WO2017047896A1 - 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a secondary battery charging system for a portable device, and in particular, by adopting a voltage step-down method to two or more battery cells and output terminals connected in series, so that the secondary battery can provide a charging efficiency of 90% or more. It relates to a secondary battery charging system for a portable device.
- Secondary batteries are growing rapidly among accessories for mobile devices.
- the demand for high-capacity secondary batteries of more than 10,000mAh is increasing.
- FIG. 1 is a view for explaining the configuration of a secondary battery charging system for a portable device according to the prior art.
- the auxiliary battery charging system 10 for a portable device includes a power input terminal 11 to which a power supply connector is inserted and connected, and a charge supplied through a power input terminal 11.
- the decompression circuit unit 12 for decompressing the magnitude of the supply voltage to the cell charging voltage and the voltage decompressed by the decompression circuit unit 12 during charging of the auxiliary battery are supplied to the predetermined cell voltage, and the charging unit for charging the mobile device (
- the protection circuit unit 13 for supplying the voltage charged in the battery 14 to the charging voltage for the mobile device and the charging voltage supplied through the protection circuit unit 130 are charged, and the voltage charged during the charging of the mobile device protects the protection circuit unit 13.
- a charging unit 14 including a plurality of cells connected in parallel to the power supply unit, a boosting circuit unit 15 for boosting the charging voltage supplied through the protection circuit 13 to a voltage level for charging the battery, and a boosting circuit. It comprises a power output terminal 16 is a power supply connector is inserted and connected for supplying the reduced voltage to the battery of the mobile device by 15.
- the voltage for charging the battery of 5v is supplied to the step-down circuit, which is the pressure reduction circuit section 12, and the pressure reduction circuit section 12, consisting of the step-down circuit, depressurizes to 4.2v so that the protection circuit section 13 Through each of the plurality of cells connected in parallel of the charging unit 14 is charged.
- the power supply connector connected to the portable device is connected to the power output terminal 16 to charge the battery of the portable device using the auxiliary battery
- the plurality of cells of the charging unit 14 are respectively protected by the protection circuit unit 13.
- the charging voltage of 3.7v, which is the charged voltage, is supplied to the booster circuit unit 15.
- the charging voltage of 3.7v is supplied to the booster circuit unit 15, which is a step-up circuit, and the booster circuit unit 15 is 5v which is a required voltage for charging the battery of the portable device with a charging voltage of 3.7v. To be supplied to the portable device through the power supply connector.
- the decompression circuit unit 12 when the decompression circuit unit 12 is provided at the front end of the protection circuit unit 13 and the boost circuit unit 15 is provided at the rear end, only 70% of the battery display capacity can be used as described above. There is a problem that the efficiency is lowered.
- the present invention adopts a voltage step-down method to two or more battery cells and output terminals connected in series, so that the auxiliary battery can provide charging efficiency of 90% or more.
- the purpose is.
- An auxiliary battery charging system for a portable device includes a power input terminal 110 to which the power supply connector is inserted and connected; A booster circuit unit 120 for boosting and supplying a magnitude of the charging voltage supplied through the power input terminal 110; The protection circuit unit for supplying the voltage of the voltage boosted by the booster circuit unit 120 at a predetermined cell voltage when charging the auxiliary battery, and supplying the charged voltage to the charging unit 140 as a charging voltage for the portable device when charging the portable device ( 130); A charging unit 140 which is charged with a charging voltage supplied through the protection circuit unit 130 and is formed of a plurality of cells connected in series to supply the charged voltage to the protection circuit unit 130 when the mobile device is charged; A decompression circuit unit 150 for reducing the charging voltage supplied through the protection circuit unit 130 to a voltage level for charging the battery; And a power output terminal 160 inserted and connected to a power supply connector for supplying a voltage reduced by the decompression circuit unit 150 to a battery of the portable device.
- the booster circuit unit 120 may be a step-up circuit.
- the pressure reduction circuit unit 150 may be a step-down circuit.
- the protection circuit unit 130 may be turned off when an overcurrent is supplied from the boosting circuit unit 120.
- the present invention adopts a voltage step-down method to two or more battery cells and output stages connected in series, and the secondary battery provides a charging efficiency of 90% or more, thereby saving 20% energy and reducing the number of charges of the secondary battery. There is an effect that can increase the convenience.
- the present invention is designed to charge the secondary battery directly in the step-up circuit without a separate charging circuit when charging the secondary battery has the effect of implementing a high charging efficiency battery charging system at a minimum cost.
- FIG. 1 is a view for explaining the configuration of a secondary battery charging system for a portable device according to the prior art.
- FIG. 2 is a view for explaining the configuration of a secondary battery charging system for a portable device according to the present invention.
- FIG. 2 is a view for explaining the configuration of a secondary battery charging system for a portable device according to the present invention.
- the auxiliary battery charging system for a portable device to which the present invention is applied includes a power input terminal 110 to which a power supply connector is inserted and connected, and a charging voltage supplied through the power input terminal 110.
- Step-up circuit unit 120 for boosting the size of the supply voltage and the voltage boosted by the booster circuit unit 120 when the auxiliary battery is charged to be supplied to a predetermined cell voltage, and charging the charging unit 140 when charging the portable device
- the protection circuit unit 130 for supplying the charged voltage to the charging voltage for the mobile device and the charging voltage supplied through the protection circuit unit 130, and supplying the charged voltage to the protection circuit unit 130 when the mobile device is charged.
- a charging unit 140 including a plurality of cells connected in series, a decompression circuit unit 150 for decompressing a charging voltage supplied through the protection circuit unit 130 to a voltage level for battery charging, and a decompression circuit unit 150.
- the power supply terminal 160 is inserted into and connected to a power supply connector for supplying a voltage reduced by the battery of the portable device.
- the booster circuit unit 120 is a step-up circuit
- the decompression circuit unit 150 is a step-down circuit.
- the protection circuit unit 130 is turned off when the overcurrent is supplied from the booster circuit unit 120 to block the overcurrent from being supplied to the charging unit 140, thereby preventing the cells of the charging unit 140 from being destroyed.
- the battery charging voltage of 5v is supplied through the power supply connector.
- the battery charging voltage of 5v is supplied to the step-up circuit, which is the boost circuit section 120, and the booster circuit section 120, which is a step-up circuit, boosts to 8.4v to protect the circuit section 130. Through) to charge a plurality of cells connected in series of the charging unit 140.
- the protection circuit unit 130 prevents the boosted voltage from being supplied to the cells so that the voltage boosted by the booster circuit unit 120 exceeds 8.4v so that the cells are not destroyed by the voltage. That is, the protection circuit unit 130 controls the cell voltage to 4.25V not only prevents the cells of the charging unit 140 from being overcharged, but also prevents overcurrent and prevents short circuits from occurring.
- the boosted voltage supplied through the protection circuit unit 130 charges the cells connected in series.
- the charging voltage of 7.4v is supplied to the step-down circuit, and the decompression circuit unit 150, which is a step-down circuit, charges the battery of the mobile device with the supplied charging voltage of 7.4v.
- the voltage is reduced to 5v, which is required to supply the portable device through the power supply connector.
Abstract
본 발명은 직렬로 연결되는 2개 이상의 복수의 배터리 셀 및 출력단에 전압 스텝다운 방식을 채용하여, 보조배터리가 90% 이상의 충전 효율을 제공할 수 있도록 하는 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템에 관한 것으로, 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 입력단자; 전원 입력단자를 통해 공급되는 충전용 전압의 크기를 승압시켜 공급하는 승압회로부; 보조배터리 충전시 승압회로부에 의해 승압된 전압의 크기가 미리 설정된 셀 전압으로 공급되도록 하고, 휴대 기기 충전시 충전부에 충전된 전압을 휴대 기기용 충전전압으로 공급하는 보호 회로부; 보호 회로부를 통해 공급되는 충전용 전압에 충전되고, 휴대 기기 충전시 충전된 전압을 보호 회로부로 공급하는 직렬로 연결된 복수의 셀들로 이루어진 충전부; 보호 회루부를 통해 공급되는 충전용 전압을 배터리 충전용 전압크기로 감압시키는 감압회로부; 및 감압회로부에 의해 감압된 전압을 휴대 기기의 배터리로 공급하기 위한 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 출력단자를 포함한다.
Description
본 발명은 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템에 관한 것으로, 특히 직렬로 연결되는 2개 이상의 복수의 배터리 셀 및 출력단에 전압 스텝다운 방식을 채용하여, 보조배터리가 90% 이상의 충전 효율을 제공할 수 있도록 하는 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템에 관한 것이다.
휴대 기기용 액세서리 가운데 보조배터리는 빠른 성장세를 보이고 있다. 특히 10,000mAh 이상인 대용량 보조배터리의 수요가 늘고 있다.
4G 이동통신이 일반화 되면서 휴대 기기를 이용한 멀티미디어 및 인터넷 사용의 증가로 배터리 사용량이 증가하고 있다. 애플 아이폰6, 아이폰6+ 및 삼성전자 갤럭시S6, 갤럭시 노트5 등 최신 고성능 휴대 기기도 착탈식이 아닌 일체형 배터리를 채택하고 있다. 이에 따라 고성능 기기를 장시간 사용하여도 부담이 없는 대용량 (10,000mAh 이상) 보조배터리의 수요가 증가하고 있다.
현재 시장에 출시된 대용량 (10,000mAh 이상) 보조배터리의 경우, 배터리 표시 용량의 70%만 사용 가능하므로, 대용량 보조배터리의 에너지 효율이 낮아 개선이 필요하다.
도 1은 종래 기술에 따른 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템(10)은 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 입력단자(11)와, 전원 입력단자(11)를 통해 공급되는 충전용 전압의 크기를 셀충전 전압으로 감압시키는 감압회로부(12)와, 보조배터리 충전시 감압회로부(12)에 의해 감압된 전압의 크기가 미리 설정된 셀 전압으로 공급되도록 하고, 휴대 기기 충전시 충전부(14)에 충전된 전압을 휴대 기기용 충전전압으로 공급하는 보호 회로부(13)와, 보호 회로부(130)를 통해 공급되는 충전용 전압에 충전되고, 휴대 기기 충전시 충전된 전압을 보호 회로부(13)로 공급하는 병렬로 연결된 복수의 셀들로 이루어진 충전부(14)와, 보호 회루부(13)를 통해 공급되는 충전용 전압을 배터리 충전용 전압크기로 승압시키는 승압회로부(15)와, 승압회로부(15)에 의해 감압된 전압을 휴대 기기의 배터리로 공급하기 위한 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 출력단자(16)로 이루어진다.
이렇게 구성된 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템의 작용에 대해서 간단히 기술하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 콘센트에 연결된 전원공급용 커넥터를 전원 입력단자(11)에 연결하면, 전원공급용 커넥터를 통해 5v의 배터리 충전용 전압이 공급된다.
5v의 배터리 충전용 전압은 감압회로부(12)인 스텝다운(step-down) 회로로 공급되고, 스텝다운(step-down) 회로로 이루어진 감압회로부(12)가 4.2v로 감압시켜 보호 회로부(13)를 통해 충전부(14)의 병렬로 연결된 복수의 셀들을 각각 충전시킨다.
한편, 보조배터리를 이용하여 휴대 기기의 배터리를 충전시키기 위해 전원 출력단자(16)에 휴대 기기와 연결된 전원공급용 커넥터가 연결되면, 충전부(14)의 복수의 셀들은 보호 회로부(13)로 각각 충전된 전압인 3.7v의 충전용 전압을 승압 회로부(15)로 공급되도록 한다.
3.7v의 충전용 전압은 스텝업(step-up) 회로인 승압회로부(15)로 공급되고, 승압회로부(15)는 3.7v의 충전용 전압을 휴대 기기의 배터리를 충전시키기 위한 요구 전압인 5v로 승압시켜 전원공급용 커넥터를 통해 휴대 기기로 공급되도록 한다.
이와 같이 보호 회로부(13) 전단에 감압회로부(12)를 구비시키고, 후단에 승압회로부(15)를 구비시키는 경우 위에서도 언급한 바와 같이 배터리 표시 용량의 70%만 사용 가능하므로, 대용량 보조배터리의 에너지 효율이 낮아진다는 문제점이 있다.
(선행기술문헌)
대한민국 공개특허 제 10-1530680 호
이와 같은 문제점을 해소시키기 위해 본 발명은 직렬로 연결되는 2개 이상의 복수의 배터리 셀 및 출력단에 전압 스텝다운 방식을 채용하여, 보조배터리가 90% 이상의 충전 효율을 제공할 수 있도록 하는 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템은 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 입력단자(110); 전원 입력단자(110)를 통해 공급되는 충전용 전압의 크기를 승압시켜 공급하는 승압회로부(120); 보조배터리 충전시 승압회로부(120)에 의해 승압된 전압의 크기가 미리 설정된 셀 전압으로 공급되도록 하고, 휴대 기기 충전시 충전부(140)에 충전된 전압을 휴대 기기용 충전전압으로 공급하는 보호 회로부(130); 보호 회로부(130)를 통해 공급되는 충전용 전압에 충전되고, 휴대 기기 충전시 충전된 전압을 보호 회로부(130)로 공급하는 직렬로 연결된 복수의 셀들로 이루어진 충전부(140); 보호 회루부(130)를 통해 공급되는 충전용 전압을 배터리 충전용 전압크기로 감압시키는 감압회로부(150); 및 감압회로부(150)에 의해 감압된 전압을 휴대 기기의 배터리로 공급하기 위한 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 출력단자(160)를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 승압회로부(120)가 스텝업(step-up) 회로일 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 감압회로부(150)가 스텝다운(step-down) 회로일 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 보호 회로부(130)는, 승압회로부(120)로부터 과전류가 공급되는 경우 오프될 수 있다.
본 발명은 직렬로 연결되는 2개 이상의 복수의 배터리 셀 및 출력단에 전압 스텝다운 방식을 채용하여, 보조배터리가 90% 이상의 충전 효율을 제공함으로써, 보조배터리 충전 회수 절감으로 20% 에너지 절감 효과 및 사용자 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 보조배터리 충전시 별도의 충전회로 없이 스텝업(step-up)회로에서 직접 보조배터리를 충전하도록 설계하여 최소 비용으로 고충전 효율의 배터리 충전시스템을 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템은 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 입력단자(110)와, 전원 입력단자(110)를 통해 공급되는 충전용 전압의 크기를 승압시켜 공급하는 승압회로부(120)와, 보조배터리 충전시 승압회로부(120)에 의해 승압된 전압의 크기가 미리 설정된 셀 전압으로 공급되도록 하고, 휴대 기기 충전시 충전부(140)에 충전된 전압을 휴대 기기용 충전전압으로 공급하는 보호 회로부(130)와, 보호 회로부(130)를 통해 공급되는 충전용 전압에 충전되고, 휴대 기기 충전시 충전된 전압을 보호 회로부(130)로 공급하는 직렬로 연결된 복수의 셀들로 이루어진 충전부(140)와, 보호 회루부(130)를 통해 공급되는 충전용 전압을 배터리 충전용 전압크기로 감압시키는 감압회로부(150)와, 감압회로부(150)에 의해 감압된 전압을 휴대 기기의 배터리로 공급하기 위한 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 출력단자(160)로 이루어진다.
승압회로부(120)가 스텝업(step-up) 회로이고, 감압회로부(150)가 스텝다운(step-down) 회로이다.
보호 회로부(130)는, 승압회로부(120)로부터 과전류가 공급되는 경우 오프되어, 충전부(140)로 과전류가 공급되지 않도록 차단시켜, 충전부(140)의 셀들이 파괴되는 것을 방지한다.
상기와 같이 구성된 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.
콘센트에 연결된 전원공급용 커넥터를 전원 입력단자(110)에 연결하면, 전원공급용 커넥터를 통해 5v의 배터리 충전용 전압이 공급된다.
5v의 배터리 충전용 전압은 승압회로부(120)인 스텝업(step-up) 회로로 공급되고, 스텝업(step-up)회로로 이루어진 승압회로부(120)가 8.4v로 승압시켜 보호 회로부(130)를 통해 충전부(140)의 직렬로 연결된 복수의 셀들을 충전시킨다.
이때 보호 회로부(130)는 승압회로부(120)에 의해 승압된 전압이 8.4v를 초과하여 셀들이 전압에 의해 파괴되는 상황이 발생되지 않도록 승압된 전압이 셀들로 공급되지 않도록 한다. 즉, 보호 회로부(130)는 셀 전압을 4.25V로 제어하여 충전부(140)의 셀들이 과충전되지 않도록 방지할 뿐만 아니라 과전류를 방지하고 쇼트현상이 일어나지 않도록 한다.
이렇게 보호 회로부(130)를 통해 공급되는 승압된 전압은 직렬연결된 셀들을 충전시킨다.
한편, 보조배터리(100)를 이용하여 휴대 기기의 배터리를 충전하기 위해 전원 출력단자(160)에 휴대 기기와 연결된 전원공급용 커넥터가 연결되면, 충전부(140)의 복수의 셀들에 각각 충전된 전압이 합쳐져서 7.4v의 충전용 전압이 공급된다.
7.4v의 충전용 전압은 스텝다운(step-down)회로로 공급되고, 스텝다운(step-down)회로인 감압회로부(150)는 공급된 7.4v의 충전용 전압을 휴대 기기의 배터리를 충전시키기 위한 요구 전압인 5v로 감압시켜 전원공급용 커넥터를 통해 휴대 기기로 공급되도록 한다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (4)
- 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 입력단자(110);상기 전원 입력단자(110)를 통해 공급되는 충전용 전압의 크기를 승압시켜 공급하는 승압회로부(120);보조배터리 충전시 상기 승압회로부(120)에 의해 승압된 전압의 크기가 미리 설정된 셀 전압으로 공급되도록 하고, 휴대 기기 충전시 충전부(140)에 충전된 전압을 휴대 기기용 충전전압으로 공급하는 보호 회로부(130);상기 보호 회로부(130)를 통해 공급되는 충전용 전압에 충전되고, 휴대 기기 충전시 충전된 전압을 상기 보호 회로부(130)로 공급하는 직렬로 연결된 복수의 셀들로 이루어진 충전부(140);상기 보호 회루부(130)를 통해 공급되는 충전용 전압을 배터리 충전용 전압크기로 감압시키는 감압회로부(150); 및상기 감압회로부(150)에 의해 감압된 전압을 휴대 기기의 배터리로 공급하기 위한 전원공급용 커넥터가 삽입되어 접속되는 전원 출력단자(160);를 포함하는 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 승압회로부(120)가 스텝업(step-up) 회로인 것을 특징으로 하는 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 감압회로부(150)가 스텝다운(step-down) 회로인 것을 특징으로 하는 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 보호 회로부(130)는, 상기 승압회로부(120)로부터 과전류가 공급되는 경우 오프되는 것을 특징으로 하는 휴대 기기용 보조배터리 충전시스템.
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