WO2010087661A2 - 자동차용 휴대용 보조 전원 장치 - Google Patents

자동차용 휴대용 보조 전원 장치 Download PDF

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    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a portable auxiliary power supply for a vehicle, and more particularly, to a portable auxiliary power supply for a vehicle having a built-in rechargeable battery, the output terminal for outputting different voltages.
  • a representative means of using electricity is a car.
  • electric power is used to start a vehicle, and electricity is also used for various equipment installed inside the vehicle. Therefore, a vehicle battery is built in to smoothly supply electricity.
  • the vehicle battery functions to charge and apply power in advance, and output the charged power when necessary. Because the car battery has its own constant capacity limit. After the charged power is discharged, it is discharged and can no longer output power. Therefore, there is an inconvenience that the vehicle battery must be charged at a certain level at all times.
  • a vehicle in which a battery is discharged is generally used to temporarily charge a battery by applying power output from a battery of another vehicle.
  • a separate vehicle with a battery charged is required, and the charging process is quite inconvenient because the bonnet of both vehicles must be opened and the battery of each vehicle must be connected using separate cables. .
  • the present invention was devised to solve the above problems, and has a built-in rechargeable battery and a plurality of output terminals output at different voltages, thereby enabling temporary charging of the vehicle battery when the vehicle battery is discharged.
  • the present invention provides a portable battery charging device for an automobile, the input unit receiving power from the outside, the charging circuit unit for boosting the voltage of the power input through the input unit, boosted in the charging circuit unit A battery unit for receiving and charging power and outputting the charged power when necessary, a step-down unit for stepping down the voltage of the power output from the battery unit, a discharge circuit unit for limiting the current of the power output from the battery unit, and A first output unit for receiving and outputting power output from a discharge circuit unit, a second output unit for receiving and outputting power output from the step-down unit, and blocking a circuit according to a state of the battery unit to prevent a malfunction of the battery unit It characterized in that it comprises a protective circuit function to function.
  • the method may further include a battery remaining amount display configured to display a state through a display device by identifying the state of charge of the battery unit.
  • the charging circuit unit may further include a boosting unit for boosting a voltage of input power, a charging current controller for limiting an applied current by measuring a current, a charging current comparison voltage generating unit for generating a comparison voltage, and the comparison voltage.
  • a charging current comparison unit for comparing the voltage
  • a charging state comparison unit for comparing the charging state of the battery unit based on the applied power
  • a charging state display unit for displaying a comparison result of the charging state comparison unit.
  • the discharge circuit unit may further include a discharge current comparison voltage generation unit generating a comparison voltage, a discharge current comparison unit comparing the voltage measured from the comparison voltage and the applied power, and limiting a current output through the discharge current comparison unit. It characterized in that it comprises a discharge current control unit.
  • the step-down part may include a step-down circuit control part for stepping down the voltage of the applied electric power.
  • the battery remaining amount display unit may include a display unit comparison unit comparing the voltage output from the battery unit with a comparison voltage.
  • the second output unit is characterized in that the USB socket is installed.
  • the present invention having the configuration as described above, the built-in rechargeable battery, and outputs the power of different voltages, there is an effect that can be charged at the same time the charging of the vehicle battery and the electronic devices using a low voltage.
  • the protection circuit unit is provided, and there is an effect of preventing malfunction of the battery.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a portable auxiliary power supply for a vehicle of the present invention.
  • FIG. 2 shows a circuit configuring a charging circuit unit according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows a discharge circuit portion according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a protection circuit unit according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a battery remaining indicator according to a preferred embodiment of the present invention.
  • discharge circuit unit 31 discharge current control unit
  • discharge unit 40 battery level display unit
  • step down part 71 step down circuit control unit
  • FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a portable auxiliary power supply for a vehicle of the present invention.
  • the portable auxiliary power supply of the present invention is the input unit 10, the charging circuit unit 20, the discharge circuit unit 30, the battery remaining amount display unit 40, the protection circuit unit 50, the battery unit 60, step-down
  • the unit 70 includes a first output unit 10 and a second output unit 80.
  • the input unit 10 receives external power and functions to apply power to the charging circuit unit 20.
  • the input unit 10 may receive power from, for example, a cigar jack for a vehicle or an AC / DC adapter.
  • the proper voltage input is preferably about 12V to about 15V.
  • the charging circuit unit 20 functions to control the voltage so that the power applied through the input unit 10 can be charged in the battery unit 60 of the present invention. Therefore, the charging circuit unit 20 is composed of a circuit for controlling the power. Since the battery unit 60 of the present invention uses a voltage higher than the voltage of the power applied through the input unit, the charging circuit unit 20 preferably increases the voltage of the applied power. For example, the charging circuit unit 20 boosts a voltage of 12V to 15V of the power applied to the input unit 10 to a voltage of 16.8V corresponding to the battery unit 60.
  • the protection circuit unit 50 functions to protect the circuit so that the portable auxiliary power supply of the present invention can operate stably.
  • the protection circuit unit 50 receives a power of 16.8V boosted by the charging circuit unit 20 and transmits the power to the battery unit 60.
  • the protection circuit unit 50 also receives the power output from the battery unit 60. It functions to transfer to the discharge circuit portion 30 or the step-down portion (60).
  • the protection circuit unit 50 serves to prevent the occurrence of an abnormal phenomenon, for example, abnormal charging, abnormal discharge, short, overcurrent, etc. during charging or discharging of the battery unit 60. Since the portable auxiliary power supply of the present invention is portable, shock can be applied, and the above abnormal phenomenon may occur due to inadvertent use. Therefore, it is preferable to block the above abnormal phenomenon through the protection circuit unit 50 formed of a kind of protection circuit module (PCM).
  • PCM protection circuit module
  • the protection circuit unit 50 functions to control the balance of the battery unit 60.
  • the battery unit 60 is composed of four lithium-ion batteries in series. However, the power delivered to each battery upon charging may differ. Therefore, the protection circuit unit 50 functions to allow power to be constantly transmitted to each battery.
  • the battery unit 60 is preferably configured to include a commonly used rechargeable battery, preferably a lithium-ion (Lithum-ion) battery, thereby functioning to charge the power.
  • the battery unit 60 may be configured using another rechargeable battery such as a lithium-polymer battery in addition to the lithium ion battery.
  • the battery unit 60 functions to receive and charge the power applied from the protection circuit unit 50.
  • the battery unit 60 is configured by connecting four lithium ion cells in series, and therefore, it is preferable to output power of 16.8V when fully charged.
  • the battery unit 60 functions to output the power charged before being charged as previously, if necessary. Power output from the battery unit 60 is applied to the protection circuit unit 50.
  • the battery unit 60 outputs a power source having a constant current and a constant voltage according to the characteristics of the lithium ion battery.
  • the step-down unit 70 receives the power output from the protection circuit unit 50 and lowers the voltage. For example, the step-down unit 70 lowers the voltage of 16.8V of the power output from the protection circuit unit 50 to 5V and transmits the same to the output unit.
  • the discharge circuit unit 30 functions to limit the maximum current of the current when the battery unit 60 outputs the charged power for charging the vehicle or the electronic device in a fully charged state. Therefore, it is possible to prevent a current of a predetermined amount or more from flowing through the discharge circuit unit 30. For example, the discharge circuit unit 30 may limit the output current to a maximum of 7A.
  • the battery remaining amount display unit 40 functions to display the state of charge charged in the battery unit 60. That is, the battery remaining amount display unit 40 functions to check the remaining amount of power charged in the battery unit 60 and display it through the display means. Therefore, the battery remaining amount display unit 40 preferably includes a display means, for example, a light-emitting diode (LED), and can express various colors using a plurality of display means by comparing the state of charge of the battery. It is desirable to be able to. For example, the green LED lights when the battery unit 60 is fully charged and the red LED lights when the battery unit 60 is being charged, thereby displaying the amount of remaining power of the battery unit 60. It is desirable to.
  • a display means for example, a light-emitting diode (LED)
  • LED light-emitting diode
  • the first output unit 80 functions to output the power output via the discharge circuit unit 30. That is, the first output unit 80 is a power outputted with a voltage of 16.8V is output, it is preferable to allow a separate cable connected to the cigarette lighter jack of the vehicle.
  • the second output unit 90 functions to output power output via the step-down unit 60. That is, the second output unit 90 may output power stepped down to 5V, and a USB socket may be installed at the end of the second output unit 90 so that electronic devices using 5V may be connected.
  • the input unit 10 is configured to be connected to an output terminal of a conventional AC / DC adapter or a vehicle cigar jack, and a power supply of 12V to 15V output from the AC / DC adapter or a vehicle cigar jack is applied.
  • Power applied to the input unit 10 is transferred to the charging circuit unit 20.
  • the voltage applied to the power applied to the charging circuit unit 20 is adjusted. That is, the voltage of 12V to 15V applied from the input unit 10 is boosted to 16.8V used in the battery unit 60 of the present invention. Power whose voltage is adjusted in the charging circuit unit 20 is applied to the protection circuit unit 50.
  • the power applied to the protection circuit unit 50 is applied to the battery unit 60 and charged in the rechargeable battery built in the battery unit 60. At this time, the protection circuit unit 50 senses the amount of charge of the battery unit 60, the battery unit 60 is not overcharged even if the input of the power is continued while the battery unit 60 is fully charged. To prevent it.
  • the battery unit 60 when the device is connected to the first output unit 80, the battery unit 60 outputs power.
  • the device connected to the first output unit 80 may be connected to the battery of the vehicle, it is preferable to be connected through a separate cable connecting the first output unit 80 of the present invention and the cigar jack of the vehicle. . Therefore, when charging the battery of the vehicle through the portable auxiliary power supply of the present invention, it is desirable to be able to charge the battery simply by charging through the cigar jack of the vehicle.
  • Power output from the battery unit 60 has a voltage of 16.8V as above.
  • the power output as described above is applied to the discharge circuit unit 30 through the protection circuit unit 50.
  • the power reaching the discharge circuit unit 30 is limited to a maximum current value, and the controlled power is applied to the first output unit 80.
  • the power delivered to the first output unit 80 is applied to the cigar jack of the vehicle through the connected cable, and charges the battery of the vehicle.
  • the battery unit 60 when the device is connected to the second output unit 90, the battery unit 60 outputs power.
  • the device connected to the second output unit 90 may be a general portable electronic device such as an MP3 player or various electronic devices that operate using a low voltage such as an electronic dictionary.
  • Such portable electronic devices generally operate by receiving power having a voltage of 5V.
  • the power output from the battery unit 60 has a voltage of 16.8V. Therefore, the power output from the battery unit 60 is applied to the step-down unit 70 to lower the voltage through the protection circuit unit 50.
  • the power of 16.8V applied to the step-down unit 70 is adjusted to a voltage of 5V and applied to the second output unit 90.
  • the power applied to the second output unit 90 is the second output unit. Applied to the device connected to 90.
  • FIG. 2 shows a circuit configuring a charging circuit unit according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the charging circuit 20 is largely boosted by the booster 21, the charging current control unit 22, the charging state comparison unit 23, the charging current comparison unit 24, the charging state display unit 25 and charging And a current comparison voltage generator 26.
  • the booster 21 boosts the voltage of the input power.
  • the power applied to the input unit 10 is supplied using a normal AC-DC adapter (Adaptor) having a voltage of 12V to 15V or a cigarette jack of a vehicle. It is supplied through the input terminal of the unit 21.
  • the 12V to 15V power supplied to the booster 21 passes through the booster 21 and is boosted to 16.8V. This process is controlled through a Pulse Width Modulation (PWM) Integrated Circuit (IC), such as the MC34063ACS.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • IC Integrated Circuit
  • the power having a voltage of 16.8 V applied as described above limits the current by measuring the current through the shunt resistance by the charging current controller 22.
  • the shunt resistor is commonly used to measure current, and is usually used to measure a large current with a small ammeter.
  • the charging current controller 22 performs a control function by the max5078 semiconductor chip.
  • the charging current comparison unit 24 has a circuit configuration for comparing the comparison voltage and the input voltage, and the comparison voltage used at this time is generated by the charging current comparison voltage generation unit 26.
  • the state of charge comparison unit 23 compares the state of charge based on the applied power, and the state of charge display unit 25 functions to display through the display device based on the state of charge.
  • FIG 3 shows a discharge circuit portion according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the discharge circuit unit 30 includes a discharge current controller 31, a discharge current comparison unit 32, a discharge current comparison voltage generator 33, and a discharge unit 34.
  • an output terminal of the battery unit 60 is connected to an input terminal of the discharge circuit unit 30 through a protection circuit unit 50. Therefore, a power of 16.8 V output from the battery unit 60 is applied. Since the battery unit 60 of the present invention uses a 4 cell lithium ion battery, the output power is large. Therefore, the discharge current control unit 31 is controlled to limit the current, and the discharge current comparison unit 32 controls the value measured by the shunt resistor and the voltage generated by the discharge current comparison voltage generator 33. By comparison through, the current is controlled. Preferably the maximum current is limited to 7A.
  • the discharge unit 34 intermittently outputs the discharge current in accordance with a control signal input from the discharge current control unit 31.
  • the step-down unit 70 is a step-down circuit that receives the power of the battery unit 10 through the protection circuit unit 50 at the input terminal and outputs 5V of electricity at the output terminal.
  • the step-down circuit control unit 71 shown in the drawing may be implemented as a dedicated IC of a typical step-down converter.
  • the output unit of the step-down circuit control unit 71 is preferably such that the USB terminal is connected. Therefore, the 5V power output through the step-down circuit control unit 71 of the present invention can be used to use an electronic device that receives a power input through the USB which is commonly used.
  • the protection circuit unit 50 includes a temperature sensor unit 51, a balance circuit unit 52, and a protection unit 53.
  • the temperature sensor unit 51 functions to prevent the circuit from being damaged by cutting off the circuit when the temperature exceeds a predetermined level by measuring the temperature of the battery.
  • the temperature sensor unit 51 may be set to block a circuit when the temperature exceeds 60 to 70 degrees.
  • the protection circuit unit 50 includes a balance circuit 52.
  • the battery unit of the present invention is composed of a rechargeable battery consisting of four cells. However, as each battery outputs power, each output may vary. Therefore, the balance circuit 52 of the present invention maintains the balance of each cell, thereby extending the life of the battery.
  • the protection unit 53 blocks the charging current and the discharge current when the charging voltage exceeds the preset voltage (4.24V in the present invention) or when the discharge voltage falls below the preset voltage (2.75V in the present invention). Prevent overcharge and overdischarge.
  • the battery remaining amount display unit 40 compares the power input and the VCC outputted from the battery unit 60 with the comparison voltages divided by the resistance, thereby measuring the remaining amount of the battery and displaying it through a display unit implemented as an LED. Function At this time, the comparison of the voltage is controlled by the battery remaining amount comparison unit 41.

Abstract

본 발명은 자동차용 휴대용 보조 전원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 충전이 가능한 배터리를 내장하고, 차량용 배터리의 방전시 임시적으로 충전을 가능하게 하여, 자동차의 시동을 가능하게 하며, 개인 휴대용 디지털 장비들을 충전할 수 있도록 하는 자동차용 휴대용 보조 전원장치에 관한 것이다.

Description

자동차용 휴대용 보조 전원 장치
본 발명은 자동차용 휴대용 보조 전원 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 충전이 가능한 배터리를 내장하고, 서로 다른 전압의 출력을 하는 출력단자를 구비한 자동차용 휴대용 보조 전원 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기를 사용하는 수단이 점차 늘어남에 따라서, 전원의 공급 문제가 중요해지고 있다. 전기를 사용하는 대표적인 수단에는 자동차가 있다. 통상적으로 자동차의 시동에는 전력이 사용되며, 상기 자동차의 내부에 부설된 여러가지 장비에도 전기가 사용된다. 따라서, 원활하게 전기를 공급하기 위하여 차량용 배터리가 내장된다.
상기 차량용 배터리는 사전에 전력을 인가하여 충전하고, 필요시에 충전된 전력을 출력하는 기능을 한다. 상기 차량용 배터리는 자체적으로 일정한 용량의 한계가 있기 때문에. 충전된 전력이 다 방출되고 나면 방전되어 더이상 전력을 출력할 수 없는 특징이 있다. 따라서, 상기 차량용 배터리는 항상 일정 수준 이상의 충전이 되어 있어야 한다는 불편함이 있었다.
상기와 같이 배터리가 방전된 차량은 통상적으로 다른 차량의 배터리로부터 출력되는 전원을 인가하여 임시적으로 충전하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나 이와같은 경우에는 배터리가 충전된 별도의 다른 차량이 필요하며, 양 차량의 보닛(bonnet) 을 열고 별도의 케이블을 이용하여 각 차량의 배터리를 연결해야 하기 때문에 상당히 불편하게 충전과정이 이루어지고 있었다.
상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 휴대용 차량 배터리 충전기가 있지만, 상기와 같은 휴대용 차량 배터리는 차량의 배터리가 정상적으로 충전된 동안에는 무용지물이 되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 충전이 가능한 배터리를 내장하고, 서로 다른 전압으로 출력되는 복수의 출력단을 구비함으로써, 차량용 배터리의 방전시 임시적으로 차량용 배터리의 충전을 가능하게 하며, 또한, 평소에 개인 휴대용 디지털 장비들을 충전할 수 있도록 하는 자동차용 휴대용 보조 전원 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동차용 휴대용 배터리 충전장치에 있어서, 외부로부터 전원을 입력받는 입력부, 상기 입력부를 통해서 입력된 전원의 전압을 승압하는 충전회로부, 상기 충전회로부에서 승압된 전원을 입력받아서 충전하고, 필요시에 충전된 전력을 출력하는 배터리부, 상기 배터리부에서 출력되는 전력의 전압을 강압하는 강압부, 상기 배터리부로부터 출력되는 전원의 전류를 제한하는 방전회로부, 상기 방전회로부로부터 출력되는 전원을 입력받아 출력하는 제 1 출력부, 상기 강압부로부터 출력되는 전원을 입력받아 출력하는 제 2 출력부, 및 상기 배터리부의 오동작을 방지하도록 상기 배터리부의 상태에 따라 회로를 차단하는 기능을 하는 보호회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리부의 충전상태를 파악함으로써 표시장치를 통하여 상태를 표시하는 배터리 잔량 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충전회로부는, 입력되는 전력의 전압을 승압하는 승압부, 전류를 측정함으로써 인가된 전류를 제한하는 충전전류 제어부, 비교전압을 생성하는 충전전류 비교전압 생성부, 상기 비교전압과 인가되는 전압을 비교하는 충전전류 비교부, 인가되는 전력을 바탕으로 상기 배터리부의 충전상태를 비교하는 충전상태 비교부, 및 상기 충전상태 비교부의 비교결과를 표시하는 충전상태 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방전회로부는, 비교전압을 생성하는 방전전류 비교전압 생성부, 비교전압과 인가된 전력으로부터 측정된 전압을 비교하는 방전전류 비교부, 및 상기 방전전류 비교부를 통하여 출력되는 전류를 제한하는 방전전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 강압부는, 인가된 전력의 전압을 강압하는 강압회로제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 잔량 표시부는, 상기 배터리부에서 출력되는 전압과 비교전압을 비교하는 표시부비교부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 출력부는 USB 소켓이 부설되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 충전용 배터리를 내장하고, 서로 다른 전압의 전력을 출력함으로써, 차량용 배터리의 충전과, 낮은 전압을 사용하는 전자기기들의 충전을 동시에 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배터리부의 용량을 차량용 배터리에 대응되도록 함으로써, 별도의 승압회로가 필요하지 않은 효과가 있다.
또한, 보호회로부를 구비하여, 배터리의 오동작을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본원 발명의 자동차용 휴대용 보조 전원 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본원 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전회로부를 구성하는 회로를 나타낸다.
도 3은 본원 발명의 바람직한 실시예에 따른 방전회로부를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강압부를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호회로부를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 잔량 표시부을 나타낸다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10 : 입력부 20 : 충전회로부
21 : 승압부 22 : 충전전류 제어부
23 : 충전상태 비교부 24 : 충전전류비교부
25 : 충전상태표시부 26 : 충전 전류 비교전압 생성부
30 : 방전회로부 31 : 방전전류 제어부
32 : 방전 전류 비교부 33 : 방전 전류 비교 전압 생성부
34 : 방전부 40 : 배터리 잔량 표시부
41 : 배터리 잔량 비교부 50 : 보호회로부
51 : 온도 센서부 52 : 밸런스 회로
53 : 보호부 60 : 배터리부
70 : 강압부 71 : 강압회로제어부
80 : 제 1 출력부 90 : 제 2 출력부
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본원 발명의 자동차용 휴대용 보조 전원 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본원 발명의 휴대용 보조 전원 장치는 입력부(10), 충전회로부(20), 방전회로부(30), 배터리 잔량 표시부(40), 보호회로부(50), 배터리부(60), 강압부(70), 제 1 출력부(10), 제 2 출력부(80)를 포함한다.
상기 입력부(10)는 외부의 전원을 공급받아 충전회로부(20)로 전원을 인가하는 기능을 한다. 상기 입력부(10)는 예를 들어, 차량용 시가잭(cigar jack), 또는 AC/DC 어댑터(adaptor) 등으로부터 전원을 입력받을 수 있다. 이 경우에 입력되는 적정 전압은 12V 에서 15V 정도가 바람직하다.
상기 충전회로부(20)는 상기 입력부(10)를 통하여 인가된 전원이 본원 발명의 배터리부(60)에 충전될 수 있도록 전압을 제어하는 기능을 한다. 따라서, 상기 충전회로부(20)는 전원을 제어하는 회로로 이루어져 있다. 본원 발명의 배터리부(60)는 상기 입력부를 통하여 인가되는 전원의 전압보다 높은 전압이 사용되기 때문에, 상기 충전회로부(20)는 인가되는 전원의 전압을 승압하는 기능을 하도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 충전회로부(20)는 상기 입력부(10)로 인가되는 전원의 전압 12V 내지 15V의 전압을, 상기 배터리부(60)에 대응되는 전압 16.8V로 승압한다.
보호회로부(50)는 본 발명의 휴대용 보조 전원장치가 안정적으로 동작할 수 있도록 회로를 보호하는 기능을 한다. 상기 보호회로부(50)는 상기 충전회로부(20)에서 승압된 16.8V의 전원을 인가받아 상기 배터리부(60)로 전달하는 기능을 하며, 또한, 상기 배터리부(60)로부터 출력된 전원을 상기 방전회로부(30) 또는 강압부(60)로 전달하는 기능을 한다.
한편, 상기 보호회로부(50)는 배터리부(60)의 충전 또는 방전시 이상현상, 예를 들어, 이상충전, 이상방전, 쇼트, 과전류 등이 발생하는 것을 방지하는 기능을 한다. 본원 발명의 휴대용 보조 전원장치는 휴대가 가능하기 때문에 충격이 가해질 수 있고, 또한, 사용상의 부주의로 인하여 상기와 같은 이상현상이 발생할 가능성이 많다. 따라서, 일종의 보호회로(PCM: Protection Circuit Module)로 구성된 보호회로부(50)를 통하여 상기와 같은 이상현상을 차단하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보호회로부(50)는 배터리부(60)의 발란스를 제어하는 기능을 한다. 상기 배터리부(60)는 리튬이온(Lithum-ion) 배터리 4개를 직렬로 구성하여 이루어진다. 그러나, 충전시에 각각의 배터리에 전달되는 전력은 서로 차이가 날 수 있다. 따라서 상기 보호회로부(50)는 각각의 배터리에 일정하게 전력이 전달될 수 있도록 하는 기능을 한다.
배터리부(60)는 통상적으로 사용되는 충전 배터리, 바람직하게는 리튬 이온(Lithum-ion) 배터리를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 이를 통하여 전력을 충전하는 기능을 한다. 그러나, 상기 배터리부(60)는 상기 리튬 이온 전지 외에도 리튬 폴리머(Lithum-Polymer) 배터리 등 다른 충전 배터리를 이용하여 구성될 수 있다. 한편, 상기 배터리부(60)는 상기 보호회로부(50)로부터 인가되는 전력을 전달받아서 충전하는 기능을 한다. 바람직하게는 상기 배터리부(60)는 리튬 이온 4개의 셀(cell)을 직렬로 연결하여 구성되며, 따라서, 완전 충전시에 16.8V의 전력을 출력 하도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 배터리부(60)는 상기와 같이 사전에 전력을 인가받아 충전한 전원을, 필요시에 출력하는 기능을 한다. 상기 배터리부(60)에서 출력되는 전력은 상기 보호회로부(50)로 인가된다. 상기 배터리부(60)는 리튬 이온 배터리의 특성에 따라 정전류와 정전압을 가지는 전원을 출력한다.
강압부(70)는 상기 보호회로부(50)로부터 출력되는 전력을 수신하여 전압을 낮추는 기능을 한다. 상기 강압부(70)는 예를 들어, 상기 보호회로부(50)로부터 출력되는 전력의 16.8V의 전압을 5V로 낮추고 출력부로 전달한다.
방전회로부(30)는 상기 배터리부(60)가 완전 충전 된 상태에서 차량 또는 전자기기의 충전을 위하여 충전된 전력을 출력할 때, 전류의 최대전류를 제한하는 기능을 한다. 따라서, 상기 방전회로부(30)를 통하여 일정량 이상의 전류가 흘러나오지 않도록 할 수 있다. 상기 방전회로부(30)는 예를 들어, 출력되는 전류를 최대 7A로 제한하도록 하는 것이 바람직하다.
배터리 잔량 표시부(40)는 상기 배터리부(60)에 충전된 충전상태를 표시하는 기능을 한다. 즉, 상기 배터리 잔량 표시부(40)는 상기 배터리부(60)에 충전된 전력의 잔량을 체크하여 표시수단을 통하여 표시하는 기능을 한다. 따라서, 상기 배터리 잔량 표시부(40)는 표시수단, 예를 들어 LED(Light-Emitting Diode)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하며, 배터리의 충전상태 비교를 통하여, 복수의 표시수단을 이용한 다양한 색을 표현할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 배터리부(60)가 완전 충전되었을 때 녹색 LED를 점등하고, 상기 배터리부(60)가 충전 중일때 빨간색 LED가 점등하도록 함으로써, 배터리부(60)의 남은 전력의 양을 표시하도록 하는 것이 바람직하다.
제 1 출력부(80)는 상기 방전회로부(30)를 경유하여 출력되는 전력을 출력하는 기능을 한다. 즉, 상기 제 1 출력부(80)는 16.8V의 전압으로 출력되는 전원이 출력되며, 차량의 시가잭에 연결되는 별도의 케이블이 연결 될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
제 2 출력부(90)는 상기 강압부(60)를 경유하여 출력되는 전력을 출력하는 기능을 한다. 즉, 상기 제 2 출력부(90)는 5V로 강압된 전원이 출력되며, 5V를 사용하는 전자기기들이 연결될 수 있도록 상기 제 2 출력부(90)의 말단에 USB 소켓이 부설될 수 있다.
이하 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 휴대용 보조 전원 장치의 동작을 설명한다.
먼저 상기 입력부(10)에 전원이 인가된다. 상기 입력부(10)는 상술한 바와 같이, 통상의 AC/DC어댑터 또는 차량용 시가잭의 출력단과 연결될 수 있도록 구성되며, 상기 AC/DC어댑터 또는 차량용 시가잭에서 출력되는 12V 내지 15V의 전원이 인가된다.
상기 입력부(10)로 인가된 전원은 충전회로부(20)로 전달된다. 상기 충전회로부(20)에 인가된 전원은 전압이 조정된다. 즉, 상기 입력부(10)에서 인가된 12V 내지 15V의 전압이 본원 발명의 배터리부(60)에 사용되는 16.8V로 승압된다. 상기 충전회로부(20)에서 전압이 조정된 전력은 보호회로부(50)로 인가된다.
보호회로부(50)에 인가된 전력은 배터리부(60)로 인가되어 상기 배터리부(60)에 내장된 충전 배터리에 충전된다. 이때 상기 보호회로부(50)는 상기 배터리부(60)의 충전량을 감지하며, 상기 배터리부(60)가 완전히 충전된 상태에서 전력의 입력이 계속 이루어지더라도 상기 배터리부(60)가 과충전이 되지 않도록 제어한다.
한편, 상기 제 1 출력부(80)에 장치가 연결되면, 상기 배터리부(60)는 전력을 출력한다. 상기 제 1 출력부(80)에 연결되는 장치는 자동차의 배터리가 연결될 수 있으며, 본원 발명의 제 1 출력부(80)와 차량의 시가잭을 연결하는 별도의 케이블을 통하여 연결될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본원 발명의 휴대용 보조 전원 장치를 통하여 차량의 배터리를 충전할 때는 차량의 시가잭을 통하여 충전이 이루어지도록 함으로써, 간편하게 배터리의 충전을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 배터리부(60)에서 출력되는 전력은 상기와 마찬가지로 16.8V의 전압을 가진다. 상기와 같이 출력된 전력은 보호회로부(50)를 지나 방전회로부(30)로 인가된다. 상기 방전회로부(30)에 도달한 전력은 최대 전류값이 제한되며, 이와같이 제어된 전력은 제 1 출력부(80)로 인가된다.
상기 제 1 출력부(80)에 전달된 전력은 연결된 케이블을 통하여 차량의 시가잭으로 인가되며, 차량의 배터리를 충전한다.
한편 상기 제 2 출력부(90)에 장치가 연결되면, 상기 배터리부(60)는 전력을 출력한다. 상기 제 2 출력부(90)에 연결되는 장치는 통상의 휴대용 전자 장치, 예를 들어, MP3 플레이어, 또는 전자사전과 같이 낮은 전압을 사용하여 동작하는 각종 전자 기기가 연결될 수 있다. 상기와 같은 휴대용 전자 장치는 일반적으로 5V의 전압을 가지는 전력을 인가받아 동작한다. 그러나, 상기 배터리부(60)에서 출력되는 전력은 16.8V의 전압을 가진다. 따라서, 상기 배터리부(60)에서 출력된 전력은 보호회로부(50)를 지나 전압을 낮추기 위하여 강압부(70)에 인가된다.
상기 강압부(70)에 인가된 16.8V의 전력은 5V의 전압으로 조정되어 상기 제 2 출력부(90)로 인가된다.상기 제 2 출력부(90)에 인가된 전력은 상기 제 2 출력부(90)에 연결된 장치로 인가된다.
도 2는 본원 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전회로부를 구성하는 회로를 나타낸다.
도면을 참조하면, 상기 충전회로부(20)는 크게 승압부(21), 충전전류 제어부(22), 충전상태 비교부(23), 충전전류 비교부(24), 충전상태 표시부(25) 및 충전 전류 비교전압 생성부(26)를 포함한다.
상기 승압부(21)는 입력되는 전력의 전압을 승압하는 기능을 한다. 상술한 바와 같이, 상기 입력부(10)에 인가되는 전원은 12V 내지 15V의 전압을 가지는 통상의 AC-DC 어댑터(Adaptor) 또는 차량의 시가잭을 이용하여 전원이 공급되며, 이와같이 공급된 전원은 상기 승압부(21)의 입력단을 통하여 공급된다. 상기 승압부(21)에 공급된 12V 내지 15V의 전원은 승압부(21)를 통과하며 16.8V로 승압된다. 이 과정은 MC34063ACS과 같은 PWM(Pulse Width Modulation) IC(Integrated Circuit)를 통하여 제어된다. 이와같이 전압이 승압된 전력은 상기 충전 전류 제어부(22)로 입력된다.
상기와 같이 인가된 16.8V의 전압을 가지는 전력은 충전전류 제어부(22)에 의하여 션트저항(Shunt Resistance)을 통하여 전류를 측정함으로써, 전류를 제한한다. 상기 션트저항은 전류의 측정을 위하여 통상적으로 사용되며, 대개 큰 전류를 작은 전류계로 측정 하고자 할때 사용한다. 상기 충전전류 제어부(22)는 max5078 반도체 칩에 의하여 제어기능을 수행한다.
충전전류 비교부(24)는 비교전압과 입력되는 전압을 비교하는 회로구성을 가지고 있으며, 이때 사용되는 비교전압은 충전전류 비교전압 생성부(26)에서 생성된다.
충전상태 비교부(23)는 인가되는 전력을 바탕으로 충전상태를 비교하는 기능을 하며, 충전상태 표시부(25)는 이를 바탕으로 표시장치를 통하여 표시하는 기능을 한다.
도 3은 본원 발명의 바람직한 실시예에 따른 방전회로부를 나타낸다.
도면을 참조하면, 상기 방전회로부(30)는 방전전류 제어부(31), 방전전류 비교부(32), 방전전류 비교전압 생성부(33), 및 방전부(34)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 상기 방전회로부(30)의 입력단에는 보호회로부(50)를 통해서 배터리부(60)의 출력단이 연결된다. 따라서, 상기 배터리부(60)에서 출력되는 16.8V의 전원이 인가된다. 본원 발명의 배터리부(60)는 4cell의 리튬 이온 배터리를 사용하기 때문에 출력하는 전력의 용량이 크다. 따라서, 상기 방전전류 제어부(31)를 통하여 전류를 제한하도록 제어하며, 션트저항을 통하여 측정된 값과 상기 방전전류 비교전압 생성부(33)에서 생성된 전압을 상기 방전전류 비교부(32)를 통하여 비교함으로써, 전류가 제어된다. 바람직하게는 최대 전류를 7A로 제한한다.
방전부(34)는 방전 전류 제어부(31)로부터 입력되는 제어신호에 따라서 방전 전류를 단속적(斷續的)으로 출력한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강압부(70)를 나타낸다. 상기 강압부(70)는 입력단에서 보호회로부(50)를 통해서 상기 배터리부(10)의 전원을 공급받아 출력단에서 5V의 전기를 출력하는 강압회로이다. 도면에 도시된 강압회로제어부(71)는 통상의 강압형 컨버터의 전용 IC로 구현될 수 있다. 상기 강압회로제어부(71)의 출력부는 USB 단자가 연결되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본원 발명의 강압회로제어부(71)를 통하여 출력되는 5V의 전원은 통상적으로 널리 사용되는 USB를 통한 전원 입력을 받는 전자기기를 사용하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호회로부를 나타낸다. 상기 보호회로부(50)는 도시된 바와 같이, 온도센서부(51), 밸런스 회로부(52) 및 보호부(53)를 포함한다. 상기 온도센서부(51)는 배터리의 온도를 측정함으로써 온도가 일정 수준을 초과하였을 때 회로를 차단함으로써, 회로가 손상되는 것을 방지하는 기능을 한다. 상기 온도센서부(51)는 예를 들어, 온도가 60~70도를 초과할 때 회로를 차단하도록 설정할 수 있다.
또한, 상기 보호회로부(50)는 밸런스 회로(52)를 포함한다. 본원 발명의 배터리부는 4개의 셀(cell)로 이루어진 충전 배터리로 구성된다. 그러나 각각의 배터리는 전력을 출력할 때 각각의 출력이 달라질 수 있다. 따라서 본원 발명의 밸런스 회로(52)를 통하여 각각의 셀의 밸런스를 유지함으로써, 배터리의 수명을 연장시키는 기능을 한다.
또한, 보호부(53)는 충전 전압이 미리 설정된 전압(본 발명에서는 4.24V)을 초과하거나 방전 전압이 미리 설정된 전압(본 발명에서는 2.75V) 미만으로 떨어지는 경우에는 충전 전류 및 방전 전류를 차단함으로써 과충전 및 과방전을 예방한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 잔량 표시부(40)을 나타낸다. 상기 배터리 잔량 표시부(40)는 상기 배터리부(60)에서 출력되어 입력되는 전원과 VCC를 저항에 의하여 나워진 비교전압들과 비교함으로써, 배터리의 잔량을 측정하여 LED로 구현되는 표시부를 통하여 표시하는 기능을 한다. 이때, 전압의 비교는 배터리 잔량 비교부(41)에서 제어한다.
이상으로 본 발명의 휴대용 보조 전원 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (7)

  1. 자동차용 휴대용 배터리 충전장치에 있어서,
    외부로부터 전원을 입력받는 입력부;
    상기 입력부를 통해서 입력된 전원의 전압을 승압하는 충전회로부;
    상기 충전회로부에서 승압된 전원을 입력받아서 충전하고, 필요시에 충전된 전력을 출력하는 배터리부;
    상기 배터리부에서 출력되는 전력의 전압을 강압하는 강압부;
    상기 배터리부로부터 출력되는 전원의 전류를 제한하는 방전회로부;
    상기 방전회로부로부터 출력되는 전원을 입력받아 출력하는 제 1 출력부;
    상기 강압부로부터 출력되는 전원을 입력받아 출력하는 제 2 출력부; 및
    상기 배터리부의 오동작을 방지하도록 상기 배터리부의 상태에 따라 회로를 차단하는 기능을 하는 보호회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 휴대용 배터리 충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리부의 충전상태를 파악함으로써 표시장치를 통하여 상태를 표시하는 배터리 잔량 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 휴대용 배터리 충전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 충전회로부는,
    입력되는 전력의 전압을 승압하는 승압부;
    전류를 측정함으로써 인가된 전류를 제한하는 충전전류 제어부;
    비교전압을 생성하는 충전전류 비교전압 생성부;
    상기 비교전압과 인가되는 전압을 비교하는 충전전류 비교부;
    인가되는 전력을 바탕으로 상기 배터리부의 충전상태를 비교하는 충전상태 비교부; 및
    상기 충전상태 비교부의 비교결과를 표시하는 충전상태 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 휴대용 배터리 충전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 방전회로부는,
    비교전압을 생성하는 방전전류 비교전압 생성부;
    비교전압과 인가된 전력으로부터 측정된 전압을 비교하는 방전전류 비교부; 및
    상기 방전전류 비교부를 통하여 출력되는 전류를 제한하는 방전전류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 휴대용 배터리 충전 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 강압부는,
    인가된 전력의 전압을 강압하는 강압회로제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 휴대용 배터리 충전 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 잔량 표시부는,
    상기 배터리부에서 출력되는 전압과 비교전압을 비교하는 표시부비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 휴대용 배터리 충전 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 출력부는 USB 소켓이 부설되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휴대용 배터리 충전장치.
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