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JP2014183737A - 充電装置及びバッテリー装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、バッテリーセル別に電源を充電してバッテリーに電源を急速充電することができる充電装置及びバッテリー装置に関する。
【解決手段】本発明は、電源を供給する電源供給器と、互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し上記少なくとも二つの充電器のそれぞれは該当するバッテリーセルに上記電源供給器から伝達された電源を充電させる充電部とを含む充電装置、及び互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルを有するバッテリーと、上記少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し伝達された電源を上記少なくとも二つの充電器に充電させる充電部とを含むバッテリー装置を提供する。
【選択図】図2

Description

本発明は、バッテリーセルに電源を急速充電することができる充電装置及びバッテリー装置に関する。
電気・電子装置とは、電気をエネルギー源として作動する装置をいう。
電気・電子装置を作動させるためには装置を稼働させるのに必要なエネルギー源である電源の供給が必要であり、上記電源は装置が自ら自己発電して調達しない限り外部から供給されなければならない。
したがって、上記電気・電子装置が外部から電源の供給を受けるためには、外部の電源供給設備から上記電気・電子装置に電源を伝達するための電源供給装置が必要である。
このような電源供給装置としては、通常、コネクター等で電子装置に直接連結されて電子装置に内蔵されたバッテリー(battery)に電源を供給する有線方式の電源供給装置が主に用いられており、下記の特許文献に記載の発明のように磁気誘導効果又は磁気共振効果により電子装置に内蔵されたバッテリーに電源を供給する非接触方式の電源供給装置もある。
一方、スマートホン、タブレットPC(personal computer)、分離型ラップトップPC等のようなモバイル機器の大型画面等へのユーザーのニーズに伴い、電力消耗が激しいことが問題となっており、これにより、モバイル機器のバッテリー容量が次第に増加している。また、このようなバッテリーの大容量化によってバッテリーに電源を充電させる充電時間が長くなるという問題もある。
韓国公開特許第2013−0054897号公報
本発明は、上述した問題を解決するためのものであり、バッテリーセル別に電源を充電してバッテリーに電源を急速充電することができる充電装置及びバッテリー装置を提供することを目的とする。
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の一つの技術的な側面によれば、電源を供給する電源供給器と、互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し上記少なくとも二つの充電器のそれぞれは該当するバッテリーセルに上記電源供給器から伝達された電源を充電させる充電部と、を含む充電装置が提供される。
本発明の一つの技術的な側面によれば、上記電源供給器は、有線で上記充電部に電源を供給することができる。
本発明の一つの技術的な側面によれば、上記少なくとも二つの充電器のそれぞれは、互いに独立している電源ソースから電源の伝達を受けるか、又は互いに独立している複数の電源ソースから電源の伝達を受けることができる。
本発明の一つの技術的な側面によれば、上記電源供給器は、無線で上記充電部に電源を伝送することができる。
本発明の一つの技術的な側面によれば、上記電源供給器は、予め設定された電源を提供する電源コンバーターと、上記電源コンバーターからの電源を無線伝送する少なくとも一つの送電コイルと、を含むことができる。
本発明の一つの技術的な側面によれば、上記充電部の少なくとも二つの充電器のそれぞれは、上記少なくとも一つの送電コイルから無線伝送される電源を受信する受電コイルと、上記受電コイルから電源の伝達を受けて該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値を制御する充電コントローラーと、を含むことができる。
本発明の一つの技術的な側面によれば、上記電源供給器は、上記充電器の受電コイルに一対一で対応する個数の送電コイルを含むことができる。
上述した本発明の課題を解決するために、本発明の他の技術的な側面によれば、互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルを有するバッテリーと、上記互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し上記少なくとも二つの充電器は外部の電源供給器から伝達された電源を上記少なくとも二つのバッテリーセルに充電させる充電部と、を含むバッテリー装置が提供される。
本発明の他の技術的な側面によれば、上記バッテリーは、互いに直列連結されてそれぞれ該当する充電器から電源が充電される複数のバッテリーセルを有する複数のバッテリー群を含み、上記複数のバッテリー群は、互いに並列連結されることができる。
上述した本発明の課題を解決するために、本発明のさらに他の技術的な側面によれば、少なくとも二つのバッテリーセルを有するバッテリーを充電する充電装置であって、上記少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し、上記少なくとも二つの充電器のそれぞれは該当するバッテリーセルに外部の電源供給器から伝達された電源を充電させる充電部を含む充電装置が提供される。
本発明によれば、バッテリーセル別に電源を充電してバッテリーに電源を急速充電することができるという効果がある。
本発明の充電装置の活用例を示す図である。 本発明の充電装置の活用例を示す図である。 本発明の充電装置の活用例を示す図である。 本発明の充電装置の第1の実施形態を概略的に示す構成図である。 本発明の充電装置の第2の実施形態を概略的に示す構成図である。 本発明の充電装置の第3の実施形態を概略的に示す構成図である。 本発明のバッテリー装置の活用例を示す図である。 本発明のバッテリー装置の活用例を示す図である。 本発明のバッテリー装置の活用例を示す図である。 本発明のバッテリー装置の活用例を示す図である。 本発明のバッテリー装置の第1の実施形態を概略的に示す構成図である。 本発明のバッテリー装置の第2の実施形態を概略的に示す構成図である。 本発明のバッテリー装置の第3の実施形態を概略的に示す構成図である。 本発明のバッテリー装置の第4の実施形態を概略的に示す構成図である。 本発明のバッテリー装置の第5の実施形態を概略的に示す構成図である。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
図1a〜図1cは、本発明の充電装置の活用例を示す図である。
図1a〜図1cを参照すると、本発明の充電装置Aは、複数のバッテリーセルを有するバッテリー装置Bを備える携帯電話、タブレットPC、ラップトップPC等にバッテリーセル別に有線(図1a)、無線(図1b)又は有無線方式(図1c)で電源を急速充電することができる。
図2〜図4は、本発明の充電装置の第1から第3の実施形態を概略的に示す構成図である。
図2を参照すると、本発明の充電装置Aは、電源供給器110と、充電部120と、を含むことができる。
電源供給器110は有線で充電部120に電源を伝達し、充電部120は複数の充電器121‐1、121‐2、122‐1、122‐2を備え、複数の充電器121‐1、121‐2、122‐1、122‐2はそれぞれ該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22に電源を充電することができる。
複数の充電器121‐1、121‐2、122‐1、122‐2のそれぞれは電源供給器110の独立している電源ソースから電源の提供を受け、複数の充電器121‐1、121‐2、122‐1、122‐2のそれぞれは互いに絶縁されることができる。
これにより、バッテリーセルの急速充電中にも該当機器の動作のために電源を提供する放電動作が可能となる。
バッテリー130はバッテリー装置Bに用いられ複数のバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22を含み、複数のバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22は少なくとも二つのバッテリーセルが互いに並列連結され、図示のようにバッテリー130は互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセル群を備え、上記少なくとも二つのバッテリーセル群はそれぞれ直列連結された複数のバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22を含むことができる。ここで、第1‐1のバッテリーセルBC11と第1‐2のバッテリーセルBC12は互いに直列連結されて一つのバッテリーセル群を形成し、第2‐1のバッテリーセルBC21と第2‐2のバッテリーセルBC22は互いに直列連結されて他のバッテリーセル群を形成し、上記バッテリーセルは互いに並列連結されることができる。バッテリーセル群は少なくとも二つの群であることが図示されているが、複数のバッテリーセルは互いに並列連結されても良く、各バッテリーセル群のバッテリーセルは少なくとも二つのバッテリーセルであることが図示されているが、複数のバッテリーセルは一つのバッテリーセル群において直列連結されても良い。
上述したバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22にはそれぞれ充電器121‐1、121‐2、122‐1、122‐2が一対一で対応し、充電器121‐1、121‐2、122‐1、122‐2のそれぞれは該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22に充電される電源の電流値が該当するバッテリーセルの最大許容電流以下となるように制御することができる。
例えば、バッテリーセルの最大許容電流が1Aの場合、並列連結された複数のバッテリーセルに一つの充電器が電源を充電すると、複数のバッテリーセルの最大許容電流の総和に該当する電流値を有する電源を充電しなければならないため、充電器に発生する可能性がある発熱、回路のサイズ及び高価の素子採用といった問題が発生する。また、これを防止するために一つの充電器において並列連結された複数のバッテリーセルに充電される電源の電流値を低くすると、並列連結された複数のバッテリーセルに電源が充電される時間が長くなるという問題が発生する。
本発明の充電装置は、並列連結された複数のバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する複数の充電器を備え、必要に応じて、該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させ、該当するバッテリーセルに充電される電源が満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値が最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
これにより、充電時に充電器に発生する発熱、回路のサイズ及び高価の素子採用の問題を解消し且つバッテリーセルに電源を急速充電させることができる。
図3及び図4を参照すると、本発明の充電装置Aは、電源供給器210、310から無線で電源を伝送することができる。このために、電源供給器210、310は、予め設定された電源を提供する電源コンバーター211、311と、電源コンバーター211、311からの電源を無線伝送する送電コイルP1、P11、P12、P21、P22と、を含むことができる。
図3に示されているように一つの送電コイルP1を備えることもでき、電源の伝送効率を高くするために複数の送電コイルP11、P12、P21、P22を備えることもできる。この際、複数の送電コイルP11、P12、P21、P22の個数が受電コイルS11、S12、S21、S22の個数に対応するようにすることができる。
充電部220、320は複数の充電器221‐1、221‐2、222‐1、222‐2、321‐1、321‐2、322‐1、322‐2をバッテリー230、330の複数のバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22に一対一で備え、複数の充電器221‐1、221‐2、222‐1、222‐2、321‐1、321‐2、322‐1、322‐2のそれぞれは該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22に電源を充電させるために受電コイルS11、S12、S21、S22と充電コントローラーL11、L12、L21、L22とを含むことができる。
受電コイルS11、S12、S21、S22は、電源供給器210、310の送電コイルP1、P11、P12、P21、P22から磁気誘導方式又は磁気共振方式のように無線で電源の伝送を受け、充電コントローラーL11、L12、L21、L22は、受電コイルS11、S12、S21、S22からの電源を該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC21、BC22に充電させ、必要に応じて、該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させ、該当するバッテリーセルに充電される電源が満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値が最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
即ち、第1‐1の充電コントローラーL11、第1‐2の充電コントローラーL12、第1‐3の充電コントローラーL13、第2‐1の充電コントローラーL21、第2‐2の充電コントローラーL22及び第2‐3の充電コントローラーL23のそれぞれは、必要に応じて、該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23に充電される電源の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させ、該当するバッテリーセルに充電される電源が満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値が最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
図5a〜図5dは、本発明のバッテリー装置の活用例を示す図である。
図5a、図5c及び図5dを参照すると、本発明のバッテリー装置Bは、六つのバッテリーセルBC11〜BC23を用い、六つのバッテリーセルBC11〜BC23は三つのバッテリーセルBC11、BC12、BC13とBC21、BC22、BC23が直列連結されて一つのバッテリーセル群を形成し、二つのバッテリーセル群BC11、BC12、BC13とBC21、BC22、BC23は互いに並列連結されるように構成されることができる(本発明のバッテリー装置Bは携帯電話、タブレットPC、ラップトップPC等に用いられることができるが、そのそれぞれの詳細な図面は省略する。)。
また、無線で電源の伝送を受ける場合は、六つのバッテリーセルBC11〜BC23にそれぞれ対応する六つの受電コイルS11〜S23が備えられ、六つの受電コイルS11〜S23は充電装置Aの送電コイルP1から電源の無線伝送を受けることができる。
これに対し、充電装置Aは、六つの受電コイルS11〜S23に対応する六つの送電コイルP11、P12、P13、P21、P22、P23を含むこともできる。
上述したように、図5a〜図5dを参照すると、一般にラップトップPCに用いられるバッテリーパックは、六つのバッテリーセルを用い、六つのバッテリーセルは三つのバッテリーセルが直列連結されて一つのバッテリーセル群を形成し、二つのバッテリーセル群は互いに並列連結されるように構成されるため、本発明のバッテリー装置Bも、一例として、六つのバッテリーセルが二つのバッテリーセル群で構成されることを示している。しかしながら、本発明のバッテリー装置Bは、少なくとも二つのバッテリーセルが互いに並列連結されることもでき、複数のバッテリーセル群が互いに並列連結されることもでき、複数のバッテリーセル群のそれぞれは直列連結された複数のバッテリーセルを含むこともできる。
図6a〜図6cは、本発明のバッテリー装置の第1から第3の実施形態を概略的に示す構成図である。
図6a〜図6cを参照すると、本発明の第1から第3の実施形態によるバッテリー装置Bはそれぞれ互いに並列連結された二つのバッテリーセルBC11、BC21を含み、有線、無線又は有無線で互いに並列連結された二つのバッテリーセルBC11、BC21に電源をそれぞれ充電することができる。
より詳細には、図6cを参照すると、互いに並列連結された二つのバッテリーセルBC11、BC21のうち、一つのバッテリーセルには有線で電源を充電し、他のバッテリーセルには無線で電源を充電することができる。
また、図示されてはいないが、互いに並列連結された二つのバッテリーセルBC11、BC21のうち一つのバッテリーセルに有線及び無線で電源を伝送することにより、より速い急速充電が可能となる。
図7a及び図7bは、本発明の第4及び第5の実施形態によるバッテリー装置を概略的に示す構成図である。
図7aを参照すると、本発明の第4の実施形態によるバッテリー装置Bにおいて、充電部520は複数の充電器521‐1、521‐2、521‐3、522‐1、522‐2、522‐3を含み、複数の充電器521‐1、521‐2、521‐3、522‐1、522‐2、522‐3は外部から有線で電源の提供を受けることができる。複数の充電器521‐1、521‐2、521‐3、522‐1、522‐2、522‐3はバッテリー530の複数のバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23のそれぞれに一対一で対応し、複数の充電器521‐1、521‐2、521‐3、522‐1、522‐2、522‐3のそれぞれは該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23に電源を充電させることができる。
複数の充電器521‐1、521‐2、521‐3、522‐1、522‐2、522‐3のそれぞれは、充電コントローラーL11、L12、L13、L21、L22、L23を含み、第1‐1の充電コントローラーL11、第1‐2の充電コントローラーL12、第1‐3の充電コントローラーL13、第2‐1の充電コントローラーL21、第2‐2の充電コントローラーL22及び第2‐3の充電コントローラーL23のそれぞれは、必要に応じて、該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23に充電される電源の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させ、該当するバッテリーセルに充電される電源が満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値が最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
図7bを参照すると、本発明の第5の実施形態によるバッテリー装置Bにおいて、充電部620は複数の充電器621‐1、621‐2、621‐3、622‐1、622‐2、622‐3を含み、複数の充電器621‐1、621‐2、621‐3、622‐1、622‐2、622‐3は外部から無線で電源の伝送を受けることができる。複数の充電器621‐1、621‐2、621‐3、622‐1、622‐2、622‐3はバッテリー630の複数のバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23のそれぞれに一対一で対応し、複数の充電器621‐1、621‐2、621‐3、622‐1、622‐2、622‐3のそれぞれは該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23に電源を充電させることができる。
複数の充電器621‐1、621‐2、621‐3、622‐1、622‐2、622‐3のそれぞれは、外部から無線で電源の伝送を受ける受電コイルS11、S12、S13、S21、S22、S23と、受電コイルS11、S12、S13、S21、S22、S23から伝達された電源を該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23に充電させ、充電時に電流値を制御する充電コントローラーL11、L12、L13、L21、L22、L23と、を含み、第1‐1の充電コントローラーL11、第1‐2の充電コントローラーL12、第1‐3の充電コントローラーL13、第2‐1の充電コントローラーL21、第2‐2の充電コントローラーL22及び第2‐3の充電コントローラーL23のそれぞれは、必要に応じて、該当するバッテリーセルBC11、BC12、BC13、BC21、BC22、BC23に充電される電源の電流値をバッテリーセルの最大許容電流に維持させ、該当するバッテリーセルに充電される電源が満充電に近づくと、該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値が最大許容電流以下に維持されるように制御することができる。
上述したように、本発明によれば、バッテリーセル別に電源を充電することにより、充電器に発生する発熱、回路のサイズ及び高価の素子採用の問題を解消し且つバッテリーに最大電流で電源を急速充電することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
110、210、310 電源供給器
120、220、320、520、620 充電部
130、230、330、430、530、630 バッテリー

Claims (20)

  1. 電源を供給する電源供給器と、
    互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し、前記少なくとも二つの充電器のそれぞれは該当するバッテリーセルに前記電源供給器から伝達された電源を充電させる充電部と、
    を含む、充電装置。
  2. 前記電源供給器は、有線で前記充電部に電源を供給する、請求項1に記載の充電装置。
  3. 前記少なくとも二つの充電器のそれぞれは、互いに独立している複数の電源ソースから電源の伝達を受ける、請求項2に記載の充電装置。
  4. 前記少なくとも二つの充電器のそれぞれは、互いに絶縁される、請求項2又は3に記載の充電装置。
  5. 前記電源供給器は、無線で前記充電部に電源を伝送する、請求項1に記載の充電装置。
  6. 前記電源供給器は、
    予め設定された電源を提供する電源コンバーターと、
    前記電源コンバーターからの電源を無線伝送する少なくとも一つの送電コイルと、
    を含む、請求項5に記載の充電装置。
  7. 前記充電部の少なくとも二つの充電器のそれぞれは、
    前記少なくとも一つの送電コイルから無線伝送される電源を受信する受電コイルと、
    前記受電コイルから電源の伝達を受けて該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値を制御する充電コントローラーと、
    を含む、請求項6に記載の充電装置。
  8. 前記電源供給器は、前記充電器の受電コイルに一対一で対応する個数の送電コイルを含む、請求項6又は7に記載の充電装置。
  9. 互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルを有するバッテリーと、
    前記互いに並列連結された少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し、前記少なくとも二つの充電器は外部の電源供給器から伝達された電源を前記少なくとも二つのバッテリーセルに充電させる充電部と、
    を含む、バッテリー装置。
  10. 前記充電部は、有線で電源の伝達を受ける、請求項9に記載のバッテリー装置。
  11. 前記少なくとも二つの充電器のそれぞれは、互いに独立している複数の電源ソースから電源の伝達を受ける、請求項10に記載のバッテリー装置。
  12. 前記少なくとも二つの充電器のそれぞれは、互いに絶縁される、請求項10又は11に記載のバッテリー装置。
  13. 前記充電部は、無線で電源を受信する、請求項9に記載のバッテリー装置。
  14. 前記充電部の少なくとも二つの充電器のそれぞれは、
    無線伝送される電源を受信する受電コイルと、
    前記受電コイルから電源の伝達を受けて該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値を制御する充電コントローラーと、
    を含む、請求項13に記載のバッテリー装置。
  15. 前記バッテリーは、互いに直列連結されてそれぞれ該当する充電器から電源が充電される複数のバッテリーセルを有する複数のバッテリー群を含み、
    前記複数のバッテリー群は、互いに並列連結される、請求項9から14の何れか1項に記載のバッテリー装置。
  16. 少なくとも二つのバッテリーセルを有するバッテリーを充電する充電装置であって、
    前記少なくとも二つのバッテリーセルにそれぞれ一対一で対応する少なくとも二つの充電器を有し、前記少なくとも二つの充電器のそれぞれは該当するバッテリーセルに外部の電源供給器から伝達された電源を充電させる充電部を含む、充電装置。
  17. 前記電源供給器は、有線で前記充電部に電源を供給する、請求項16に記載の充電装置。
  18. 前記電源供給器は、無線で前記充電部に電源を伝送する、請求項16に記載の充電装置。
  19. 前記充電部の少なくとも二つの充電器のそれぞれは、
    無線伝送される電源を受信する受電コイルと、
    前記受電コイルから電源の伝達を受けて該当するバッテリーセルに充電される電源の電流値を制御する充電コントローラーと、
    を含む、請求項16から18の何れか1項に記載の充電装置。
  20. 前記少なくとも二つの充電器のそれぞれは、互いに絶縁される、請求項16から19の何れか1項に記載の充電装置。
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