KR20160077934A - 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩 - Google Patents

무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나의 공용 안테나로 무선 충전과 근거리 통신 기능을 동시에 갖는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 배터리 셀에 부착된 안테나부; 상기 안테나부에 유도된 에너지 레벨을 센싱하는 센싱부; 상기 센싱부의 센싱 신호에 의해 상기 에너지 레벨이 무선 충전을 위한 제1에너지 레벨인지 또는 근거리 통신을 위한 제2에너지 레벨인지 판단하는 컨트롤러; 및, 상기 컨트롤러의 제어 신호에 의해 상기 안테나부를 배터리 충전부 또는 근거리 통신부에 연결하는 스위칭부를 포함하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 개시한다.

Description

무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩{BATTERY PACK WITH WIRELESS CHARGING AND NEAR FIELD COMMUNICATION FUNCTIONS}
본 발명의 일 실시예는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩에 관한 것이다.
최근의 이동 통신 단말기는 근거리 통신(Near Field Communication)을 위해 안테나를 갖는다. 이러한 근거리 통신에 의해, 이동 통신 단말기는 지하철, 버스, 택시 등에서 교통 카드로 이용되거나, 각종 전자 상거래의 결제 수단으로 이용될 수 있다. 일반적으로 안테나는 단말기의 배터리 팩에 부착되거나, 또는 단말기의 케이스에 부착된다. 일례로, 배터리 팩에 안테나가 부착되는 경우, 안테나는 접착층을 통하여 배터리 셀에 부착된다.
본 발명의 일 실시예는 하나의 공용 안테나로 근거리 통신 뿐만 아니라 무선 충전이 가능한 배터리 팩을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 고전압의 무선 충전 영역과 저전압의 근거리 통신 영역을 전기적으로 분리하여, 상호간 전기적 간섭 현상이 발생하지 않도록 한 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩은 배터리 셀에 부착된 안테나부; 상기 안테나부에 유도된 에너지 레벨을 센싱하는 센싱부; 상기 센싱부의 센싱 신호에 의해 상기 에너지 레벨이 무선 충전을 위한 제1에너지 레벨인지 또는 근거리 통신을 위한 제2에너지 레벨인지 판단하는 컨트롤러; 및, 상기 컨트롤러의 제어 신호에 의해 상기 안테나부를 배터리 충전부 또는 근거리 통신부에 연결하는 스위칭부를 포함한다.
상기 컨트롤러는 상기 제1에너지 레벨로 판단될 경우 상기 안테나부가 상기 배터리 충전부에 연결되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있고, 상기 제2에너지 레벨로 판단될 경우 상기 안테나부가 상기 근거리 통신부에 연결되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
상기 에너지 레벨은 전압, 전류, 전력 또는 주파수의 레벨일 수 있다.
상기 제1에너지 레벨과 상기 제2에너지 레벨은 다를 수 있다.
상기 배터리 충전부는 상기 스위칭부에 연결된 AC-DC 컨버터; 및 상기 AC-DC 컨버터와 상기 배터리 셀 사이에 연결된 충전 회로를 포함한다.
상기 센싱부, 컨트롤러, 스위칭부, 배터리 충전부 및 근거리 통신부는 회로기판에 실장될 수 있고, 상기 회로기판은 배터리 셀에 결합될 수 있다.
상기 배터리 충전부가 제1군으로 정의되고, 상기 근거리 통신부가 제2군으로 정의되며, 상기 제1군과 제2군은 상기 회로기판에서 전기적으로 분리되어 실장될 수 있다.
상기 회로기판은 상기 안테나부의 안테나 배선이 연결되는 안테나 단자; 및 상기 안테나부의 안테나 배선이 안착되는 안착홈을 더 포함할 수 있다.
상기 안테나 배선과 회로기판, 또는 상기 안테나 배선과 배터리 셀 사이에 절연 부재가 더 개재될 수 있다.
상기 안테나부는 상기 배터리 셀에 부착된 페라이트층; 및 상기 페라이트층에 부착된 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀은 각형 배터리 또는 파우치형 배터리일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 하나의 공용 안테나로 근거리 통신 뿐만 아니라 무선 충전이 가능한 배터리 팩을 제공한다. 즉, 하나의 공용 안테나로 수신된(또는 유도된) 에너지 레벨에 따라 무선 충전 기능이 활성화되거나, 또는 근거리 통신 기능이 활성화된다. 일례로, 안테나를 통해 유도된 에너지 레벨이 미리 정해진 제1에너지 레벨일 경우 무선 충전 기능이 턴온되고, 근거리 통신 기능이 턴오프된다. 다른예로, 안테나를 통해 유도된 에너지 레벨이 미리 정해진 제2에너지 레벨일 경우 근거리 통신 기능이 턴온되고, 무선 충전 기능이 턴오프된다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 고전압의 무선 충전 영역과 저전압의 근거리 통신 영역을 전기적으로 완전히 분리하여, 상호간 전기적 간섭 현상이 발생하지 않도록 한 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 제공한다. 즉, 고전압의 무선 충전 영역과 저전압의 근거리 통신 영역이 회로기판 위에 실장되되, 회로기판 위에서 고전압의 무선 충전 영역과 저전압의 근거리 통신 영역이 전기적으로 완전히 분리되어 형성됨으로써, 고전압의 무선 충전 영역과 저전압의 근거리 통신 영역이 상호간 전기적 간섭 현상을 일으키지 않는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 1b는 무선 충전 동작을 도시한 회로도의 일례이며, 도 1c는 근거리 통신 동작을 도시한 회로도의 일례이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 도시한 사시도 및 분해 사시도이다.
도 3은 도 2b의 3영역을 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩의 일부 조립 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩의 안테나를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 배터리 팩의 동작을 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩의 블럭도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면, 무선 충전 동작에 대한 회로도의 일례가 도시되어 있으며, 도 1c를 참조하면, 근거리 통신 동작에 대한 회로도의 일례가 도시되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩(100)은 안테나부(130), 센싱부(171), 컨트롤러(172), 스위칭부(173), 배터리 충전부(174) 및 근거리 통신부(177)를 포함한다.
안테나부(130)는, 아래에서 다시 설명하겠지만, 배터리 셀(110)의 장변 영역 또는/및 단변 영역에 설치되며, 이는 무선 충전 신호를 수신하거나 또는/및 근거리 통신 신호를 수신한다. 다르게 설명하면, 안테나부(130)를 통해 무선 충전 신호가 유도되거나 또는/및 근거리 통신 신호가 유도될 수 있다.
여기서, 무선 충전은 전선없이 전력을 무선으로 공급하여 배터리 셀(110)을 충전함을 의미하며, 이는 자기 유도 방식, 자기 공진 방식, 마이크로 웨이브 방식 및 그 등가 방식이 가능하다. 그러나, 본 발명이 이를 한정하지 않는다. 또한, 근거리 통신은 두대 이상의 단말기를 대략 10 cm 이내로 접근시켜 양방향으로 데이터를 송수신함을 의미하며, NFC(Near Field Communication), Zigbee, Bluetooth, wifi 또는 그 등가 방식이 가능하다. 그러나, 본 발명이 이를 한정하지 않는다.
센싱부(171)는 안테나부(130)로부터 수신된(또는 유도된) 에너지 레벨을 센싱하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 컨트롤러(172)에 전송한다. 즉, 안테나부(130)에 무선 충전 신호(예를 들면, 제1에너지 레벨)가 유도되면, 센싱부(171)는 무선 충전 신호에 대응하는 제1센싱 신호를 컨트롤러(172)에 전송한다. 또한 안테나부(130)에 근거리 통신 신호(예를 들면, 제2에너지 레벨)가 유도되면, 센싱부(171)는 근거리 통신 신호에 대응하는 제2센싱 신호를 컨트롤러(172)에 전송한다.
여기서, 에너지 레벨은 전압, 전류, 전력 및/또는 주파수의 레벨을 의미한다. 일례로, 에너지가 전압, 전류 또는 전력일 경우, 제1에너지 레벨이 제2에너지 레벨보다 상대적으로 클 수 있다. 구체적으로, 에너지가 전력일 경우 제1에너지 레벨은 통상 수 w 내지 수 kw인 반면, 제2에너지 레벨은 수 μw 내지 수 mw일 수 있다. 또한, 에너지가 주파수일 경우, 제1에너지 레벨이 제2에너지 레벨보다 작을 수 있다. 구체적으로, 제1에너지 레벨은 수 Hz 내지 수십 Hz인 반면, 제2에너지 레벨은 수 MHz 내지 수십 MHz일 수 있다.
이와 같이 센싱부(171)가 무선 충전 신호(제1에너지 레벨) 또는/및 근거리 통신 신호(제2에너지 레벨)에 대응하는 제1센싱 신호 또는/및 제2센싱 신호를 컨트롤러(172)에 전송함으로써, 컨트롤러(172)는 시간 지연없이 미리 정의된 제어 신호를 바로 스위칭부(173)에 출력할 수 있게 된다. 따라서, 예를 들면, 근거리 통신 시 동작 시간이 지연되거나, 또는 데이터가 손실되지 않는다.
컨트롤러(172)는 센싱부(171)로부터 제1센싱 신호가 입력되면 센싱된 에너지 레벨을 무선 충전을 위한 제1에너지 레벨로 판단한다. 또한, 컨트롤러(172)는 센싱부(171)로부터 제2센싱 신호가 입력되면 센싱된 에너지 레벨을 근거리 통신을 위한 제2에너지 레벨로 판단한다. 더불어, 컨트롤러(172)는 제1센싱 신호 및 제2센싱 신호에 대응하는 제어 신호를 스위칭부(173)에 출력한다.
일례로, 컨트롤러(172)는 센싱부(171)로부터 센싱된 에너지 레벨이 제1에너지 레벨이라고 판단될 경우, 스위칭부(173)에 미리 정해진 제1제어 신호를 출력한다. 또한, 컨트롤러(172)는 센싱부(171)로부터 센싱된 에너지 레벨이 제2에너지 레벨이라고 판단될 경우, 스위칭부(173)에 미리 정해진 제2제어 신호를 출력한다.
스위칭부(173)는 안테나부(130)를 배터리 충전부(174)에 전기적으로 연결하거나, 또는 안테나부(130)를 근거리 통신부(177)에 전기적으로 연결한다. 일례로, 컨트롤러(172)로부터 제1제어 신호가 입력될 경우, 스위칭부(173)는 안테나부(130)를 배터리 충전부(174)에 전기적으로 연결한다. 물론, 이때 안테나부(130)는 근거리 통신부(177)로부터 전기적으로 분리된다. 또한, 컨트롤러(172)로부터 제2제어 신호가 입력될 경우, 스위칭부(173)는 안테나부(130)를 근거리 통신부(177)에 전기적으로 연결한다. 물론, 이때 안테나부(130)는 배터리 충전부(174)로부터 전기적으로 분리된다.
이를 위해 스위칭부(173)는 3단자 스위치, 릴레이, SCR(Silicon Controlled Rectifier), GTO (Gate Turn Off SCR), BJT (Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gated Bipolar Transistor), MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 및 그 등가물 중의 어느 하나 또는 그 조합으로 구현될 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.
더불어, 이러한 스위칭부(173)의 신속한 동작을 위해, 센싱부(171), 컨트롤러(172) 및 스위칭부(173)는 하나의 시스템 온 칩(System On Chip) 또는 시스템 인 칩(System In Chip)으로 구현될 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다.
배터리 충전부(174)는 AC-DC 컨버터(175) 및 충전 회로(176)를 포함한다. AC-DC 컨버터(175)는 안테나부(130)로부터 유도된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여, 충전 회로(176)에 출력한다. 일례로, AC-DC 컨버터(175)는 대략 5 V의 직류 전압을 충전 회로(176)에 공급한다. 또한, 충전 회로(176)는 상술한 직류 전압으로 배터리 셀(110)을 충전한다.
여기서, 충전 회로(176)는 정전압 정전류 방식으로 배터리 셀(110)을 충전할 수 있으며, 배터리 셀(110)의 과충전을 방지하기 위해 보호 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 일례로, 보호 회로는 배터리 셀(110)의 충전 전압이 기준 전압을 초과할 경우 충전 경로를 차단하도록 한다. 따라서, 이러한 보호 회로에 의해 배터리 셀(110)은 과충전 되지 않는다. 배터리 셀(110)은 통상의 각형 배터리, 파우치형 배터리, 원통형 배터리 및 그 등가물일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하지 않는다. 이와 같이 하여, 충전 회로(176)는 전선없이 배터리 셀(110)이 무선 충전 방식 및 정전압 정전류 방식으로 충전되도록 하며, 또한 배터리 셀(110)이 미리 정해진 충전 전압 미만으로 충전되도록 한다.
근거리 통신부(177)는, 예를 들면, NFC 매칭 회로, NFC 컨트롤러 및/또는 메모리(도시되지 않음) 등을 포함하며, 이는 이동 통신 단말기가 외부 단말기와 데이터 통신을 수행하도록 한다. 물론, 이러한 근거리 통신부(177)는 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결되지 않은 대신 이동 통신 단말기에 전기적으로 연결되어, 양측 단말기 사이에 데이터 통신이 가능하도록 한다. 여기서, NFC 매칭 회로, NFC 컨트롤러 및/또는 메모리 중 어느 하나 또는 전부는 배터리 팩이 아닌 이동 통신 단말기에 실장될 수도 있다. 이와 같이 하여, 근거리 통신부(177)는, 예를 들면, 이동 통신 단말기가 기존 RFID 카드처럼 동작하는 카드 에뮬레이션 모드, 카드 리더기로 동작하는 리더/라이트 모드, 또는 두대의 호환 기기가 서로 통신하는 P2P 모드 등을 수행하도록 한다. 물론, 여기서 이동 통신 단말기가 일례로 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예를 들면 가전 제품, PC 또는 그 등가물에 적용될 수 있음은 당연하다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나부(130)로부터 센싱된 신호가 제1에너지 레벨일 경우, 컨트롤러(172)는 스위칭부(173)를 제어하여 안테나부(130)가 배터리 충전부(174)에 전기적으로 연결되도록 한다. 이때, 안테나부(130)와 근거리 통신부(177)는 전기적으로 분리된다.
한편, 도 1c에 도시된 바와 같이, 안테나부(130)로부터 센싱된 신호가 제2에너지 레벨일 경우, 컨트롤러(172)는 스위칭부(173)를 제어하여 안테나부(130)가 근거리 통신부(177)에 전기적으로 연결되도록 한다. 이때, 안테나부(130)와 배터리 충전부(174)는 전기적으로 분리된다.
더불어, 전압 및 전류 관점에서 보았을 때 무선 충전 신호는 일반적으로 근거리 통신 신호에 비해 에너지 레벨이 높고, 또한 동작 시간 관점에서 보았을 때 무선 충전 시간이 일반적으로 근거리 통신 시간에 비해 길다. 따라서, 본 발명은 기본적으로 도 1c에서와 같이 컨트롤러(172)에 의해 스위칭부(173)가 항상 안테나부(130)를 근거리 통신부(177)에 접속되도록 하고, 상대적으로 긴 시간동안 상대적으로 높은 에너지 레벨(예를 들면, 제1에너지 레벨)이 입력될 경우에만, 비로서 스위칭부(173)가 안테나부(130)를 배터리 충전부(174)에 연결하도록 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 상대적으로 짧은 시간동안 수행되는 근거리 통신이 에러없이 수행되어, 근거리 통신의 신뢰성이 향상되도록 할 수 있다.
이때 상대적으로 높은 에너지 레벨(예를 들면, 제1에너지 레벨)에 의해 근거리 통신부(177)가 손상될 수 있으므로, 스위칭부(173)와 근거리 통신부(177)의 사이에 과전압 및 과전류를 바이패스시키는 TVS(Transient Voltage Suppression) 소자(178)가 연결됨이 바람직하다. 즉, 비록 스위칭부(173)에 의해 안테나부(130)와 근거리 통신부(177)가 전기적으로 연결되어 있는 상태에서, 안테나부(130)를 통해 고전압의 무선 충전 신호가 입력된다고 해도, TVS 소자(178)에 의해 근거리 통신부(177)가 안전하게 보호된다.
이와 같이 하여, 본 발명은 하나의 공통 안테나로 무선 충전과 근거리 통신 기능을 동시에 갖는 배터리 팩을 제공하게 된다. 또한, 본 발명은 고전압의 무선 충전 영역과 저전압의 근거리 통신 영역이 스위칭부에 의해 전기적으로 완전히 분리되도록 하여, 상호간 전기적 간섭 현상이 발생하지 않도록 한 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 제공하게 된다.
더불어, 본 발명은 기본적으로 공통 안테나가 근거리 통신 기능을 수행하도록 하고, 무선 충전 신호가 입력될 경우 TVS 소자가 근거리 통신부를 보호하도록 한 이 후, 근거리 통신부가 턴오프되도록 하고, 이어서 배터리 충전부가 턴온되도록 함으로써, 근거리 통신이 에러없이 신속하게 이루어지고, 또한 무선 충전 신호에도 근거리 통신부가 손상되지 않는 배터리 팩을 제공하게 된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩의 사시도 및 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 3을 참조하면, 도 2b의 3영역에 대한 확대도가 도시되어 있으며, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩에 대한 일부 조립 사시도가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110), 회로모듈(120), 안테나부(130), 상부 커버(140), 하부 커버(150) 및 라벨(160)을 포함한다. 여기서, 회로모듈(120)은 상대적으로 고전압 영역과 상대적으로 저전압 영역을 포함할 수 있으며, 이들 상호간 간섭 현상이 발생하지 않도록, 고전압 영역과 저전압 영역이 전기적으로 완전히 분리되어 회로모듈(120) 위에 형성될 수 있다. 또한, 안테나부(130)는 무선 충전 신호 및/또는 근거리 통신 신호의 수신(또는 유도) 효율 향상과 강성 확보를 위해 페라이트층(135) 및 보강층(136)을 더 포함할 수 있다.
배터리 셀(110)은 각형 캔(111), 전극 조립체(미도시), 전극 단자(115), 절연 가스켓(116) 및 캡 플레이트(117)를 포함한다. 캔(111)의 일측에 형성된 개구부(미도시)를 통해 전극 조립체가 캔(111)의 내부에 수용되며, 개구부는 캡 플레이트(117)로 밀봉된다. 배터리 셀(110)은 전기적으로 양극과 음극을 가지며, 충방전을 수행할 수 있는 배터리 팩의 최소 단위가 될 수 있다. 여기서, 각형 캔(111)은 각형 케이스로 정의될 수도 있다.
캔(111)은 속이 비어 있는 대략 직육면체의 형태일 수 있다. 즉, 캔(111)은 상대적으로 넓은 두개의 장측면(112)과, 두개의 장측면(112)을 상호간 연결하며 상대적으로 좁은 두개의 단측면(113)과, 두개의 장측면(112) 및 두개의 단측면(113)을 상호간 연결하는 바닥면(114)을 포함한다. 여기서, 바닥면(114)과 반대 방향에 개구부가 형성된다. 또한, 두개의 단측면(113)은 곡면 형태로 형성될 수 있다. 캔(111)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 스테인리스 스틸 및 그 등가물로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 또한, 캔(111)은 그 자체가 전극 단자(예를 들면, 양극 단자) 역할을 할 수 있다.
전극 조립체는 양극판, 음극판, 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 세퍼레이터는 양극판과 음극판의 사이에 위치하며, 전극 조립체는 전체적으로 젤리롤(jelly-roll) 형태로 권취 또는 스택될 수 있다. 전극 조립체는 캔(111)의 개구부를 통해 캔(111)의 내부로 삽입될 수 있다. 물론, 캔(111)에는 전극 조립체와 함께 전해액이 수용된다.
전극 단자(115)는 절연 가스켓(116)으로 둘러싸여 있으며, 이는 캡 플레이트(117)를 관통하여 상부 방향으로 돌출 및/또는 노출되어 있다. 또한, 전극 단자(115)는, 예를 들면, 음극판과 전기적으로 연결되고, 캡 플레이트(117)는, 예를 들면, 양극판과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 전극 단자(115)는 음극이 되고, 캡 플레이트(117) 및 캔(111)은 양극이 될 수 있다.
캡 플레이트(117)는 상술한 바와 같이 캔(111)의 개구부를 밀봉하여, 캔(111)의 내부에 위치된 전극 조립체 및 전해액이 외부로 이탈 및/또는 누액되지 않도록 한다. 이를 위해, 캡 플레이트(117)는 캔(111)의 상단에 레이저 용접된다.
회로모듈(120)은 배터리 셀(110)의 상부에 위치되어, 배터리 셀(110)과 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 회로모듈(120)은 관통홀(121a)을 갖는 회로기판(121), 안테나 단자(122), 내부 단자(123a,123b) 및 외부 단자(124)를 포함한다. 또한, 회로모듈(120)은 회로기판(121) 위에 실장된 센싱부(171), 컨트롤러(172), 스위칭부(173), 배터리 충전부(174) 및 근거리 통신부(177)를 더 포함한다. 이밖에도 회로모듈(120)은 회로기판(121) 위에 형성된 과충전/과방전/과전류용 보호회로 소자를 포함하나, 이는 당업자에게 공지되어 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
회로기판(121)은 통상의 경성 인쇄회로기판 또는 연성 인쇄회로기판일 수 있으며, 대략 중앙에 내부 단자(123a)가 배터리 셀(110)의 전극 단자(115)와 전기적으로 연결될 수 있도록 용접 툴이 삽입되는 관통홀(121a)이 형성될 수 있다.
안테나 단자(122)는 회로기판(121)의 표면에 형성되어 있으며, 이러한 안테나 단자(122) 위에 안테나 배선(133)이 전기적으로 접속된다. 특히, 배터리 셀(100)로부터 안테나 단자(122)까지 안테나 배선(133)이 지나갈 수 있도록 회로기판(121)의 측부에 일정 깊이의 요홈(121b)이 형성될 수 있으며, 이러한 요홈(121b)에는 절연지(125)(또는 절연층)가 개재될 수 있다. 회로기판(121)의 측부에 형성된 요홈(121b)은 안테나 배선(133)이 외부로 과도하게 돌출되지 않도록 하여, 배터리 팩(100)의 조립 공정이 용이해지도록 한다. 또한 절연지(125)(또는 절연층)는 회로기판(121)에 형성된 도전 패턴(미도시)과 안테나 배선(133)이 상호간 전기적으로 쇼트되지 않도록 한다.
내부 단자(123a,123b)는 배터리 셀(110)의 전극 단자(115)와 접속되는 제1내부 단자(123a)와, 배터리 셀(110)의 캡플레이트(117)와 접속되는 제2내부 단자(123b)를 포함한다. 제1내부 단자(123a)의 일단은 배터리 셀(110)의 전극 단자(115)에 접속되고, 제1내부 단자(123a)의 타단은 양성온도소자(123c)에 접속되며, 양성온도소자(123c)는 회로기판(121)에 전기적으로 접속된다. 또한, 제2내부 단자(123b)의 일단은 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(117)에 접속되고, 제2내부 단자(123b)의 타단은 회로기판(121)에 접속된다. 여기서, 제2내부 단자(123b)는 회로기판(121)이 배터리 셀(110)의 캡 플레이트(117) 위에 안정적으로 위치되도록, 회로기판(121)의 양측 끝단에 각각 접속될 수 있다.
외부 단자(124)는 회로기판(121)의 표면에 블럭 형태로 형성될 수 있으며, 이는 이동 통신 단말기, 유선 충전기 및/또는 상술한 배터리 충전부(174)와 배터리 셀(110)이 전기적으로 접속되도록 한다. 이러한 외부 단자(124)를 통해 이동 통신 단말기기 배터리 셀(110)로부터 전원을 공급받고(배터리 셀이 방전되고), 또한 외부 단자(124)를 통해 배터리 셀(110)이 무선 및/또는 유선 방식으로 충전될 수 있다. 또한, 경우에 따라, 이러한 외부 단자(124) 중 충방전에 관여하지 않는 영역을 통해 안테나부(130)와 이동 통신 단말기 사이에 근거리 통신 신호가 송수신될 수도 있다. 물론, 근거리 통신부(177)가 독자적으로 다른 단말기와 근거리 통신을 수행할 경우, 외부 단자(124)를 통하여 안테나부(130)와 이동 통신 단말기 사이에 근거리 통신이 이루어지지 않으며, 이 경우 근거리 통신부(177)는 외부 단자(124)와 완전히 전기적으로 분리된다. 여기서, 배터리 충전부(174)의 충전 회로(176)는 회로기판(121)의 도전 패턴(미도시)을 통해서 외부 단자(124)에 연결됨은 당연하다.
센싱부(171), 컨트롤러(172), 스위칭부(173) 및 배터리 충전부(174)는 관통홀(121a)을 중심으로 회로기판(121)의 일측에 실장되고, 또한 근거리 통신부(177)는 관통홀(121a)을 중심으로 회로기판(121)의 타측에 실장될 수 있다. 즉, 센싱부(171), 컨트롤러(172), 스위칭부(173) 및 배터리 충전부(174)가 제1군으로 정의되고, 근거리 통신부(177)가 제2군으로 정의된다면, 제1군과 제2군은 전기적으로 완전히 분리될 수 있다. 더불어, 도면에는 센싱부(171), 컨트롤러(172) 및 스위칭부(173)가 각각 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이들은 하나의 SOP 또는 SIP로 형성됨으로써, 전체적인 패키지 부피가 감소하면서도 동작 속도가 향상될 수 있다. 더불어, 도면에는 관통홀(121a)을 중심으로 제1군과 제2군이 전기적으로 분리된 것으로 도시되어 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않으며, 제1군과 제2군은 컨트롤러(172) 또는 스위칭부(173)를 중심으로 전기적으로 분리될 수도 있다.
또한, 다른 실시예로서, AC-DC 컨버터(175) 및 충전 회로(176)로 이루어진 배터리 충전부(174)와, 배터리 셀(110)의 충전 또는/및 방전을 수행하는 외부 단자(124)가 제1군으로 정의되고, 근거리 통신부(177)가 제2군으로 정의된다면, 이러한 제1군과 제2군은 전기적으로 완전히 분리될 수 있다. 즉, 다시 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 배터리 충전부(174)와 근거리 통신부(177)가 스위칭부(173)에 물리적으로 연결되어 있기는 하지만, 전기적으로 완전히 분리되어 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 배터리 셀(110)의 무선 충전 영역 및/또는 유선 충방전 영역에 관련된 고전압 영역과, 근거리 통신에 관련된 저전압 영역이 전기적으로 완전히 분리되어, 상호간 전기적 간섭 현상이 발생하지 않게 된다.
상부 커버(140) 및 하부 커버(150)는 각각 회로모듈(120) 및 배터리 셀(110)의 하부 영역을 덮는다. 즉, 상부 커버(140)는 회로모듈(120)을 덮는 동시에 배터리 셀(110)의 상부 영역을 덮는다. 여기서, 상부 커버(140)에는 다수의 개구(141)가 형성됨으로써, 회로모듈(120)에 형성된 다수의 외부 단자(124)가 외부 방향으로 노출되도록 한다. 이러한 상부 커버(140) 및 하부 커버(150)는 통상의 플라스틱 수지로 미리 성형된 이후, 배터리 셀(110)의 상부 영역인 회로모듈(120) 및 배터리 셀(110)의 하부 영역에 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다. 더불어, 이러한 상부 커버(140) 및 하부 커버(150)는 상술한 회로모듈(120) 및 배터리 셀(110)이 금형에 안착된 이후, 금형에 용융된 플라스틱 수지가 주입 및 냉각되어 형성될 수도 있다.
라벨(160)은 배터리 셀(110)의 전체 장측면(112)과 전체 단측면(113)을 감싸는 동시에, 상부 커버(140) 및 하부 커버(150)의 일부 영역을 감싼다. 특히, 라벨(160)은 상술한 안테나부(130)를 덮음으로써, 안테나부(130)를 외부 충격으로부터 보호한다. 물론, 상부 커버(140), 하부 커버(150) 및 라벨(160)이 배터리 셀(110), 회로모듈(120), 안테나부(130)를 외부 충격으로부터 보호한다. 여기서, 라벨(160)은 외측 표면에 상품명이나, 상표, 제품의 내용, 규격, 용량, 제조연월일, 제조, 판매 및 사용 방법 등이 기재될 수 있고, 내측 표면에 접착층이 형성된다. 더불어, 라벨(160)은 일면에 접착층이 형성되고, 표면 처리된 폴리프로필렌 필름, 표면 처리된 폴리에스터 필름일 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명이 한정되지 않는다.
한편, 라벨 대신에 단단한 플라스틱 재질의 하드 타입 외장 케이스가 이용될 수 있는데, 이 경우 안테나부(130)는 외장 케이스의 내면에 미리 형성되어 배터리 셀(110)에 결합될 수도 있다.
이와 같이 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 하나의 안테나로 무선 충전과 근거리 통신 기능을 동시에 갖는 배터리 팩을 제공한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 고전압의 무선 충전 영역과, 저전압의 근거리 통신 영역을 분리하여, 상호간 전기적 간섭 현상이 발생하지 않도록 한 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 제공한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩의 안테나에 대한 단면도가 도시되어 있다.
안테나부(130)는 배터리 셀(110)의 두 장측면(112) 중 어느 한 면에 위치될 수 있다. 물론, 경우에 따라, 안테나부(130)는 2개가 구비되고, 배터리 셀(110)의 두 장측면(112)에 각각 위치될 수도 있다. 안테나부(130)는 배터리 셀(110)의 장측면(112)의 형태와 대응되도록 대략 사각 평판 형태를 가질 수 있으며, 절연층(131), 안테나 패턴(132), 안테나 배선(133)(도 2b 참조) 및 보호층(134)을 포함한다. 기본적으로 절연층(131)의 표면에 루프 형태의 안테나 패턴(132)이 형성되며, 이는 보호층(134)으로 덮여 보호된다. 물론, 안테나 배선(133)은 안테나 패턴(132)에 연결된 채, 절연층(131) 및 보호층(134)의 외측으로 일정 길이 연장 및 돌출된다. 여기서, 절연층(131)은 PI(polyimide) 또는 PET(polyethylene terephthalate)일 수 있고, 안테나 패턴(132) 및 안테나 배선(133)은 구리 또는 니켈일 수 있으며, 보호층(134)은 PSR(photo-imageable solder resist)일 수 있다. 그러나 이러한 재질로 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 안테나 배선(133)은 안테나 패턴(132)에 전기적으로 연결되어, 외부 방향으로 일정 길이 돌출, 연장 및 노출된다. 이러한 안테나 배선(133)은 상술한 회로모듈(120)에 구비된 안테나 단자(122)(도 2b 참조)에 전기적으로 연결된다. 더불어, 안테나부(130)는 배터리 셀(110)의 두 단측면(113) 중 어느 한 단측면(113)에 위치될 수도 있다. 더욱이, 안테나부(130)는 장측면(112) 및 단측면(113)에 함께 위치될 수도 있다.
더불어, 이러한 안테나부(130)는 페라이트층(135), 보강층(136) 및 접착층(137,138)을 더 포함할 수 있다.
페라이트층(135)은 배터리 셀(110)과 안테나 패턴(132)의 사이에 위치하며, 사각 평판 형태일 수 있다. 페라이트층(135)은 안테나 패턴(132)에서 발생하는 와전류(eddy current)를 감소시키며, 안테나 패턴(132)을 지나는 자속을 집중시켜 송수신 신호의 주파수 감도를 향상시킬 수 있다. 즉, 페라이트층(135)은 상대적으로 투자율(magnetic permeability)이 높음으로써, 안테나 패턴(132)의 송수신 신호의 주파주 감도를 향상시키고, 이에 따라 배터리 팩(100)이 우수한 무선 충전 및 근거리 통신 기능을 갖도록 한다.
페라이트층(135)은 소결된 페라이트 금속으로 이루어질 수 있다. 즉, 페라이트층(135)은 니켈 페라이트, 징크 페라이트, 니켈징크 페라이트, 바륨페라이트 및 그 등가물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 페라이트층(135)을 니켈징크 페라이트로 형성하는 경우, 이는 산화철 47 wt% 내지 48 wt%, 산화니켈 30 wt%, 산화아연 20 wt%, 산화구리 2 wt% 내지 3 wt%로 이루어질 수 있다.
페라이트층(135)의 두께는 대략 5 ㎛ 내지 30 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 페라이트층(135)의 두께가 대략 5 ㎛보다 작은 경우에는 상대적으로 작은 충격에도 쉽게 깨질 수 있고, 페라이트층(135)의 두께가 대략 30 ㎛보다 큰 경우에는 배터리 팩(100)의 두께가 커지므로 배터리 셀(110)의 용량 대비 배터리 팩(100)의 용량 밀도가 작아지는 결과를 가져올 수 있다.
보강층(136)은 배터리 셀(110)과 페라이트층(135)의 사이에 위치하며, 대략 사각 평판 형태일 수 있다. 이러한 보강층(136)은 하기할 접착층(137,138)이나 라벨(160)의 접착력이 감소하여도, 안테나 패턴(132) 및 페라이트층(135)의 외형 변형을 방지함으로써, 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능이 저하되지 않도록 한다. 더불어, 이러한 보강층(136)은 기존에 비해 안테나 패턴(132)의 송수신 신호의 주파수 산포가 더욱 작아지도록 한다.
한편, 이러한 보강층(136)은 구리, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 그 등가물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 보강층(136)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한, 보강층(136)은 두께가 대략 0.1 ㎛ 내지 2.0 ㎛일 수 있다. 보강층(136)의 두께가 대략 0.1 ㎛보다 작을 경우에는 배터리 팩(100)의 경시 변화에 따른 안테나 패턴(132) 및 페라이트층(135)의 외형 변형을 방지하기 어렵다. 또한, 보강층(136)의 두께가 대략 2.0 ㎛보다 클 경우에는 배터리 팩(100)의 경시 변화에 따른 안테나 패턴(132) 및 페라이트층(135)의 외형 변형을 충분히 방지할 수 있으나, 배터리 팩(100)의 전체적인 두께가 증가한다.
여기서, 보강층(136)은 페라이트층(135)의 하면에 직접 도금, 코팅, 스퍼터링, 진공 증착 및 그 등가 방식으로 직접 형성될 수 있다. 따라서, 페라이트층(135)과 보강층(136)은 일체화되며, 보강층(136)이 페라이트층(135)의 취성(brittleness)을 보강하게 된다. 물론, 페라이트층(135)은 제1접착층(137)을 통하여 절연층(131)에 접착되어 있음으로써, 결국 보강층(136)은 페라이트층(135) 및 안테나 패턴(132)의 강성(rigidity)을 보강하게 된다. 즉, 보강층(136)은 페라이트층(135) 및 안테나 패턴(132)의 외형 변형을 방지한다.
접착층(137,138)은 제1접착층(137) 및 제2접착층(138)을 포함한다. 제1접착층(137)은 페라이트층(135)과 안테나 패턴(132)의 사이에 결합되어, 그들을 상호간 결합시킨다. 또한, 제2접착층(138)은 배터리 셀(110)과 보강층(136)의 사이에 결합되어, 그들을 상호간 결합시킨다. 여기서, 제1접착층(161) 및 제2접착층(162)은 양면 접착 테이프, 액상의 접착제 및 그 등가물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 본 발명에서 이들을 한정하는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 요홈(112A)을 갖는 배터리 셀(110A)과, 이러한 배터리 셀(110A)의 요홈(112A)에 안착된 안테나부(130)를 포함한다.
상기 배터리 셀(110A)의 장측면(112), 보다 상세하게 캔(111A)의 장측면(112)에는 안테나부(130)의 형상과 대응하는 요홈(112A)이 형성될 수 있다. 상기 요홈(112A)에는 보강층(136)만이 안착되거나, 보강층(136)과 페라이트층(135)이 안착되거나, 또는 보강층(136), 페라이트층(135) 및 안테나 패턴(132)이 안착될 수 있다. 물론, 안테나 패턴(132)과 페라이트층(135)의 사이에는 제1접착층(137)이 개재되고, 보강층(136)과 캔(111A)의 사이에는 제2접착층(138)이 개재된다.
따라서, 배터리 셀(110A)의 요홈(112A)에 보강층(136)이 안착되거나, 보강층(136)과 페라이트층(135)이 안착되거나, 또는 보강층(136), 페라이트층(135) 및 안테나 패턴(132)가 안착됨으로써, 이들이 차지하는 공간이 최소화될 수 있고, 이에 따라 배터리 셀(110A)의 용량이 감소하지 않으면서 배터리 팩의 부피를 작게 유지할 수 있다.
상술한 배터리 셀(110A)의 형태 및 배터리 셀(110A)과 보강층(136), 페라이트층(135) 및/또는 안테나 패턴(132)의 결합 구조를 제외하고, 다른 구성, 기능 및 효과는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩에 대한 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 배터리 셀로서 지금까지 설명한 각형 전지가 아닌 파우치형 전지(210)를 포함한다. 즉, 파우치형 전지(210)의 일측면에 상술한 구조와 동일하거나 유사한 안테나부(130)가 접착될 수 있고, 상술한 구조와 동일하거나 유사한 회로모듈(220)이 부착될 수 있다.
파우치형 전지(210)는 전극 조립체(미도시됨), 전극 조립체 및 전해액(미도시됨)을 감싸는 파우치형 외장재(211), 전극 조립체에 전기적으로 연결되고, 파우치형 외장재(211)의 외측으로 연장된 제1전극탭(231) 및 제2전극탭(232)을 포함한다.
더불어, 파우치형 외장재(211)는 상호 대향되는 영역에 형성되고 상대적으로 넓은 두개의 장측면(212), 장측면(212)을 연결하고 상호 대향되는 영역에 형성되며 상대적으로 좁은 네개의 단측면(213,214)을 포함한다. 또한, 네개의 단측면(213,214) 중에서 두개의 단측면(214)에는 일측 방향으로 접힌 날개부(215)가 형성되고, 또한 네개의 단측면(213,214) 중에서 하나의 단측면(213)에는 외부 방향으로 연장되고, 제1전극탭(231) 및 제2전극탭(232)이 관통하여 연장된 연장부(216)를 포함한다.
한편, 연장부(216) 위에는 회로모듈(220)이 세워진채로 위치되며, 이러한 회로모듈(220) 역시 파우치형 전지(210)의 제1,2전극탭(231,232)과 전기적으로 연결된다.
이러한 회로모듈(220)은 회로기판(221), 안테나 단자(222), 내부 단자(223a,223b) 및 외부 단자(224)를 포함한다. 또한, 회로모듈(220)은 회로기판(221) 위에 실장된 센싱부(271), 컨트롤러(272), 스위칭부(273), AC-DC 컨버터(275) 및 충전 회로(276)을 포함하는 배터리 충전부(274), 및 근거리 통신부(277)를 더 포함한다. 이밖에도 회로모듈은 회로기판 위에 형성된 다수의 보호회로 소자를 포함하나, 이는 당업자에게 공지되어 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
안테나 단자(222)는 회로기판(221)의 표면에 형성되어 있으며, 이러한 안테나 단자(222) 위에 안테나 배선(133)이 전기적으로 접속된다.
내부 단자(223a,223b)는 파우치형 전지(210)의 제1,2전극탭(232a,232b)과 접속된다.
외부 단자(224)는 회로기판(221)의 표면에 형성될 수 있으며, 이는 이동 통신 단말기와 파우치형 배터리 셀(210)이 전기적으로 접속되도록 한다. 이러한 외부 단자(124)를 통해 배터리 셀(210)의 충방전이 수행되며, 또한 안테나부(130)와 이동 통신 단말기 사이에 근거리 통신 신호가 송수신될 수도 있다.
센싱부(271), 컨트롤러(272), 스위칭부(273) 및 배터리 충전부(274)는 회로기판(221)의 일측에 실장되고, 또한 근거리 통신부(277)는 회로기판(221)의 타측에 실장될 수 있다. 즉, 센싱부(271), 컨트롤러(272), 스위칭부(273) 및 배터리 충전부(274)가 제1군으로 정의되고, 근거리 통신부(277)가 제2군으로 정의된다면, 제1군과 제2군은 전기적으로 완전히 분리될 수 있다. 더불어, 도면에는 센싱부(271), 컨트롤러(272) 및 스위칭부(273)가 각각 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이들은 하나의 SOP 또는 SIP로 형성됨으로써, 전체적인 패키지 부피가 감소하면서도 동작 속도가 향상될 수 있다.
더불어, 다른 실시예로서, 배터리 충전부(274) 및 외부 단자(224)만이 제1군으로 정의되고, 근거리 통신부(277)가 제2군으로 정의된다면, 이러한 제1군과 제2군은 전기적으로 완전히 분리될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명은 하나의 공통 안테나로 무선 충전과 근거리 통신 기능을 동시에 갖는 배터리 팩을 제공하게 된다. 또한, 본 발명은 고전압의 무선 충전 영역과 저전압의 근거리 통신 영역이 전기적으로 완전히 분리되도록 하여, 상호간 전기적 간섭 현상이 발생하지 않도록 한 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 제공하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 배터리 팩 110; 배터리 셀
120; 회로모듈 121; 회로기판
122; 안테나 단자 123a; 제1내부 단자
123b; 제2내부 단자 124; 외부 단자
125; 절연지 130; 안테나부
135; 페라이트층 136; 보강층
137, 138; 접착층 140; 상부 커버
150; 하부 커버 160; 라벨
171; 센싱부 172; 컨트롤러
173; 스위칭부 174; 배터리 충전부
175; AC-DC 컨버터 176; 충전 회로
177; 근거리 통신부

Claims (11)

  1. 배터리 셀에 부착된 안테나부;
    상기 안테나부에 유도된 에너지 레벨을 센싱하는 센싱부;
    상기 센싱부의 센싱 신호에 의해 상기 에너지 레벨이 무선 충전을 위한 제1에너지 레벨인지 또는 근거리 통신을 위한 제2에너지 레벨인지 판단하는 컨트롤러; 및,
    상기 컨트롤러의 제어 신호에 의해 상기 안테나부를 배터리 충전부 또는 근거리 통신부에 연결하는 스위칭부를 포함함을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 제1에너지 레벨로 판단될 경우 상기 안테나부가 상기 배터리 충전부에 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하고, 상기 제2에너지 레벨로 판단될 경우 상기 안테나부가 상기 근거리 통신부에 연결되도록 상기 스위칭부를 제어함을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 레벨은 전압, 전류, 전력 또는 주파수의 레벨인 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1에너지 레벨과 상기 제2에너지 레벨은 다른 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 충전부는
    상기 스위칭부에 연결된 AC-DC 컨버터; 및
    상기 AC-DC 컨버터와 상기 배터리 셀 사이에 연결된 충전 회로를 포함함을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부, 컨트롤러, 스위칭부, 배터리 충전부 및 근거리 통신부는 회로기판에 실장되고, 상기 회로기판은 배터리 셀에 결합된 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리 충전부가 제1군으로 정의되고,
    상기 근거리 통신부가 제2군으로 정의되며,
    상기 제1군과 제2군은 상기 회로기판에서 전기적으로 분리되어 실장된 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 회로기판은
    상기 안테나부의 안테나 배선이 연결되는 안테나 단자; 및
    상기 안테나부의 안테나 배선이 안착되는 안착홈을 더 포함함을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 안테나 배선과 회로기판, 또는 상기 안테나 배선과 배터리 셀 사이에 절연 부재가 더 개재된 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나부는
    상기 배터리 셀에 부착된 페라이트층; 및
    상기 페라이트층에 부착된 안테나 패턴을 포함함을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 각형 배터리 또는 파우치형 배터리인 것을 특징으로 하는 무선 충전과 근거리 통신 기능을 갖는 배터리 팩.
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