으로 구성될 수 있으며, 배터리의 충전량에 대응되는 개수만큼 다수의 LED 등을 켜질 수 있다.
보조 배터리 충전 장치는 배터리를 일체형으로 제작할 수 있기 때문에, 외부로부터 수분 또는 먼지가 차단할 수 있다. 이에, 보조 배터리 충전 장치는 내부에 포함된 전자 기기 등의 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 수명을 오래도록 유지할 수 있다.
또한, 보조 배터리 충전 장치는 실링 커버를 이용하여 내부로 들어갈 수 있는 수분 또는 먼지를 차단함으로써, 보조 배터리 충전 장치는 내부에 포함된 전자 기기 등의 오작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 수명을 오래도록 유지할 수 있다.
도 3은, 도 2의 A-A 라인을 따른 절단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 보조 배터리 충전 장치(100)는 이동부(210), 하우징(220) 및 힌지부(230)를 포함한다.
이동부(210)는 제 1 태양 전지 어레이(121-1)를 포함할 수 있다. 제 1 태양 전지 어레이(131-1)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 태양 전지 전력을 생성할 수 있다. 제 1 태양 전지 어레이(121-1)는 이동부(210)의 일측에 형성될 수 있다.
하우징(220)은 배터리(142), 수신용 코일(111), 차폐 부재(310) 및 기판(320)을 포함할 수 있다.
수신용 코일(111)은 무선 송신기에 포함된 송신용 코일과 자기적으로 결합되어 교류 전압 펄스인 유도 기전력을 발생시킬 수 있다. 수신용 코일(111)의 형태는 원형, 사각형, 타원형, 트랙형 등과 같이 다양 형태로 권취되는 것이 가능하며, 사각형의 코일 내에 원형의 코일이 배치되는 것과 같이 복합 형태로 권취되는 것도 가능하다.
차폐 부재(310)는 수신용 코일(111)로부터의 자력의 누설을 차단할 수 있다. 예를 들면, 차폐 부재(310)는 수신용 코일(111)의 위쪽에 배치될 수 있다.
차폐 부재(310)는 수신용 코일(111)에서 하우징(220)을 벗어나는 방향으로 누설되는 자속을 차단하는 역할을 한다. 차폐 부재(310)는, 수신용 코일(111)에서 발생되는 자로(Magnetic Path)를 더 효과적으로 형성시키기 위한 자성체와, 자기장의 외부 방출을 줄일 수 있도록 메쉬(Mesh) 형태로 형성되는 와전류 저감부재를 포함할 수 있다. 여기서, 자성체는 자로를 형성시켜 효율을 향상시키는 역할과 동시에 하우징(220) 외부로 자기장이 빠져나가는 것을 막는 역할도 한다. 자성체에서 빠져나간 자기장의 일부는 와전류저감부재가 최종적으로 차단하게 된다. 이에 의해, 자성체와 와전류저감부재는 서로의 주면이 마주하도록 2개의 플레이트가 적층된 형태를 가질 수 있다.
유선 충전부(130)의 어댑터(131)가 하우징(220)의 외부에 형성되는 경우를 기준으로 기판(320)의 구성을 설명하면 아래와 같다.
기판(320)는 무선 충전부(110), 태양광 충전부(120), 보호회로(141) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
무선 충전부(110)는 수신용 코일(111)의 출력단에 연결되어, 무선 송신기로부터 수신된 무선 전력 신호를 정류하여 제 1 충전 전력을 생성하는 정류기(112)를 가질 수 있다.
태양광 충전부(120)는 제 1 및 제 2 태양 전지 어레이(121-1, 121-2)에서 생성된 태양 전지 전력을 제 2 충전 전력으로 변환하는 부스트 컨버터(122)를 가질 수 있다.
보호 회로(141)는 배터리(224)에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다.
제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되었는지 여부에 기초하여, 배터리(142, 143, 144)에 인가되는 충전 전력을 종류를 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되는 경우, 제 3 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가시키고, 제 1 충전 전력 및 제 3 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)로 인가되는 것을 차단할 수 있다.
제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않는 경우, 제 1 충전 전력 및 제 2 충전 전력 중 적어도 하나에서 발생된 충전 전력을 배터리(142, 143, 144)로 인가시킬 수 있다.
또 다른 예를 들면, 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않고, 무선 충전부(110)에서 제 1 충전 전력이 생성된 경우를 가정하면, 제어부(170)는 제 1 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)를 충전하기에 충분한 경우 제 1 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가시키고, 태양광 충전부(120)에서 생성된 제 2 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가되는 것을 차단할 수 있다. 반면에, 제어부(170)는 제 1 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)를 충전하기에 충분하지 않은 경우 제 1 충전 전력 및 제 2 충전 전력이 동시에 배터리(142, 143, 144)로 인가시킬 수 있다.
제어부(170)는 유선, 무선 및 태양광 방식 중 어느 방식에 의해 배터리가 충전되는지에 대한 정보 또는, 배터리의 충전 상태 정보를 디스플레이부에 표시할 수 있다.
유선 충전부(130)의 어댑터(131)가 하우징(220)의 내부에 형성되는 경우를 기준으로 기판(320)의 구성을 설명하면 아래와 같다.
기판(320)은 무선 충전부(110), 태양광 충전부(120), 유선 충전부(130), 보호회로(141) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
무선 충전부(110)는 수신용 코일(111)의 출력단에 연결되어, 무선 송신기로부터 수신된 무선 전력 신호를 정류하여 제 1 충전 전력을 생성하는 정류기(112)를 가질 수 있다.
태양광 충전부(120)는 제 1 및 제 2 태양 전지 어레이(121-1, 121-2)에서 생성된 태양 전지 전력을 제 2 충전 전력으로 변환하는 부스트 컨버터(122)를 가질 수 있다.
유선 충전부(130)는 교류 입력 단자(미도시)를 통해 인가된 상용 교류 전력을 제 2 충전 전력으로 변환하는 어댑터를 가질 수 있다. 교류 입력 단자(미도시)는 상용 교류 전력을 인가받아 어댑터(131)로 인가할 수 있으며, 하우징(220)의 일측면에 형성될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 어댑터(131)는 하우징(220)의 외부에 별도로 구비될 수도 있으며, 하우징(220)의 내부 또는 기판(320)에 일체형으로 구비될 수도 있다.
보호 회로(141)는 배터리(224)에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지할 수 있다.
제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되었는지 여부에 기초하여, 배터리(142, 143, 144)에 인가되는 충전 전력을 종류를 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되는 경우, 제 3 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가시키고, 제 1 충전 전력 및 제 3 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)로 인가되는 것을 차단할 수 있다.
제어부(170)는 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않는 경우, 제 1 충전 전력 및 제 2 충전 전력 중 적어도 하나에서 발생된 충전 전력을 배터리(142, 143, 144)로 인가시킬 수 있다.
또 다른 예를 들면, 유선 충전부(130)에서 제 3 충전 전력이 생성되지 않고, 무선 충전부(110)에서 제 1 충전 전력이 생성된 경우를 가정하면, 제어부(170)는 제 1 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)를 충전하기에 충분한 경우 제 1 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가시키고, 태양광 충전부(120)에서 생성된 제 2 충전 전력은 배터리(142, 143, 144)로 인가되는 것을 차단할 수 있다. 반면에, 제어부(170)는 제 1 충전 전력이 배터리(142, 143, 144)를 충전하기에 충분하지 않은 경우 제 1 충전 전력 및 제 2 충전 전력이 동시에 배터리(142, 143, 144)로 인가시킬 수 있다.
제어부(170)는 유선, 무선 및 태양광 방식 중 어느 방식에 의해 배터리가 충전되는지에 대한 정보 또는, 배터리의 충전 상태 정보를 디스플레이부에 표시할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치의 충전 방식을 설명하기 위한 사용상태도이다.
도 4를 참조하면, 보조 배터리 충전 장치(100)는 유선 충전 방식, 무선 충전 방식 및 태양광 충전 방식으로 배터리를 충전할 수 있다.
무선 충전 방식은 무선 송신기(410)로부터 전력을 수신 받아, 충전 전압을 생성하여 배터리를 충전하는 방식이다.
태양광 충전 방식은 태양 전지 어레이(121-1, 122-2)에서 생성된 태양 전지 전력을 충전 전력으로 변환하여 배터리를 충전하는 것이다.
유선 충전 방식은 상용 교류 전력을 제 3 충전 전력으로 변환하는 어댑터(131) 및 어댑터(131)에서 생성된 제 3 충전 전력을 배터리로 인가하는 유선 전력 교류 입력 단자(132)를 통해, 배터리를 충전하는 것이다.
이와 같이, 보조 배터리 충전 장치는 3가지의 충전 방식을 이용하여 배터리를 충전할 수 있으므로, 충전 방식에 구애 받지 않고 어느 장소에서든 손쉽게 배터리 충전이 가능하다.
도 5는, 본 발명의 일실시예인 보조 배터리 충전 장치의 사용예를 설명하기 위한 사용상태도이다.
도 5를 참조하면, 보조 배터리 충전 장치(100)의 배터리는 외부 기기와 연결될 수 있으며, 배터리에 충전된 전력은 전력 출력 단자(160)에 연결된 외부 기기의 전력선(511)을 통해 외부 기기로 출력될 수 있다.
예를 들면, 보조 배터리 충전 장치의 전력 출력 단자(160)는 조명 장치(520)의 전력선(511)과 결합되고, 배터리에 충전된 전력은 조명 장치(520)로 출력될 수 있다. 조명 장치(520)는 배터리로부터 입력된 전력을 이용하여 조명 기구를 작동시킬 수 있다.이와 같이, 사용자는 보조 배터리 충전 장치의 배터리를 이용하여 원하는 외부 기기를 작동시킬 수 있기 때문에, 오지 등과 같이 별도의 전력 공급이 이루어질 수 없는 장소에서도 자신이 원하는 외부 기기를 자유롭게 사용할 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 보조 배터리 충전 장치
110 : 무선 충전부
120 : 태양광 충전부
130 : 유선 충전부
140 : 배터리 유닛
150 : 디스플레이부
160 : 전력 출력 단자

Claims (14)

  1. 보조 배터리 충전 장치에 있어서,
    무선 전력 신호를 수신하도록 구성되는 수신용 코일 및 제1 충전 전력을 생성하기 위해 상기 무선 전력 신호를 정류하도록 구성되는 정류기를 포함하는 무선 충전부;
    태양광 에너지를 태양 전지 전력으로 변환하도록 구성되는 태양 전지 어레이 및 상기 태양 전지 전력을 제2 충전 전력으로 승압하도록 구성되는 부스트 컨버터를 포함하는 태양광 충전부;
    상용 교류 전력을 제3 충전 전력으로 변환하도록 구성되는 어댑터를 포함하는 유선 충전부;
    배터리를 갖는 배터리 유닛; 및
    상기 제1 충전 전력, 상기 제2 충전 전력 및 상기 제3 충전 전력 중 적어도 하나를 상기 배터리로 인가함으로써 상기 배터리를 충전하도록 구성되는 제어부; 를 포함하고,
    상기 유선 충전부에 의해 상기 제3 충전 전력이 생성되는 경우, 상기 제어부는 상기 제3 충전 전력을 상기 배터리로 인가하고, 상기 제1 충전 전력 및 상기 제2 충전 전력이 상기 배터리로 인가되는 것을 차단하고,
    상기 유선 충전부에 의해 상기 제3 충전 전력이 생성되지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 충전 전력이 상기 배터리를 충전하기에 충분한지 여부에 기초하여 상기 제1 충전 전력 및 상기 제2 충전 전력 중 적어도 하나를 상기 배터리로 인가하고,
    상기 제1 충전 전력이 충분하다고 판단되는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 충전 전력을 상기 배터리에 인가하고,
    상기 제1 충전 전력이 충분하지 않다고 판단되는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 충전 전력 및 상기 제2 충전 전력을 동시에 상기 배터리에 인가하는, 보조 배터리 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 외부 기기와 연결되고 상기 배터리에 충전된 전력을 상기 외부 기기로 출력하기 위한 전력 출력 단자; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 배터리 유닛은 상기 배터리에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지하기 위한 보호 회로; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서, 정보를 표시하기 위한 디스플레이부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는 어느 방식에 의해 상기 배터리가 충전되는지에 대한 정보 또는 상기 배터리의 충전 상태 정보를 상기 디스플레이부에 표시하는, 보조 배터리 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수신용 코일은 무선 송신기로부터 상기 무선 전력 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 정류기는 상기 수신용 코일의 출력단에 연결되는, 보조 배터리 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 태양 전지 어레이는 상기 태양 전지 전력을 생성하기 위해 상기 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성되는, 보조 배터리 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유선 충전부는 상기 배터리 유닛에 상기 어댑터에 의해 생성되는 상기 제3 충전 전력을 출력하도록 구성되는 유선 전력 AC 입력 단자; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 보조 배터리 충전 장치에 있어서,
    일측에 형성된 상기 태양광 충전부의 제1 태양 전지 어레이를 갖는 이동부;
    하우징 - 상기 하우징은:
    상기 하우징의 일측에 형성되는, 상기 태양광 충전부의 제2 태양 전지 어레이,
    상기 하우징의 내부에 형성되는, 상기 무선 충전부의 수신용 코일,
    상기 하우징의 내부에 형성되는 상기 배터리, 및
    상기 하우징의 내부에 형성되는 기판 - 상기 기판은:
    상기 무선 충전부,
    상기 태양광 충전부,
    상기 유선 충전부, 및
    상기 제어부를 포함함 - 을 포함함 -; 및
    상기 이동부 및 상기 하우징에 결합되고 상기 이동부가 회전하는 것을 허용하도록 구성되는 힌지부; 를 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기판은 상기 배터리에 과전압이나 과전류가 인가되는 것을 방지하는 보호 회로; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하우징의 일측에 형성되고 상기 제3 충전 전력을 상기 배터리로 인가하는 유선 전력 입력 단자; 및
    상기 하우징의 일측에 형성되고 상기 배터리에 충전된 전력을 외부 기기로 출력하는 전력 출력 단자; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유선 전력 입력 단자 및 상기 전력 출력 단자의 일측과 결합되고 상기 유선 전력 입력 단자 및 상기 전력 출력 단자에 삽입되어 결합되는 실링 커버; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 유선 충전부의 어댑터는 상기 기판에 구비되는, 보조 배터리 충전 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 하우징의 내부에 형성되고 상기 수신용 코일로부터의 자력의 누설을 차단하는 차폐 부재; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 하우징의 일측에 형성되고 어느 방식에 의해 상기 배터리가 충전되는지에 대한 정보 또는 상기 배터리의 충전 상태 정보를 표시하는 디스플레이부; 를 더 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
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