KR101123058B1 - Wireless Device Using Universal Serial Bus for Charging and Discharging - Google Patents
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Abstract
본 발명은 N 개(N≥2)의 전지셀 또는 뱅크가 팩 케이스에 내장되어 있고, 상기 팩 케이스의 외면에는 충방전을 위한 입력 및 출력을 수행할 수 있는 N 개의 범용직렬버스(USB) 포트가 장착되어 있는 전지팩; 소정 범위의 전압(Va)에서 사용 가능하며 상기 USB 포트에 대응하는 N 개의 소용량 USB 단자와, 상기 소용량 USB 단자와 전기적으로 연결되어 있고 상기 Va보다 큰 범위의 전압(Vb: Vb≥Va)에서 사용 가능한 하나 또는 n 개(n≤N)의 대용량 USB 단자를 포함하고 있는 충방전용 접속 장치; 및 상기 대용량 USB 단자에 대응하는 개수의 USB 포트를 포함하고 있으며, 전지팩의 충전시 외부전원으로부터 공급된 전기를 상기 충방전용 접속 장치로 송전하고, 외부전원이 차단된 상태에서 전지팩의 방전시 상기 충방전용 접속 장치로부터 전기를 공급받는 디바이스 본체; 로 구성되어 있는 무선 디바이스를 제공한다.According to the present invention, N (N≥2) battery cells or banks are built in a pack case, and the outer surface of the pack case includes N universal serial bus (USB) ports capable of performing input and output for charging and discharging. Battery pack is installed; N small-capacity USB terminals usable in a predetermined range of voltages (V a ) and corresponding to the USB port, and electrically connected to the small-capacity USB terminals and having a voltage range greater than V a (V b : V b ≥ Charging / discharging connection device including one or n large capacity USB terminals usable in V a ); And a number of USB ports corresponding to the large-capacity USB terminal, and transmits electricity supplied from an external power source to the charging / discharging connection device when the battery pack is charged, and discharges the battery pack while the external power source is cut off. A device body supplied with electricity from the charging / discharging connection device; Provided is a wireless device configured as.
Description
본 발명은 범용직렬버스를 이용하여 충방전을 이루는 무선 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, N 개(N≥2)의 전지셀 또는 뱅크가 팩 케이스에 내장되어 있고, 충방전을 위한 입력 및 출력을 수행할 수 있는 N 개의 범용직렬버스(USB) 포트가 장착되어 있는 전지팩, 소용량 USB 단자와 대용량 USB 단자를 포함하고 있는 충방전용 접속 장치, 및 대용량 USB 단자에 대응하는 개수의 USB 포트를 포함하고 있으며, 전지팩의 충전시 외부전원으로부터 공급된 전기를 상기 충방전용 접속 장치로 송전하고, 외부전원이 차단된 상태에서 전지팩의 방전시 상기 충방전용 접속 장치로부터 전기를 공급받는 디바이스 본체로 구성되어 있는 무선 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless device for charging and discharging using a general-purpose serial bus, and more particularly, N (N≥2) battery cells or banks are built in the pack case, the input and charge for charging and discharging A battery pack equipped with N universal serial bus (USB) ports capable of outputting, a charging / discharging device including a small capacity USB terminal and a large capacity USB terminal, and a number of USB ports corresponding to the large capacity USB terminal are provided. It includes, and the electric power supplied from the external power supply when charging the battery pack to the charging and discharging connection device, and when the battery pack is discharged in the state that the external power is cut off to the device main body to receive electricity from the charging and discharging connection device It relates to a wireless device configured.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지팩의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(portable DVD), 소형 PC, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 전지팩의 사용이 요구된다.The secondary battery may be used in the form of a single battery, or in the form of a battery pack in which a plurality of unit cells are electrically connected, depending on the type of external device in which the secondary battery is used. For example, a small device such as a mobile phone can operate for a predetermined period of time with the output and capacity of one battery, while a medium or large size such as a notebook computer, a portable DVD, a small PC, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or the like. Large devices require the use of battery packs due to power and capacity issues.
전지팩은 다수의 단위전지들을 직렬 또는 병렬로 배열하여 연결하고 보호회로 모듈 등을 부가한 코어 팩을 팩 케이스의 내부에 장착함으로써 제조된다. 단위전지로서 각형 또는 파우치형 전지를 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스 바 등의 접속부재에 의해 연결함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 전지팩을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 전지가 단위전지로서 유리하다.The battery pack is manufactured by connecting a plurality of unit cells arranged in series or in parallel and mounting a core pack including a protection circuit module and the like inside the pack case. In the case of using a rectangular or pouch type battery as a unit cell, it can be easily manufactured by stacking the wide surfaces to face each other and then connecting the electrode terminals by a connection member such as a bus bar. Therefore, in the case of manufacturing a three-dimensional battery pack having a hexahedral structure, a square or pouch type battery is advantageous as a unit cell.
반면에, 원통형 전지는 일반적으로 각형 및 파우치형 전지보다 큰 전기용량을 가지지만, 원통형 전지의 외형적 특성상 적층 구조로의 배열이 용이하지 않다. 그러나, 전지팩의 형상이 전체적으로 선형 또는 판상형 구조일 때 각형 또는 파우치형 보다 구조적으로 이점이 있다. On the other hand, the cylindrical battery generally has a larger capacitance than the square and pouch type batteries, but due to the external characteristics of the cylindrical battery is not easy to arrange in a laminated structure. However, when the shape of the battery pack is a linear or plate-like structure as a whole, there is a structural advantage over the square or pouch type.
따라서, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD, 소형 PC 등의 경우에는 다수의 원통형 전지들을 병렬 및 직렬방식으로 연결한 전지팩이 많이 사용되고 있다. 그러한 전지팩에 사용되는 코어 팩의 구조로서, 예를 들어, 2P(병렬)-3S(직렬)의 선형 구조, 2P-3S의 판상형 구조, 2P-4S의 선형 구조, 2P-4S의 판상형 구조 등이 사용되고 있 다. Therefore, in the case of a notebook computer, a portable DVD, a small PC, and the like, battery packs in which a plurality of cylindrical batteries are connected in parallel and in series are used. As the structure of the core pack used for such a battery pack, for example, a linear structure of 2P (parallel) -3S (serial), a plate structure of 2P-3S, a linear structure of 2P-4S, a plate structure of 2P-4S, and the like. Is being used.
병렬방식의 연결 구조는, 전극단자들이 동일한 방향을 향하도록 배향한 상태에서 둘 또는 그 이상의 원통형 전지들을 그것의 측면방향으로 인접하게 배열하여, 버스 바로 용접함으로써 달성된다. 이러한 병렬방식의 원통형 전지들을 "뱅크(bank)"로 칭하기도 한다.The parallel connection structure is achieved by arranging two or more cylindrical cells adjacent in their lateral direction with electrode terminals oriented in the same direction, and welding the bus bars. Such parallel cylindrical cells are also referred to as "banks".
직렬방식의 연결구조는, 서로 반대 극성의 전극단자들이 연속되도록 둘 또는 그 이상의 원통형 전지들을 길게 배열하거나, 또는 전극단자들이 서로 반대 방향을 향하도록 배열한 상태에서 둘 또는 그 이상의 원통형 전지들을 측면방향으로 인접하게 배열한 후, 버스 바로 용접함으로써 달성된다.In series connection structure, two or more cylindrical cells are arranged in a lateral direction while two or more cylindrical cells are arranged long so that electrode terminals of opposite polarity are continuous or the electrode terminals are arranged in opposite directions. This is achieved by arranging adjacently in the furnace and then welding the bus bar.
이러한 원통형 전지들의 전기적 연결에는 일반적으로 니켈 플레이트와 같은 얇은 판상형 버스 바를 사용하여 스팟 용접을 행하고 있다. 또한, 병렬 또는 직렬방식의 연결로 이루어진 코어 팩에 보호회로 모듈을 연결하여 전지팩을 제조한다. In the electrical connection of such cylindrical cells, spot welding is generally performed using a thin plate-shaped bus bar such as a nickel plate. In addition, a battery pack is manufactured by connecting a protection circuit module to a core pack consisting of a parallel or series connection.
한편, 노트북 컴퓨터 등과 같은 디바이스에 장착되는 전지팩은 전지팩을 다 사용한 경우 만방전이 되어 휴지 상태로 들어가고 AC(교류 전류) 어댑터를 연결하지 않으면 전지팩을 충전하지 못하는 문제점이 있다.On the other hand, a battery pack mounted on a device such as a notebook computer has a problem in that when the battery pack is used up, the battery pack is discharged to a full state and the battery pack cannot be charged unless an AC (AC) adapter is connected.
특히, 이동 중이나 출장 중 긴급하게 전지팩을 사용해야 하는 경우 AC 전원이 없으면, 충전을 할 수 없으므로 항상 여분의 전지팩을 추가로 가지고 다녀야 하는 문제점이 있다.In particular, when you need to use the battery pack on the go or on a business trip urgently without the AC power, there is a problem that you always have to carry an extra battery pack because it can not be charged.
또한, 이러한 여분의 예비 전지팩을 사용한다 하더라도 전지팩 제조사별 또는 모델별로 디바이스와 전지팩을 연결하는 커넥터 구조가 달라 여러 디바이스에 전지팩을 공통으로 사용할 수 없는 문제점이 있다. In addition, even when using the spare battery pack, there is a problem in that the battery pack can not be used in common for the device because the connector structure for connecting the device and the battery pack is different for each battery pack manufacturer or model.
더욱이, 노트북 컴퓨터에 공통으로 장착되어 있는 USB 포트를 사용하고자 하는 경우, USB 포트의 최대 출력 전압이 5 V이므로 노트북 컴퓨터의 전지팩 충전 전압인 12.6 V 내지 16.8 V에 적합하지 않아 노트북 컴퓨터의 USB 포트를 사용하지 못하는 문제점이 있다.Furthermore, if you want to use the USB port that is common to the notebook computer, the maximum output voltage of the USB port is 5 V, so the notebook computer's USB port is not suitable for the battery pack charging voltage of 12.6 V to 16.8 V. There is a problem that cannot be used.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있도록 디바이스의 종류에 관계없이 전지팩을 공용으로 사용할 수 있는 구조로 이루어진 충방전용 접속장치 및 이를 포함하는 무선 디바이스의 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a charging / discharging connection device and a wireless device including the same, which have a structure in which a battery pack can be commonly used regardless of the type of device so as to fundamentally solve these problems.
본 발명은 종래기술의 문제점들과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the problems of the prior art and the technical problems that have been requested from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지팩의 충방전시 범용직렬버스(USB)를 이용하여 사용의 편의성을 달성하고, 공용화가 가능할 수 있도록 하며, 전지팩의 충전 및 방전에 적합하게 전압을 변경할 수 있도록 구성된 무선 디바이스를 제공하는 것이다.Specifically, an object of the present invention by using a universal serial bus (USB) when charging and discharging the battery pack to achieve ease of use, to enable the common use, and to change the voltage to suit the charge and discharge of the battery pack It is to provide a wireless device configured to.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전압의 변경이 용이하고 전지팩과 디바이스 본체를 전기적 연결하는 경우 전지팩의 종류에 관계없이 충방전을 용이하게 달성할 수 있는 충방전용 접속 장치를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a charge and discharge connection device that can easily change the voltage and can easily achieve charge and discharge regardless of the type of battery pack when the battery pack and the device body is electrically connected.
따라서, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 디바이스는, Therefore, the wireless device according to the present invention for achieving this object is
전기적으로 연결된 N 개(N≥2)의 전지셀 또는 뱅크가 팩 케이스에 내장되어 있고, 상기 팩 케이스의 외면에는 충방전을 위한 입력 및 출력을 수행할 수 있는 N 개의 범용직렬버스(USB) 포트가 장착되어 있는 전지팩;N electrically connected (N≥2) battery cells or banks are built into the pack case, and the outer surface of the pack case has N universal serial bus (USB) ports for input and output for charging and discharging. Battery pack is installed;
소정 범위의 전압(Va)에서 사용 가능하며 상기 USB 포트에 대응하는 N 개의 소용량 USB 단자와, 상기 소용량 USB 단자와 전기적으로 연결되어 있고 상기 Va보다 큰 범위의 전압(Vb: Vb≥Va)에서 사용 가능한 하나 또는 n 개(n≤N)의 대용량 USB 단자를 포함하고 있는 충방전용 접속 장치; 및 N small-capacity USB terminals usable in a predetermined range of voltages (V a ) and corresponding to the USB port, and electrically connected to the small-capacity USB terminals and having a voltage range greater than V a (V b : V b ≥ Charging / discharging connection device including one or n large capacity USB terminals usable in V a ); And
상기 대용량 USB 단자에 대응하는 개수의 USB 포트를 포함하고 있으며, 전지팩의 충전시 외부전원으로부터 공급된 전기를 상기 충방전용 접속 장치로 송전하고, 외부전원이 차단된 상태에서 전지팩의 방전시 상기 충방전용 접속 장치로부터 전기를 공급받는 디바이스 본체; And a number of USB ports corresponding to the large-capacity USB terminal, and transmits electricity supplied from an external power source to the charging / discharging connection device when the battery pack is charged, and discharges the battery pack when the external power is cut off. A device main body which receives electricity from a charging / discharging connection device;
로 구성되어 있다..
따라서, 본 발명에 따른 무선 디바이스는, 충방전용 입력 및 출력을 수행하는 USB 포트가 장착된 전지팩, 전지팩과 디바이스 본체를 전기적으로 연결하고 상호간의 전압 변환을 위해 소용량 USB 단자와 대용량 USB 단자를 포함하는 충방전용 접속장치, 및 USB 포트를 포함하는 디바이스 본체로 구성되어 있으므로, 전지팩의 종류에 관계없이 전지팩을 디바이스 본체에 전기적으로 연결하여 필요에 따라 전지팩을 충방전할 수 있다. Therefore, the wireless device according to the present invention, the battery pack, the battery pack equipped with a USB port for performing charging and charging only, and a small capacity USB terminal and a large capacity USB terminal for electrically connecting the battery pack and the device main body for mutual voltage conversion Since the device includes a charge / discharge connection device and a device body including a USB port, the battery pack can be electrically connected to the device body regardless of the type of the battery pack, thereby charging and discharging the battery pack as necessary.
또한, 본 발명의 주요 특징 중의 하나는, 앞서 언급한 바와 같이, 충방전용 접속 장치가 소용량 USB 단자와 대용량 USB 단자로 구성되어 있다는 점이다. 일반적으로, USB는 4.2 V의 전압용량을 가지고 있으며, 이는 전지셀 또는 뱅크 1 개의 전압용량과 동일하므로, N 개의 전지셀로 이루어진 전지팩을 충전하기 위해서는, N 개의 소용량 단자가 필요하다. 따라서, 본 발명의 충방전용 접속 장치는 N 개의 소용량 USB 단자와 소용량 USB 단자보다 큰 범위의 전압에서 사용할 수 있는 대용량 USB를 포함하고 있으므로, 전압용량이 서로 다른 전지셀과 디바이스 본체 사이의 충방전을 용이하게 달성할 수 있다.One of the main features of the present invention is that, as mentioned above, the charging / discharging connection device is composed of a small capacity USB terminal and a large capacity USB terminal. In general, USB has a voltage capacity of 4.2 V, which is equal to the voltage capacity of one battery cell or bank, and thus N small capacity terminals are required to charge a battery pack consisting of N battery cells. Therefore, the charging / discharging connection device of the present invention includes N small-capacity USB terminals and a large-capacity USB that can be used at a voltage range larger than that of the small-capacity USB terminals. It can be achieved easily.
더욱이, USB 포트가 전지팩에 일체형으로 장착되어 있으므로, 매우 콤팩트한 구조의 구현이 가능하며, 제품의 공용화가 가능하다. In addition, since the USB port is integrally mounted to the battery pack, it is possible to implement a very compact structure and to share the product.
본 발명에서의 상기 USB 단자에 대한 구조와 작용기전 등은 관련 업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 본 명세서에서는 생략한다. Since the structure and the mechanism of action of the USB terminal in the present invention are known in the art, a detailed description thereof is omitted herein.
상기 소용량 USB 단자의 개수는 전지팩의 용량에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 2 내지 10 개로 이루어질 수 있다. 소용량 USB 단자의 개수는 전지셀(또는 뱅크)의 개수에 대응하므로, 소용량 USB 단자의 개수가 2 내지 10 개일 때, 전지팩을 구성하는 전지셀 또는 뱅크의 개수 역시 2 내지 10 개가 된다. The number of small-capacity USB terminals may vary depending on the capacity of the battery pack, and may be, for example, 2 to 10. Since the number of small capacity USB terminals corresponds to the number of battery cells (or banks), when the number of small capacity USB terminals is 2 to 10, the number of battery cells or banks constituting the battery pack is also 2 to 10.
상기 대용량 USB 단자의 개수는 예를 들어 1 개로 이루어질 수 있다. 이는 디바이스 본체에 접속하는 대용량 USB 단자가 1 개임을 의미한다. The number of large-capacity USB terminals may be, for example, one. This means that there is only one high-capacity USB terminal connected to the device body.
한편, 소용량 USB 단자가 사용 가능한 범위인 Va는 USB 단자의 구성에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 3 내지 4.5 V로 이루어질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 리튬 이차 전지셀 1 개의 전압으로서 4.2 V일 수 있다. Meanwhile, V a , a range in which the small-capacity USB terminal can be used, may vary depending on the configuration of the USB terminal, for example, 3 to 4.5 V, and more preferably 4.2 V as the voltage of one lithium secondary battery cell. Can be.
대용량 USB 단자가 사용 가능한 범위인 Vb는 10 내지 20 V일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 이차 전지셀 3 개 또는 4 개가 직렬로 전기적 연결된 경우(또는 둘 또는 그 이상의 리튬 이차 전지셀들로 이루어진 뱅크 3 개 또는 4 개가 직렬로 연결된 경우)의 전압인 12.6 내지 16.8 V로 이루어질 있다. The range in which the large-capacity USB terminal can be used is V b , which may be 10 to 20 V, preferably in the case of three or four lithium secondary battery cells electrically connected in series (or a bank of two or more lithium secondary battery cells). Three or four in series) of 12.6 to 16.8 V.
하나의 바람직한 예에서, 상기 충방전용 접속장치에는 대용량 USB 단자와 소용량 USB 단자 상호 간의 전기적 연결 상태에서 전압을 변경하기 위한 컨버터가 포함되어 있어서, 대용량 USB 단자에 인가되는 고전압을 소용량 USB 단자에 인가되는 저전압으로 변환하거나, 소용량 USB 단자에 인가되는 저전압을 대용량 USB 단자에 인가되는 고전압으로 변환할 수 있다. In one preferred embodiment, the charge-only connection device includes a converter for changing the voltage in the electrical connection state between the large-capacity USB terminal and the small-capacity USB terminal, so that a high voltage applied to the large-capacity USB terminal is applied to the small-capacity USB terminal The low voltage may be converted into a low voltage, or the low voltage applied to the small capacity USB terminal may be converted into the high voltage applied to the large capacity USB terminal.
예를 들어, 컨버터는 10 내지 20 V의 고전압과 3 내지 5 V의 저전압을 상호 변환시켜주는 전압 변환기일 수 있다. For example, the converter may be a voltage converter that converts a high voltage of 10 to 20 V and a low voltage of 3 to 5 V.
구체적으로는, 상기 전지팩의 충전시, 컨버터를 통하여 10 내지 20V의 고전압을 3 내지 5V의 저전압으로 변환시킨다. 즉, 외부 전원으로부터 공급되어 대용량 USB 단자로 송전된 전압 용량은 10 내지 20V이나, 소용량 USB 단자 1개의 전압 용량은 3 내지 5V이므로, 컨버터를 통하여 10 내지 20V 의 전압을 변환하여 각각의 소용량 USB 단자에 3 내지 5V의 전압을 공급하고 이는 각각의 전지셀 또는 뱅크에 공급된다.Specifically, during charging of the battery pack, a high voltage of 10 to 20 V is converted into a low voltage of 3 to 5 V through a converter. That is, the voltage capacity supplied from the external power supply and transmitted to the large capacity USB terminal is 10 to 20V, but the voltage capacity of one small USB terminal is 3 to 5V. Therefore, each small capacity USB terminal is converted by converting a voltage of 10 to 20V through a converter. Supplies a voltage of 3 to 5 V, which is supplied to each battery cell or bank.
이와는 반대로, 상기 전지팩의 방전시, 소용량 USB 단자 각각에 공급된 3 내지 5V의 전압을 컨버터를 통해 10 내지 20V의 전압으로 변환하고 이는 대용량 USB 단자를 경유하여 디바이스 본체에 송전된다.On the contrary, upon discharge of the battery pack, a voltage of 3 to 5 V supplied to each of the small capacity USB terminals is converted into a voltage of 10 to 20 V through a converter, which is transmitted to the device body via the large capacity USB terminal.
상기 컨버터는 전지팩의 충방전시 전압을 용이하게 변경할 수 있는 구조이면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 기계적 변환 스위치 또는 전기적 변환 회로부로 구성될 수 있다. The converter is not particularly limited as long as it is a structure that can easily change the voltage at the time of charging and discharging the battery pack. For example, the converter may include a mechanical conversion switch or an electrical conversion circuit unit.
참고로, 기계적 변환 스위치는 전지팩을 구성하는 전지셀 또는 뱅크의 전기적 직렬 연결을 물리적으로 변환시키는 스위치를 의미한다. 또한, 전기적 변환 회로부는 전압의 변환을 전기회로로 구성한 것을 의미하고 예를 들어 전기적 변환 회로를 탑재하고 있는 회로 기판을 들 수 있다.For reference, a mechanical conversion switch refers to a switch for physically converting an electrical series connection of a battery cell or a bank constituting a battery pack. In addition, an electrical conversion circuit part means having comprised the conversion of a voltage into an electrical circuit, for example, the circuit board which mounts an electrical conversion circuit is mentioned.
상기 디바이스 본체는 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 노트북 컴퓨터일 수 있다. The device body is not particularly limited as long as the device uses a battery pack as a power source, and may be, for example, a notebook computer.
한편, 상기 소용량 USB 단자와 대용량 USB 단자는 충방전용 접속장치와 일체형 또는 분리형으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 분리형인 경우 와이어에 의해 상호 연결되어 있는 구조일 수 있다.On the other hand, the small-capacity USB terminal and the large-capacity USB terminal may be formed integrally or separately with the charging and discharging connection device, for example, may be a structure that is connected to each other by a wire in the case of the detachable.
구체적으로, 상기 와이어는 소용량 USB 단자 및 대용량 USB 단자와 충방전용 접속장치를 전기적으로 연결하는 전기 도선일 수 있다. Specifically, the wire may be a small-capacity USB terminal and an electrical conductor for electrically connecting the large-capacity USB terminal and the charging / discharging connection device.
전지팩을 구성하는 전지셀들은 충방전이 가능한 이차전지라면 그것의 형태와 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 리튬 이차전지일 수 있으며, 더 욱 바람직하게는 원통형 구조의 리튬 이차전지일 수 있다. The battery cells constituting the battery pack are not particularly limited in form and type as long as they are rechargeable batteries capable of charging and discharging, but may be, for example, lithium secondary batteries, and more preferably cylindrical lithium secondary batteries. have.
경우에 따라서는, 상기 전지팩은 충전시 전지셀 또는 뱅크 단위로 1개의 USB 포트가 전기적으로 연결되도록 구성된 작동 회로부를 더 포함하고 있다.In some cases, the battery pack further includes an operation circuit unit configured to electrically connect one USB port in units of battery cells or banks during charging.
예를 들어, 충전시 디바이스 본체가 외부전원으로부터 공급된 전기를 충방전용 접속장치를 경유하여 전지팩으로 송전하고, 전지팩의 작동 회로부가 전지팩에 장착되어 있는 N 개의 USB 포트를 전지셀 또는 뱅크 단위로 1 개씩 전기적 연결시킴으로써, 디바이스 본체의 전압은 전지셀 또는 뱅크 각각이 요구하는 소정 전압으로 용이하게 변환될 수 있다. For example, when charging, the device body transmits electricity supplied from an external power source to the battery pack via a connection device for charging and discharging, and connects N USB ports in which the operation circuits of the battery pack are mounted on the battery pack. By electrically connecting one by one, the voltage of the device body can be easily converted to a predetermined voltage required by each of the battery cells or banks.
상기 전지팩의 USB 포트는 전지팩에 장착되면서 전기적 접속이 이루어질 수 있는 위치라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 팩 케이스의 전단부, 후단부 또는 측면부에 위치할 수 있다. The USB port of the battery pack is not particularly limited as long as it is mounted in the battery pack and can be electrically connected. For example, the USB port may be located at the front end, the rear end, or the side of the pack case.
여기서, 팩 케이스의 전단부란 팩 케이스 내부에 내장되어 있는 전지셀들의 최종 전극단자들 중 양극단자의 위치를 의미하며, 후단부는 최종 전극단자들 중 음극단자의 위치를 의미한다. 따라서, 측면부는 전단부와 후단부의 사이로서 임의의 위치를 의미한다.Here, the front end of the pack case refers to the position of the positive electrode terminal among the final electrode terminals of the battery cells embedded in the pack case, and the rear end refers to the position of the negative electrode terminal of the final electrode terminals. Therefore, the side part means an arbitrary position between the front end part and the rear end part.
본 발명은 또한, 전압의 변환이 용이한 구조로 이루어진 충방전용 접속 장치를 제공한다.The present invention also provides a charging and discharging connection device having a structure in which voltage can be easily converted.
상기 충방전용 접속 장치는, 구체적으로는, 전기적으로 연결된 N 개(N≥2)의 전지셀 또는 뱅크를 포함하는 전지팩과 무선 디바이스 본체 사이에 전기적으로 연 결되는 충방전용 접속 장치로서, 소정 범위의 전압(Va)에서 사용 가능하며 N 개의 소용량 USB 단자, 및 상기 소용량 USB 단자와 전기적으로 연결되어 있고 상기 Va보다 큰 범위의 전압(Vb: Vb≥Va)에서 사용 가능한 하나 또는 n 개(n≤N)의 대용량 USB 단자를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.Specifically, the charging / discharging connection device is a charging / discharging connection device that is electrically connected between a battery pack including N (N ≧ 2) battery cells or banks electrically connected to a main body of a wireless device. available on the voltage (V a), and N number of low capacity USB terminal, and the small-capacity the USB terminal and electrically connected to, and the voltage of the range larger than the V a: one available from (V b V b ≥V a) or It consists of a structure including n (n≤N) high capacity USB terminals.
따라서, 본 발명에 따른 충방전용 접속 장치는, 앞서 언급한 바와 같이, N 개의 소용량 USB 단자와 소용량 USB 단자보다 큰 범위의 전압에서 사용할 수 있는 대용량 USB를 포함하고 있으므로, 전압용량이 다른 전지셀 또는 뱅크와 디바이스 본체를 전기적으로 연결하고, 전지셀 또는 뱅크의 충방전을 용이하게 달성할 수 있다.Therefore, the charging / discharging connection device according to the present invention, as mentioned above, includes a small capacity USB terminal and a large capacity USB that can be used in a voltage range larger than the small capacity USB terminal, so that the battery cell or the The bank and the device main body are electrically connected to each other to easily charge and discharge the battery cell or the bank.
또한, 이러한 구조는 디바이스 본체의 종류에 따라 1 종류의 전지팩만 충방전이 가능한 종래의 전지팩 구조와는 달리, 공용화가 가능하므로 전지팩과 디바이스 본체의 종류에 상관없이 전지팩과 디바이스 본체의 충방전에 공용으로 사용될 수 있다.In addition, unlike the conventional battery pack structure in which only one type of battery pack can be charged and discharged depending on the type of the device body, the structure can be used in common, so that the battery pack and the device body may be used regardless of the type of the battery pack and the device body. Can be used in common for charging and discharging.
하나의 바람직한 예에서, 상기 충방전용 접속 장치에는 대용량 USB 단자와 소용량 USB 단자 상호 간의 전기적 연결 상태에서 전압 변경을 위한 컨버터가 추가로 포함될 수 있다.In one preferred example, the charge-only connection device may further include a converter for changing the voltage in the electrical connection state between the large-capacity USB terminal and the small-capacity USB terminal.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그 것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 1에는 6 개의 원통형 이차전지들을 2P(Parallel) - 3S(Serial)의 전기적 연결 방식으로 결합하는 과정의 모식도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a process of combining six cylindrical secondary batteries by an electrical connection method of 2P (Parallel)-3S (Serial).
도 1을 참조하면, 6 개의 원통형 전지들(20, 21)은 각각 양극이 좌측을 향하도록 2 개씩 배열되어 총 3 개의 전지 쌍을 구성하고 있으며, 그 사이에 배치되는 니켈 플레이트(30)에 의해 전기적 접속을 이루고 있다. 즉, 니켈 플레이트(30)는 그것의 양면에 위치하는 2 쌍의 전지들이 스팟 용접에 의해 결합됨으로써, 세로 방향으로 인접한 전지들(뱅크)이 병렬 연결을 이루고, 가로 방향으로 인접한 전지들이 직렬 연결을 이루게 된다. 따라서, 전체적으로 2P-3S 연결 구조가 만들어진다.Referring to FIG. 1, six
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 무선 디바이스의 모식도가 도시되어 있다.2 is a schematic diagram of a wireless device according to one embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 무선 디바이스(400)는 3 개의 USB 포트들(160)이 장착된 전지팩(100), 3 개의 소용량 USB 단자들(210)과 1 개의 대용량 USB 단자(220)를 포함하는 충방전용 접속 장치(200), 및 1 개의 USB 포트(310)를 장착하고 있는 디바이스 본체(300)로 구성되어 있다.2, the
전지팩(100)은 6 개의 원통형 전지셀들(102, 104, 106)이 3S-2P 구조로 전기적 연결된 상태로 내장되어 있는 팩 케이스(140), 보호회로 모듈(150), 팩 케이스(140)의 일측 외면에 보호회로 모듈(150)과 전기적 연결된 상태로 형성되어 있는 3 개의 USB 포트들(160)로 구성되어 있다.The
원통형 전지셀들(102, 104, 106)의 외면 양측에는 전지셀들(102, 104, 106) 의 양극단자와 음극단자에 각각 연결된 전극단자용 접속부재들(도시하지 않음)이 접속되어 있다.Connection members (not shown) for electrode terminals respectively connected to the positive and negative terminals of the
보호회로 모듈(150)은 팩 케이스(140)의 일측 내부에 PCB 구조로 장착되어 있고, 전지셀들(102, 104, 106)의 접속부재(도시하지 않음)와 전기적으로 연결되어 있다.The
충방전용 접속 장치(200)는 전지팩(100)의 USB 포트(160)와 결합되는 3 개의 소용량 USB 단자들(210), 디바이스 본체(300)의 USB 포트(310)와 결합되는 1 개의 대용량 USB 단자(220), 소용량 USB 단자들(210)과 대용량 USB 단자(220)를 전기적 연결하는 와이어(230), 및 전압 변경을 위한 컨버터(240)로 구성되어 있다.The charging / discharging
디바이스 본체(300)는 충방전용 접속장치(200)의 대용량 USB 단자(220)에 대응하는 1 개의 USB 포트(310)를 일측 외면에 장착하고 있어서, 전지팩(100)의 충전시 외부전원으로부터 공급된 전기를 충방전용 접속 장치(200)로 송전하고, 외부전원이 차단된 상태에서 전지팩(100)의 방전시 충방전용 접속 장치(200)로부터 전기를 공급받게 된다.The device
전지팩(100)을 충방전하는 과정은, 전지팩(100)의 외면에 장착되어 있는 UBS 포트(160)에 소용량 USB 단자들(210)을 삽입하고, 와이어(530)에 의해 소용량 USB 단자들(210)과 전기적으로 연결되는 대용량 USB 단자(220)가 디바이스 본체(300)와 결합되면서 전지팩(100)과 디바이스 본체(300)를 전기적으로 연결하고, 전지팩(100)의 충방전을 달성하게 된다. 예를 들어, 전지팩(100)의 충전시, 디바이스 본체(300)는 외부 전원(도시하지 않음)에 연결되고 상기 외부 전원으로부터 공급된 전기를 충방전용 접속 장치(200)를 경유하여 전지팩(100)에 공급하게 된다. 반대로, 전지팩(100)의 방전시, 디바이스 본체(300)는 외부 전원에 연결되지 않은 상태에서 충방전용 접속 장치(200)를 경유하여 전지팩(100)으로부터 전기를 공급 받게 된다.The process of charging and discharging the
따라서, 무선 디바이스(400)는 충방전용 접속 장치(200)를 통하여 전지팩(100)의 종류에 관계없이 전지팩(100)의 충방전을 달성할 수 있다. Therefore, the
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 모식도가 되어 있다.3 is a schematic diagram of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전지팩(500)은 원통형 전지셀(도시하지 않음)이 전기적으로 연결된 상태로 내장되어 있는 팩 케이스(510), 및 팩 케이스(510)의 일측 외면에 형성되어 있는 3 개의 USB 포트들(521)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 3, the
팩 케이스(510)는 상부 케이스(512)와 하부 케이스(514)로 이루어져 있고, 커버(530)의 하단 양측에는 한 쌍의 체결용 관통구(536)가 형성되어 있다.The
USB 포트(521)는 팩 케이스(510)의 일측 외면에 USB 포트(521)의 입구(531)가 외부로 노출된 형태로 장착되어 있는 구조로 이루어져 있다.The
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 무선 디바이스는 범용직렬버스(USB)를 이용하여 전지팩의 충방전을 이루는 구조로 구성되어 있어서, 사용의 편의성을 향상시키고 전지팩의 공용화를 달성할 수 있다.As described above, the wireless device according to the present invention has a structure that forms a charge and discharge of the battery pack by using a universal serial bus (USB), it is possible to improve the ease of use and to achieve common use of the battery pack.
또한, 충방전용 접속 장치가 소용량 USB 단자와 대용량 USB 단자를 포함하고 있으므로, 전압의 변경이 용이하고, 전지팩의 종류에 관계없이 전지팩의 충방전을 용이하게 달성할 수 있다.In addition, since the connection device for charging and discharging includes a small capacity USB terminal and a large capacity USB terminal, the voltage can be easily changed, and the charge and discharge of the battery pack can be easily achieved regardless of the type of the battery pack.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
도 1은 6 개의 원통형 이차전지들을 2P(Parallel) - 3S(Serial)의 전기적 연결 방식으로 결합하는 과정의 모식도이다;FIG. 1 is a schematic diagram of a process of combining six cylindrical secondary batteries by an electrical connection method of 2P (Parallel)-3S (Serial);
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 무선 디바이스의 모식도이다;2 is a schematic diagram of a wireless device according to one embodiment of the invention;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전지팩의 모식도이다.3 is a schematic view of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
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