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KR102582440B1 - 배터리 충전장치 - Google Patents

배터리 충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파우치형 또는 박막형 배터리배터리를 다중으로 충전할 수 있는 배터리 충전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 충전장치는 파우치형 또는 박막형 배터리를 전용으로 개별 충전할 수 있어 파우치형 또는 박막형 배터리의 사용 및 활용 범위를 넓힐 수 있다.

Description

배터리 충전장치{Battery charging device}
본 발명은 배터리 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파우치형 또는 박막형 배터리배터리를 다중으로 충전할 수 있는 배터리 충전장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 전지 케이스를 구비한다.
일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
파우치형 이차 전지는 전극 조립체와, 전극 조립체를 수용하는 파우치 외장재로 이루어지는 것이 일반적이다. 여기서, 전극 조립체는 양극판과 음극판을 구비하며, 양극판과 음극판 사이에는 세퍼레이터가 개재된다. 그리고, 양극판과 음극판에는 각각 양극 탭과 음극 탭이 구비되고, 양극 탭과 음극 탭은 각각 양극 리드 및 음극 리드와 결합되며, 양극 리드와 음극 리드의 일부는 파우치 외장재의 외부로 노출됨으로써 외부 장치와 전기적으로 연결되는 전극 단자를 제공한다.
그러나, 종래에는 소비자가 필요에 따라 파우치형 이차 전지를 구매하는 경우 파우치형 이차 전지를 충전할 수 있는 전용 충전장치가 없고 어 파우치형 이차 전지의 사용이 매우 불편하고 까다로운 문제가 있다.
대한민국 등록특허 10-2157495 대한민국 공개특허 10-2019-0046515 대한민국 공개특허 10-2020-0063059
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 파우치형 또는 박막형 배터리 전용으로 다중 충전할 수 있는 배터리 충전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 충전장치는 일정 면적을 가지며, 일 측에 양극단자와 음극단자가 일정 길이 외부로 노출되게 구비된 복수의 박막형 배터리를 충전하기 위한 것으로서, 일 면에 상기 복수의 박막형 배터리를 각각 삽입하여 충전할 수 있는 복수의 개별충전슬롯이 마련된 도크부와; 상기 개별충전슬롯과 대응되는 상기 도크부 내부에 구비되고, 상기 개별충전슬롯에 삽입된 상기 박막형 배터리의 양극단자와 음극단자에 각각 접속되는 양극접속단자부와 음극접속단자부를 갖는 복수의 개별충전단자부와; 상기 개별충전단자부들에 각각 독립적으로 접속되어 상기 개별충전단자부들에 전원을 공급하고, 상기 박막형 배터리의 충전 상태를 개별적으로 모니터링 및 충전을 제어하는 충전관리모듈과; 외부전력원에 접속되어 상기 충전관리모듈에 외부전원을 공급하는 외부전원연결부와; 상기 박막형 배터리의 충전상태를 각각 표시하는 충전상태표시부;를 구비하고, 상기 양극접속단자부 또는 상기 음극접속단자부는 각각 서로 대향되는 양측에서 상기 양극단자 또는 상기 음극단자를 서로를 향해 탄성적으로 가압하는 제1가압편 및 제2가압편이 마련된 가압단자부와, 상기 가압단자부에서 일 측으로 연장되어 상기 도크부 내부에 마련된 격벽에 고정되는 고정부와, 상기 가압단자부로부터 연장되어 상기 충전관리모듈에서 연장된 전원공급케이블에 접속되는 케이블접속부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 충전장치는 파우치형 또는 박막형 배터리를 전용으로 개별 충전할 수 있어 파우치형 또는 박막형 배터리의 사용 및 활용 범위를 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 충전장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 충전장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 충전장치의 내부 구조를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 충전장치의 제어계통을 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 충전장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 배터리 충전장치가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 충전장치는 도크부(100)와, 개별충전단자부(200)와, 충전관리모듈(300)과, 외부전원연결부(400)와, 충전상태표시부(500)를 구비한다.
도크부(100)는 일정 면적을 가지며 일 측에 양극단자(11)와 음극단자(12)가 일정 길이 외부로 노출되게 구비된 박막형 배터리(10)를 충전하기 위해 박막형 배터리(10)를 장착 및 도킹시키는 부분으로, 상면에 박막형 배터리(10)를 각각 삽입하여 충전할 수 있는 복수의 개별충전슬롯(101)이 마련된다.
도크부(100)는 내부에 공간부를 갖는 직육면체 형상으로 형성되며, 상면에 상술한 개별충전슬롯(101)이 형성된 구조를 가진다. 도크부(100) 내부에는 후술하는 개별충전단자부(200)를 지지하기 위한 격벽(105)이 수평으로 형성된다.
본 실시 예에서 개별충전슬롯(101)을 도크부(100)의 상면에 개별충전슬롯(101)을 형성한 것을 적용하였으나, 이와 다르게 측면에 형성할 수 있음은 물론이다. 이 경우 상하 길이가 좌우 또는 전후 폭보다 길게 형성하고 격벽(105) 또한 수직으로 형성하여 여러 개의 박막형 배터리(10)를 장착 및 충전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
개별충전단자부(200)는 복수의 박막형 배터리(10)를 개별적으로 충전할 수 있도록 복수개가 구비된다. 개별충전단자부(200)는 개별충전슬롯(101)과 대응되는 도크부(100) 내부에 구비된다. 개별충전단자부(200)는 개별충전슬롯(101)에 삽입된 박막형 배터리(10)의 양극단자(11)와 음극단자(12)에 각각 접속되는 양극접속단자부와 음극접속단자부를 구비한다.
양극접속단자부와 음극접속단자부는 개별적으로 구비되되 동일한 구성을 가지며, 양극접속단자부와 음극접속단자부 각각은 가압단자부(220)와, 고정부(230)와, 케이블접속부(240)를 구비한다.
가압단자부(220)는 서로 대향되는 양측에서 양극단자(11) 또는 음극단자(12)를 서로를 향해 탄성적으로 가압하는 제1가압편(221) 및 제2가압편(222)이 마련된다. 가압단자부(220)는 고정부(230)에 일 측에 연결되어 있으며, 제1가압편(221) 및 제2가압편(222)은 고정부(230)의 단부로부터 2개로 분기된 구조를 가진다. 제1가압편(221) 및 제2가압편(222)은 외력이 없을 때 서로 밀착된 상태를 유지하고 있다가 제1가압편(221) 및 제2가압편(222) 사이로 양극단자(11) 또는 음극단자(12)가 진입되면 벌어지며, 양극단자(11) 또는 음극단자(12)가 인출되면 다시 밀착될 수 있게 탄성을 가진다.
고정부(230)는 가압단자부(220)에서 일 측으로 연장되어 도크부(100) 내부에 마련된 격벽(105)에 고정되는 부분으로 가압단자부(220)와 직교하도록 연장된다. 고정부(230)는 고정피스 등을 통해 격벽(105)에 고정될 수 있다.
케이블접속부(240)는 가압단자부(220)로부터 하방으로 연장되어 충전관리모듈(300)에서 연장된 전력공급케이블(C)에 접속된다. 케이블접속부(240)는 전력공급케이블(C)의 단부에 구비된 터미널(T)과 피스를 통해 결합 및 접속될 수 있게 형성된다. 케이블접속부(240)는 격벽(105)에 구비된 통과구멍을 통해 도크부(100) 하부의 공간으로 노출되게 설치된다.
충전관리모듈(300)은 개별충전단자부(200)들에 각각 독립적으로 접속되어 개별충전단자부(200)들에 전원을 공급하고, 박막형 배터리(10)의 충전 상태를 개별적으로 모니터링 및 충전을 제어하는 것으로서, 스위칭부(310)와, 배터리관리부(320)와, 제어부(330)를 구비한다.
스위칭부(310)는 개별충전단자부(200)에 접속된 박막형 배터리(10)의 전압에 따라 개별충전단자부(200) 중에서 충전이 필요한 개별충전단자부(200)에 선택적으로 전원을 공급하도록 전원을 스위칭하여 공급한다.
배터리관리부(320)는 개별충전단자부(200)들에 각각 접속되어 개별충전단자부(200)들에 각각 접속되어 있는 박막형 배터리(10)의 전압을 측정 및 모니터링하며, 모니터링 정보를 제어부(330)에 전달한다.
제어부(330)는 배터리관리부(320)에서 모니터링된 정보를 수신하여 박막형 배터리(10)의 충전 여부를 결정 및 스위칭부(310)의 동작을 제어한다.
외부전원연결부(400)는 외부전력원에 접속되어 충전관리모듈(300)에 외부전원을 공급한다.
충전상태표시부(500)는 박막형 배터리(10)의 충전상태를 각각 표시하는 것으로, 도크부(100)의 상면에 구비된다. 충전상태표시부(500)는 개별충전슬롯(101)과 인접한 도크부(100)의 상면에 개별충전슬롯(101)별로 박막형 배터리(10)의 충전 상태를 표시할 수 있는 적색 LED(501)와, 황색 LED(502)와, 녹색 LED(503)를 구비한다. 적색 LED(501)는 해당 개별충전슬롯(101)에 장착된 박막형 배터리(10)의 충전 상태가 설정된 최저충전량 미만인 경우 적색 빛을 방출하고, 황색 LED는 해당 개별충전슬롯(101)에 장착된 박막형 배터리(10)의 충전 상태가 최저충전량 이상인 경우 황색 빛을 방출하며, 녹색 LED(503)는 해당 개별충전슬롯(101)에 장착된 박막형 배터리(10)의 충전 상태가 적정충전량인 경우 녹색 빛을 방출한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 배터리 충전장치는 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 박막형 배터리
11 : 양극단자
12 : 음극단자
100 : 도크부
200 : 개별충전단자부
300 : 충전관리모듈
400 : 외부전원연결부
500 : 충전상태표시부
501 : 적색 LED
502 : 황색 LED
503 : 녹색 LED

Claims (1)

  1. 일정 면적을 가지며, 일 측에 양극단자와 음극단자가 일정 길이 외부로 노출되게 구비된 복수의 박막형 배터리를 충전하기 위한 배터리 충전장치에 있어서,
    일 면에 상기 복수의 박막형 배터리를 각각 삽입하여 충전할 수 있는 복수의 개별충전슬롯이 마련된 도크부와;
    상기 개별충전슬롯과 대응되는 상기 도크부 내부에 구비되고, 상기 개별충전슬롯에 삽입된 상기 박막형 배터리의 양극단자와 음극단자에 각각 접속되는 양극접속단자부와 음극접속단자부를 갖는 복수의 개별충전단자부와;
    상기 개별충전단자부들에 각각 독립적으로 접속되어 상기 개별충전단자부들에 전원을 공급하고, 상기 박막형 배터리의 충전 상태를 개별적으로 모니터링 및 충전을 제어하는 충전관리모듈과;
    외부전력원에 접속되어 상기 충전관리모듈에 외부전원을 공급하는 외부전원연결부와;
    상기 박막형 배터리의 충전상태를 각각 표시하는 충전상태표시부;를 구비하고,
    상기 양극접속단자부 또는 상기 음극접속단자부는 각각 서로 대향되는 양측에서 상기 양극단자 또는 상기 음극단자를 서로를 향해 탄성적으로 가압하는 제1가압편 및 제2가압편이 마련된 가압단자부와, 상기 가압단자부에서 일 측으로 연장되어 상기 도크부 내부에 마련된 격벽에 고정되는 고정부와, 상기 가압단자부로부터 연장되어 상기 충전관리모듈에서 연장된 전원공급케이블에 접속되는 케이블접속부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
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