KR20240114015A - 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템 - Google Patents

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KR20240114015A
KR20240114015A KR1020230005865A KR20230005865A KR20240114015A KR 20240114015 A KR20240114015 A KR 20240114015A KR 1020230005865 A KR1020230005865 A KR 1020230005865A KR 20230005865 A KR20230005865 A KR 20230005865A KR 20240114015 A KR20240114015 A KR 20240114015A
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이건령
노순진
박진희
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주식회사 이노아이티
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Abstract

본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 복수의 배터리를 포함하고, 각각의 배터리를 충전 및 방전하는 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템은 외부 전원과 접속 가능한 USB 커넥터와; 상기 USB 커넥터와 연결되어 외부 전원의 접속을 인식하는 USB 스위치와; 상기 USB 커넥터와 상기 USB 스위치에 각각 연결되는 제1 스위치부와; 상기 제1 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 충전 제어부와; 상기 충전 제어부와 연결되는 제2 스위치부와; 상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 보조 배터리와; 상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 주 배터리와; 상기 제1 스위치부와 상기 충전 제어부 및 상기 제2 스위치부와 각각 연결되어 상기 제1 스위치부와 상기 충전 제어부 및 상기 제2 스위치부를 각각 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고, 상기 주 배터리는 히터와 연결되어 상기 히터로 전원을 공급하고, 상기 보조 배터리는 상기 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들과 각각 연결되어 전원을 공급한다.

Description

에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템{MULTI-BATTERY CONTROL SYSTEM FOR AEROSOL GENERATOR}
본 발명은 에어로졸 발생장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 복수의 배터리를 포함하고, 각각의 배터리를 충전 및 방전하는 제어 시스템에 관한 것이다.
에어로졸은 대기 중에 부유상태로 존재하는 액체 또는 고체의 작은 입자로 보통 0.001 ~ 1.0 ㎛의 크기를 갖는다. 특히 여러 종류의 에어로졸 발생물품으로부터 유래하는 에어로졸을 사람이 흡입하는 경우가 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면 에어로졸 발생장치(10)는 전류를 인가하면 저항에 의해 발열을 하는 히터(13)와, 히터(13)에 순간적으로 높은 전력을 공급할 수 있는 배터리(14)와, 히터(13)를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(15)를 포함한다. 히터(13)는, 공동(12)에 수용된 일정 온도 이상 가열시 기화하는 물질(기화 물질)이 포함된 기화재를 가열하여 에어로졸을 발생시킨다. 예를 들어, 에어로졸 매질이 함침되거나 표면에 묻혀진 종이로 채워진 궐련(11)을 공동(12)에 삽입하면 히터(13)가 가열되어 궐련(11) 내부의 에어로졸 매질을 기화시키면 사용자가 궐련(11)의 필터부를 통해 에어로졸 매질로부터 기화되는 에어로졸을 흡입할 수 있게 된다. 상술한 종래 기술에서는 에어로졸 발생장치(10)에 하나의 배터리(14)가 장착되어 히터(13)와 마이크로컨트롤러(15) 및 다른 부품들에 전력을 공급하기 때문에 배터리(14)를 충전한 후 사용할 수 있는 횟수가 적고, 배터리(14)를 빈번히 충전해야 하므로 사용의 편의성이 떨어질 수 있다. 또한, 배터리(14)로부터 히터에 순간적으로 높은 전압이 인가된 후 순간적인 전압의 드롭(Drop)에 따라 마이크로컨트롤러(15)가 오동작할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 복수의 배터리를 구비하고, 복수의 배터리의 충전을 각각 제어하여 전체 배터리의 용량을 늘릴 수 있는 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 히터에 전원을 공급하는 배터리와 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들에 전원을 공급하는 배터리를 구분하여 배터리 선정이 용이하고, 히터에 인가되는 전압의 순간적인 드롭(Drop)에 따른 마이크로컨트롤러의 오동작을 방지할 수 있는 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템은 외부 전원과 접속 가능한 USB 커넥터와; 상기 USB 커넥터와 연결되어 외부 전원의 접속을 인식하는 USB 스위치와; 상기 USB 커넥터와 상기 USB 스위치에 각각 연결되는 제1 스위치부와; 상기 제1 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 충전 제어부와; 상기 충전 제어부와 연결되는 제2 스위치부와; 상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 보조 배터리와; 상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 주 배터리와; 상기 제1 스위치부와 상기 충전 제어부 및 상기 제2 스위치부와 각각 연결되어 상기 제1 스위치부와 상기 충전 제어부 및 상기 제2 스위치부를 각각 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고, 상기 주 배터리는 히터와 연결되어 상기 히터로 전원을 공급하고, 상기 보조 배터리는 상기 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들과 각각 연결되어 전원을 공급한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템은 외부 전원과 접속 가능한 USB 커넥터와; 상기 USB 커넥터와 연결되어 외부 전원의 접속을 인식하는 USB 스위치와; 상기 USB 커넥터와 상기 USB 스위치에 각각 연결되는 제1 스위치부와; 상기 제1 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 제1 충전 제어부와; 상기 제1 충전 제어부와 연결되는 제2 스위치부와; 상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 주 배터리와; 상기 제1 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 제2 충전 제어부와; 상기 제2 충전 제어부와 연결되는 보조 배터리와; 상기 제1 스위치부와 상기 제1 충전 제어부와 상기 제2 스위치부 및 상기 제2 충전 제어부와 각각 연결되어 상기 제1 스위치부와 상기 제1 충전 제어부와 상기 제2 스위치부 및 제2 충전 제어부를 각각 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고, 상기 주 배터리는 히터와 연결되어 상기 히터로 전원을 공급하고, 상기 보조 배터리는 상기 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들과 각각 연결되어 전원을 공급한다.
또한, 실시예에 따라 상기 보조 배터리에 연결되는 제3 스위치부를 더 포함하고, 상기 주 배터리는 상기 마이크로컨트롤러와 연결되며, 상기 제3 스위치부는 상기 마이크로컨트롤러의 제어에 의해 스위칭되어 상기 보조 배터리가 상기 히터와 연결되어 상기 히터로 전원을 공급한다.
본 발명의 실시예에 따르면 복수의 배터리를 구비하고, 복수의 배터리의 충전을 각각 제어하여 전체 배터리의 용량을 늘릴 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 히터에 전원을 공급하는 배터리와 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들에 전원을 공급하는 배터리를 구분하여, 세션(session) 당 정확한 소모전류 측정이 가능하여 배터리 선정이 용이하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 히터에 전원을 공급하는 배터리와 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들에 전원을 공급하는 배터리를 구분하여, 히터 가열시 전압 드롭(Drop)에 따른 마이크로컨트롤러의 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템(100)은 외부 전원과 접속 가능한 USB 커넥터(101)와, USB 커넥터(101)와 연결되어 외부 전원의 접속을 인식하는 USB 스위치(102)와, USB 커넥터(101)와 USB 스위치(102)에 각각 연결되는 제1 스위치부(103)와, 제1 스위치부(103)와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 충전 제어부(104)와, 충전 제어부(104)와 연결되는 제2 스위치부(105)와, 제2 스위치부(105)와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 보조 배터리(106)와, 제2 스위치부(105)와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 주 배터리(107)와, 제1 스위치부(103)와 충전 제어부(104) 및 제2 스위치부(105)와 각각 연결되어 제1 스위치부(103)와 충전 제어부(104) 및 제2 스위치부(105)를 각각 제어하는 마이크로컨트롤러(108)를 포함한다. 주 배터리(107)는 히터(109)와 연결되어 히터(109)로 전원을 공급하고, 보조 배터리(106)는 마이크로컨트롤러(108) 및 전원에 의해 동작하는 부품들(111, 112)과 각각 연결되어 전원을 공급한다.
USB 커넥터(101)는 예를 들어 USB C타입 커넥터이며, 외부 전원과 접속 가능하다. 외부 전원은 예를 들어 충전용 배터리, 전원 공급 장치가 될 수 있다. USB 스위치(102)는 USB 커넥터(101)가 외부 전원에 접속한 경우 이를 인식하고 제1 스위치부(103)와 충전 제어부(104)의 연결을 온(on)시킨다. 따라서, USB 커넥터(101)를 통해 전원이 제1 스위치부(103)를 통해 충전 제어부(104)로 공급되고, 충전 제어부(104)는 제2 스위치부(105)와 보조 배터리(106)의 연결을 온(on)시켜서, 외부로 공급되는 전원을 제2 스위치부(105)를 통해 보조 배터리(106)로 공급하여 보조 배터리(106)를 충전시킨다. 아울러 충전 제어부(104)는 보조 배터리(106)의 충전 상태에 대한 신호를 마이크로컨트롤러(108)로 입력한다. USB 커넥터(101)가 외부 전원에 접속되지 않아 외부로부터 전원이 입력되지 않는 경우는 마이크로컨트롤러(108)는 제1 스위치부(103)를 제어하여 보조 배터리(106)와 충전 제어부(104)를 연결시키고, 제2 스위치부(105)를 제어하여 제2 스위치부(105)와 보조 배터리(106)의 연결을 오프(off)시키고, 제2 스위치부(105)와 주 배터리(107)의 연결을 온(on)시켜서 보조 배터리(106)에 충전된 전원을 제1 스위치부(103)와 충전 제어부(104) 및 제2 스위치부(105)를 통해 주 배터리(107)를 충전시킨다.
또한, 실시예에 따라 USB 스위치(102)는 USB 커넥터(101)가 외부 전원에 접속한 경우 이를 인식하고 제1 스위치부(103)와 충전 제어부(104)의 연결을 온(on)시킨다. 따라서, USB 커넥터(101)를 통해 전원이 제1 스위치부(103)를 통해 충전 제어부(104)로 공급되고, 충전 제어부(104)는 제2 스위치부(105)와 주 배터리(107)의 연결을 온(on)시켜서, 외부로 공급되는 전원을 제2 스위치부(105)를 통해 주 배터리(106)로 공급하여 주 배터리(107)를 충전시켜서, 주 배터리(107)를 먼저 충전시킬 수도 있다.
주 배터리(107)와 보조 배터리(106)의 출력과 충전 용량은 필요에 따라 설계할 수 있다. 상술한 대로 주 배터리(107)는 히터(109)와 연결되어 히터(109)로 전원을 공급하는데, 예를 들어 주 배터리(107)의 최소 충전 용량은 3세션(session)이 가능한 충전 용량으로 설계될 수 있다. 본 발명에서 세션(session)은 에어로졸 발생장치의 1회 사용을 나타내는 단위로 정의되며, 1세션(session)은 에어로졸 발생장치의 1회 사용을 나타낸다. 상술한 대로 보조 배터리(106)는 마이크로컨트롤러(108) 및 전원에 의해 동작하는 부품들(111, 112)과 각각 연결되어 전원을 공급하며, 전원에 의해 동작하는 부품들(111, 112)은 에어로졸 발생장치에서 히터(109)가 아닌 전원에 의해 동작하는 부품들(111, 112)로서 예를 들어 LED가 포함될 수 있다. 보조 배터리(106)의 최소 전압은 필요에 따라 설계될 수 있으며, 예를 들어 3.9V로 설계될 수 있다. 실시예에 따라 주 배터리(107)와 보조 배터리(106)의 최대 방전 전류는 각각 필요에 따라 설계될 수 있으며, 예를 들어 주 배터리(107)의 최대 방전 전류는 7A로 설계될 수 있으며, 보조 배터리(106)의 최대 방전 전류는 2A로 설계될 수 있다.
주 배터리(107)와 보조 배터리(106)의 전원 공급이 분리되어 있기 때문에, 주 배터리(107)로부터 히터(109)에 순간적으로 높은 전압이 인가된 후 순간적인 전압 드롭(Drop)에 따른 마이크로컨트롤러(108)의 오동작이 방지된다. 또한, 주 배터리(107)는 히터(109)에만 전원을 공급하기 때문에 세션(session) 당 필요한 소모 전류를 측정할 수 있어서, 주 배터리(107)의 선정이 용이하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템(100)은 외부 전원과 접속 가능한 USB 커넥터(101)와, USB 커넥터(101)와 연결되어 외부 전원의 접속을 인식하는 USB 스위치(102)와, USB 커넥터(101)와 USB 스위치(102)에 각각 연결되는 제1 스위치부(103)와, 제1 스위치부(103)와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 제1 충전 제어부(104a)와, 제1 충전 제어부(104a)와 연결되는 제2 스위치부(105)와, 제2 스위치부(105)와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 주 배터리(107)와, 제1 스위치부(103)와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 제2 충전 제어부(104b)와, 제2 충전 제어부(104b)와 연결되는 보조 배터리(106)와, 제1 스위치부(103)와 제1 충전 제어부(104a)와 제2 스위치부(105) 및 제2 충전 제어부(104b)와 각각 연결되어 제1 스위치부(103)와 제1 충전 제어부(104a)와 제2 스위치부(105) 및 제2 충전 제어부(104b)를 각각 제어하는 마이크로컨트롤러(108)를 포함한다. 주 배터리(107)는 히터(109)와 연결되어 히터(109)로 전원을 공급하고, 보조 배터리(106)는 상기 마이크로컨트롤러(108) 및 전원에 의해 동작하는 부품들(111, 112)과 각각 연결되어 전원을 공급한다.
USB 커넥터(101)는 예를 들어 USB C타입 커넥터이며, 외부 전원과 접속 가능하다. 외부 전원은 예를 들어 충전용 배터리, 전원 공급 장치가 될 수 있다. USB 스위치(102)는 USB 커넥터(101)가 외부 전원에 접속한 경우 이를 인식하고 제1 스위치부(103)와 제2 충전 제어부(104b)의 연결을 온(on)시킨다. 따라서, USB 커넥터(101)를 통해 전원이 제1 스위치부(103)를 통해 제2 충전 제어부(104b)로 공급되고, 제2 충전 제어부(104b)는 외부로 공급되는 전원을 보조 배터리(106)로 공급하여 보조 배터리(106)를 충전시킨다. 아울러 제2 충전 제어부(104b)는 보조 배터리(106)의 충전 상태에 대한 신호를 마이크로컨트롤러(108)로 입력한다. USB 커넥터(101)가 외부 전원에 접속되지 않아 외부로부터 전원이 입력되지 않는 경우는 마이크로컨트롤러(108)는 제1 스위치부(103)를 제어하여 보조 배터리(106)와 제1 충전 제어부(104a)를 연결시키고, 제2 스위치부(105)를 제어하여 제2 스위치부(105)와 주 배터리(107)의 연결을 온(on)시키고, 제1 충전 제어부(104a)를 제어하여, 보조 배터리(106)에 충전된 전원을 제1 스위치부(103)와 제1 충전 제어부(104a) 및 제2 스위치부(105)를 통해 주 배터리(107)를 충전시킨다. 아울러 제1 충전 제어부(104a)는 주 배터리(107)의 충전 상태에 대한 신호를 마이크로컨트롤러(108)로 입력한다.
또한, 실시예에 따라 USB 스위치(102)는 USB 커넥터(101)가 외부 전원에 접속한 경우 이를 인식하고 제1 스위치부(103)와 제1 충전 제어부(104a)의 연결을 온(on)시킨다. 따라서, USB 커넥터(101)를 통해 전원이 제1 스위치부(103)를 통해 제1 충전 제어부(104a)로 공급되고, 제1 충전 제어부(104a)는 제2 스위치부(105)와 주 배터리(107)의 연결을 온(on)시켜서, 외부로 공급되는 전원을 제2 스위치부(105)를 통해 주 배터리(106)로 공급하여 주 배터리(107)를 충전시켜서, 주 배터리(107)를 먼저 충전시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 도 2를 참조하여 상술한 실시예와 동일한 구성에서 실시예에 따라 보조 배터리(106)에 연결되는 제3 스위치부(113)를 더 포함하고, 주 배터리(107)는 마이크로컨트롤러(108)와 연결되며, 제3 스위치부(113)는 마이크로컨트롤러(108)의 제어에 의해 스위칭되어 보조 배터리(106)가 히터(109)와 연결되어 히터(109)로 전원을 공급한다. 예를 들어 1세션(session) 중 주 배터리(107)에서 히터(109)로 전원을 공급하다가 주 배터리(107)가 1세션(session)을 완료하지 못할 정도로 방전한 경우 마이크로컨트롤러(108)는 제3 스위치부(113)를 제어하여 보조 배터리(106)와 히터(109)를 연결시켜서 보조 배터리(106)로부터 히터(109)에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 실시예에 따라 도 3을 참조하여 상술한 실시예와 동일한 구성에서도 상술한 바와 같이 보조 배터리(106)에 연결되는 제3 스위치부(113)를 더 포함하고, 주 배터리(107)는 마이크로컨트롤러(108)와 연결되며, 제3 스위치부(113)는 마이크로컨트롤러(108)의 제어에 의해 스위칭되어 보조 배터리(106)가 히터(109)와 연결되어 히터(109)로 전원을 공급할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (3)

  1. 외부 전원과 접속 가능한 USB 커넥터와;
    상기 USB 커넥터와 연결되어 외부 전원의 접속을 인식하는 USB 스위치와;
    상기 USB 커넥터와 상기 USB 스위치에 각각 연결되는 제1 스위치부와;
    상기 제1 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 충전 제어부와;
    상기 충전 제어부와 연결되는 제2 스위치부와;
    상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 보조 배터리와;
    상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 주 배터리와;
    상기 제1 스위치부와 상기 충전 제어부 및 상기 제2 스위치부와 각각 연결되어 상기 제1 스위치부와 상기 충전 제어부 및 상기 제2 스위치부를 각각 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고,
    상기 주 배터리는 히터와 연결되어 상기 히터로 전원을 공급하고, 상기 보조 배터리는 상기 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들과 각각 연결되어 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템.
  2. 외부 전원과 접속 가능한 USB 커넥터와;
    상기 USB 커넥터와 연결되어 외부 전원의 접속을 인식하는 USB 스위치와;
    상기 USB 커넥터와 상기 USB 스위치에 각각 연결되는 제1 스위치부와;
    상기 제1 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 제1 충전 제어부와;
    상기 제1 충전 제어부와 연결되는 제2 스위치부와;
    상기 제2 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 주 배터리와;
    상기 제1 스위치부와 연결이 온(on) 또는 오프(off)되는 제2 충전 제어부와;
    상기 제2 충전 제어부와 연결되는 보조 배터리와;
    상기 제1 스위치부와 상기 제1 충전 제어부와 상기 제2 스위치부 및 상기 제2 충전 제어부와 각각 연결되어 상기 제1 스위치부와 상기 제1 충전 제어부와 상기 제2 스위치부 및 제2 충전 제어부를 각각 제어하는 마이크로컨트롤러;를 포함하고,
    상기 주 배터리는 히터와 연결되어 상기 히터로 전원을 공급하고, 상기 보조 배터리는 상기 마이크로컨트롤러 및 전원에 의해 동작하는 부품들과 각각 연결되어 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조 배터리에 연결되는 제3 스위치부를 더 포함하고, 상기 주 배터리는 상기 마이크로컨트롤러와 연결되며, 상기 제3 스위치부는 상기 마이크로컨트롤러의 제어에 의해 스위칭되어 상기 보조 배터리가 상기 히터와 연결되어 상기 히터로 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치의 다중 배터리 제어 시스템.
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