KR101570876B1

KR101570876B1 - 전자담배

Info

Publication number: KR101570876B1
Application number: KR1020140147502A
Authority: KR
Inventors: 이충언
Original assignee: 이충언
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-11-20

Abstract

본 발명은 전자담배에 관한 것으로서, 용액을 저장하며 연기를 외부로 배출하는 카트리지와; 상기 카트리지로부터 공급된 용액을 기화시켜 연기를 생성하는 무화부와; 상기 무화부의 가열을 위한 가열회로부와; 배터리전압을 공급하는 배터리부와; 상기 배터리전압을 소정 크기의 동작전압으로 변환하기 위한 전압변환부와; 접속부를 통해 제공되는 외부전원을 이용하여 상기 배터리부를 충전하기 위한 충전부와; 사용자의 명령에 따라 상기 무화부가 선택적으로 가열되도록 상기 가열회로부를 제어하고, 상기 배터리부가 선택적으로 충전되도록 상기 충전부를 제어하며, 상기 전압변환부로부터 감지된 상기 배터리전압의 크기가 기 설정된 제1충전금지전압 이상인 경우, 상기 충전부를 통한 상기 배터리부의 충전 동작을 차단하도록 제어하는 제어부와; 상기 배터리부의 양단에 연결되어, 상기 배터리부로부터 감지된 배터리전압의 크기가 상기 제1충전금지전압보다 높은 제2충전금지전압 이상인 경우, 상기 배터리전압이 하강하도록 상기 배터리부를 방전시키는 배터리제어부를 포함한다.
이에 따라, 전자담배의 배터리를 과충전 및 과방전으로부터 보호할 수 있다.

Description

전자담배{ELECTRONIC CIGARETTE}

본 발명은 전자담배에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 과충전 및 과방전을 방지할 수 있는 전자담배에 관한 것이다.

전자담배는 담배 특유의 풍미를 위해 니코틴이 첨가된 액체를 가열 무화시켜 사용자가 이를 흡입하도록 함으로써 흡연효과를 누리도록 한다. 도 1은 본 발명과 관련된 전자담배를 도시한 도면이다. 이하 설명되는, 본 발명과 관련된 전자담배에 관한 사항은 반드시 공지된 기술이라 할 수 없다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전자담배는 대체로 원기둥 형상을 가진 본체케이싱(100)과 사용자가 무화된 기체를 흡입할 수 있는 사용자흡입부(200)를 갖는다. 전자담배의 본체케이싱(100)에는, 니코틴용액과 그 흡수제가 포함된 액상이 들어있는 카트리지와, 카트리지 내부 액체를 기화시키는 무화부와, 배터리부(120)가 연결되어 있다. 배터리부(120)에는 충전핀과 배터리가 마련되고, 배터리부(120)는 무화부에 전원을 공급한다. 본체케이싱(100)의 일단에는 본체케이싱(100)에 내장된 배터리를 충전할 수 있는 충전개구(101)가 형성되어 있다. 충전개구(101)를 통해 충전핀이 노출되어 외부 전원이 배터리에 공급된다.

그런데, 배터리가 계속 충전되어 과충전 상태가 되거나, 무화부의 동작 전압으로 인해 배터리가 과방전 상태가 되는 경우, 폭발의 위험이 있을 수 있고, 배터리의 수명을 단축시킬 수 있다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자담배의 배터리를 과충전 및 과방전으로부터 보호하는 것이다.

본 발명의 목적은 전자담배에 있어서, 용액을 저장하며 연기를 외부로 배출하는 카트리지와; 상기 카트리지로부터 공급된 용액을 기화시켜 연기를 생성하는 무화부와; 상기 무화부의 가열을 위한 가열회로부와; 배터리전압을 공급하는 배터리부와; 상기 배터리전압을 소정 크기의 동작전압으로 변환하기 위한 전압변환부와; 접속부를 통해 제공되는 외부전원을 이용하여 상기 배터리부를 충전하기 위한 충전부와; 사용자의 명령에 따라 상기 무화부가 선택적으로 가열되도록 상기 가열회로부를 제어하고, 상기 배터리부가 선택적으로 충전되도록 상기 충전부를 제어하며, 상기 전압회로부로부터 감지된 상기 배터리전압의 크기가 기 설정된 제1충전금지전압 이상인 경우, 상기 충전부를 통한 상기 배터리부의 충전 동작을 차단하도록 제어하는 제어부와; 상기 배터리부의 양단에 연결되어, 상기 배터리부로부터 감지된 배터리전압의 크기가 상기 제1충전금지전압보다 높은 제2충전금지전압 이상인 경우, 상기 배터리전압이 하강하도록 상기 배터리부를 방전시키는 배터리제어부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 가열회로부로부터 감지된 동작전압의 크기가 기 설정된 제1방전금지전압 이하인 경우, 상기 가열회로부의 가열 동작을 차단하도록 제어할 수 있다.

상기 배터리제어부는, 상기 배터리부로부터 감지된 배터리전압의 크기가 상기 제1방전금지전압보다 낮은 제2방전금지전압 이하인 경우, 상기 배터리부의 방전 동작을 차단할 수 있다.

상기 배터리제어부는, 충전 방향의 기생 다이오드를 포함하는 방전MOSFET을 포함하고, 상기 감지된 배터리전압의 크기가 상기 제2방전금지전압 이하인 경우, 상기 배터리부의 방전 동작을 차단하고, 상기 방전MOSFET의 기생 다이오드를 통한 충전이 허용되도록 제어할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전자담배의 배터리를 과충전 및 과방전으로부터 보호할 수 있다.

도 1은 관련기술의 전자담배를 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자담배의 구성을 도시한 블럭도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가열회로부를 도시한 회로도이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전압변환부를 도시한 회로도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 충전부를 도시한 회로도이며,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리제어부를 도시한 회로도이며,
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 배터리제어부를 도시한 회로도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전자담배의 구성을 나타내는 블록도이다. 이하 도 2를 참고하여 전자담배에 대해 설명한다.

전자담배는 카트리지에 포함된 액상형태의 니코틴 용액을 기화시켜 연기를 생성한 후 이를 흡입하여 흡연 효과를 누리기 위한 것이다. 전자담배는 배터리부(120), 전압변환부(130), LED부(160), 가열회로부(140), 충전부(150), 제어부(170) 및 배터리제어부(121)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 의한 전자담배는 앞서 도 1을 설명하면서 언급된 카트리지와 무화부가 적용될 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 전자담배의 구성은 하나의 실시예에 불과하며, 경우에 따라서는 이와 다르게 구성될 수도 있다. 즉, 도시되지는 않았으나, 도 2에 도시된 전자담배의 구성 중 적어도 하나가 배제되거나, 새로운 구성이 추가될 수도 있다.

배터리부(120)는 배터리전원을 공급한다. 배터리부(120)의 배터리전원(BAT+)은 전압변환부(130), 가열회로부(140) 및 충전부(150)에 인가된다.

가열회로부(140)는 무화부를 가열한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가열회로부(140)를 도시한 회로도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 가열회로부(140)는 제어부(170)로부터 수신된 HEAT_ON 제어신호가 가열 동작을 명령하는 HIGH 상태인 경우, 스위치 Q1을 연결함에 따라, 무화부와 연결된 접속단자(HOT)에 배터리전압(BAT+)이 공급되어 무화부가 가열된다. 가열회로부(140)는 제어부(170)로부터 수신된 HEAT_ON 제어신호가 차단 동작을 명령하는 LOW 상태인 경우, 스위치 Q1을 개방함에 따라, 배터리전압(BAT+)이 무화부로 공급되지 않아 무화부가 가열되지 않는다. 가열회로부(140)는 배터리전원(BAT+)이 인가되며, 무화부를 가열하는 동작전압의 크기를 감지한 후, 이를 알리는 CHECK 신호를 제어부(170)로 전송하고, 제어부(170)의 명령에 따라 무화부를 선택적으로 가열한다.

전압변환부(130)는 배터리전압을 소정 크기의 동작 전압으로 변환한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전압변환부(130)를 도시한 회로도이다. 전압변환부(130)는 저항(R2,R5)과 커패시터(C2,C3)로 구성되는 분배저항회로를 포함한다. 도 4를 참조하여 설명하면, 전압변환부(130)의 분배저항회로에 포함되는 R2와 R5의 사이 지점과 제어부(170)의 전압 감지핀(BAT_DET)이 서로 연결되어 있으므로, 제어부(170)는 전압 감지핀(BAT_DET)을 통해 배터리전압을 감지할 수 있다. 전압변환부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리전압(BAT+)의 크기를 동작 전압에 대응하는 3V로 변환하는 DC-DC컨버터를 포함할 수 있다.

LED부(160)는 사용자가 전자담배를 흡입하면 발광하여 흡입 여부를 표시한다. LED부(160)는 R,G,B소자를 포함하며, 인가된 동작 전압에 따라 각 소자를 구동한다.

충전부(150)는 접속부를 통해 제공되는 외부전원을 이용하여 배터리부(120)를 충전한다. 충전부(150)는 USB 접속부를 통해 접속된 외부전원으로 충전하는 USB충전부를 포함한다. USB접속부는 외부 전원이 접속될 수 있도록 충전개구(101)를 통해 충전핀이 노출된 형태를 포함한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 충전부(150)를 도시한 회로도이다. 충전부(150)는 저항(R1)과 커패시터(C1)와 USB접속부(P1)와 충전스위칭부(P2)를 포함한다. 충전스위칭부(P2)는 외부전원과 연결된 Vcc단자, 배터리전원(BAT+)과 연결된 BAT단자, 충전/방전동작을 제어하는 제어신호를 수신하는 CHRG 단자를 포함한다. 도 5를 참조하여 설명하면, 충전스위칭부(P2)는, 제어부(170)로부터 충전 동작을 수행할 것을 명령하는 충전제어신호를 CHRG단자를 통해 수신하는 경우, 외부전원이 인가된 Vcc단자와 배터리전원(BAT+)이 인가된 BAT단자가 연결되므로, 상기 외부전원이 배터리전원(BAT+)으로 전달되어 배터리부(120)가 충전된다. 만약, 충전스위칭부(P2)가 제어부(170)로부터 방전 동작을 수행할 것을 명령하는 방전제어신호를 CHRG단자를 통해 수신하는 경우, 외부전원이 인가된 Vcc단자와 배터리전원(BAT+)이 인가된 BAT단자가 개방되므로, 상기 외부전원이 배터리전원(BAT+)으로 전달되지 않고, 배터리전원(BAT+)이 배터리부(120)의 내부구성으로 전달되어 소모된다.

제어부(170)는 무화부가 선택적으로 가열되도록 가열회로부(140)를 제어하고, 배터리부(120)가 선택적으로 충전되도록 충전부(150)를 제어한다. 제어부(170)는, 가열회로부(140)로부터 동작전압의 크기를 알리는 CHECK 신호를 수신한 후, 수신된 동작전압의 크기가 정상범위에 속하는 경우, 예컨대, 제1방전금지전압을 초과하는 경우라면, 가열 동작을 명령하는 HIGH 상태의 HEAT_ON 제어신호를 가열회로부(140)로 전송하여 무화부를 가열시킬 수 있다. 제어부(170)는, 전압 감지핀(BAT_DET)을 통해 감지된 배터리전압의 크기가 정상범위에 속하는 경우, 예컨대, 제1충전금지전압 미만인 경우라면, 충전 동작을 수행할 것을 명령하는 충전제어신호를 충전부(150)의 CHRG단자에 전송하여 배터리부(120)를 충전시킬 수 있다.

또한, 제어부(170)는 전압감지핀(BAT_DET)을 통해 감지된 배터리전압의 크기가 기 설정된 제1충전금지전압 이상인지 여부를 판단한다. 예컨대, 제1충전금지전압은 과충전 상태를 감지하는 기준 전압인 4.2V일 수 있다. 제어부(170)는 확인된 배터리전압의 크기가 제1충전금지전압 이상이라고 판단되면, 배터리부(120)의 충전 동작을 차단하도록 제어한다. 구체적으로, 제어부(170)는 방전 동작을 수행할 것을 명령하는 방전제어신호를 충전부(150)의 CHRG단자에 전송하여 배터리부(120)의 충전을 차단할 수 있다.

또한, 제어부(170)는 가열회로부(140)로부터 수신한 CHECK 신호에 기초하여 동작전압의 크기를 확인한 후, 확인된 동작전압의 크기가 기 설정된 제1방전금지전압 이하인지 여부를 판단한다. 예컨대, 제1방전금지전압은 과방전 상태를 감지하는 기준 전압인 3.3V일 수 있다. 제어부(170)는 확인된 동작전압의 크기가 제1방전금지전압 이하라고 판단되면, 가열회로부(140)의 가열 동작을 차단하도록 제어한다. 구체적으로, 제어부(170)는 무화부가 가열되도록 가열회로부(140)를 제어하는 HEAT_ON 제어신호의 전송을 차단할 수 있다. 따라서, 전자담배의 배터리전압이 과충전 상태이면 충전 동작을 차단하고, 동작전압이 과방전 상태이면 가열 동작을 차단함으로써, 전자담배의 배터리의 과충전 및 과방전을 방지할 수 있다.

배터리제어부(121)는 배터리부(120)의 양단에 연결되며, 배터리부(120)로부터 감지된 배터리전압의 크기가 제1충전금지전압보다 높은 제2충전금지전압 이상인 경우, 배터리전압이 하강하도록 배터리부(120)를 방전시킨다. 예컨대, 제2충전금지전압은 4.2V의 제1충전금지전압보다 높은 4.3V일 수 있다. 배터리제어부(121)는 배터리부(120)로부터 감지된 배터리전압의 크기가 제1방전금지전압보다 낮은 제2방전금지전압 이하인 경우, 배터리부(120)의 방전 동작을 차단한다. 예컨대, 제2방전금지전압은 3.3V의 제1방전금지전압보다 낮은 2.7V일 수 있다. 배터리제어부(121)는 충전 방향의 기생 다이오드를 포함하는 방전MOSFET을 포함하며, 배터리부(120)로부터 감지된 배터리전압의 크기가 제2방전금지전압 이하인 경우, 배터리부(120)의 방전 동작을 차단하고, 방전MOSFET의 기생 다이오드를 통한 충전이 허용되도록 제어한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 배터리제어부(121)를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 배터리제어부(121)는 과충전검출기(OCD; overcharge detector) 및 과방전검출기(ODD; overdischarge detector)를 포함할 수 있다. 과충전검출기(overcharge detector)는 검출된 배터리전압의 크기가 기 설정된 제2충전금지전압 이상인지 여부를 판단하고, 과방전검출기(overdischarge detector)는 상기 검출된 배터리전압의 크기가 기 설정된 제2방전금지전압 이하인지 여부를 판단한다. 배터리제어부(121)는 제어논리부(control logic), 충전MOSFET(M1) 및 방전MOSFET(M2)를 더 포함한다.

제어논리부(control logic)는 과충전검출기(OCD)에 의해 검출된 배터리전압의 크기가 상기 제2충전금지전압 이상으로 판단되지 않는 경우, 충전MOSFET(M1)를 단락시켜 배터리부(120)의 충전 동작이 가능하도록 제어한다. 또한, 제어논리부(control logic)는 과방전검출기(ODD)에 의해 검출된 배터리전압의 크기가 제2방전금지전압 이하로 판단되지 않는 경우, 방전MOSFET(M2)를 단락시켜, 배터리부(120)의 방전 동작이 가능하도록 제어한다.

반면, 제어논리부(control logic)는 과충전검출기(OCD)에 의해 검출된 배터리전압의 크기가 상기 제2충전금지전압 이상으로 판단되는 경우, 충전MOSFET(M1)를 개방하여 배터리부(120)의 충전 동작을 차단한다. 이에 의해, 배터리부(120)는 배터리전압단자(BAT+)를 통해 충전부(150)로부터의 외부전원의 공급이 차단되어 충전되지 않는다. 한편, 충전MOSFET(M1)의 개방 시, 배터리부(120)는 배터리제어부(121)에는 배터리전압을 계속하여 공급하여 배터리부(120)의 방전이 이루어지므로, 배터리부(120)의 배터리전압은 감소된다. 또한, 제어논리부(control logic)는 과방전검출기(ODD)에 의해 검출된 배터리전압의 크기가 상기 제2방전금지전압 이하로 판단되는 경우, 방전MOSFET(M2)를 개방하여 배터리부(120)의 방전 동작을 차단하고, 방전MOSFET(M2)에 포함된 충전 방향의 기생 다이오드를 통한 충전이 허용되도록 제어한다. 따라서, 전자담배의 배터리전압이 과충전 상태로 판단되면 배터리부(120)의 충전 동작을 차단하고, 과방전 상태로 판단되면 배터리부(120)의 방전 동작을 차단함으로써, 전자담배의 배터리의 과충전 및 과방전을 방지할 수 있다. 또한, 만일 제어부(170)의 전압감지핀(BAT_DET)이 배터리전압을 제대로 감지하지 못하거나, 제어부(170)가 동작전압의 크기를 알리는 CHECK 신호를 가열회로부(140)로부터 제대로 수신하지 못하는 경우, 배터리제어부(121)를 통해 과충전 및 과방전을 판단한 후, 이를 방지하기 위한 제어 동작을 수행할 수 있으므로, 전자담배의 배터리 및 내부 구성을 이중적으로 보호할 수 있다는 장점을 가진다.

도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 의한 배터리제어부(121)를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 배터리제어부(121)는 충전MOSEFT(M1)과 방전MOSEFT(M2)를 각각 2개씩 병렬연결한 형태로서, 만일 두 개의 충전MOSFET(M1) 중 하나가 제대로 동작하지 않거나, 두 개의 방전MOSFET(M2) 중 하나가 제대로 동작하지 않는 경우에도, 남아있는 충전MOSFET(M1)과 방전MOSFET(M2)에 의해 개방/단락 상태를 계속할 수 있으므로, 배터리제어부(121) 내의 스위칭 동작이 보다 안정적으로 동작될 수 있다는 장점을 가진다. 그 외에 배터리제어부(121)의 과충전검출기(OCD; overcharge detector) 및 과방전검출기(ODD; overdischarge detector)에 의한 구체적인 동작은 도 6에서 설명한 바와 같다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

100: 본체케이싱
101: 충전개구
102: 스위치버튼
120: 배터리부
121: 배터리제어부
130: 전압변환부
140: 가열회로부
150: 충전부
160: LED부
170: 제어부
200: 사용자흡입부

Claims

전자담배에 있어서,
용액을 저장하며 연기를 외부로 배출하는 카트리지와;
상기 카트리지로부터 공급된 용액을 기화시켜 연기를 생성하는 무화부와;
상기 무화부의 가열을 위한 가열회로부와;
배터리전압을 공급하는 배터리부와;
상기 배터리전압을 소정 크기의 동작전압으로 변환하기 위한 전압변환부와;
접속부를 통해 제공되는 외부전원을 이용하여 상기 배터리부를 충전하기 위한 충전부와;
사용자의 명령에 따라 상기 무화부가 선택적으로 가열되도록 상기 가열회로부를 제어하고, 상기 배터리부가 선택적으로 충전되도록 상기 충전부를 제어하며, 상기 전압변환부의 일 지점에 마련되는 제 1 전압감지핀에서 감지된 상기 제 1 배터리전압의 크기가 기 설정된 제1충전금지전압 이상인 경우, 상기 충전부를 통한 상기 배터리부의 충전 동작을 차단하도록 제어하는 제어부와;
상기 배터리부의 양단에 연결되어, 상기 배터리부의 양단 중 적어도 하나의 지점에 마련되는 제 2 전압감지핀에서 감지된 제 2 배터리전압의 크기가 상기 제1충전금지전압보다 높은 제2충전금지전압 이상인 경우, 상기 제 2 배터리전압이 하강하도록 상기 배터리부를 방전시키는 배터리제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자담배.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 제 3 전압감지핀에서 감지된 동작전압의 크기가 기 설정된 제1방전금지전압 이하인 경우, 상기 가열회로부의 가열 동작을 차단하도록 제어하는 전자담배.
제2항에 있어서,
상기 배터리제어부는, 상기 제 2 전압감지핀에서 감지된 배터리전압의 크기가 상기 제1방전금지전압보다 낮은 제2방전금지전압 이하인 경우, 상기 배터리부의 방전 동작을 차단하는 전자담배.
제3항에 있어서,
상기 배터리제어부는, 충전 방향의 기생 다이오드를 포함하는 방전MOSFET를 포함하고,
상기 배터리제어부는, 상기 감지된 배터리전압의 크기가 상기 제2방전금지전압 이하인 경우, 상기 배터리부의 방전 동작을 차단하고, 상기 방전MOSFET의 기생 다이오드를 통한 충전이 허용되도록 제어하는 전자담배.