KR20230089135A - 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 배터리 교체 통보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 배터리 교체 통보 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 표면의 변형량 또는 배터리의 상태를 감지하는 폭발을 사전에 방지하는 배터리 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 배터리 교체 통보 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 포토다이오드, 센싱 와이어, 스트레인 게이지 또는 열전도선 중 적어도 어느 하나를 이용하여 배터리의 이상 여부를 판단하며, 배터리에 이상이 발생한 경우에는 배터리 충전 중단 및 사용자에게 이를 통보하여 사용자가 배터리에 이상이 발생하였음을 즉시 인지할 수 있도록 한다.

Description

배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 배터리 교체 통보 시스템 {A remote control notifying the replacement timing of a battery and a battery replacement notification system supporting the remote control.}

본 발명은 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 배터리 교체 통보 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 표면의 변형량 또는 배터리의 상태를 감지하는 폭발을 사전에 방지하는 배터리 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 배터리 교체 통보 시스템에 관한 것이다.

모든 배터리(전지)는 정상적인 상태가 아닌 상태에서 즉 충전의 이상, 과도한 방전상태, 외부 온도의 적정치 이상의 온도 등에서 배터리 내부의 화합물질의 반응 등에 의하여 가스가 발생 되게 된다.

특히, 리튬계 전지는 과충전, 과방전 상태에 노출되면 폭발이나 고장으로 이어질 수가 있다. 즉, 전지에 사용되는 양극, 음극 재료가 충전상태에서 열적으로 매우 취약해지기 때문이다.

일반적으로, 리튬이온전지는 도 1에서 도시한 바와 같이, 150~200도 이상의 온도에서 스스로 폭발 가능성이 있다.

실제로, 리튬이온전지는 사용단계에서 차량 속에 넣어둔 휴대폰이 폭발하거나, 또는 노트북 등이 통풍이 안 된 상태에서의 사용 시, CPU 등 내부 전기소자의 온도상승으로 인하여 발화로 이어지는 경우가 자주 발생하곤 하였다.

현재의 리튬계 배터리(전지)들은 배터리 내부에 보호회로 및 충전, 방전상태에서 안전을 확보할 수 있는 안전장치가 내장되어 있다.

그러나, 이는 거의 전기적 이상현상에 의한 것으로 배터리의 악조건, 즉, 주원인인 과충전과 과방전 외부의 쇼트 등에 보호될 수 있는 기능으로만 구성되어 있기 때문이다.

이로 인해, 가장 큰 문제점으로 부각되고 있는 배터리 폭발 시, 발생되는 열적 노출에 대해서는 그다지 많은 보호기능을 가지고 있지 않았다. 따라서, 배터리 폭발 시, 발생되는 열적 노출 상태를 사용자에게 미리 알려 위험환경에서 벗어날 수 있는 장치의 개발이 시급한 실정이다.

한국등록특허 제10-2097514호(발명의 명칭: 통신포트 오류 확인을 이용한 배터리 폭발방지용 충전기) 한국공개특허 제2016-0134601호(발명의 명칭: 스마트폰 리튬이온 배터리 폭발방지 및 안전을 위한 시스템)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 통보 시스템을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 배터리의 상태를 감시하여 배터리의 이상 여부를 판단하는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 배터리의 폭발에 의한 사고를 미연에 방지하는 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨은 배터리의 일측에 형성되는 발광부, 배터리의 타측에 형성되는 수광부를 포함하는 발광 다이오드; 상기 발광부에서 송신된 광을 수신광에서 수신하는 지 여부에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및 상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함한다.

이를 위해 본 발명의 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨은 고정된 길이를 가지며, 타측 종단은 배터리 상단에 위치하는 제1 센싱 와이어; 고정된 길이를 가지며, 일측 종단은 그라운드(GND)에 접지되며, 타측 종단은 배터리 상단에서 상기 제1 센싱 와이어에 밀착되는 제2 센싱 와이어; 상기 제1 센싱 와이어의 일측 종단과 연결되어 제1 센싱 와이어로부터 출력되는 신호에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및 상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함한다.

이를 위해 본 발명의 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨은 배터리의 상단에 부착되며, 배터리의 변형량에 따라 상이한 저항 값을 출력하는 스트레인 게이지; 상기 스트레인 게이지의 신호라인과 연결되어 스트레인 게이트로부터 출력되는 출력값의 크기에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및 상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함한다.

이를 위해 본 발명의 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨은 배터리의 상단에 부착되며, 배터리의 온도에 따라 상이한 열기전력을 출력하는 열전도선; 상기 열전도선과 연결되어 열전도선으로부터 출력되는 열기전력의 크기에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및 상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨 및 이를 지원하는 통보 시스템은 배터리의 이상 여부를 사전에 감지하여 이를 사용자 등에게 통보함으로써 배터리 폭발로 인한 화재나 인명사고, 재산을 보호할 수 있다.

또한, 본 발명에서 제안하는 배터리 이상 여부를 판단하는 방법을 적어도 2개 이상 적용할 경우, 배터리 이상 여부를 상호 보완하여 배터리의 이상 여부를 더욱 정확하게 판단할 수 있는 장점이 있다.

이외에도 본 발명은 배터리의 이상 여부를 지속적으로 사용자에게 통보함으로써 사용자의 부주의로 인해 배터리 이상을 확인할 수 없는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 제안함에 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 제안함에 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 제안함에 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 제안함에 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 시스템을 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 도시하고 있다. 이하, 도 1을 이용하여 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 1에 의하면, 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨은 포토다이오드를 이용한다. 본 발명과 관련하여 포토다이오드는 발광부와 수광부를 포함한다. 발광부는 광을 발신하며, 수광부는 발광된 광을 수신한다.

도 1에 도시된 바와 같이 발광부와 수광부를 배터리의 좌우측에 설치하며, 평상시에는 발광부에서 발신된 광을 수광부에서 정상적으로 수신한다. 이에 비해 배터리의 이상에 의해 배터리가 부풀어 오르는 경우에는 발광부에서 발신한 광이 수광부에서 정상적으로 수광할 수 없게 된다. 이와 같이 본 발명은 포토다이오드를 이용하여 배터리의 이상 여부를 판단하는 방안을 제안한다.

이에 대해 구체적으로 살펴보면, 슬립모드에서 활성상태로 전환되면, 배터리를 구성하는 포토다이오드의 발광부는 수광부 방향으로 광을 발신한다. 수광부는 발광부에서 발광한 광이 정상적으로 수신되는지 판단한다. 수광부는 광이 정상적으로 수신되지 않으면 리모컨에 장착된 배터리에 장애가 발생한 것으로 판단한다.

리모컨은 배터리에 장애가 발생하면 출력모듈을 이용하여 배터리를 교체하도록 요청한다. 이와 같이 본 발명은 포토다이오드를 이용하여 배터리의 교체 여부를 판단하는 방안을 제안한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 도시하고 있다. 이하, 도 2를 이용하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 2에 의하면, 리모컨의 교체 시기는 센싱 와이어를 이용한다. 배터리의 상단에 제1 센싱 와이어와 제2 센싱 와이어를 설치한다. 센싱 와이어의 길이는 고정되어 있으며, 제1 센싱 와이어의 종단과 제2 센싱 와이어의 종단은 밀착되어 있다.

부연하여 설명하면, 제1 센싱 와이어의 일측 종단은 제어모듈에 연결되며, 타측 종단은 배터리 상단의 중앙지점에 위치한다. 제어모듈은 배터리의 상태를 파악하는 기능을 수행한다. 제2 센싱 와이어의 일측 종단은 GND(그라운드)에 접지(연결)되며, 타측 종단은 배터리 상단의 중앙지점에 위치한 상태에서 제1 센싱 와이어의 타측 종단에 밀착된다.

배터리가 정상적인 경우에는, 제1 센싱 와이어의 타측 종단과 제2 센싱 와이어의 타측 종단이 밀착된 상태를 유지하며, 따라서 제어모듈은 GND에 연결된 제2 센싱 와이어로 인해 'L 신호(로우 신호, 제1 상태신호)'를 수신한다. 이에 비해 배터리의 비정상인 경우, 일 예로 배터리가 부풀어 오로는 경우, 제1 센싱 와이어의 타측 종단은 제2 센싱 와이어의 타측 종단으로부터 분리된다. 따라서 제어모듈은 'H 신호(하이 신호, 제2 상태신호)'를 수신한다.

이와 같이 본 발명은 배터리 상단에 위치한 두 개의 센싱 와이어의 밀착 또는 이격에 의해 상이한 신호를 수신하는 제어모듈을 이용하여 배터리의 이상 여부를 판단한다. 리모컨은 배터리에 장애가 발생하면 출력모듈을 이용하여 배터리를 교체하도록 요청한다. 이와 같이 본 발명은 센싱 와이어를 이용하여 배터리의 교체 여부를 판단하는 방안을 제안한다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 도시하고 있다. 이하, 도 3을 이용하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 3에 의하면, 리모컨의 교체 시기는 스트레인 게이지를 이용한다. 스트레인 게이지는 저항으로 이루어진 센서이며, 피측정물에 부착되어 피측정물의 물리적인 변형률을 휘스톤 브릿지 방식으로 전기적인 신호로 바꾸어 피측정물의 변형량을 측정하는 센서이다.

본 발명은 스트레인 게이지의 신호라인을 제어모듈(측정회로)에 연결하며, 스트레인 레이지를 배터리의 상단에 부착한다. 제어모듈은 신호라인으로 수신된 스트레인 게이지의 출력값을 측정하며, 측정된 출력값에 따라 배터리의 이상 여부를 판단한다. 부연하여 설명하면, 배터리가 부풀어 오르는 경우 스트레인 게이지의 저항값은 증가한다.

리모컨은 배터리에 장애가 발생하면 출력모듈을 이용하여 배터리를 교체하도록 요청한다. 이와 같이 본 발명은 스트레인 게이지를 이용하여 배터리의 교체 여부를 판단하는 방안을 제안한다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨을 도시하고 있다. 이하, 도 4를 이용하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 리모컨에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 4에 의하면, 리모컨의 교체 시기는 열전도선을 이용한다. 열전도선을 배터리 상단에 부착한다. 본 발명은 열전도선을 제어모듈에 연결하며, 제어모듈은 연결된 열전도선으로부터 수신되는 열기전력을 측정하며, 측정된 열기전력의 크기에 따라 배터리의 이상 여부를 판단한다.

리모컨은 배터리에 장애가 발생하면 출력모듈을 이용하여 배터리를 교체하도록 요청한다. 이와 같이 본 발명은 열전도선을 이용하여 배터리의 교체 여부를 판단하는 방안을 제안한다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 시스템을 도시하고 있다. 이하, 도 5를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 리모컨의 교체시기를 통보하는 시스템에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 5에 의하면 배터리의 교체시기를 통보하는 통보시스템(500)은 리모컨(510), 셋탑박스(520), 사용자 단말(530), 출력장치(540) 및 충전 크래들(550)을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 배터리의 교체시기를 통보하는 통보시스템에 포함될 수 있다.

리모컨(510)은 상술한 바와 같이 도 1 내지 도 4로 구성될 수 있으며, 특히 도 1 내지 도 4 중 어느 하나의 방식으로 배터리의 이상 여부를 판단하거나, 적어도 2개의 방식으로 배터리의 이상 여부를 판단한다. 즉, 리모컨(510)은 배터리의 이상 여부를 정확하게 판단하기 위해 적어도 2개의 방식으로 배터리의 이상 여부를 판단할 수 있다.

리모컨(510)은 통신모듈, 출력모듈, 저장모듈 및 제어모듈을 포함하며, 이외에도 다른 다양한 모듈을 포함할 수 있다.

출력모듈은 배터리에 이상이 발생한 경우, 제어모듈의 요청에 따라 외부에 배터리 교체와 관련된 경고음이나 경고메시지를 출력한다. 이외에도 출력모듈은 다른 다양한 방식으로 사용자의 주의를 환기시킬 수 있다.

통신모듈은 배터리에 이상이 발생한 경우, 제어모듈의 제어 하에 셋탑박스(520)로 배터리 이상에 대한 정보를 송신한다. 물론 통신모듈은 제어모듈의 제어 하에 다른 다양한 정보를 송신하거나 수신할 수 있다.

저장모듈은 배터리 이상 여부를 판단할 수 있는 정보를 저장한다. 일 예로 열전도선을 이용하여 배터리의 이상여부를 판단하는 경우 배터리에 이상이 발생한 것으로 판단하는 열기전력의 기준값이 저장된다. 저장모듈은 스트레인 게이지를 이용하여 배터리의 이상여부를 판단하는 경우, 배터리에 이상이 발생한 것으로 판단하는 스트레인 게이지의 출력값이 저장된다. 이외에도 다른 다양한 정보가 저장모듈에 저장된다.

제어모듈은 배터리의 이상여부를 판단한다. 제어모듈은 저장모듈에 저장된 정보를 이용하여 배터리의 이상여부를 판단한다. 제어모듈은 배터리에 이상이 발생한 경우에는 출력모듈을 이용하여 경고음이나 경고메시지를 출력하도록 요청한다. 제어모듈은 배터리에 이상이 발생한 경우 통신모듈을 이용하영 배터리 이상에 대한 정보를 송신하도록 요청한다.

셋탑박스(520)는 리모컨(510)으로부터 배터리의 이상을 송신하면, 사용자 단말(530)로 배터리에 이상이 발생하였음을 송신한다. 또한, 셋탑박스(520)는 리모컨(510)으로부터 배터리의 이상을 송신하면, 표시장치에서 배터리에 이상이 발생하였음을 출력할 수 있도록 관련 정보를 송신한다.

사용자 단말(530)은 셋탑박스(520)로부터 배터리에서 이상이 발생하였다는 정보를 수신하면, 이를 외부에 출력한다. 즉, 사용자 단말(530)은 출력모듈을 이용하여 경고음이나 경고메시지를 출력한다. 사용자 단말(530)은 셋탑박스(520) 이외에 출력장치(540)로부터 배터리의 이상 여부에 대한 정보를 수신할 수 있다.

또한, 본 발명은 리모컨(510)에 내장된 배터리를 충전하는 충전 크래들(550)을 포함하며, 충전 크래들(550)은 사용자 단말(510) 또는 셋탑박스(520)의 요청에 따라 배터리 충전을 중단하여, 과충전 또는 이상 충전 등으로 인한 배터리가 폭발하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명은 배터리의 폭발을 미연에 방지하는 방법으로 4가지 방안을 제안하고 있다. 다만, 4가지 방안은 사용자의 선택에 따라 어느 하나의 방안으로 배터리의 폭발을 미연에 방지하는 것이 아니라 외부 환경이나 배터리의 상태에 따라 4가지 방안 중 어느 하나의 방안을 활용한다.

열전도선을 이용하여 배터리의 폭발을 미연에 방지하는 방안은 외부 온도에 의하여 배터리에 충격이 가해지는 것을 검출하거나, 반대로 배터리 내부의 문제로 인하여 자체 발열할 경우에 활용된다. 즉, 열전도선은 외부 온도 및 배터리 내부 문제에 의해 배터리가 폭발하는 것을 미연에 방지하는데 활용하는 것이 바람직하다.

센싱 와이어를 이용하는 방안 또는 포토센서를 이용하는 방안은 배터리 셀은 밀폐 구조로서 수명이 경과한 배터리의 경우 내부 가스(Gas) 배출이 발생되며, 이때 발생된 가스가 배출되지 되지 않고 누적되어 팽윤(Swelling)하며, 해당 방안은 팽윤 현상에 의해 배터리가 폭발하는 것을 미연에 방지하는데 활용된다.

스트레인 게이지를 이용하는 방안은 일반적으로 배터리의 팽창 부분은 균일하게 발생하지 않으며, 따라서 배터리의 팽창이 시작하는 부분에 설치하여 신속하게 배터리의 이상 여부를 검출하는데 활용된다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

500: 배터리 이상 통보 시스템 510: 리모컨
520: 셋탑박스 530: 사용자 단말
540: 출력장치 550: 충전 크래들

Claims (7)

1. 배터리의 일측에 형성되는 발광부, 배터리의 타측에 형성되는 수광부를 포함하는 발광 다이오드;
   상기 발광부에서 송신된 광을 수신광에서 수신하는 지 여부에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및
   상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨.
   
2. 고정된 길이를 가지며, 타측 종단은 배터리 상단에 위치하는 제1 센싱 와이어;
   고정된 길이를 가지며, 일측 종단은 그라운드(GND)에 접지되며, 타측 종단은 배터리 상단에서 상기 제1 센싱 와이어에 밀착되는 제2 센싱 와이어;
   상기 제1 센싱 와이어의 일측 종단과 연결되어 제1 센싱 와이어로부터 출력되는 신호에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및
   상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨.
   
3. 배터리의 상단에 부착되며, 배터리의 변형량에 따라 상이한 저항 값을 출력하는 스트레인 게이지;
   상기 스트레인 게이지의 신호라인과 연결되어 스트레인 게이트로부터 출력되는 출력값의 크기에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및
   상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨.
   
4. 배터리의 상단에 부착되며, 배터리의 온도에 따라 상이한 열기전력을 출력하는 열전도선;
   상기 열전도선과 연결되어 열전도선으로부터 출력되는 열기전력의 크기에 따라 배터리의 이상 여부를 판단하는 제어모듈; 및
   상기 제어모듈의 제어 하에 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력모듈을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 교체시기를 통보하는 리모컨.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 리모컨;
   상기 리모컨으로부터 배터리의 이상 여부에 대한 신호를 수신하는 셋탑박스; 및
   상기 셋탑박스로부터 수신한 배터리 이상에 대한 정보를 출력하는 출력장치;를 포함함을 특징으로 하는 배터리 교체 통보 시스템.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 셋탑박스의 요청에 따라 배터리의 충전을 중단하는 충전 크래들을 포함함을 특징으로 하는 배터리 교체 통보 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 출력장치로부터 배터리 이상에 대한 정보를 수신하는 사용자 단말을 포함함을 특징으로 하는 배터리 교체 통보 시스템.

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