WO2011129469A1 - 에너지 스테이션 - Google Patents

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WO2011129469A1
WO2011129469A1 PCT/KR2010/002330 KR2010002330W WO2011129469A1 WO 2011129469 A1 WO2011129469 A1 WO 2011129469A1 KR 2010002330 W KR2010002330 W KR 2010002330W WO 2011129469 A1 WO2011129469 A1 WO 2011129469A1
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WO
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terminal
battery
voltage
input
output
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Application number
PCT/KR2010/002330
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English (en)
French (fr)
Inventor
조재명
권미화
오영하
한솔
조혜민
조용민
Original Assignee
제이엠씨엔지니어링 주식회사
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Filing date
Publication date
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with provisions for charging different types of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an energy station capable of rapidly charging power in a three-channel four-terminal method while being carried in a portable electronic device such as a mobile phone, a PSP, a PDA, a PMP, a notebook, and the like.
  • rechargeable battery devices form a single pack by tying several unit cells due to the limited capacity of the battery unit cell, and depending on the type of cells used and the voltage and current consumption required by the electronic device to be used. Tied up in a way.
  • the "applicable battery pack device consisting of a multi-channel four-terminal network charging device, multi-channel battery power supply module" of the patent application No. 10-0946635 It can be automatically charged by programing ID resistance value of battery, user can freely set output voltage and output current, and control power supply to be correct voltage and current by constant power supply through 4 terminal network. It is possible to monitor the output voltage and current consumption of the rechargeable battery module in real time, and above all, to provide an energy station capable of rapidly charging portable electronic devices in a three-channel four-terminal manner compared to the conventional.
  • the present invention is formed in a slim rectangular box shape, connected to the battery (+) (-) connection jack of the portable electronic device, the input voltage, input current, output current, output of the internal rechargeable battery cell
  • the energy station 100 is configured to rapidly charge the battery of the portable electronic device in a three-channel four-terminal network and to display the state of charge on the screen. Is achieved.
  • the ID resistance value of the battery can be programmed and automatically charged, the output voltage and output current can be freely set by the user, and the power supply can be constant through the 4-terminal network. It can control to supply accurate voltage and current, monitor the output voltage and current consumption of the rechargeable battery module in real time, and above all, it is good to rapidly charge portable electronic devices by 3 channel 4 terminal method. It works.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of an energy station according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the components of an energy station in accordance with the present invention.
  • FIG 3 is an internal perspective view of an internal component of an energy station in accordance with the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing the components of the two-channel DC / DC converter 110 according to the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the components of the three-channel four-terminal charging module 120 according to the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing components of an LCD display unit according to the present invention.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing the components of the microcomputer unit according to the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a connection configuration of a key pad unit and a microcomputer unit according to the present invention
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a read command signal XRD1 of a second JMC IC chip connected to an output terminal F1 of an input / output ID setting unit 161 according to an embodiment of the present invention to input voltages and input currents of a first charge battery and a second charge battery.
  • FIG. 10 shows the write command signal XWR0 of the first non-inverting buffer unit connected to the output terminal F2 of the input / output ID setting unit 161 according to the present invention, thereby providing an input voltage, an input current, an output voltage, and an output of the first rechargeable battery.
  • Flow chart showing that the first decimal place and the second decimal place data related to the voltage are output from the microcomputer to the first display unit and the second display unit of the LCD display unit.
  • FIG. 11 shows the write command signal XWR1 of the second non-inverting buffer unit connected to the output terminal F3 of the input / output ID setting unit 161 according to the present invention, and thus the input voltage, input current, output voltage, and output of the first rechargeable battery.
  • Flow chart showing that the third decimal point and the fourth decimal point data related to the voltage are output from the microcomputer section to the third display section and the fourth display section of the LCD display section.
  • FIG. 12 shows the write command signal XWR2 of the second non-inverting buffer unit connected to the output terminal F4 of the ID setting unit 161 for input / output according to the present invention, so that the input voltage, the input current, the output voltage, and the output of the second rechargeable battery.
  • Flow chart showing that the first decimal place and the second decimal place data related to the voltage are output from the microcomputer to the first display unit and the second display unit of the LCD display unit.
  • FIG. 13 shows the write command signal XWR3 of the second non-inverting buffer unit connected to the output terminal F5 of the input / output ID setting unit 161 according to the present invention, and thus the input voltage, input current, output voltage, and output of the second rechargeable battery.
  • JMC is the abbreviation of " JMC ENGNEERING" which is the trade name of the applicant.
  • the three channels described in the present invention are composed of a first JMC IC chip, a second JMC IC chip, and a third JMC IC chip to read an input voltage, an input current, an output current, and an output voltage of an internal charging battery cell to a four-terminal network.
  • the battery of the portable electronic device is rapidly charged in a three-channel four-terminal network method, and the charging state is displayed on the screen.
  • the present invention relates to an energy station capable of rapidly charging power in a three-channel four-terminal manner while being carried in a battery embedded in a portable electronic device such as a mobile phone, a PSP, a PDA, a PMP, a notebook, and the like.
  • the present invention provides a first JMC IC chip which forms a first channel to rapidly charge the first and second rechargeable batteries after detection and arithmetic processing using a four-terminal network developed by the applicant.
  • the second channel connected to the first JMC IC chip to be input to the four-terminal network to transmit an 8-bit digital signal regarding the input voltage, input current, output voltage, and output current of the first and second rechargeable batteries to the microcomputer.
  • a second JMC IC chip forming a
  • a third JMC IC chip forming a third channel rapidly charges a battery of a portable electronic device in a three-channel four-terminal network, and displays the state of charge on a screen.
  • FIG. 1 relates to a perspective view showing the appearance of an energy station according to the invention
  • FIG. 2 relates to a block diagram showing the components of the energy station according to the invention, which is a battery (+) ( -) USB port is connected to the connection jack, and the input voltage, input current, output current and output voltage of the internal charging battery cell are read and detected by four-terminal network, and then the battery of the portable electronic device is three-channel four-terminal.
  • the energy station 100 is configured to rapidly charge in a network manner and express the state of charge on a screen.
  • the energy station 100 has a slim main body 101 having a slim rectangular box shape is formed in a slim, the LCD monitor 102 to display the remaining amount and operation state of the rechargeable battery is formed on the front, the bottom of the LCD monitor is charged.
  • the keypad portion 103 for adjusting the voltage capacity is formed.
  • the DC power output terminal (DC_POWER_OUT) 104 and the four-terminal output terminal 105 are formed on one side of the main body.
  • the DC power output terminal DC_POWER_OUT serves to charge the internal rechargeable battery module by receiving AC power
  • the 4 terminal output terminal connects the USB port to the battery (+) (-) connection jack of the portable electronic device.
  • Energy station 100 is a two-channel DC / DC converter 110, three-channel four-terminal charging module 120, a charging battery module 130, LCD display unit 140, the microcomputer unit 150 ), And the four-terminal network control unit 160.
  • the two-channel DC / DC converter 110 serves to supply power to the rechargeable battery module in a two-channel manner by controlling the PWM into DC_DC and then converting the power into DC_DC.
  • the first DC voltage converter 111 and the second DC voltage converter 112 are configured.
  • the first DC voltage converter is configured to program the incoming power according to the charging capacity of the first charging battery, and convert the DC_DC to control the PWM method to supply power to the first charging battery through the first channel.
  • the voltage-distributed commercial power source (16 V to 220 V) at the collector terminal of the transistor Q1 is smoothed through the diode D1 through the emitter terminal, and 5.2 V is output through the inductor L1 to output the first DC.
  • the voltage is applied to the V_IN 1 terminal of the 3-channel 4-terminal charging module.
  • the DC-DC converter (NJM2360) IC has a 5.5V, 680mA, and 70% power efficiency, and the dispersion of the output current can be ⁇ 5% or less even when a current detection resistor of ⁇ 1% is used for the external resistor.
  • the second DC voltage converting unit 112 programs the incoming power according to the charging capacity of the second charging battery, converts DC_DC, and controls the PWM to supply power to the second charging battery through the second channel. Play a role.
  • the voltage-distributed commercial power source (16V to 220V) at the collector terminal of the transistor Q2 is smoothed through the diode terminal D2 through the emitter terminal, and 5.2V is output through the inductor L2 to output the second DC.
  • the voltage is applied to the V_IN 2 terminal of the 3-channel 4-terminal charging module.
  • the two-channel DC / DC converter since the two-channel DC / DC converter is configured, the phenomenon in which the rechargeable battery generated when the commercial battery (18V to 220V) is charged to the rechargeable battery becomes hot can be effectively prevented.
  • the 2-channel DC / DC converter 110 supplies the power charged in the first charging battery to the power terminal of the third JMC IC chip of the 3-channel 4-terminal charging module and the power port of the microcomputer to wake up.
  • a third DC voltage converter 113 to be up is included and configured.
  • the third DC voltage converter applies a voltage set through resistors R22, R23, and R24 to the INV terminal of the DC / DC converter IC, and applies a first rechargeable battery power source (4.2V).
  • a first rechargeable battery power source 4.2V.
  • the voltage input to the comparative inverting input terminal (INV) of the DC / DC converter and the internal reference voltage After comparing (1.25V) with a comparator, if the reference voltage is higher than PWM, input DC is switched to 1.5A by DC-DC converter IC (NJM2360) to make AC, and the output AC is sensed resistor. Turn on transistor Q3 via R17.
  • the voltage-distributed first charge battery power source (4.2V) at the collector terminal of the transistor Q3 is smoothed through the diode D3 through the emitter terminal and output through the inductor L3 to generate a third DC voltage.
  • This is applied to the power terminal (VCC) of the third JMC IC chip of the three-channel four-terminal charging module and the power port EA / VP of the microcomputer unit.
  • the three-channel four-terminal charging module 120 is connected to the battery (+) (-) connection jack of the portable electronic device, and reads the input voltage, input current, output current, and output voltage of the internal charging battery module to the four-terminal network. After the detection and operation processing by the, and serves to rapidly charge the battery of the portable electronic device in a three-channel four-terminal network method, as shown in Figure 5, the first JMC IC chip 121, the second JMC An IC chip 122 and a third JMC IC chip 123 are formed.
  • the first JMC IC chip 121 performs fast pulse width modulation on the first DC voltage DC_V1 of the first DC voltage converter and the second DC voltage DC_V2 of the second DC voltage converter of the second DC voltage converter. PWM) to balance the rated charging voltage of the first and second rechargeable batteries, read the input voltage, input current, output current, and output voltage of the first and second rechargeable batteries and detect them using a four-terminal network. After the calculation process, the first and second charging battery serves to form the first channel to rapidly charge.
  • the method of claim 1 JMC IC chip 121 by, V_IN and a first a first DC voltage, DC voltage conversion portion (DC_V1) is input to the first terminal, a first clock terminal (CLK1) as shown in Figure 5 according to the invention
  • Output voltage terminal BAT1, input voltage terminal V_S_IN1, input current terminal I_SEN1, and output current terminal GND1 connected to the first rechargeable battery and the four-terminal network are inputted.
  • the second DC voltage DC_V2 of the second DC voltage converter is input to the V_IN2 terminal, and the output voltage terminal BAT2 and the input voltage terminal connected to the second clock terminal CLK2 through a 4 terminal network.
  • V_S_IN2), the input current terminal I_SEN2, and the clock signal CLK2 that sends the PWM signal to the output current terminal GND2 are input and configured.
  • the output voltage terminal connected to the first charging battery is connected to the BAT1 terminal to read the output voltage from the first charging battery to the portable electronic device, and the input voltage terminal connected to the first charging battery is connected to the V_S_IN1 terminal to connect the first JMC IC chip.
  • Reads the input voltage input to the first charging battery at input current terminal connected to the first charging battery is connected to the I_SEN1 terminal to read the input voltage flowing to the (+) (-) terminal of the first charging battery, GND1
  • An output current terminal connected to the first charging battery is connected to the terminal, and configured to read an output voltage applied to the negative terminal of the first charging battery unit.
  • the output voltage terminal connected to the second charging battery is connected to the BAT2 terminal to read the output voltage emitted from the second charging battery to the portable electronic device, and the input voltage terminal connected to the second charging battery is connected to the V_S_IN2 terminal to connect the second JMC.
  • the input voltage input from the IC chip to the second charging battery is read.
  • the input current terminal connected to the second charging battery is connected to the I_SEN2 terminal to read the input voltage flowing through the (+) (-) terminal of the second charging battery.
  • the output current terminal connected to the second charging battery is connected to the GND2 terminal, and configured to read an output voltage applied to the negative terminal of the second charging battery unit.
  • the second JMC IC chip connects two input voltage terminal lines and an output voltage terminal line connected between the first JMC IC chip and the first charging battery to the first battery connection terminal BAT_1 with one strand, and the first charging battery Connects the input current terminal line and the output current terminal line to the first ground terminal (GND_1), and the second input voltage terminal line and the output voltage terminal line connected between the first JMC IC chip and the second rechargeable battery in one strand. Connect to the battery connection terminal BAT_2, and connect the input current terminal line and the output current terminal line of the second charging battery to the second ground terminal GND_2 to receive the four-terminal network for the input of the first charging battery and the second charging battery.
  • the second channel is configured to transmit an 8-bit digital signal related to the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current to the microcomputer.
  • the IC chip is configured to have a function of transmitting two independent batteries through a four-terminal network and transmitting 8-bit digital signals related to input voltage, input current, output voltage, and output current of the two batteries to the microcomputer.
  • two input voltage terminal lines and an output voltage terminal line connected between the first JMC IC chip and the first rechargeable battery are connected to the first battery connection terminal BAT_1.
  • One strand is connected to the first ground terminal GND_1, and the input current terminal line and the output current terminal line of the first charging battery are connected, and the first JMC IC chip and the second charge are connected to the second battery connection terminal BAT_2.
  • Two input voltage terminal lines and output voltage terminal lines connected between the battery are connected in one strand, and the input current terminal line and the output current terminal line of the second rechargeable battery are connected to the second ground terminal (GND_2), and 8-bit digital output.
  • I / O ports P0.0 and P0.7 are connected to terminals D0 to D7.
  • the third JMC IC chip receives a balanced voltage of the first charging battery and the second charging battery from the microcomputer unit as an 8-bit digital signal, and supplies power to a portable electronic device connected to the PWM0 output terminal or a mobile phone battery. It serves as a third channel to charge with a four-terminal network.
  • the third JMC IC chip according to the present invention is connected to the 8-bit digital input terminal (D1 ⁇ D8) of the input and output port P1.0 terminal ⁇ P1.7 terminal of the microcomputer unit of the first charging battery and the second charging battery from the microcomputer unit
  • the balanced voltage is input as an 8-bit digital signal
  • the input current terminal connected to the second charging battery is connected to the GND terminal, and is connected to the (+) (-) terminal of the second charging battery when charging the portable electronic device and mobile phone battery. It receives and checks the flowing input current
  • the output terminal of the two-channel DC / DC converter 110 is connected to the VCC terminal to receive power from the two-channel DC / DC converter 110, and the portable electronic device and the PWM0 terminal.
  • the mobile phone battery is connected and output to the portable electronic device to supply power, or the mobile phone battery is charged to the 4-terminal network, and the CLK terminal is configured to send a PWM signal to the portable electronic device and the mobile phone battery.
  • the rechargeable battery module 130 has a structure of three rechargeable battery cells, an input voltage detection terminal and an input current detection terminal are connected to a positive connection jack of a rechargeable battery, and an output voltage detection is performed on a negative connection jack of a rechargeable battery.
  • the terminal and the output current detection terminal are connected, and is rapidly charged in a three-channel four-terminal network method through a three-channel four-terminal charging device.
  • It consists of a lithium polymer or lithium ion battery.
  • This is connected to the charge battery unit 131, the input voltage detection terminal 132, the input current detection terminal 133, the output voltage detection terminal 134, the output current detection terminal 135, and the charge battery unit connector 136. It is composed.
  • the rechargeable battery unit 131 converts the power of the commercial power supply down by about 1V through a two-channel DC-DC converter unit, converts the power, waits the collector terminal of the DAR transistor in a standby state, and then charges the current of the rechargeable battery unit in the microcomputer unit. By comparing the voltage with the reference voltage (4.2V), the turn-on driving current of the DAR transistor flows only when the reference voltage (4.2V) or less is turned on to charge the DAR transistor.
  • the rechargeable battery unit according to the present invention is configured independently of two batteries consisting of a first charging battery and a second charging battery.
  • the rechargeable battery unit according to the present invention is detachably connected and coupled to a connector for connecting a rechargeable battery unit formed on a PCB substrate.
  • Charged battery unit formed by pairing according to the present invention is a four-terminal network control unit for detecting the input voltage, input current, output voltage, output voltage by directly controlling the two rechargeable batteries on one side, anytime, anywhere charging It is configured for easy battery replacement.
  • the four-terminal network control unit 230a for detecting the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage by directly controlling the first charging battery 131a and the second charging battery 131b is configured to be detachably connected. .
  • the input voltage detection terminal 132 detects an input voltage charged to the positive terminal of the first charging battery and the second charging battery through a power control unit.
  • the line BAT_1 connected to the positive terminal of the first rechargeable battery BAT1 and the eleventh terminal of the first JMC IC chip is set as an input voltage detection terminal.
  • the input current detection terminal 133 serves to detect an input current flowing through the positive and negative terminals of the first charging battery and the second charging battery through a power control unit.
  • the output voltage detection terminal 134 serves to detect an output voltage applied to the positive terminals of the first charging battery and the second charging battery.
  • the voltage output from the first charging battery BAT1 through the (+) terminal when charging with the portable electronic device is set as an output voltage
  • the voltage of the first charging battery BAT1 ( Set the line BAT_1 connected to the +) terminal and the 12 terminal of the first JMC IC chip as the output voltage detection terminal.
  • the output current detection terminal 135 serves to detect an output current applied to the (+) (-) terminals of the first charging battery and the second charging battery.
  • the voltage outputted through the terminal is set to the output current, and the first charging battery BAT1 is set to ( ⁇ ).
  • the line GND1 connected to terminal 9 and terminal 9 of the first JMC IC chip is set as the output current detection terminal.
  • the rechargeable battery connection connector 136 is connected to the input voltage detection terminal, the input current detection terminal, the output voltage detection terminal, the output current detection terminal 1: 1 of the charging battery unit, and is connected to the connection connector of the 4-terminal network control unit. It plays a role.
  • the PCB board It is configured on one side of the rear surface of the PCB board, and is connected to the input voltage detection terminal, the input current detection terminal, the output voltage detection terminal, and the output current detection terminal in a three-charge battery part consisting of three, respectively, a 4-terminal network control unit. It is connected to the connector for connection.
  • the connector for connecting the rechargeable battery unit is connected to the 8-bit digital signal input terminal and the address setting signal terminal of the microcomputer unit on one side of the output terminal.
  • the LCD display 140 displays the state of charge of the battery and energy station of the portable electronic device and the remaining amount of the rechargeable battery module on the LCD screen.
  • the LCD control IC 141 As shown in FIG. 6, the LCD control IC 141, the first charge battery display unit 142, the second charge battery display unit 143, the third charge battery display unit 144, and the four terminal network control unit display unit ( 145).
  • the LCD control IC 141 charges the rechargeable battery voltage / current and the battery of the portable electronic device to the first decimal place, the second decimal place, the third decimal place, and the fourth decimal place of the LCD screen according to the control signal of the microcomputer unit.
  • the voltage / charge current is controlled to display up to four decimal places.
  • the input terminals a0 to g0 of the first display unit are connected to the output terminals a0 to g0, and the output terminals a1 to g1 are connected to each other.
  • the input terminals a1 to g1 of the display unit are connected, the input terminals a2 to g2 of the third display unit are connected to the output terminals a2 to g2, and the input terminals a3 to g3 of the fourth display unit are connected to the output terminals a3 to g3. It is composed.
  • the first display unit receives the data for displaying the first digit of the decimal point from the LCD control IC 141 as data about the charge battery voltage / current and the charge voltage / charge current of the battery of the portable electronic device as an 8-bit digital signal. Marks the first digit of the decimal point.
  • the second display unit receives an 8-bit digital signal from the LCD control IC 141 and receives data for display of the second decimal place among the data regarding the charge battery voltage / current and the charge voltage / charge current of the battery of the portable electronic device as an 8-bit digital signal. It is used to display the second decimal place.
  • the third display unit receives the data for displaying the third digit of the decimal point from the LCD control IC 141 as data about the charge battery voltage / current and the charge voltage / charge current of the battery of the portable electronic device as an 8-bit digital signal. It plays a role of displaying in the third decimal place.
  • the fourth display unit receives the display data of the fourth decimal place from the LCD control IC 141 as data about the charge battery voltage / current and the charge voltage / charge current of the battery of the portable electronic device as an 8-bit digital signal. It plays a role of displaying in the fourth decimal place.
  • the microcomputer unit 150 is connected to a 2-channel DC / DC converter, a 3-channel 4-terminal charging module, a rechargeable battery module, and an LCD display to drive the entire system, and according to the capacity of the battery of the portable electronic device, It controls the current supply and controls the output voltage and current consumption of the rechargeable battery module with LCD display to monitor in real time.
  • the third DC voltage of the third DC voltage converter is applied to the power port EA / VP, and the input / output ports P1.0 to P1.7 terminals are applied.
  • the 8-bit digital input terminal of the 3rd JMC IC chip is connected to output the balanced voltage of the first charging battery and the second charging battery as an 8-bit digital signal, and for input / output to the input / output terminals P2.0 to P2.2 terminals.
  • the 3 bit address setting terminals (AD0, AD1, AD2) of the ID setting section are connected, and the 8 bit of the second JMC IC chip is connected to the P0.0 terminal ⁇ P0.7 terminal of the I / O port according to the 3 bit address setting signal of the I / O setting section.
  • 8-bit digital signal related to input voltage, input current, output voltage and output current of the first charging battery and the second charging battery is input by connecting the bit digital output terminal, and the keypad is connected to the input / output port P0.0 terminal to P0.7 terminal.
  • First charge set via keypad by connecting negative 8-bit digital output terminal An 8-bit digital signal related to the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current of the battery and the second rechargeable battery is input, and the first egg inverting buffer unit 162 is connected to the P0.0 terminal to the P0.7 terminal of the input / output port.
  • 8-bit digital input terminal is connected and outputs 8-bit digital signal related to input voltage, input current, output voltage and output current of the first rechargeable battery and is output to the LCD display.I / O port P0.0 terminal to P0.7 terminal
  • the 8-bit digital input terminal of the second inverting buffer unit 163 is connected to the 8-bit digital signal related to the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current of the second rechargeable battery, and is output to the LCD display unit.
  • the input / output ID setting unit 231 is connected to the input / output ports P2.0 to 2.2 terminals, and the first and second charges corresponding to the ID set according to the 3-bit address values of AD0, AD1, and AD2 are connected through the input / output ID setting unit.
  • the second JMC IC chip is configured to be selected by the read command signal RD terminal and the write command signal WR terminal.
  • the keypad unit connected to the read terminal XRD0 is selected through the input / output ID setting unit, and the UP unit is selected from the selected keypad unit.
  • the charging voltage capacity of the first, second, and third charging batteries selected by the button or the down button is input as an 8-bit digital signal through the input / output ports P0.0 to P0.7 terminals.
  • the 4-terminal network control unit corresponding to the ID set according to the 3-bit address values of AD0, AD1, and AD2 is set through the input / output ID setting unit.
  • the first, second and third charging batteries are selected, and the current charging voltage state of the charging battery is output as an 8-bit digital signal through the input / output ports P0.0 to P0.7 terminals.
  • the four-terminal network control unit 160 is inserted into a removable structure on one side of the first, second and third rechargeable battery units formed in pairs of three, connected to each (+) terminal and (-) terminal of each rechargeable battery Read input voltage, input current, output voltage and output voltage of each rechargeable battery and convert analog signal to digital signal. Then, 8 bit for input voltage, input current, output voltage and output voltage of each rechargeable battery It serves to transmit a digital signal, which is composed of an input / output ID setting unit 161, a first egg inverting buffer unit 162, a second egg inverting buffer unit 163.
  • the input / output ID setting unit 161 is connected to the address setting terminal of the microcomputer unit, and according to the address value set in the microcomputer unit, the first and second rechargeable batteries, the keypad unit, the second JMC IC chip, the first egg inverting buffer unit, After the specific battery ID is set in the 4-terminal network control unit so that the second egg inverting buffer unit is selected, the rechargeable battery unit paired with the 4-terminal network control unit corresponding to the specific battery ID, and the keypad unit and the second JMC, respectively.
  • the IC chip, the first egg inverting buffer unit, and the second egg inverting buffer unit serve to relay the selection by the read command signal RD and the write command signal WD of the microcomputer unit. It is composed.
  • the input / output ID setting unit 161 is connected to the input terminals I0 to I4, and the 3-bit address setting terminals AD0, AD1 and AD2 of the microcomputer unit and the read command signal RD terminal are output terminals as shown in FIG.
  • the read command signal XRD0 terminal of the keypad portion is connected to F0, and as shown in FIG. 9, the read command signal XRD1 of the second JMC IC chip is connected to the output terminal F1 to connect the first charge battery and the second charge.
  • An 8-bit digital signal relating to the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current of the battery is input to the microcomputer unit.
  • the write command signal XWR0 of the first non-inverting buffer unit is output to the output terminal F2.
  • the input current, the output voltage, and the output voltage of the first rechargeable battery are output from the microcomputer to the first display unit and the second display unit of the LCD display unit.
  • the second egg in the output terminal F3 The write command signal XWR1 of the butting buffer unit is connected, and the third decimal place and the fourth decimal place data regarding the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of the first charging battery are transferred from the microcomputer to the third display of the LCD display. As shown in FIG.
  • the write command signal XWR2 of the second non-inverting buffer unit is connected to the output terminal F4, and the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of the second rechargeable battery are output to the fourth display unit.
  • the data of the first decimal point and the second decimal point of the data is output from the microcomputer to the first display unit and the second display unit of the LCD display unit, and as shown in FIG. 13, the write command signal of the second non-inverting buffer unit to the output terminal F5. (XWR3) is connected to the third decimal point and the fourth decimal point data for the input voltage, input current, output voltage and output voltage of the second rechargeable battery. It is configured to be output at the beginning.
  • the first and second rechargeable batteries, the keypad unit, the second JMC IC chip, the first egg inverting buffer unit, and the second egg inverting buffer unit are selected according to the address value set by the microcomputer unit. If "000", the keypad unit is selected, and if the address value set in the microcomputer unit is "001", the second JMC IC chip is selected. If the address value set in the microcomputer unit is "010", the first non-inverting buffer unit is selected. The first decimal place and the second decimal place data regarding the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of the first rechargeable battery are selected to be output from the microcomputer to the first display unit and the second display unit of the LCD display unit.
  • the third decimal place data and the fourth decimal place data regarding the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of the first charging battery are transferred through the second non-inverting buffer unit.
  • the address value set by the microcomputer unit is "100”
  • the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of the second rechargeable battery are set through the first non-inverting buffer unit.
  • the second non-inverting buffer when the first decimal point and the second decimal point of the output voltage are selected to be output from the micom unit to the first display unit and the second display unit of the LCD display unit, and the address value set in the microcomputer unit is "101".
  • the third decimal point and the fourth decimal point of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of the second rechargeable battery are selected to be output from the microcomputer to the third display unit and the fourth display unit of the LCD display unit. .
  • the first egg inverting buffer unit 162 stores data of the first decimal point and the second decimal point of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current of the first charging battery and the second charging battery transmitted from the microcomputer. Non-inverting with a bit digital signal to output to the first display unit and the second display unit of the LCD display unit.
  • the 8-bit digital signal related to the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current of the first rechargeable battery transmitted from the microcomputer is input to the input terminals D0 to D7, and the first LCD control unit is connected to the output terminals 1Q to 8Q.
  • the display unit and the second display unit are connected to each other.
  • the second non-inverting buffer unit 163 may oint the third decimal place and the fourth decimal place data of the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current of the second rechargeable battery transmitted from the microcomputer unit into an 8-bit digital signal. Butting (Noninveting) is output to the third display unit and the fourth display unit of the LCD display unit.
  • the 8-bit digital signal related to the input voltage, the input current, the output voltage, and the output current of the second rechargeable battery transmitted from the microcomputer is input to the input terminals D0 to D7, and the LCD control unit is connected to the output terminals 1Q to 8Q.
  • the display unit and the fourth display unit are connected to each other.
  • DC_DC conversion of the power flowing through the two-channel DC / DC converter 110 is controlled by the PWM method to supply power to the rechargeable battery module in a two-channel method.
  • the microcomputer is connected to a 2-channel DC / DC converter, a 3-channel 4-terminal charging module, a rechargeable battery module, and an LCD display to drive the entire system.
  • a USB port is connected to a battery (+) (-) connection jack of a portable electronic device through a three-channel four-terminal charging module 120 to read input voltage, input current, output current, and output voltage of the internal rechargeable battery module.
  • the battery of the portable electronic device is rapidly charged in a three-channel four-terminal network.
  • the rechargeable battery module 130 is connected to the input terminal of the three-channel four-terminal charging voltage detection terminal and the input current detection terminal to the (+) connection jack of the rechargeable battery, the three-channel four terminal to the (-) connection jack of each rechargeable battery
  • the output voltage detection terminal of the charging device and the output current detection terminal are connected, and is rapidly charged in a three-channel four-terminal network method through the three-channel four-terminal charging device.
  • the 4-terminal network control unit is connected to each of the (+) and (-) terminals of the first and second rechargeable battery units, and reads the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of each rechargeable battery to digitally convert an analog signal. After conversion to a signal, the microcomputer transmits an 8-bit digital signal relating to the input voltage, the input current, the output voltage, and the output voltage of each rechargeable battery unit.
  • control unit of the microcomputer unit displays the state of charge between the charging battery module of the energy station and the battery of the portable electronic device and the remaining battery module remaining amount on the LCD screen.

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Abstract

본 발명에서는 휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 USB 포트 연결되어, 내부 충전배터리 셀의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키고, 그 충전상태를 화면상에 표출시키도록 2채널 DC/DC 변환부, 3채널 4단자 충전장치, 충전배터리모듈, LCD 표시부, 마이컴부로 이루어진 유니버셜 배터리 트래블 충전장치(Universal Battery Travel Charger)가 구성됨으로서, 배터리의 ID 저항값을 프로그램처리하여 자동으로 충전할 수 있고, 사용자에 의해 출력전압 및 출력전류를 자유롭게 설정할 수 있으며, 4단자망을 통해 전원공급을 일정하게 하여 정확한 전압과 전류 공급이 되도록 제어할 수 있고, 충전배터리모듈의 출력전압 및 소비전류를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 무엇보다 기존에 비해 휴대용 전자 기기를 3채널 4단자방식으로 급속 충전시킬 수 있는 에너지 스테이션를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

에너지 스테이션
본 발명은 휴대폰, PSP, PDA, PMP, 노트북(Notebook) 등과 같은 휴대용 전자기기에 휴대하면서 3채널 4단자방식으로 전원을 급속충전시킬 수 있는 에너지 스테이션에 관한 것이다.
휴대폰, PSP, PDA, PMP, 노트북과 같은 휴대용 전자기기에서는 효과적인 전원공급 방법이 주요한 과제 중의 하나이다. 특히, 이동중일 경우에는 어댑터를 사용할 수 없기 때문에 충전배터리를 사용하여 노트북을 기동하게 된다.
통상적으로 충전배터리 장치들은 배터리 단위셀이 갖는 용량의 제한 때문에 여러개의 단위셀을 묶어서 하나의 팩 형태를 형성하고 있으며, 사용되는 셀의 종류, 사용하려는 전자기기에서 요구하는 전압 및 전류 소모량에 따라 여러가지방법으로 묶어지게 된다.
일반적으로 리듐이온(Li-ion) 또는 리듐폴리머(Li-polymer) 셀을 단위셀로 사용하는 노트북, PDA, DVD 등과같은 휴대용 전자기기에서는 사용전압에 따라 2 내 지 4 개의 셀을 직렬로 연결하고, 사용시간을 늘리기 위해 2 내지 3개의 셀을 병렬로 연결한 nSXmP(n=2∼4, m=2∼3) 팩이 사용되고 있다.
그러나, 사용 시간을 늘리기 위해서 다수의 셀을 직/병렬로 연결할 경우 반복사용중에 셀간의 불균형 현상에 의한 배터리팩의 수명단축, 안전성 저하 등의 어려움이 따른다.
이와 같은 문제점은 직/병렬 연결되는 셀의 개수가 많아지면 질수록 더욱 증가한다.
그리고, 휴대용 전자기기에 있어서, 크기 및 중량 증가는 치명적인 단점이 될 가능성이 있기 때문에 등장한 것이 외장형 배터리팩으로, 이 외장형 배터리팩은 내장형에 비해 사용시간이 비교적 긴 장점을 가지나, 현재의 경우 단순히 휴대용 전자기기에 전원을 공급해주고, 부가적으로 배터리 용량을 표시하는 기능들을 구비하고 있을 뿐, 내장형처럼 동작중에 스스로 자기 진단을 수행하고 문제점이 예상되면 사용자에게 알려주는 스마트(SMART : Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) 기능을 가지지 못하는 문제점과 아울러 다량의 셀을 직/병렬로 연결하여 통제함에 따른 셀간의 불균형에 의한 수명단축, 안전성 감소, 긴 충전시간 소요 등의 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 본 출원인이 출원하여 특허등록받은 특허등록 제10-0946635호의 "다채널 4단자망 충전 장치·다채널 배터리 전원 공급모듈로 이루어진 배터리 팩 장치"를 응용하여, 배터리의 ID 저항값을 프로그램처리하여 자동으로 충전할 수 있고, 사용자에 의해 출력전압 및 출력전류를 자유롭게 설정할 수 있으며, 4단자망을 통해 전원공급을 일정하게 하여 정확한 전압과 전류 공급이 되도록 제어할 수 있고, 충전배터리모듈의 출력전압 및 소비전류를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 무엇보다 기존에 비해 휴대용 전자 기기를 3채널 4단자방식으로 급속 충전시킬 수 있는 에너지 스테이션을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 슬림한 사각박스 형상으로 형성되고, 휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 연결되어, 내부 충전배터리 셀의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키고, 그 충전상태를 화면상에 표출시키는 에너지 스테이션(100)이 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 배터리의 ID 저항값을 프로그램처리하여 자동으로 충전할 수 있고, 사용자에 의해 출력전압 및 출력전류를 자유롭게 설정할 수 있으며, 4단자망을 통해 전원공급을 일정하게 하여 정확한 전압과 전류 공급이 되도록 제어할 수 있고, 충전배터리모듈의 출력전압 및 소비전류를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 무엇보다 기존에 비해 휴대용 전자 기기를 3채널 4단자방식으로 급속 충전시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 스테이션의 외형을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 에너지 스테이션의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 에너지 스테이션의 내부구성요소를 절단한 내부사시도,
도 4는 본 발명에 따른 2채널 DC/DC 변환부(110)의 구성요소를 도시한 회로도,
도 5는 본 발명에 따른 3채널 4단자 충전모듈(120)의 구성요소를 도시한 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 LCD 표시부의 구성요소를 도시한 회로도,
도 7은 본 발명에 따른 마이컴부의 구성요소를 도시한 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 키패부와 마이컴부의 연결구성을 도시한 회로도,
도 9는 본 발명에 따른 입출력용 ID 설정부(161)의 출력단자 F1에 제2 JMC IC칩의 읽기명령신호(XRD1)가 연결되어 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 마이컴부로 입력되는 것을 도시한 순서도,
도 10은 본 발명에 따른 입출력용 ID 설정부(161)의 출력단자 F2에 제1 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR0)가 연결되어 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제1표시부와 제2표시부로 출력되는 것을 도시한 순서도,
도 11은 본 발명에 따른 입출력용 ID 설정부(161)의 출력단자 F3에 제2 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR1)가 연결되어 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제3표시부와 제4표시부로 출력되는 것을 도시한 순서도,
도 12는 본 발명에 따른 입출력용 ID 설정부(161)의 출력단자 F4에 제2 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR2)가 연결되어 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제1표시부와 제2표시부로 출력되는 것을 도시한 순서도,
도 13은 본 발명에 따른 입출력용 ID 설정부(161)의 출력단자 F5에 제2 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR3)가 연결되어 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제3표시부와 제4표시부로 출력되는 것을 도시한 순서도.
본 발명에서 설명되는 용어 중 "JMC"는 본 출원인의 상호명인 "(주)제이엠씨엔지니어링( JMC ENGNEERING)"의 약어이다.
본 발명에서 설명되는 3채널이란 제1 JMC IC칩, 제2 JMC IC칩, 제3 JMC IC칩으로 이루어져 내부 충전배터리 셀의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키고, 그 충전상태를 화면상에 표출시키는 것을 말한다.
또한, 본 발명은 휴대폰, PSP, PDA, PMP, 노트북(Notebook) 등과 같은 휴대용 전자기기에 내장된 배터리에 휴대하면서 3채널 4단자방식으로 전원을 급속충전시킬 수 있는 에너지 스테이션에 관한 것이다.
특히, 본 발명에서는 본 출원인이 개발한 4단자망에 의한 검출 및 연산처리시킨 후, 제1,2충전배터리를 급속충전시키도록 제1채널을 이루는 제1 JMC IC칩과,
제1 JMC IC칩과 연결되어 4단자망으로 입력받아 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 마이컴부로 전송시키도록 제2채널을 이루는 제2 JMC IC칩과,
마이컴부로부터 제1충전배터리와 제2충전배터리의 밸런스가 맞춰진 전압을 8비트 디지털 신호로 입력받아 PWM0출력단자에 연결되는 휴대용 전자기기에 전원을 공급하거나, 휴대폰 배터리를 4단자망으로 충전시키도록 제3채널을 이루는 제3 JMC IC칩을 통해 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키고, 그 충전상태를 화면상에 표출시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 스테이션의 외형을 도시한 사시도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 에너지 스테이션의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 USB 포트 연결되어, 내부 충전배터리 셀의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키고, 그 충전상태를 화면상에 표출시키는 에너지 스테이션(100)이 구성된다.
상기 에너지 스테이션(100)은 슬림한 사각박스 형상을 갖는 본체(101)가 슬림하게 형성되고, 전면에 충전배터리의 잔량 및 동작상태를 표시하는 LCD 모니터(102)가 형성되며, LCD 모니터 하단에 충전전압용량을 조절시키는 키패드부(103)가 형성된다.
그리고, 본체의 측면 일측에 DC전원출력단자(DC_POWER_OUT)(104)와, 4단자 출력단자(105)가 형성된다.
여기서, DC전원출력단자(DC_POWER_OUT)는 AC전원을 인가받아 내부 충전배터리 모듈을 충전시키는 역할을 하고, 4단자 출력단자는 휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 USB 포트 연결시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 에너지 스테이션(100)은 내부에 2채널 DC/DC 변환부(110), 3채널 4단자 충전모듈(120), 충전배터리모듈(130), LCD 표시부(140), 마이컴부(150), 4단자망 컨트롤부(160)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 2채널 DC/DC 변환부(110)에 관해 설명한다.
상기 2채널 DC/DC 변환부(110)는 유입되는 전원을 DC_DC 변환한 후 PWM 방식으로 제어하여 2채널 방식으로 충전배터리모듈에 전원을 공급하는 역할을 한다.
이는 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1 DC 전압 변환부(111), 제2 DC 전압 변환부(112)로 구성된다.
상기 제1 DC 전압 변환부는 유입되는 전원을 제1충전배터리의 충전용량에 맞게 프로그램 설정하고, DC_DC 변환시킨 후 PWM 방식으로 제어하여 제1채널로 제1충전배터리에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 저항 R5, R6, R7을 통해 프로그램 설정한 전압을 DC/DC컨버터IC의 INV 단자에 인가시키고, 상용전원(18V~220V)을 저항 R1, R2를 통해 전압분배하여 DC/DC컨버터IC의 V+단자와 전류피크센스 단자(SI)에 인가시키면, DC/DC컨버터의 비교인버팅입력단자(INV)에 입력된 전압과 내부 레퍼런스 전압(1.25V)을 비교기를 통해 비교 연산한 후, 레퍼런스 전압 이상의 경우에는 PWM 방식으로, 입력된 DC를 DC-DC 컨버터IC(NJM2360)에서 1.5A로 스위칭시켜 교류로 만들고, 출력된 교류를 센싱 저항 R4를 통해 트랜지스터 Q1을 턴온시킨다.
이때, 트랜지스터 Q1이 턴온되면, 트랜지스터 Q1의 컬렉터 단자에 있던 전압분배된 상용전원(16V~220V)이 이미터 단자를 지나 다이오드 D1을 통해 평활되고, 인덕터 L1를 통해 5.2V가 출력되어 제1 DC 전압으로 3채널 4단자충전모듈의 V_IN1 단자에 인가된다.
상기 DC-DC 컨버터(NJM2360)IC는 5.5V, 680mA, 전력효율이 70%로서, 외장 저항에 ±1%의 전류검출 저항을 사용해도 출력전류의 분산을 ±5% 이하로 할 수 있다.
상기 제2 DC 전압 변환부(112)는 유입되는 전원을 제2충전배터리의 충전용량에 맞게 프로그램 설정하고, DC_DC 변환시킨 후 PWM 방식으로 제어하여 제2채널로 제2충전배터리에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 저항 R19, R20, R21을 통해 프로그램 설정한 전압을 DC/DC컨버터IC의 INV 단자에 인가시키고, 상용전원(18V~220V)을 저항 R9, R10을 통해 전압분배하여 DC/DC컨버터IC의 V+단자와 전류피크센스 단자(SI)에 인가시키면, DC/DC컨버터의 비교인버팅입력단자(INV)에 입력된 전압과 내부 레퍼런스 전압(1.25V)을 비교기를 통해 비교 연산한 후, 레퍼런스 전압 이상의 경우에는 PWM 방식으로, 입력된 DC를 DC-DC 컨버터IC(NJM2360)에서 1.5A로 스위칭시켜 교류로 만들고, 출력된 교류를 센싱 저항 R16를 통해 트랜지스터 Q2를 턴온시킨다.
이때, 트랜지스터 Q2가 턴온되면, 트랜지스터 Q2의 컬렉터 단자에 있던 전압분배된 상용전원(16V~220V)이 이미터 단자를 지나 다이오드 D2를 통해 평활되고, 인덕터 L2를 통해 5.2V가 출력되어 제2 DC 전압으로 3채널 4단자충전모듈의 V_IN2 단자에 인가된다.
이처럼, 본 발명에서는 2채널 DC/DC 변환부가 구성됨으로서, 상용전원(18V~220V)을 충전배터리에 충전시 발생되는 충전배터리가 뜨거워지는 현상을 효과적으로 방지할 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 2채널 DC/DC 변환부(110)는 3채널 4단자충전모듈의 제3 JMC IC칩의 전원단자 및 마이컴부의 전원포트에 제1충전배터리에 충전된 전원을 공급시켜 웨이크업시키는 제3 DC 전압 변환부(113)가 포함되어 구성된다.
상기 제3 DC 전압 변환부는 도 4에서 도시한 바와 같이, 저항 R22, R23, R24을 통해 프로그램 설정한 전압을 DC/DC컨버터IC의 INV 단자에 인가시키고, 제1충전배터리 전원(4.2V)을 저항 R11, R12를 통해 전압분배하여 DC/DC컨버터IC의 V+단자와 전류피크센스 단자(SI)에 인가시키면, DC/DC컨버터의 비교인버팅입력단자(INV)에 입력된 전압과 내부 레퍼런스 전압(1.25V)을 비교기를 통해 비교 연산한 후, 레퍼런스 전압 이상의 경우에는 PWM 방식으로, 입력된 DC를 DC-DC 컨버터IC(NJM2360)에서 1.5A로 스위칭시켜 교류로 만들고, 출력된 교류를 센싱 저항 R17를 통해 트랜지스터 Q3를 턴온시킨다.
이때, 트랜지스터 Q3가 턴온되면, 트랜지스터 Q3의 컬렉터 단자에 있던 전압분배된 제1충전배터리 전원(4.2V)이 이미터 단자를 지나 다이오드 D3를 통해 평활되고, 인덕터 L3를 통해 출력되어 제3 DC 전압으로 3채널 4단자충전모듈의 제3 JMC IC칩의 전원단자(VCC) 및 마이컴부의 전원포트 EA/VP에 인가된다.
다음으로, 본 발명에 따른 3채널 4단자 충전모듈(120)에 관해 설명한다.
상기 3채널 4단자 충전모듈(120)은 휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 연결되어, 내부 충전배터리모듈의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키는 역할을 하는 것으로, 이는 도 5에서 도시한 바와 같이, 제1 JMC IC칩(121), 제2 JMC IC칩(122), 제3 JMC IC칩(123)으로 구성된다.
상기 제1 JMC IC칩(121)는 클럭신호에 따라 입력되는 제1 DC 전압 변환부의 제1 DC 전압(DC_V1)과, 제2 DC 전압 변환부의 제2 DC 전압(DC_V2)을 고속 펄스 폭 변조(PWM)시켜 제1충전배터리 및 제2충전배터리의 정격 충전 전압에 맞게 밸런스를 맞추고, 제1,2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리시킨 후, 제1,2충전배터리를 급속충전시키도록 제1채널을 이루는 역할을 한다.
이는 제1 DC전압과 제2 DC전압으로 이루어진 2채널방식으로 입력받아 제1,2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리시킨 후, 제1,2충전배터리를 급속충전시키는 기능을 갖도록 IC칩화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제1 JMC IC칩(121)는 도 5에서 도시한 바와 같이, V_IN1단자에 제1 DC 전압 변환부의 제1 DC 전압(DC_V1)이 입력되고, 제1클럭단자(CLK1)에 제1 충전배터리와 4단자망으로 연결된 출력전압단자(BAT1), 입력전압단자(V_S_IN1), 입력전류단자(I_SEN1), 출력전류단자(GND1)쪽으로 PWM 신호를 보내는 클럭신호(CLK1)가 입력되며, V_IN2단자에 제2 DC 전압 변환부의 제2 DC 전압(DC_V2)이 입력되고, 제2클럭단자(CLK2)에 제2 충전배터리와 4단자망으로 연결된 출력전압단자(BAT2), 입력전압단자(V_S_IN2), 입력전류단자(I_SEN2), 출력전류단자(GND2)쪽으로 PWM 신호를 보내는 클럭신호(CLK2)가 입력되어 구성되고,
BAT1단자에 제1충전배터리와 연결된 출력전압단자가 연결되어 제1충전배터리에서 휴대용 전자기기로 내보내는 출력전압을 읽어들이고, V_S_IN1단자에 제1충전배터리와 연결된 입력전압단자가 연결되어 제1JMC IC칩에서 제1 충전배터리로 입력되는 입력전압을 읽어들이며, I_SEN1단자에 제1충전배터리와 연결된 입력전류단자가 연결되어 제1충전배터리부의 (+)(-)단자에 흐르는 입력전압을 읽어들이고, GND1단자에 제1충전배터리와 연결된 출력전류단자가 연결되어 제1충전배터리부의 (-)단자에 걸리는 출력전압을 읽어들이도록 구성된다.
또한, BAT2단자에 제2충전배터리와 연결된 출력전압단자가 연결되어 제2충전배터리에서 휴대용 전자기기로 내보내는 출력전압을 읽어들이고, V_S_IN2단자에 제2충전배터리와 연결된 입력전압단자가 연결되어 제2JMC IC칩에서 제2 충전배터리로 입력되는 입력전압을 읽어들이며, I_SEN2단자에 제2충전배터리와 연결된 입력전류단자가 연결되어 제2충전배터리부의 (+)(-)단자에 흐르는 입력전압을 읽어들이고, GND2단자에 제2충전배터리와 연결된 출력전류단자가 연결되어 제2충전배터리부의 (-)단자에 걸리는 출력전압을 읽어들이도록 구성된다.
상기 제2 JMC IC칩은 제1 JMC IC칩과 제1충전배터리 사이에 연결된 두개의 입력전압단자선과 출력전압단자선을 한 가닥으로 제1배터리연결단자(BAT_1)에 연결하고, 제1충전배터리의 입력전류단자선과 출력전류단자선을 제1 그라운드 단자(GND_1)에 연결하며, 제1 JMC IC칩과 제2충전배터리 사이에 연결된 두개의 입력전압단자선과 출력전압단자선을 한 가닥으로 제2배터리연결단자(BAT_2)에 연결하고, 제2충전배터리의 입력전류단자선과 출력전류단자선을 제2 그라운드 단자(GND_2)에 연결하여 4단자망으로 입력받아 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 마이컴부로 전송시키도록 제2채널을 이루는 역할을 한다.
이는 독립된 두개의 배터리를 4단자망으로 입력받아 두개 배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 마이컴부로 전송시키는 기능을 갖도록 IC칩화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제2 JMC IC칩은 도 5에서 도시한 바와 같이, 제1배터리연결단자(BAT_1)에 제1 JMC IC칩과 제1충전배터리 사이에 연결된 두개의 입력전압단자선과 출력전압단자선이 한 가닥으로 연결되고, 제1 그라운드 단자(GND_1)에 제1충전배터리의 입력전류단자선과 출력전류단자선이 연결되며, 제2배터리연결단자(BAT_2)에 제1 JMC IC칩과 제2충전배터리 사이에 연결된 두개의 입력전압단자선과 출력전압단자선이 한 가닥으로 연결되고, 제2 그라운드 단자(GND_2)에 제2충전배터리의 입력전류단자선과 출력전류단자선이 연결되며, 8비트 디지털 출력단자(D0~D7)에 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자가 연결되어 구성된다.
상기 제3 JMC IC칩은 마이컴부로부터 제1충전배터리와 제2충전배터리의 밸런스가 맞춰진 전압을 8비트 디지털 신호로 입력받아 PWM0출력단자에 연결되는 휴대용 전자기기에 전원을 공급하거나, 휴대폰 배터리를 4단자망으로 충전시키도록 제3채널을 이루는 역할을 한다.
이는 마이컴부로부터 독립된 두개의 배터리의 밸런스를 맞춘 전압을 8비트 디지털 신호로 입력받아 PWM신호로 휴대용 전자기기에 출력시켜 전원을 공급하거나, 휴대폰 배터리를 4단자망으로 충전시키는 기능을 갖도록 IC칩화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제3 JMC IC칩은 8비트 디지털 입력단자(D1~D8)에 마이컴부의 입출력 포트 P1.0단자~P1.7단자가 연결되어 마이컴부로부터 제1충전배터리와 제2충전배터리의 밸런스가 맞춰진 전압을 8비트 디지털 신호로 입력받고, GND단자에 제2충전배터리에 연결된 입력전류단자가 연결되어, 휴대용 전자기기 및 휴대폰 배터리 충전시 제2충전배터리의 (+)(-)단자에 흐르는 입력전류를 입력받아 체크하며, VCC단자에 2채널 DC/DC 변환부(110)의 출력단자가 연결되어 2채널 DC/DC 변환부(110)로부터 전원을 인가받고, PWM0단자에 휴대용 전자기기 및 휴대폰 배터리가 연결되어 휴대용 전자기기에 출력시켜 전원을 공급하거나, 휴대폰 배터리를 4단자망으로 충전시키며, CLK단자를 통해 휴대용 전자기기 및 휴대폰 배터리쪽으로 PWM 신호를 보내도록 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 충전배터리 모듈(130)에 관해 설명한다.
상기 충전배터리모듈(130)은 3개의 충전배터리 셀 구조로 이루어지고, 충전배터리의 (+)연결잭에 입력전압 검출단자와 입력전류 검출단자가 연결되고, 충전배터리의 (-)연결잭에 출력전압 검출단자와 출력전류 검출단자가 연결되어, 3채널 4단자 충전장치를 통해 3채널 4단자망 방식으로 급속충전된다.
이는 리튬 폴리머 또는 리튬이온 배터리로 구성된다.
이는 충전배터리부(131), 입력전압 검출단자(132), 입력전류 검출단자(133), 출력전압 검출단자(134), 출력전류 검출단자(135), 충전배터리부 접속용 컨넥터(136)로 구성된다.
상기 충전배터리부(131)는 상용전원 전기를 2채널 DC-DC컨버터부를 통해 1V 정도 높게 다운시켜 전력 변환하고, DAR 트랜지스터의 컬렉터 단자에 대기상태로 대기시킨 후, 마이컴부에서 충전배터리부의 현재 충전전압을 레퍼런스 전압(4.2V)과 비교 연산하여, 레퍼런스 전압(4.2V)이하일 경우에만 DAR 트랜지스터의 턴온 구동전류를 흘러 보내어 DAR 트랜지스터를 턴온시켜서 충전된다.
이는 바닥면에 4핀형 충전배터리부 접속용 컨넥터에 탈부착식으로 설치되도록 4핀형 접속핀이 돌출되어 형성된다.
그리고, 본 발명에 따른 충전배터리부는 제1충전배터리, 제2충전배터리로 이루어진 두개의 배터리가 한세트를 이루며 독립적으로 구성된다.
본 발명에 따른 충전배터리부는 PCB 기판에 형성된 충전배터리부 접속용 컨넥터에 탈부착식으로 접속되어 결합된다.
본 발명에 따른 2개씩 짝을 이루며 형성한 충전배터리부는 일측에 2개의 충전배터리를 직접 컨트롤하여 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압을 검출하는 4단자망 컨트롤부가 삽입되어, 언제 어디서든 충전배터리를 손쉽게 교체할 수 있도록 구성된다.
즉, 제1충전배터리(131a), 제2충전배터리(131b)를 직접 컨트롤하여 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압을 검출하는 4단자망 컨트롤부(230a)가 착탈식으로 연결되어 구성된다.
상기 입력전압 검출단자(132)는 전력변환부(Power Control)를 통해 제1 충전배터리 및 제2 충전배터리의 (+)단자로 충전되는 입력전압을 검출하는 역할을 한다.
이는 일예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 충전배터리(BAT1)의 (+)단자와 제1JMC IC칩의 11단자에 연결된 라인 BAT_1를 입력전압 검출단자로 설정한다.
상기 입력전류 검출단자(133)는 전력변환부(Power Control)를 통해 제1 충전배터리 및 제2 충전배터리의 (+)(-)단자에 흐르는 입력전류를 검출하는 역할을 한다.
이는 일예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 충전배터리(BAT1) 충전시 (+)(-)단자 선단에 흐르는 전류를 입력전류로 설정하고, 제1 충전배터리(BAT1)의 (+)(-)단자와 제1JMC IC칩의 10단자에 연결된 I_SEN1을 입력전류 검출단자로 설정한다.
상기 출력전압 검출단자(134)는 제1충전배터리 및 제2충전배터리의 (+)단자에 걸리는 출력전압을 검출하는 역할을 한다.
이는 일예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 충전배터리(BAT1)에서 휴대용 전자기기로 충전시 (+)단자를 통해 내보내는 전압을 출력전압으로 설정하고, 제1 충전배터리(BAT1)의 (+)단자와 제1JMC IC칩의 12단자에 연결된 라인 BAT_1를 출력전압 검출단자로 설정한다.
상기 출력전류 검출단자(135)는 제1충전배터리 및 제2충전배터리의 (+)(-)단자에 걸리는 출력전류를 검출하는 역할을 한다.
이는 일예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 충전배터리(BAT1)에서 휴대용 전자기기로 충전시 (-단자를 통해 내보내는 전압을 출력전류로 설정하고, 제1 충전배터리(BAT1)의 (-)단자와 제1JMC IC칩의 9단자에 연결된 라인 GND1를 출력전류 검출단자로 설정한다.
상기 충전배터리부 접속용 컨넥터(136)는 충전배터리부의 입력전압 검출단자, 입력전류 검출단자, 출력전압 검출단자, 출력전류 검출단자와 1:1로 연결되어, 4단자망 컨트롤부의 접속 컨넥터로 연결시키는 역할을 한다.
이는 PCB 기판의 후단면 일측에 구성되어, 3개로 이루어진 충전배터리부의 입력전압 검출단자, 입력전류 검출단자, 출력전압 검출단자, 출력전류 검출단자와 1:1로 각각 연결되어, 4단자망 컨트롤부 접속용 컨넥터와 접속연결된다.
또한, 충전배터리부 접속용 컨넥터는 출력단자 일측에 마이컴부의 8비트 디지털 신호 입력단자, 어드레스 설정 신호단자와 각각 연결된다.
다음으로, 본 발명에 따른 LCD 표시부(140)에 관해 설명한다.
상기 LCD 표시부(140)는 휴대용 전자 기기의 배터리와 에너지 스테이션의 충전상태 및 충전배터리모듈 잔량을 LCD 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
이는 도 6에서 도시한 바와 같이, LCD 제어IC(141), 제1충전배터리 표시부(142), 제2충전배터리 표시부(143), 제3충전배터리 표시부(144), 4단자망 컨트롤부 표시부(145)로 구성된다.
상기 LCD 제어 IC(141)는 마이컴부의 제어신호에 따라 LCD 화면의 소수점 첫째자리부, 소수점 둘째자리부, 소수점 세째자리부, 소수점 네째자리부에 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류를 소수점 네자리까지 표시하도록 제어하는 것으로, 이는 도 6에서 도시한 바와 같이, 출력단자 a0~g0에 제1표시부의 입력단자 a0~g0가 연결되고, 출력단자 a1~g1에 제2 표시부의 입력단자 a1~g1이 연결되며, 출력단자 a2~g2에 제3 표시부의 입력단자 a2~g2가 연결되고, 출력단자 a3~g3단자에 제4 표시부의 입력단자 a3~g3가 연결되어 구성된다.
상기 제1표시부는 LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 첫째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 첫째자리부에 표시하는 역할을 한다.
상기 제2표시부는 LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 둘째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 둘째자리부에 표시하는 역할을 한다.
상기 제3 표시부는 LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 세째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 세째자리부에 표시하는 역할을 한다.
상기 제4 표시부는 LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 네째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 네째자리부에 표시하는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 마이컴부(150)에 관해 설명한다.
상기 마이컴부(150)는 2채널 DC/DC 변환부, 3채널 4단자 충전모듈, 충전배터리모듈, LCD 표시부와 연결되어 전체시스템을 구동시키고, 휴대용 전자 기기의 배터리의 용량에 맞게 기준전압과 기준전류 공급이 되도록 제어하고, 충전배터리모듈의 출력전압 및 소비전류를 LCD 표시부와 연결시켜 실시간으로 모니터링하도록 제어하는 역할을 한다.
이는 89C52 8비트 마이크로컨트롤러로 구성된다.
본 발명에 따른 마이컴부(150)는 도 7에서 도시한 바와 같이, 전원포트 EA/VP에 제3 DC 전압 변환부의 제3 DC 전압이 인가되고, 입출력 포트 P1.0단자~P1.7단자에 제3 JMC IC칩의 8비트 디지털 입력단자가 연결되어 제1충전배터리와 제2충전배터리의 밸런스가 맞춰진 전압을 8비트 디지털 신호로 출력시키고, 입출력단자 P2.0~P2.2단자에 입출력용 ID 설정부의 3비트 어드레스 설정단자(AD0,AD1,AD2)가 연결되어, 입출력용 ID 설정부의 3비트 어드레스 설정신호에 따라 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 제2 JMC IC칩의 8비트 디지털 출력단자가 연결되어 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 입력되고, 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 키패드부의 8비트 디지털 출력단자가 연결되어 키패드부를 통해 설정된 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 입력되며, 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 제1난인버팅 버퍼부(162)의 8비트 디지털 입력단자가 연결되어 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 출력시켜 LCD 표시부로 출력되고, 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 제2난인버팅 버퍼부(163)의 8비트 디지털 입력단자가 연결되어 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 출력시켜 LCD 표시부로 출력되며, 입출력 포트 P2.0~2.2 단자에 입출력용 ID 설정부(231)가 연결되어, 입출력용 ID 설정부를 통해 AD0,AD1,AD2의 3비트 어드레스값에 따라 설정한 ID에 해당하는 제1,2 충전배터리, 키패드부, 제1난인버팅 버퍼부, 제2난인버팅 버퍼부, 제2JMC IC칩이 읽기명령신호(RD)단자 및 쓰기명령신호(WR) 단자에 의해 선택(Select)되도록 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 마이컴부에서 읽기명령신호(RD)단자를 인에이블(Enable)시키면, 입출력용 ID 설정부를 통해 읽기단자(XRD0)와 연결된 키패드부가 선택되고, 선택된 키패드부에서 업(UP)버튼 또는 다운(DOWN)버튼으로 실렉트(SEL)된 제1,2,3 충전배터리의 충전전압용량을 입출력 포트 P0.0~P0.7 단자를 통해 8비트 디지털 신호로 입력받는다.
그리고, 마이컴부에서 쓰기명령신호(WR) 단자를 인에이블(Enable)시키면, 입출력용 ID 설정부를 통해 AD0,AD1,AD2의 3비트 어드레스값에 따라 설정한 ID에 해당하는 4단자망 컨트롤부와 제1,2,3 충전배터리가 선택되고, 충전배터리의 현재 충전전압 상태를 입출력 포트 P0.0~P0.7 단자를 통해 8비트 디지털 신호로 출력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 4단자망 컨트롤부(160)에 관해 설명한다.
상기 4단자망 컨트롤부(160)는 3개씩 짝을 이루며 형성된 제1,2,3 충전배터리부 일측에 착탈식 구조로 삽입되고, 각 충전배터리의 각 (+)단자와 (-)단자에 연결되어, 각 충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압을 읽어들여 아날로그신호를 디지털 신호로 변환시킨 후, 마이컴부로 각 충전배터리부의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 8비트 디지털 신호를 전송시키는 역할을 하는 것으로, 이는 입출력용 ID 설정부(161), 제1난인버팅 버퍼부(162), 제2난인버팅 버퍼부(163)로 구성된다.
상기 입출력용 ID 설정부(161)는 마이컴부의 어드레스 설정 단자와 연결되어, 마이컴부에서 설정된 어드레스값에 따라 제1,2 충전배터리, 키패드부, 제2 JMC IC칩, 제1난인버팅 버퍼부, 제2난인버팅 버퍼부가 선택되도록 4단자망 컨트롤부에 특정 배터리 ID를 설정한 후, 특정배터리 ID에 해당하는 4단자망 컨트롤부와 2개씩 짝을 이루는 충전배터리부, 그리고 키패드부, 제2 JMC IC칩, 제1난인버팅 버퍼부, 제2난인버팅 버퍼부가 마이컴부의 읽기명령신호(RD) 및 쓰기명령신호(WD)에 의해 선택(Select)되도록 중계하는 역할을 하는 곳으로, 이는 16V8 버퍼로 구성된다.
입출력용 ID 설정부(161)는 입력단자 I0~I4에 마이컴부의 3비트 어드레스 설정단자(AD0,AD1,AD2), 읽기명령신호(RD)단자가 연결되고, 도 8에서 도시한 바와 같이 출력단자 F0에 키패드부의 읽기명령신호(XRD0)단자가 연결되며, 도 9에서 도시한 바와같이, 출력단자 F1에 제2 JMC IC칩의 읽기명령신호(XRD1)가 연결되어 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 마이컴부로 입력되고, 도 10에서 도시한 바와 같이, 출력단자 F2에 제1 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR0)가 연결되어 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제1표시부와 제2표시부로 출력되며, 도 11에서 도시한 바와 같이, 출력단자 F3에 제2 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR1)가 연결되어 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제3표시부와 제4표시부로 출력되며, 도 12에서 도시한 바와 같이, 출력단자 F4에 제2 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR2)가 연결되어 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제1표시부와 제2표시부로 출력되고, 도 13에서 도시한 바와 같이, 출력단자 F5에 제2 난인버팅 버퍼부의 쓰기명령신호(XWR3)가 연결되어 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제3표시부와 제4표시부로 출력되도록 구성된다.
즉, 상기 마이컴부에서 설정된 어드레스값에 따라 제1,2 충전배터리, 키패드부, 제2 JMC IC칩, 제1난인버팅 버퍼부, 제2난인버팅 버퍼부가 선택한다는 것은, 마이컴부에서 설정된 어드레스값이 "000"이면, 키패드부가 선택되고, 마이컴부에서 설정된 어드레스값이 "001"이면, 제2 JMC IC칩이 선택되며, 마이컴부에서 설정된 어드레스값이 "010"이면, 제1 난인버팅 버퍼부를 통해 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제1표시부와 제2표시부로 출력되도록 선택되고, 마이컴부에서 설정된 어드레스값이 "011"이면, 제2 난인버팅 버퍼부를 통해 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제3표시부와 제4표시부로 출력되도록 선택되며, 마이컴부에서 설정된 어드레스값이 "100"이면, 제1 난인버팅 버퍼부를 통해 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제1표시부와 제2표시부로 출력되도록 선택되고, 마이컴부에서 설정된 어드레스값이 "101"이면, 제2 난인버팅 버퍼부를 통해 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터가 마이컴부에서 LCD 표시부의 제3표시부와 제4표시부로 출력되도록 선택되는 것을 말한다.
상기 제1난인버팅 버퍼부(162)는 마이컴부로부터 전송된 제1충전배터리 및 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터를 8비트 디지털 신호로 난인버팅(Noninveting)하여 LCD 표시부의 제1 표시부와 제2 표시부로 출력시킨다.
이는 입력단자 D0~D7에 마이컴부로부터 전송된 제1 충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 입력되고, 출력단자 1Q~8Q단자에 LCD제어부의 제1표시부와 제2 표시부가 각각 연결되어 구성된다.
상기 제2 난인버팅 버퍼부(163)는 마이컴부로부터 전송된 제2 충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터를 8비트 디지털 신호로 난인버팅(Noninveting)하여 LCD 표시부의 제3 표시부와 제4 표시부로 출력시킨다.
이는 입력단자 D0~D7에 마이컴부로부터 전송된 제2 충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 입력되고, 출력단자 1Q~8Q단자에 LCD제어부의 제3 표시부와 제4 표시부가 각각 연결되어 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 에너지 스테이션의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, 2채널 DC/DC 변환부(110)를 통해 유입되는 전원을 DC_DC 변환한 후 PWM 방식으로 제어하여 2채널 방식으로 충전배터리모듈에 전원을 공급한다.
이어서, 마이컴부에서 2채널 DC/DC 변환부, 3채널 4단자 충전모듈, 충전배터리모듈, LCD 표시부와 연결되어 전체시스템을 구동시킨다.
이어서, 3채널 4단자 충전모듈(120)를 통해 휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 USB 포트 연결되어, 내부 충전배터리모듈의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시킨다.
이때, 충전배터리모듈(130)는 충전배터리의 (+)연결잭에 3채널 4단자 충전장치의 입력전압 검출단자와 입력전류 검출단자가 연결되고, 각 충전배터리의 (-)연결잭에 3채널 4단자 충전장치의 출력전압 검출단자와 출력전류 검출단자가 연결되어, 3채널 4단자 충전장치를 통해 3채널 4단자망 방식으로 급속충전된다.
그리고, 4단자망 컨트롤부는제1,2 충전배터리부의 각 (+)단자와 (-)단자에 연결되어, 각 충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압을 읽어들여 아날로그신호를 디지털 신호로 변환시킨 후, 마이컴부로 각 충전배터리부의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 8비트 디지털 신호를 전송시킨다.
이어서, 마이컴부의 제어를 통해 LCD 표시부에서 에너지 스테이션의 충전배터리모듈과 휴대용 전자 기기의 배터리 사이의 충전상태 및 충전배터리모듈 잔량을 LCD 화면상에 표출시킨다.

Claims (7)

  1. 슬림한 사각박스 형상으로 형성되고, 휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 연결되어, 내부 충전배터리 셀의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키고, 그 충전상태를 화면상에 표출시키는 에너지 스테이션(100)이 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 스테이션.
  2. 제1항에 있어서, 에너지 스테이션(100)은
    유입되는 전원을 DC_DC 변환한 후 PWM 방식으로 제어하여 2채널 방식으로 충전배터리모듈에 전원을 공급하는 2채널 DC/DC 변환부(110)와,
    휴대용 전자 기기의 배터리 (+)(-)연결잭에 연결되어, 내부 충전배터리모듈의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 휴대용 전자 기기의 배터리를 3채널 4단자망 방식으로 급속충전시키는 3채널 4단자 충전모듈(120)과,
    2개의 충전배터리 셀 구조로 이루어지고, 각 충전배터리의 (+)연결잭에 3채널 4단자 충전장치의 입력전압 검출단자와 입력전류 검출단자가 연결되고, 각 충전배터리의 (-)연결잭에 3채널 4단자 충전장치의 출력전압 검출단자와 출력전류 검출단자가 연결되어, 3채널 4단자 충전장치를 통해 3채널 4단자망 방식으로 급속충전되는 충전배터리모듈(130)과,
    에너지 스테이션의 충전배터리모듈과 휴대용 전자 기기의 배터리 사이의 충전상태 및 충전배터리모듈 잔량을 LCD 화면상에 표출시키는 LCD 표시부(140)와,
    2채널 DC/DC 변환부, 3채널 4단자 충전모듈, 충전배터리모듈, LCD 표시부와 연결되어 전체시스템을 구동시키고, 휴대용 전자 기기의 배터리의 용량에 맞게 기준전압과 기준전류 공급이 되도록 제어하고, 충전배터리모듈의 출력전압 및 소비전류를 LCD 표시부와 연결시켜 실시간으로 모니터링하도록 제어하는 마이컴부(150)와,
    3개씩 짝을 이루며 형성된 제1,2,3 충전배터리부 일측에 착탈식 구조로 삽입되고, 각 충전배터리의 각 (+)단자와 (-)단자에 연결되어, 각 충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압을 읽어들여 아날로그신호를 디지털 신호로 변환시킨 후, 마이컴부로 각 충전배터리부의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전압에 관한 8비트 디지털 신호를 전송시키는 4단자망 컨트롤부(160)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 스테이션.
  3. 제2항에 있어서, 2채널 DC/DC 변환부(110)는
    유입되는 전원을 제1충전배터리의 충전용량에 맞게 프로그램 설정하고, DC_DC 변환시킨 후 PWM 방식으로 제어하여 제1채널로 제1충전배터리에 전원을 공급시키는 제1 DC 전압 변환부(111)와,
    유입되는 전원을 제2충전배터리의 충전용량에 맞게 프로그램 설정하고, DC_DC 변환시킨 후 PWM 방식으로 제어하여 제2채널로 제2충전배터리에 전원을 공급시키는 제2 DC 전압 변환부(112)와,
    3채널 4단자충전모듈의 1채널PWM부 전원단자 및 마이컴부의 전원포트에 제1충전배터리에 충전된 전원을 공급시켜 웨이크업시키는 제3 DC 전압 변환부(113)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 스테이션.
  4. 제2항에 있어서, 3채널 4단자 충전모듈(120)은
    클럭신호에 따라 입력되는 제1 DC 전압 변환부의 제1 DC 전압(DC_V1)과, 제2 DC 전압 변환부의 제2 DC 전압(DC_V2)을 고속 펄스 폭 변조(PWM)시켜 제1충전배터리 및 제2충전배터리의 정격 충전 전압에 맞게 밸런스를 맞추고, 제1,2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전류, 출력전압을 읽어들여 4단자망에 의한 검출 및 연산처리시킨 후, 제1,2충전배터리를 급속충전시키도록 제1채널을 이루는 제1 JMC IC칩과,
    제1 JMC IC칩과 제1충전배터리 사이에 연결된 두개의 입력전압단자선과 출력전압단자선을 한 가닥으로 제1배터리연결단자(BAT_1)에 연결하고, 제1충전배터리의 입력전류단자선과 출력전류단자선을 제1 그라운드 단자(GND_1)에 연결하며, 제1 JMC IC칩과 제2충전배터리 사이에 연결된 두개의 입력전압단자선과 출력전압단자선을 한 가닥으로 제2배터리연결단자(BAT_2)에 연결하고, 제2충전배터리의 입력전류단자선과 출력전류단자선을 제2 그라운드 단자(GND_2)에 연결하여 4단자망으로 입력받아 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 마이컴부로 전송시키도록 제2채널을 이루는 제2 JMC IC칩과,
    마이컴부로부터 제1충전배터리와 제2충전배터리의 밸런스가 맞춰진 전압을 8비트 디지털 신호로 입력받아 PWM0출력단자에 연결되는 휴대용 전자기기에 전원을 공급하거나, 휴대폰 배터리를 4단자망으로 충전시키도록 제3채널을 이루는 제3 JMC IC칩으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 스테이션.
  5. 제2항에 있어서, LCD 표시부(140)는
    마이컴부의 제어신호에 따라 LCD 화면의 소수점 첫째자리부, 소수점 둘째자리부, 소수점 세째자리부, 소수점 네째자리부에 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류를 소수점 네자리까지 표시하도록 제어하는 LCD 제어 IC(141)와,
    LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 첫째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 첫째자리부에 표시하는 제1 표시부와,
    LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 둘째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 둘째자리부에 표시하는 제2 표시부와,
    LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 세째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 세째자리부에 표시하는 제3 표시부와,
    LCD 제어 IC(141)로부터 충전배터리 전압/전류 및 휴대용 전자 기기의 배터리의 충전전압/충전전류에 관한 데이터 중 소수점 네째자리 표시용 데이터를 8비트 디지털 신호로 입력받아 LCD 화면의 소수점 네째자리부에 표시하는 제4 표시부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 스테이션.
  6. 제2항에 있어서, 마이컴부(150)는
    전원포트 EA/VP에 제3 DC 전압 변환부의 제3 DC 전압이 인가되고, 입출력 포트 P1.0단자~P1.7단자에 제3 JMC IC칩의 8비트 디지털 입력단자가 연결되어 제1충전배터리와 제2충전배터리의 밸런스가 맞춰진 전압을 8비트 디지털 신호로 출력시키고, 입출력단자 P2.0~P2.2단자에 입출력용 ID 설정부의 3비트 어드레스 설정단자(AD0,AD1,AD2)가 연결되어, 입출력용 ID 설정부의 3비트 어드레스 설정신호에 따라 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 제2 JMC IC칩의 8비트 디지털 출력단자가 연결되어 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 입력되고, 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 키패드부의 8비트 디지털 출력단자가 연결되어 키패드부를 통해 설정된 제1충전배터리와 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호가 입력되며, 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 제1난인버팅 버퍼부(162)의 8비트 디지털 입력단자가 연결되어 제1충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 출력시켜 LCD 표시부로 출력되고, 입출력 포트 P0.0단자~P0.7단자에 제2난인버팅 버퍼부(163)의 8비트 디지털 입력단자가 연결되어 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 8비트 디지털 신호를 출력시켜 LCD 표시부로 출력되며, 입출력 포트 P2.0~2.2 단자에 입출력용 ID 설정부(231)가 연결되어, 입출력용 ID 설정부를 통해 AD0,AD1,AD2의 3비트 어드레스값에 따라 설정한 ID에 해당하는 제1,2 충전배터리, 키패드부, 제1난인버팅 버퍼부, 제2난인버팅 버퍼부, 제2 JMC IC칩이 읽기명령신호(RD)단자 및 쓰기명령신호(WR) 단자에 의해 선택(Select)되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 스테이션.
  7. 제2항에 있어서, 상기 4단자망 컨트롤부(160)는
    마이컴부의 어드레스 설정 단자와 연결되어, 마이컴부에서 설정된 어드레스값에 따라 제1,2 충전배터리, 키패드부, 제2 JMC IC칩, 제1난인버팅 버퍼부, 제2난인버팅 버퍼부가 선택되도록 4단자망 컨트롤부에 특정 배터리 ID를 설정한 후, 특정배터리 ID에 해당하는 4단자망 컨트롤부와 2개씩 짝을 이루는 충전배터리부, 그리고 키패드부, 제2 JMC IC칩, 제1난인버팅 버퍼부, 제2난인버팅 버퍼부가 마이컴부의 읽기명령신호(RD) 및 쓰기명령신호(WD)에 의해 선택(Select)되도록 중계하는
    제1난인버팅 버퍼부(162)는 마이컴부로부터 전송된 제1충전배터리 및 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터를 8비트 디지털 신호로 난인버팅(Noninveting)하여 LCD 표시부의 제1 표시부와 제2 표시부로 출력시키는 입출력용 ID 설정부(161)와,
    마이컴부로부터 전송된 제1충전배터리 및 제2충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 소수점 첫째자리와, 소수점 둘째자리 데이터를 8비트 디지털 신호로 난인버팅(Noninveting)하여 LCD 표시부의 제1 표시부와 제2 표시부로 출력시키는 제1난인버팅 버퍼부(162)와,
    마이컴부로부터 전송된 제2 충전배터리의 입력전압, 입력전류, 출력전압, 출력전류에 관한 소수점 세째자리와, 소수점 네째자리 데이터를 8비트 디지털 신호로 난인버팅(Noninveting)하여 LCD 표시부의 제3 표시부와 제4 표시부로 출력시키는 제2 난인버팅 버퍼부(163)로 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 스테이션.
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