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KR102039662B1 - 건전지 대용 무선배터리팩 장치 - Google Patents

건전지 대용 무선배터리팩 장치 Download PDF

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KR102039662B1
KR102039662B1 KR1020170065026A KR20170065026A KR102039662B1 KR 102039662 B1 KR102039662 B1 KR 102039662B1 KR 1020170065026 A KR1020170065026 A KR 1020170065026A KR 20170065026 A KR20170065026 A KR 20170065026A KR 102039662 B1 KR102039662 B1 KR 102039662B1
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Abstract

본 발명은 건전지 대용 무선배터리팩 장치에 관한 것으로, 하나 이상으로 작동체 건전지수납부(2)에 실장되는 규격 건전지들의 합체 사이즈와 동일한 크기의 건전지 대용 무선배터리팩(10)을 구비하되, 무선배터리팩(10)은 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12) 중의 하나와 인쇄회로기판(14)을 내장하며 무선배터리팩(12) 외면에는 작동체 건전지수납부(2)의 전극부(3)에 접촉되는 (+)(-)전극단자(4)와 휴대단말배터리용 충전거치대(20)에서도 충전가능한 충전단자부(6)가 형성되게 구성하며, 인쇄회로기판(14)에는 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)가 탑재되게 구성하고; 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)는; 무선배터리팩(10)에 연결된 배터리출력전압을 정전압 상태로 승압하는 승압부(32)와, 원격제어기기(42)와의 무선인터페이스를 위한 원격제어기기용 무선인터페이스부(36)와, 무선인터페이스부(36)를 통한 무선 원격제어명령 수신에 따라 승압부(32)의 전원을 제어하는 제어부(34)를 포함하여 구성한 것이다.

Description

건전지 대용 무선배터리팩 장치{CORDLESS BATTERY PACK APPARATUS FOR BATTERY SUBSTITUTE}
본 발명은 배터리장치에 관한 것으로, 특히 일회성 소모품인 1차 건전지를 대신하며 대용량이고 오랫동안(500번 내외나 1000번 내외로 재충전 가능) 사용될 수 있도록 해주며 물건 분실방지용도에도 적용할 수 있도록 해주는 건전지 대용 무선 배터리팩 장치에 관한 것이다.
통상적으로 어린이들의 놀이용으로 사용하는 움직이는 기차나 움직이는 인형과 같은 작동완구에는 소모품인 1차 건전지가 실장이 되는데, 이러한 건전지를 실장한 작동완구는 3~4시간만 연속이나 누적으로 사용하면 배터리 수명을 다하게 된다.
1차 건전지의 사용을 줄이면서도 기존에 사용했던 휴대폰배터리를 작동완구에 활용하기 위한 일 예로서 하기의 선행기술문헌이 있는데, 이 선행기술문헌에서는 1차 건전지 대신에 모형건전지를 사용하고 그 모형건전지를 휴대폰배터리에 전선으로 연결하여서 작동완구와 같은 작동체에 배터리전원을 공급하였다.
하지만 이러한 선행기술문헌은 작동완구와 같은 작동체에 실장된 모형건전지와 휴대폰배터리 사이에 전선으로 연결되는바 사용상의 번거로움이 있어 이에 대한 개선책이 모색되어야만 했다.
또 소모품인 1차 건전지는 사무실과 같이 사람들의 출입이 잦는 출입문에 장착된 디지털도어락에도 장착되어 사용되기도 하는데, 사용자의 출입이 잦는 관계로 배터리의 교체주기가 짧아 사용자나 관리자들에게 애로사항이 되므로 이에 대한 개선이 요망된다.
공개특허 제10-2014-0126576호 "멀티 아답타기능과 다양한 휴대폰배터리를 활용한 멀티 충전기능 및 비리모콘 장치의 리모콘방식 변환기능을 갖는 연결장치"
따라서 본 발명의 목적은 일회성 소모품인 1차 건전지를 대신하며 대용량으로 오랫동안 사용될 수 있도록 해주며 물건 분실방지 용도에도 적용할 수 있도록 해주는 건전지 대용 무선 배터리팩 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 사이즈의 이동단말용 배터리를 충전할 수 있는 멀티 충전거치대에서도 충전 가능한 건전지 대용 무선배터리팩 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 디지털도어락이나 작동완구와 같은 작동체에 실장한 1차 건전지 대용 무선배터리팩을 리모콘이나 스마트폰 앱을 이용한 전원제어가 가능토록 하는 건전지 대용 무선 배터리팩 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명은, 하나 이상으로 작동체 건전지수납부에 실장되는 규격 건전지들의 합체 사이즈와 동일한 크기의 건전지 대용 무선배터리팩을 구비하되, 상기 무선배터리팩은 리튬이온전지나 리튬폴리머전지중의 하나와 인쇄회로기판을 내장하며 무선배터리팩 외면에는 작동체 건전지수납부의 전극부에 접촉되는 (+)(-)전극단자와 휴대단말배터리용 충전거치대에서도 충전가능한 충전단자부가 형성되게 구성하며, 상기 인쇄회로기판에는 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부가 탑재되게 구성하고;
상기 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부는;
무선배터리팩에 연결된 배터리출력전압을 정전압 상태로 승압하는 승압부와, 원격제어기기와의 무선인터페이스를 위한 원격제어기기용 무선인터페이스부와, 무선인터페이스부를 통한 무선 원격제어명령 수신에 따라 상기 승압부의 전원을 제어하는 제어부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 건전지 대용 무선배터리팩 장치이다.
또한 본 발명의 건건지 대용 무선배터리팩 장치는, 제어부가 원격제어기와 무선접속반경을 벗어남을 인지하고 분실방지 음향제어를 더 수행하며, 상기 분실방지 음향제어에 따른 분실방지에 대응된 알람을 제공하기 위한 오디오출력부를 더 구비함을 특징으로 한다.
그리고, 상기의 건전지는 원통형 건전지로서 AAA사이즈, AA사이즈, C사이즈, D사이즈 중의 하나임을 특징으로 하며, 상기 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부는 상기의 무선배터리팩의 충전상태를 체크하여 제어부로 제공하는 충전상태 체크부를 더 구비함을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부는, 상기 승압부가, 무선배터리팩으로부터의 배터리 출력전압(2~16V)을 승압하는 스텝업 DC/DC 컨버터와, 스텝업 DC/DC 컨버터의 출력전압을 다수의 전압레벨중의 하나의 전압레벨값으로 선택출력하는 전압레벨 선택부로 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 무선 배터리팩은 일회성 소모품인 1차 건전지를 대신하며 대용량으로 기존 1차 건전지에 비해서 상당히 오랫동안(500번 내외나 1000번 내외로 재충전 가능) 사용될 수 있게 해주며 물건 분실방지 기능도 탑재되어 있으므로 배터리 장착된 물건이나 함께 있는 물건의 분실방지를 할 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명은 이동단말용 배터리를 충전할 수 있는 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대에서도 충전이 가능하므로 이동단말용 배터리 충전을 위해 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대를 구입해 두면 별도의 무선 배터리팩용의 전용충전기의 구매가 필요없게 해준다.
또한 본 발명은 1차 건전지 대용 무선배터리팩을 디지털도어락이나 작동완구와 같은 작동체에 실장하게 되면 리모콘이나 스마트폰 앱을 이용한 전원제어를 할 수 있으므로 이중잠금기능이나 분실방지모듈로도 사용이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건전지 대용 무선배터리팩의 사시 구성도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 무선배터리팩을 작동완구나 디지털도어락에 실장한 예시도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 건전지 대용 무선배터리팩 장치의 회로 블록 구성도,
도 5는 본 발명의 건전지 대응 무선배터리팩을 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대에서 충전하는 사시 구성도,
도 6은 도 5의 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대의 충전회로 블록 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에서는 일회성 소모품인 1차 건전지를 대신하며 대용량으로 오랫동안 사용될 수 있도록 해주는 건전지 대용 무선배터리팩을 구현한다. 즉 건전지 대용 무선배터리팩이 리튬이온전지를 내장한 경우에는 500번 내외로 재충전 가능하고 리튬폴리머전지를 내장한 경우에는 1000번 내외로 재충전 가능하다. 또 본 발명의 건전지 대용 건전지 대응 무선배터리팩은 이중잠금기능이나 파워온오프 기능도 가능하고, 물건 분실방지기능이나 미아방지용도로도 적용할 수 있도록 구현한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 건전지 대용 무선배터리팩(10)의 사시 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 무선배터리팩(10)을 작동체의 일 예로서 작동완구(8a)나 디지털도어락(8b)에 실장한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 무선배터리팩(10)을 작동완구(8a)에 실장하는 예시를 보여주고 있고, 도 3은 본 발명의 무선배터리팩(10)을 디지털도어락(8b)에 실장하는 예시를 보여주고 있다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 건전지 대용의 무선배터리팩(10)은 하나 또는 둘 이상으로 작동체 건전지수납부(2)에 실장되는 규격 원통형 건전지들의 합체 사이즈와 동일한 크기로 된 한 몸체로서 대체로 직육면체 형태로서 건전지 대용이면서 재충전이 가능한 충전지이다. 무선배터리팩(10)의 일면은 작동체 건전지수납부(2)의 바닥면이 다수 원통형 건전지의 배열 굴곡부에 맞는 굴곡형상을 갖는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 작동체 건전지수납부(2)는 4개의 원통형 건전지를 수용하는 것이고 함께 도시된 본 발명의 무선배터리팩(10)도 4개의 원통형 건전지들의 합체 사이즈와 같은 크기로 제작된다.
그리고 본 발명에 따라 적용되는 건전지는 원통형 건전지로서 AAA사이즈, AA사이즈, C사이즈, D사이즈 모두이며, 또한 원통형 건전지 이외의 1차 건전지 형태에도 적용가능한 것이다.
본 발명에 따른 무선배터리팩(10)은 동일사이즈의 1차 건전지에 비해서 수배이상 대용량 충전지인 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)중의 하나가 선택되어 도 1과 같은 형태로 제작되며, 원격제어 및 배터리전원 제어용 회로부(도 4의 30)에 관련된 회로부품들이 탑재된 인쇄회로기판(14)도 무선배터리팩(10)에 내장되게 구성한다. 이 때 인쇄회로기판(14)상에 탑재되는 회로부품들은 부피의 최소화를 위해서 표면실장소자(SMD: surface mount devices)로 구현되는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 무선배터리팩(10)은 그 일측 외면에 작동체 건전지수납부(2)에 형성된 다수 전극부들중 각 하나의 (+)(-)전극부(3)에 대응 접촉되는 호환성의 (+)(-)건전지 전극단자(4)를 구비하고, 아울러 타측 외면에 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대(도 5의 20)에 거치되어서 충전가능하도록 하는 휴대단말배터리 충전단자부(6)도 구비한다.
무선배터리팩(10)을 구성하는 전지중 리튬이온 전지(배터리)는 배터리 크기에 비해 용량이 큰 편이라 스마트폰과 같은 휴대기기에 많이 사용되고 있으며, 동일 크기의 니켈 카드뮴 배터리보다 용량이 약 3배 높고 메모리효과 현상이 없는 관계로 배터리의 용량이 줄어들지 않아 오랫동안(500번 내외로 재충전 가능함) 사용할 수 있는 장점이 있다.
또 본 발명의 무선배터리팩(10)으로 구성 가능한 전지중 리튬폴리머 전지(배터리)는 리튬이온 전지(배터리)보다 얇고 폭발 위험이 적은 충전지이다. 또 리튬이온 전지(배터리)보다 더 안정적이며 가볍고 리튬이온 전지보다 더 오랫동안 사용가능(1000번 내외로 재충전이 가능함)하고 다양한 형상으로 제작할 수 있어 리튬이온 배터리보다 더 비싸지만 그 사용이 점차 늘어나는 추세이다. 폭발 위험성도 가장 적으며 전해질의 누액 현상도 없음은 물론이고 자연방전이 적으며 메모리효과도 없는 장점이 있다.
또한 본 발명의 무선배터리팩(10)은 과충방전을 방지하기 위한 PCM(Protection Circuit Module for rechargeable battery)보호회로(도 4의 9)가 함께 구비된다.
상기와 같이 무선배터리팩(10)을 구성하는 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)는 일회성 소모품인 1차 건전지를 대신하는 대용량이므로 오랫동안 사용될 수 있다.
본 발명의 무선배터리팩(10)에 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)와 함께 내장된 인쇄회로기판(14)에 구현된 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)의 구성은 도 4와 같다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 건전지 대용 무선배터리팩 장치의 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)의 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)는, 승압부(32), 제어부(34), 원격제어기기용 무선인터페이스부(36), 오디오출력부(38), 충전상태체크부(40)를 포함하여 구성한다.
원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)에서, 승압부(32)는 충전지인 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)로부터의 배터리출력전압을 건전지수납부(2)에 실장되는 원통형 건전지들의 출력전압에 부합하는 건전지용 정전압 상태(예컨대, 3V, 6V, 9V, 12V 등등)로 스텝단위 승압하는 수단으로서, 스텝업 DC/DC 컨버터(50)와 분배저항 R1,R2,R3에 의한 전압레벨 선택부(52)로 구성된다.
승압부(32)내의 스텝업 DC/DC 컨버터(50)는 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)로부터의 배터리 출력전압(2~16V)을 건전지용 출력값에 맞게 승압하는 집적회로(IC)로서 인에이블단자(EN)로 인가되는 제어부(34)의 파워 온/오프 제어 하에 활성화 또는 비활성화되며, 승압가능 출력범위가 예컨대 3V~28V/2A이다.
승압부(32)내의 전압레벨 선택부(52)는 분배저항 R0과 R1에 의한 제1 전압레벨값과 분배저항 R0과 R2에 의한 제2 전압레벨값, 및 분배저항 R0과 R3에 의한 제3 전압레벨값중 하나로 선택하여서 건전지수납부(2)에 실장된 원통형 건전지들의 출력전압에 부합하는 건전지용 정전압 상태(3V, 6V, 9V, 12V 등등)가 되게 출력한다. 전압레벨 선택부(52)의 출력단은 작동체 건전지수납부(2)의 충전단자(3)에 접촉되는 (+)(-)건전지전극단자(4)와 연결된다.
원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)에서, 원격제어기기용 무선인터페이스부(36)는 스마트폰 등의 휴대단말(42a)이나 리모콘(42b)과 같은 원격제어기기(42)와의 무선인터페이스를 위한 수단으로서, 근거리 무선통신을 위한 블루투스모듈(36a)이나 리모콘송수신부(36b)를 구비한다.
오디오출력부(38)는 제어부(34)의 제어하에 오디오 음향이나 알람을 제공하기 위한 수단으로서, 오디오부(54) 및 증폭기(56) 및 스피커(58)를 포함한다.
충전상태체크부(40)는 무선배터리팩(10)의 충전상태(잔량상태)를 체크하여 제어부(34)로 제공한다.
그리고, 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)에서, 제어부(34)는 무선인터페이스부(36)를 통한 무선 원격제어명령 수신에 따른 제어를 수행하며, 원격제어기기(42)로부터의 승압부(32)의 출력전원을 제어(온/오프제어나 레벨제어)하거나, 스마트폰과 같은 원격제어기(42)와의 미리 설정된 무선접속반경을 벗어남을 인지하고 분실방지 음향제어를 수행한다. 이때 제에부(34)는 분실방지에 대응된 알람을 오디오출력부(38)를 통해서 외부에 가청적으로 증폭 출력되도록 제어한다.
상기와 같은 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)를 내장한 무선배터리팩(10)에는 과충전방지를 위해 PCM보호회로(9)가 포함되어 있으며, 이러한 본 발명의 무선배터리팩(10)을 1차 건전지 대용으로 도 3에 도시된 바와 같은 디지털도어락(8b)이나 도 2에 도시된 바와 같은 작동완구(8a)의 작동체 건전지수납부(2)에 실장하게 되면 리모콘(42b)이나 스마트폰과 같은 휴대단말(42a)의 스마트폰 앱을 이용한 전원제어를 할 수 있으므로 이중잠금기능이나 분실방지기능의 구현이 가능하다.
예를 들면, 도 3과 같은 디지털도어락(8b)에 본 발명의 건전지 대용 무선배터리팩(10)을 실장한 다음, 스마트폰에 디지털도어락(8b)의 이중잠금기능을 갖는 스마트폰 앱을 설치한다.
그러면 사용자는 휴가를 가거나 외부에서 디지털도어락을 작동시키지 못하도록 이중잠금을 원할 경우에는 스마트폰과 같은 휴대단말(42a)의 스마트폰 앱을 이용해서 이중잠금요청을 하게 되면 도 4에 도시된 바와 같은 무선배터리팩(10)에 내장된 블루투스모듈(36a)을 통해 제어부(34)에 이중잠금명령이 인가된다. 그러면 제어부(34)는 파워오프제어신호를 승압부(32)의 스텝업 DC/DC 컨버터(50)의 인에이블단자(EN)에 인가하여서 컨버터(50)가 비활성화되게 한다.
그에 따라 무선배터리팩(10)의 배터리전원이 디지털도어락(8b)에 공급되지 못하므로 디지털도어락(8b)이 파워오프에 의한 이중잠금기능이 실현된다.
다른 예로서, 도 2와 같은 작동완구(8a)에 본 발명의 건전지 대용 무선배터리팩(10)을 실장한 다음, 작동완구(8a)의 파워제어가능한 리모콘(42b)를 구비한다.
그러면 사용자는 리모콘(42b)을 이용하여 작동완구(8a)의 파워온/오프 요청을 하게 되면 도 4에 도시된 바와 같은 무선배터리팩(10)에 내장된 리모콘 송수신부(36b)를 통해 제어부(54)에 파워온/오프 명령이 인가된다. 그러면 제어부(34)는 파워 온/오프제어신호를 승압부(32)의 스텝업 DC/DC 컨버터(50)에 인가하여서 컨버터(50)가 활성화나 비활성화가 되게 한다.
그에 따라 무선배터리팩(10)의 배터리전원이 작동완구(8a)에 공급되게 하거나 공급되지 못하게 하므로 작동완구(8a)의 파워온/오프가 무선으로 이루어져 편리하다.
또한 본 발명의 건전지 대용 무선배터리팩(10)은 블루투스모듈(36a)을 이용한 물건 분실방지 기능도 수행할 수 있다. 즉 배터리 장착된 물건이나 함께 있는 물건의 분실방지를 할 수 있는 장점이 있다.
즉 도 4의 제어부(34)는 블루투스모듈(36a)을 이용해 스마트폰과 같은 휴대단말(42a)와 같은 원격제어기기(42)로부터의 무선접속반경을 벗어남을 인지하고 분실방지 음향제어를 더 수행하며, 제어부(34)로부터 분실방지 음향제어가 있으면 오디오출력부(38)가 분실방지에 대응된 알람을 확성된 음향으로 제공하게 된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 무선배터리팩(10)을 가방에 넣어두면 본인이 소지한 스마트폰과 일정거리를 떨어질 때에 귀중품 분실방지기능이 구현될 수 있으며, 무선배터리팩(10)이 목걸이로 사용되면 보호자의 스마트폰을 이용한 마아방지기능도 구현할 수 있다.
카메라 등에 본 발명의 무선배터리팩(10)이 실장되면, 휴대단말(42a)인 스마트폰과 거리가 멀어짐에 따라 스마트폰이나 카메라에서 경고음이 출력되므로 분실을 방지할 수도 있는 것이다.
또한 본 발명은 이동단말용 배터리를 충전할 수 있는 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대(20)에서도 충전이 가능하므로 이동단말용 배터리 충전을 위해 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대(20)를 구입해 두면 별도의 무선 배터리팩용의 전용충전기의 구매가 필요 없게 해준다.
휴대단말배터리용 멀티 충전거치대(20)로서, 하나 이상의 휴대단말 충전케이블과 접속되는 USB입력부와 USB출력부를 갖는 크래들본체에 둘 이상의 배터리실장부를 구성하되 상기 배터리실장부중 하나 이상에는 다양한 종류의 배터리를 고정하기 위해 배터리안착 바닥판(24) 상에서 위치이동 및 방향전환되는 이동식 배터리 클램프(A)를 구비한다.
상기 이동식 배터리 클램프(A)는, 제1 안내장공(26)이 형성되며 마찰면을 갖는 배터리안착 바닥판(24)과, 제2 안내장공(28)이 형성되고 배터리 코너부를 지지하는 L자형 코너브라켓(22a)과 배터리안착 바닥판(24)의 제1 안내장공(26)과 코너브라켓(22a)의 제2 안내장공(28)에 함께 끼워져 제1,제2 안내장공(26)(28)을 따라 제한 이동되는 이동축부와 상기 이동축부에 연결되며 L자형 코너브라켓(22a)을 현재 위치 및 설정 방향을 고정시키는 잠금부재(22b)를 포함한 클램프지그(22)로 구성한다.
그리고 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대(20)는 하나 이상의 배터리실장부에 실장된 배터리의 충방전 및 일측 배터리 실장부의 배터리에서 타측 배터리실장부의 배터리(본 발명의 무선배터리팩(10)이 일 예로 적용됨)로의 자가충전을 위한 충방전 제어회로부를 구비한다.
도 6은 본 발명의 충방전기능을 갖는 휴대단말용 멀티 충전거치대(20)에 구비된 충방전 제어회로부(100)의 회로 구성도이다.
본 발명의 충방전 제어회로부(100)는 두 개의 USB입력부(112a)(112b)와 하나의 USB출력부(114), 및 외장형 보조배터리의 실장 및 자가충전기능을 수용하기 위한 내실용 USB포트(176)를 구비한다. 또한 제조자 선택사항으로서 양 커버의 외부면이나 내부면에 장착된 태양광 패널을 갖는 태양광 발전부(150)를 구비한다.
또 본 발명의 충방전 제어회로부(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, USB입력부(112a)를 통한 외부의 상용전원 인가시에 USB입력부(112a)로부터 거치대본체의 제1 배터리실장부(118a)에 실장된 장탈형의 소스 배터리(116)까지 형성되는 충전경로(P1)와, USB입력부(112b)를 통한 외부의 상용전원 인가시에 USB입력부(112b)로부터 거치대본체의 제2 배터리실장부(108b)에 실장될 수 있는 건전지 대용 무선배터리팩(10)까지 형성되는 충전경로(P2)와, USB입력부(112a)로부터나 소스배터리(116)로부터 USB출력부(114)까지 형성되는 충전경로(P3)와, USB입력부(12a)로부터나 소스배터리(116)로부터 무선배터리팩(10)까지 형성되는 충전경로(P4)를 갖는다.
충전경로(P1)(P2) 상에는 각기 대응된 정전압부(132a)(132b)가 구비되며, 충전경로(P1)상의 정전압부(132a)의 출력과 제1 배터리실장부(108a) 사이에는 소스배터리용 스위치(SW)가 연결된다.
소스배터리용 스위치(SW)는 소스 배터리(116) 활성화 용도로 사용되며 딥 스위치(dip switch)형태가 바람직하다.
또 본 발명의 충방전 제어회로부(100)는 소스배터리용 스위치(SW)가 오프(OFF)가 되더라도 USB입력부(112b)를 통해 제2 배터리실장부(108b)에 실장된 무선배터리팩(10)이나 USB출력부(114)로의 상용전원을 이용한 충전이 가능하다.
충전경로(P1)(P2) 상에는 각기 대응된 정전압부(132a)(132b)는 USB입력부(112a)(112b)로 인가된 외부의 상용전원인 충전입력전압을 출력 부하변동에도 일정 정전압으로 유지하는 충전 집적회로(IC)이다. 즉, 정전압부(132a)(132b)는 USB입력부(112a)(112b)로 인가되는 충전입력전원을 출력 부하변동에도 일정 정전압(예컨대 4.2V)으로 유지케 하며, 장탈형의 소스 배터리(116) 및 무선배터리팩(10)에 그 정전압을 인가하는 것이다.
상기 정전압부(132a)(132b) 각각에는 현재 충전하고 있는 배터리의 충전중상태나 만충전상태를 색상으로 발광표시하기 위한 충전상태표시부(133)와 연결된다.
충전경로(P1)(P2) 상에는 각기 대응된 정전압부(132a)(132b)가 하나씩 연결된 예시로 설명하였지만, 각 경로마다 2개가 병렬될 수도 있는 것임을 이해하여야 한다.
정전압부(132a)(132b)는 장탈형의 소스 배터리(116) 및 휴대단말 배터리나 건전지 대용 무선배터리팩(10)으로의 과충방전을 방지하기 위한 PCM(Protection Circuit Module for rechargeable battery)보호회로(134)도 함께 구비한다.
본 발명의 충방전 제어회로부(100)의 충전경로(P3)는 도 6에서 도시된 바와 같이 정전압부(132a)의 출력과 소스배터리용 스위치(SW) 사이에 위치한 노드(node)에서 분기되어서 USB출력부(114)로 연결된 경로이며, 충전경로(P3) 상에는 DC승압부(146)를 갖는다.
DC승압부(146)는 상용전원을 사용할 수 없는 환경에서 거치대본체내의 장탈형 소스 배터리(116)에서부터 무선배터리팩(10)으로의 내부 자가충전시에나 소스 배터리(116)에서부터 USB출력부(114)를 통해 배터리전원을 타 배터리로의 외부 자가충전이 가능하게 승압하는 수단이다.
DC승압부(146)는 USB입력부(112a)를 통해 외부의 상용전원이 인가되지 않을 시 즉 본 발명에 따른 자가충전모드시에 활성화되며, 장탈형 소스 배터리(116)의 방전 출력전원(예컨대 3V ~ 4.2V)을 타 배터리의 충전이 가능하게 승압(예컨대 5V)을 하여서, 휴대단말과 같은 외부 기기에 연결된 USB출력부(114)나 제2 배터리실장부(108b)에 실장된 미충전상태의 무선배터리팩(10)으로 방전 출력하는 기능이다.
본 발명의 DC승압부(146)에도 필요에 따라서는 정전압부(132a)(32b)에 포함된 PCM보호회로(148)가 구비될 수 있다.
USB출력부(114)의 입력단과 정전압부(132b)의 입력단 사이에는 충전경로(P4)가도 연결되며, 충전경로(P4)는 DC승압부(146)가 비활성화시에도 USB입력부(112b)를 통한 외부의 상용전원이 USB출력단(114)로 인가되게 하는 다리역할도 담당한다. 또 상기 충전경로(P4)는 DC승압부(146)가 활성화시 소스배터리(116)의 배터리방전전원이 DC승압부(146)에 의해 5V로 승압된 후에 제2 배터리실장부(8b)의 무선배터리팩(10)으로 충전되게끔 하는 다리역할도 담당한다.
또한 본 발명의 충방전 제어회로부(100)는 외부 상용전원 미인가상태에서 거치대본체 내의 장탈형의 소스배터리(116)에서 무선배터리팩(10)으로의 케이블 없는 내부 자가충전기능, 상기 소스 배터리(116)에서 USB출력부(114)를 통한 외부 기기로의 외부 자가충전기능을 수행하기 위해 DC승압부(146)를 활성화시키며 배터리 잔량확인 표시도 제어하는 제어부(136)를 구비한다.
USB입력부(112a)의 출력에 연결된 입력체크부(134)는 USB입력부(112a)를 통해서 외부 상용전원이 인가되는지를 체크하여 제어부(136)에게 제공하고, 충전경로(P3)에 연결된 출력체크부(140)는 USB출력부(114)에 외부 기기가 접속되어 있는지의 여부체크와 장탈형 소스 배터리(116)나 무선배터리팩(10)의 출력상태를 체크하여서 제어부(136)로 제공한다.
제어부(136)는 외부 상용전원의 인가여부를 입력체크부(134)를 통해서 인지할 수 있고, 또 USB출력부(114)에서의 출력상태나 소스 배터리(116)의 배터리전원상태, 무선배터리팩(10)의 배터리전원상태를 출력체크부(140)를 통해 인지할 수 있다. 만일 입력체크부(134)와 출력체크부(140)의 체크상태에 의거하여 소스배터리용 스위치(SW)가 연결되고 외부 상용전원의 입력이 없으면 제어부(136)는 DC승압부(146)를 활성화시키는 자가충전모드신호(138)를 '액티브 하이'상태로 DC승압부(146)에 인가한다.
또 제어부(136)는 소스 배터리(116)의 잔량을 표시하기 위한 잔량 표시부(142)와도 연결된다.
더욱이 본 발명의 제어부(136)는 입력체크부(134)를 통해서 외부의 상용전원이 공급됨을 체크하면 자가충전모드신호(138)를 '로우'상태로 DC승압부(146)로 출력하여서 DC승압부(146)가 비활성화(disable)되게 하며, 외부의 상용전원이 공급되지 않으면 내부 자가충전모드나 외부 자가충전모드로 인식하여서 자가충전모드신호(38)를 '액티브 하이(H)'상태로 출력하여서 DC승압부(146)를 활성화(enable)시킨다.
또한 제어부(136)는 DC승압부(146)를 활성화시킨 후에도 출력체크부(140)를 통해서 출력상태를 체크하여서 USB출력부(114)에 외부기기가 접속되지 않는 출력상태나, 소스 배터리(116)의 방전 출력전원이 미리 설정한 기준충전값 이하인 경우에는 DC승압부(146)를 다시 비활성화시킨다.
또한 본 발명에서의 충방전 제어회로부(100)는, 거치대본체 내에 태양광 발전부(150)를 설치하되, USB입력부(112a) 및 USB입력부(112b)의 출력에 연결되게 구성할 수 있다. 그러면 태양광 발전부(150)를 통해서 에너지화된 전원을 소스 배터리(116) 및 휴대단말 배터리나 건전지 대용 무선배터리팩(10)에 추가 충전할 수 있게 된다.
태양광 발전부(150)를 이용한 거치대 본체의 제2 배터리 실장부(108b)에 실장된 무선배터리팩(10)으로의 충전기능은 잔량이 없는 예비 배터리를 제2 배터리실장부(108b)에 넣은 상태이고 주배터리 잔량이 얼마 남지 않은 휴대단말의 사용자가 상용전원이 공급되지 않는 주간 환경에 있는 상황에서 아주 유용하고 신속하게 배터리전원 공급에 도움을 줄 수 있는 기능이다.
이러한 휴대단말배터리용 충전거치대(20)를 사용하면, 전용 스마트폰 충전기도 필요 없고 전용 건전지충전기도 필요 없으며 보조배터리를 별도로 구매하지 않아도 하나로도 해결할 수 있다. 그러므로 휴대단말배터리용 멀티 충전거치대(20)와 본 발명의 무선배터리팩(10)을 세트제품으로 구입하면 전용 스마트폰 충전기, 전용 건전지충전기, 보조배터리의 기능을 통합 사용할 수 있으므로 이점이 있다.
또한 본 발명에 적용된 휴대단말배터리용 충전거치대(20)를 사용하면, 휴대폰충전 USB케이블을 통한 상용전원 공급을 받을 수 있는 환경에서는 두 개의 무선배터리팩(10)을 제1,제2 배터리실장부(108a,108b)에 넣어서 동시 충전할 수 있는바, 디지털도어락(8b)이나 작동완구(8a) 등의 작동체 여러 제품에 신속히 사용할 수 있다.
그리고 상용전원을 공급받을 수 없는 야외에서도 소스배터리전원으로 건전지 대용 무선배터리팩(10)을 충전할 수 있으므로 건전지 대용 무선배터리팩(10)을 카메라 건전지팩으로 사용시에 유용하다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(2)-- 작동체 건전지수납부 (3)-- 건전지수납부의 전극부
(4)-- (+)(-)건전지전극단자 (6)-- 휴대단말배터리 충전단자부
(8a)-- 작동완구 (8b)-- 도어락
(9)-- PCM보호회로 (10)-- 무선배터리팩
(12)-- 리튬이온전지나 리튬폴리머전지 (14)-- 인쇄회로기판
(20)-- 휴대단말배터리용 충전거치대 (22)-- 클램프지그
(30)--- 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부
(32)-- 승압부 (34)-- 제어부
(36)-- 원격제어기기용 무선인터페이스부 (38)-- 오디오출력부
(40)-- 충전상태 체크부 (42)-- 원격제어기기

Claims (5)

  1. 건전지 대용 무선배터리팩 장치에 있어서,
    하나 이상으로 작동체 건전지수납부(2)에 실장되는 규격 원통형 건전지들의 합체 사이즈와 동일한 크기를 가진 한 몸체로서 건전지 대용으로 사용되며 재충전가능한 무선배터리팩(10)을 구비하되,
    무선배터리팩(10)은,
    바닥면이 다수 원통형 건전지의 배열 굴곡부에 맞는 굴곡형상을 가지며, 일측 외면에 작동체 건전지수납부(2)에 형성된 다수 전극부들중 각 하나의 (+)(-)전극부(3)에 대응 접촉되는 호환성의 (+)(-)건전지전극단자(4)를 구비하고, 타측 외면에 휴대단말배터리용 충전거치대에 거치되어서 충전가능하도록 하는 휴대단말배터리 충전단자부(4)를 구비하며,
    무선배터리팩(10)의 내부에는 휴대단말배터리 충전단자부(4)와 연결된 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)중의 하나가 내장되고 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)가 탑재된 인쇄회로기판(14)이 내장되게 구성하며;
    무선배터리팩(10)에 내장된 원격제어 및 배터리전원제어용 회로부(30)는;
    리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)의 배터리출력전압을 건전지수납부(2)에 실장되는 원통형 건전지들의 출력전압에 부합하는 건전지용 정전압 상태로 승압하는 승압부(32)와,
    원격제어기기(42)와의 무선인터페이스를 위한 원격제어기기용 무선인터페이스부(36)와,
    원격제어기용 무선인터페이스부(36)를 통한 원격제어기기(42)의 무선 원격제어명령 수신에 따른 제어를 수행하며, 원격제어기기(42)로부터의 이중잠금요청 유무에 따라 승압부(32)를 비활성화/활성화하여 무선배터리팩(10)의 건전지용 (+)(-)전극단자(4)에 대한 파워 오프/온이 이루어지게 제어하는 제어부(34)를 포함하여 구성하며,
    상기 승압부(32)는,
    충전지인 리튬이온전지나 리튬폴리머전지(12)로부터의 배터리 출력전압을 3V~28V의 승압가능 출력범위 내에서 건전지용 출력값에 맞게 승압하되 제어부(34)의 파워 온/오프 제어에 따라 활성화/비활성화 되는 인에이블단자(EN)을 구비한 스텝업 DC/DC 컨버터(50)와,
    스텝업 DC/DC 컨버터(50)의 출력전압이 건전지수납부(2)에 실장된 원통형 건전지들의 출력전압에 부합하는 건전지용 정전압 상태가 되도록 다수의 전압레벨 중의 하나의 전압레벨값으로 선택되게 하는 전압레벨 선택부(52)로 구성함을 특징으로 하는 건전지 대용 무선배터리팩 장치.
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