KR20030050390A - 배터리 장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야

본 발명은 배터리 장치에 관한 것임.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은, 시스템내의 컨버터 사용 빈도에 따라 배터리의 셀 구조를 능동적으로 변경하여 사용함으로써 시스템의 전원 변환 효율을 극대화하기 위한 배터리내의 셀 가변 장치를 제공함에 그 목적이 있음.

3. 발명이 해결 방법의 요지

본 발명은, 배터리 장치에 있어서, 전원의 충전 및 방전을 위한 배터리 셀이 다수개 설치되고, 상기 배터리 셀간에 스위치를 두고, 상기 스위칭 동작에 의해 가변적으로 다수개의 배티리 셀을 병렬 및 직렬로 연결하는 것을 특징으로 함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 휴대용 시스템의 배터리 등에 이용됨.

Description

배터리 장치{Battery apparatus}

본 발명은 배터리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩내 셀들의 조합을 직렬 및 병렬로 가변적으로 사용함으로서 시스템의 성능을 최적화 하기 위한 배터리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대용 시스템에 장착되는 배터리는 시스템의 최대 성능에 따라 설계된다.

예를 들어, 시스템의 최대 소비 전력이 50 와트[W} 일 경우에는 배터리내 하나의 셀이 2400mAh이라고 가정하면, 결국 배터리는 6개의 셀로 설계되어 51.8 와트의 최대 소비 전력을 갖도록 한다.

또한, 하나의 배터리 셀이 2200mAh인 경우에는 수치상으로는 6.4개의 셀로 설계되어야하나, 6.4개의 셀의 설계는 불가능함으로 결국 8개의 셀로 설계되어 63.3 와트의 최대 소비 전력을 갖도록 한다. 그리고, 일반적으로 셀의 용량 증대를 위한 개발 속도는 시스템의 요구 용량에 부응하지 못하기 때문에 보통 다수개 내지 많은 수의 셀을 사용하여 시스템에서 사용되는 최대 소비 전력에 맞추고 있는 실정이다.

보통, 배터리는 시스템에 전원을 공급하기 위해 충전 및 방전 동작을 반복적으로 수행함에 따라 일정 시간이 지나면 최초 설계시의 용량보다 적어지는 현상이 나타난다.

그럼에도 불구하고, 배터리를 장착하여 전원을 공급받은 시스템은 성능 향상을 위해 최초 시스템 사양보다 업 그레이된 장치가 교체 및 부가되는 경우가 많아 결국 시스템내에서 요구되는 최대 소비 전력은 증가되고 있다.

따라서, 최초 배터리내의 셀 구조를 변경하여, 업 그레이된 시스템 또는 반대로 시스템이 적은 소비 전력을 사용할 경우에 효율적으로 사용하고자 하여도 배터리팩은 제조 당시 시스템에 따라 고정된 셀 구조를 갖고 있어, 즉, 제조 당시 기계적으로 고정되어 있어서 사용자의 필요에 따른 변경이 불가능하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 시스템내의 컨버터 사용 빈도에 따라 배터리의 셀 구조를 능동적으로 변경하여 사용함으로써 시스템의 전원변환 효율을 극대화하기 위한 배터리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 장치에 대한 일실시예 구성도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

C 1 내지 C 6 : 배터리 셀

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리 장치에 있어서, 전원의 충전 및 방전을 위한 셀이 다수개 설치되고, 상기 셀간에 스위치를 두고, 상기 스위칭 동작에 의해 가변적으로 다수개의 셀을 병렬 및 직렬로 연결하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 배터리내의 셀 가변 장치에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 장치에 대한 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 배터리는 다수개의 셀(C1 내지 C6)이 직병렬로 연결되고, 상기 각 셀(C1 내지 C6)은 스위치(SW1 내지 SW4)에 의해 그 구조가 변경된다.

즉, 상기 스위치(SW1 내지 SW4)를 조정함으로 베터리를 3S2P(3 Serial 2 Parallel 또는 2S3P(2 Serial 3 Parallel)로 절환할 수 있다.

여기서, 시스템에서 3S2P(3 Serial 2 Parallel)를 요구 할 경우에는 제 1스위치(SW1)는 b접점으로 스위칭되고, 제 2스위치(SW2)는 c 접점으로 스위칭되며, 제 3스위치(SW3)는 오프되고 그리고 제 4스위치(SW4)는 f접점으로 스위칭된다.

따라서, 제 1 셀(C1), 제 3 셀(C3) 및 제 5 셀(C5)인 3개의 셀이 직렬로 연결되고, 상기 제 2 셀(C2), 제 4 셀(C4) 및 제 6 셀(C6)인 3 개의 셀이 직렬로 연결된다. 또한, 직렬로 연결된 각각의 3개의 셀은 서로 병렬로 연결되어 3S2P(3 Serial 2 Parallel)가 구현되고 이로인해 시스템에서 요구하는 최대 소비 전력에 부합되도록 조정할 수 있다.

한편, 시스템에서 2S3P(2 Serial 3 Parallel)를 요구 할 경우에는 제 1스위치(SW1)는 a접점으로 스위칭되고, 제 2스위치(SW2)는 d 접점으로 스위칭되며, 제 3스위치(SW3)는 온되고 그리고 제 4스위치(SW4)는 e접점으로 스위칭된다.

따라서, 제 1 셀(C1) 및 제 3 셀(C3)인 2개 셀이 직렬로 연결되고, 상기 제 2 셀(C2) 및 제 4 셀(C4)인 2개의 셀이 직렬로 연결된다. 그리고, 상기 제 5셀(C5) 및 제 6 셀(C6)인 2개의 셀이 직렬로 연결된다.

또한, 2개가 직렬로 연결된 각각의 셀 그룹은 서로 병렬로 연결되어 2S3P(3 Serial 2 Parallel)가 구현되고 이로인해 시스템에서 요구하는 최대 소비 전력에 부합되도록 조정할 수 있다.

여기서, 상기 시스템 전원의 효율 및 배터리의 사용기간은 배터리의 전압과 밀접합 관계가 있으므로 만약 시스템에서 스텝 다운 컨버터의 사용 빈도가 많을 경우에는 배터리의 전압이 낮을수록 전압 변환 효율이 좋으므로, 상기 2S3P(2 Serial 3 Parallel)의 형태를 사용한다.

또한, 상기 시스템에서 스텝 업 컨버터의 사용빈도가 많은 경우에는 배터리의 전압은 높을수록 효율이 좋음으로, 상기 3S2P(3 Serial 2 parallel)의 형태를 사용한다.

즉, 시스템 내부의 컨버터의 사용 빈도에 따라 배터리의 셀 구조를 능동적으로 변환하여 사용함으로서 전원 변환에 따른 효율이 극대화 될 수 있다.

한편, 상기와 같이 배터리내의 셀 구조는, 제품 설계시에 작업장내에서 고정되거나, 사용자에 의해 용이하게 변경 가능하도록 배터리 팩 외부에 스위치가 부착됨이 바람직하며, 특히 시스템에 적합하지 않은 형태로 변경될 경우에는 시스템에 영향을 줄 수 있으므로, 스위칭 동작시 현재의 셀 구조로 출력될 수 있는 최대 전력을 사용자가 알 수 있도록 함이 바람직하다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 배터리 장치는, 시스템내의 컨버터 사용 빈도에 따라 배터리의 셀 구조를 능동적으로 변경하여 사용함으로써 시스템의 전원변환 효율을 극대화할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 배터리 장치에 있어서,

   전원의 충전 및 방전을 위한 배터리 셀이 다수개 설치되고, 상기 배터리 셀간에 스위치를 두고, 상기 스위칭 동작에 의해 가변적으로 다수개의 배터리 셀을 병렬 및 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배터리 셀은,

   시스템의 스텝 다운 컨버터의 사용 빈도가 많을 경우 병렬로 연결되어 출력전압을 낮추고, 상기 시스템의 스텝 업 컨버터의 사용 빈도가 많을 경우 직렬로 연결되어 출력 전압을 높이는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.