KR20190138273A - 배터리 충전기 및 배터리 시스템 - Google Patents

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Abstract

배터리의 효율적인 운용을 가능하게 하는 배터리 충전기를 제공한다.
본 발명에 의하면, AC전원에 접속 가능한 배터리 충전기로서, 복수의 배터리가 접속 가능하고, 전환 스위치와, 제어 스위치와, DC전압을 출력하는 단자를 구비하고, 상기 제어 스위치에 의해 상기 복수의 배터리에 대해 서로 독립적으로 상기 AC전원을 전원으로 하여 상기 배터리를 충전하는 충전 모드와, 상기 배터리를 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 출력 모드가 전환 가능하도록 되어 있고, 상기 전환 스위치에 의해, 상기AC전원을 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 것과 상기 배터리를 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기DC전압을 출력하는 것을 전환 가능하도록 구성되어 있는 배터리 충전기가 제공된다.

Description

배터리 충전기 및 배터리 시스템 {BATTERY CHARGER AND BATTERY SYSTEM}
본 발명은 리튬 이온 배터리 등의 배터리를 충전 가능하며 DC출력 단자를 갖는 배터리 충전기와, 이 배터리 충전기를 구비하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
종래, 영상촬영 현장에는 여러가지 DC구동의 기기(카메라, 모니터, 조명 등)이 사용되고 있다. 이러한 기기는 통상 배터리 또는 AC 어댑터로 구동된다. 장시간 촬영 시에는 AC 어댑터를 사용하는 것이 일반적이다.
최근의 배터리 기술의 발전에 의해, 배터리 구동으로 장시간 촬영을 하는 것이 증가되고 있다. 또한, 배터리 충전기에 있어서도 전환에 의해 AC 어댑터 기능을 갖고 있는 배터리 충전기도 증가되고 있다.
IDX사(社) 제조의 배터리DC출력 커넥터 어댑터(이하, "배터리 어댑터")는 복수의 배터리가 접속 가능하여 복수의 배터리로부터의 전력을 DC출력 커넥터로부터 출력 가능하도록 되어 있다. 이 어댑터는 배터리를 충전하는 기능은 갖고 있지 않다.
일본 비디오 시스템사(社) 제조의 배터리 충전기는 4개의 배터리를 동시에 충전하는 기능을 갖는다. 이 충전기는 AC전원이 접속 가능하다. AC전원의 접속 시에는 AC-DC변환에 의해 DC출력하는 것이 가능하도록 되어 있다. 이러한 충전기는 AC전원을 전원으로 하여 배터리를 충전하거나 DC출력을 하도록 전환하는 것이 가능하게 되어 있지만, 배터리를 전원으로 하여 DC출력하는 기능은 갖고 있지 있다.
일본 실용신안등록 제3128167호 공보(2016.12.6. 등록)
상기의 배터리 충전기와, 이것으로 충전되는 배터리를 사용하면 충전 완료 배터리를 DC구동 기기에 접속하여 이 기기를 운용할 수도 있다. 또한, 장시간 촬영에는 배터리 충전기의 AC-DC변환 기능으로 운용할 수 있다. 그러나, 전력 소비량이 큰 카메라 등에서는, AC-DC변환에 의해 출력되는 DC전력에서는 전력이 부족한 경우가 있다. 또한, 배터리를 기기에 직접 장착하는 운용에서는, 배터리의 교환 시에는 기기를 일단 정지시키지 않으면 안된다.
이러한 문제를 피하기 위해 충전 완료 배터리를 배터리 어댑터에 장착하고 이 어댑터로부터의 DC출력을 기기에 공급하여 운용할 수 있다. 이 어댑터가 2개의 배터리를 장착 가능한 것이라면, 배터리 잔량이 적어진 시점에서 기기의 전원을 끄지 않고 1개씩 배터리 교환이 가능하다. 때문에, 기기를 정지시키지 않고 배터리 교환이 가능하다.
그러나, 배터리를 배터리 충전기로 충전한 후에, 배터리 어댑터로 이동시키는 것은 번거롭다.
본 발명은 이러한 사정에 비추어 실시된 것이며, 배터리의 효율적인 운용을 하는 것을 가능하게 하는 배터리 충전기를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, AC전원에 접속 가능한 배터리 충전기로서, 복수의 배터리가 접속 가능하고, 전환 스위치와, 제어 스위치와, DC전압을 출력하는 단자를 구비하고, 상기 제어 스위치에 의해 상기 복수의 배터리에 대해 서로 독립적으로 상기 AC전원을 전원으로 하여 상기 배터리를 충전하는 충전 모드와, 상기 배터리를 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 출력 모드가 전환 가능하도록 되어 있고, 상기 전환 스위치에 의해, 상기 AC전원을 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 것과 상기 배터리를 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 것을 전환 가능하도록 구성되어 있는 배터리 충전기가 제공된다.
본 발명의 배터리 충전기에는 복수의 배터리가 접속 가능하고 상기 복수의 배터리는 서로 독립적으로 충전 모드와 출력 모드가 전환 가능하도록 되어 있다. 때문에, 충전 모드로 배터리를 충전한 후에, 출력 모드로 바꾸는 것에 의해 배터리를 전원으로 하여 DC출력을 할 수 있다. 때문에, 배터리 충전기로 배터리를 충전한 후에, 배터리를 배터리 어댑터에 이동할 필요가 없다. 따라서, 배터리의 효율적인 운용이 가능하다.
이하, 본 발명의 여러가지 실시 형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시 형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기의 배터리 충전기에 있어서, 저항체와, 방전 제어부를 구비하고, 상기 방전 제어부는 소정의 조건에 기초하여 상기 배터리로부터의 전력을 상기 저항체로 흐르게 하여 전력을 소비시켜 상기 배터리의 전력 잔량을 저감시키는 배터리 충전기이다.
바람직하게는, 상기의 배터리 충전기와, 이것에 장착된 배터리를 구비하는 배터리 시스템이다.
바람직하게는, 상기의 배터리 시스템에 있어서, 휴대전화를 더 구비하고, 상기 휴대전화에 설치된 어플리케이션과 연동하여 무선으로 통신하여 충전 중의 배터리의 장소 및 상태를 상기 휴대전화로 확인할 수 있도록 구성되어 있는 배터리 시스템이다.
바람직하게는, 상기의 배터리 시스템에 있어서, 휴대전화를 더 구비하고, 상기 배터리 충전기로 충전 중의 상기 배터리와 상기 휴대전화에 설치된 어플리케이션이 직접 무선통신으로 연동하여 상기 배터리의 상태, 충전 횟수, 내부 온도를 상기 휴대전화로 확인할 수 있도록 구성되어 있는 배터리 시스템이다.
바람직하게는, 상기의 배터리 시스템에 있어서, 상기 배터리에 설치된 스위치를 조작함으로써 상기 확인을 할 수 있도록 구성되어 있는 배터리 시스템이다.
바람직하게는, 상기의 배터리 시스템에 있어서, 상기 배터리는 배터리 셀과, 이것을 가온하는 히터를 구비하는, 배터리 시스템이다.
바람직하게는, 상기의 배터리 시스템에 있어서, 상기 히터는 상기 배터리 셀에 축적된 전력으로 동작하는 배터리 시스템이다.
바람직하게는, 상기의 배터리 시스템에 있어서, 상기 배터리는 온도를 검출 가능한 온도 센서를 구비하고, 상기 히터는 상기 온도 센서로 검출된 온도가 역치 이하일 경우에 작동하는, 배터리 시스템이다.
바람직하게는, 배터리 셀과, 이것을 가온하는 히터를 구비하는 배터리로서, 상기 히터는 상기 배터리 셀에 축적된 전력으로 동작하는 배터리이다.
바람직하게는, 상기의 배터리에 있어서, 상기 배터리는 온도를 검출 가능한 온도 센서를 구비하고, 상기 히터는 상기 온도 센서로 검출된 온도가 역치 이하일 경우에 작동하는 배터리이다.
바람직하게는, 배터리 셀과, 저항체와, 방전 제어부를 구비하는 배터리로서, 상기 방전 제어부는 소정의 조건에 기초하여 상기 배터리 셀로부터의 전력을 상기 저항체로 흐르게 하여 전력을 소비시켜 상기 배터리 셀의 전력 잔량을 저감시키는 배터리이다.
도 1은 본 발명의 제1실시 형태의 배터리 시스템(1)의 구성을 나타낸다.
도 2는 DC출력 단자(T1~T7)와, 기기(D1~D7)의 접속 상태를 나타낸다.
도 3은 휴대전화(11)의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제2실시 형태의 배터리 시스템(1)의 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제3실시 형태의 배터리 시스템(1)의 구성을 나타낸다.
1. 제1실시 형태
1-1. 배터리 시스템(1)의 구성
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시 형태의 배터리 시스템(1)은 배터리 충전기(2)와, 복수의 배터리(B1~B4)(구별이 불필요한 경우에는, 배터리(B)라고 칭한다.)와, 휴대전화(11)와, 기기(D1~D7)를 구비한다.
배터리 충전기(2)는 AC입력 단자(3)와, 전환 스위치(4)와, AC-DC컨버터(5)와, 충전 제어 회로(6)와, 분전부(7)와, 통신 모듈(8)과, 제어 스위치(S1~S4)와, DC출력 단자(T1~T7)와, 배터리 장착 어댑터(A1~A4)를 구비한다.
AC입력 단자(3)는 AC전원에 접속 가능하도록 되어 있고 AC입력 단자를 통해 배터리 충전기(2)에 AC전력을 입력할 수 있다.
전환 스위치(4)는 배터리 충전 모드, OFF, AC-DC출력 모드를 전환 가능하도록 되어 있다. 배터리 충전 모드에서는, 배터리(B1~B4)의 충전이 가능하다. AC-DC출력 모드에서는, AC전력을 AC-DC컨버터(5)에 의해 DC전력으로 변환하고 DC출력 단자(T7)로부터 출력 가능하도록 되어 있다.
충전 제어 회로(6)는 배터리(B1~B4)에의 충전을 제어한다.
제어 스위치(S1~S4)는 각각 배터리(B1~B4)에 대응하고 있다. 제어 스위치(S1~S4)는 배터리(B1~B4)에 대해 서로 독립적으로 충전 모드와 출력 모드로 전환 가능하도록 되어 있다. 충전 모드에서는 AC전원을 전원으로 하여 배터리(B1~B4)에의 충전이 실시되고, 출력 모드에서는 배터리(B1~B4)로부터 DC전력이 출력된다. 분전부(7)는 배터리(B1~B4)로부터의 DC전력을 DC출력 단자(T1~T6)로 분배한다. 이러한 구성에 의해, 배터리(B1~B4)를 전원으로 하여 DC출력 단자(T1~T6)로부터 DC전압이 출력된다.
DC출력 단자(T1~T7)의 적어도 1개에는 기기(D1~D7)가 접속되어 있다. 기기(D1~D7)는 예를 들면 카메라, 조명기구, 레코더, 모니터, 스위처(switcher) 등의 DC전력으로 동작하는 기기이다.
배터리(B1~B4)는 예를 들면 리튬 이온 배터리이며, 배터리 장착 어댑터(A1~A4)를 통해 배터리 충전기(2)에 장착되고 배터리 충전기(2)를 통한 충전 및 방전이 가능하도록 되어 있다. 배터리(B1~B4)에는 배터리 셀(Bg)이 설치되어 있고 배터리 셀(Bg)에 축전(蓄電)된다. 배터리(B1~B4)는 동일 구성이며 각각 통신 모듈(Ba), 누름 단추 스위치(Bb) 및 배터리 인디케이터(Bc)를 구비한다.
휴대전화(11)는 예를 들면 스마트 폰 등이며, 통신 모듈(외부LAN접속·무선통신 모듈)(8)을 통해 배터리 충전기(2)와 통신 가능하고 통신 모듈(Ba)을 통해 배터리(B1~B4)와 통신 가능하도록 되어 있다. 통신은 무선통신인 것이 바람직하다.
1-2. 배터리 시스템(1)의 동작
·AC전원으로 기기를 동작시킬 경우
기기(D7)를 DC출력 단자(T7)에 접속하고 전환 스위치(4)를 AC-DC출력 모드로 한다. 이로 인해, AC전원을 전원으로 하여 DC출력 단자(T7)로부터 DC전압이 출력되고 기기(D7)를 동작시킬 수 있다.
·배터리(B1~B4)를 충전할 경우
배터리(B1~B4)를 배터리 충전기(2)에 장착한 상태에서 전환 스위치(4)를 배터리 충전 모드로 하고 제어 스위치(S1~S4)를 충전 모드로 한다. 이로 인해, 배터리(B1~B4)가 충전된다.
·배터리(B1~B4)로부터 DC전력을 출력할 경우
배터리(B1~B4)를 배터리 충전기(2)에 장착한 상태에서 전환 스위치(4)를 배터리 충전 모드로 하고 제어 스위치(S1~S4)를 출력 모드로 한다. 이로 인해, 배터리(B1~B4)를 전원으로 하여 DC출력 단자(T1~T6)로부터 DC전압이 출력되어 기기(D1~D6)를 동작시킬 수 있다.
·배터리(B1~B4)의 일부를 충전, 일부로부터 DC전력을 출력할 경우
제어 스위치(S1~S4)는 독립하여 제어 가능하다. 때문에, 배터리(B1~B4)를 개별로 충전 모드나 출력 모드로 전환할 수 있다. 예를 들면, 배터리(B1~B2)를 충전 모드로 하고, 배터리(B3~B4)를 출력 모드로 할 수 있다. 이 경우, 배터리(B1~B2)를 충전하면서 배터리(B3~B4)로부터 DC전력을 출력할 수 있다. 배터리(B1~B2)의 충전이 완료하면 배터리(B3~B4)를 충전 모드로 하고 배터리(B1~B2)를 출력 모드로 할 수 있다. 별도의 운용 형태로서는, 순서로 1개씩 배터리의 모드 전환을 해도 된다. 예를 들면, 배터리(B1~B4)의 모드가 충전 모드, 충전 모드, 출력 모드, 출력 모드인 상태로부터 소정 시간의 경과 후에, 배터리(B2)가 출력 모드로 되고 배터리(B4)를 충전 모드로 되도록 모드 변경한다. 이 모드 변경으로부터 소정 시간이 경과하면 배터리(B1)를 출력 모드로 하고 배터리(B3)를 충전 모드로 하는 것과 같은 모드의 전환을 실시한다. 이러한 방법에 의하면, DC출력 단자(T1~T6)로부터의 DC전압의 출력을 중단시키지 않고 충전 모드와 출력 모드의 전환을 실시할 수 있다.
1-3. 상태감시
휴대전화(11)에 설치한 어플리케이션과 배터리 충전기(2)가 무선통신으로 연동하여 충전 중의 배터리(B1~B4)의 장소 및 상태를 휴대전화(11)로 확인할 수 있다.
별도의 형태에서는, 또한 배터리 충전기(2)로 충전 중의 배터리(B1~B4)와 상기 어플리케이션이 직접의 무선통신으로 연동하고 배터리(B1~B4)의 상태, 충전 횟수, 내부 온도를 휴대전화(11)로 확인할 수 있다. 예를 들면, 배터리(B1~B4)에 설치한 스위치(Bb)를 조작(예를 들면 길게 누름)함으로써 상기 확인을 할 수 있다.
2. 제2실시 형태
도 4를 이용하여 본 발명의 제2실시 형태의 배터리 시스템(1)에 대해 설명한다. 본 실시 형태는 제1실시 형태에 유사하고 배터리(B1~B4)의 구성의 차이가 주요한 상이점이다. 이하, 상이점을 중심으로 설명한다.
본 실시 형태에서는, 배터리(B1~B4)는 제1실시 형태에서의 구성 이외에 히터(Bd)와, 온도 센서(Be)와, 히터 제어부(Bf)를 갖는다. 히터 제어부(Bf)는 온도 센서(Be)가 검출한 온도에 기초하여 히터(Bd)의 동작을 제어한다. 보다 구체적으로는 히터 제어부(Bf)는 온도 센서(Be)가 검출한 온도가 역치 이하일 경우에 히터(Bd)를 작동시켜 배터리 셀(Bg)을 가온한다. 저온 환경하에서는 배터리 셀(Bg)의 용량이 저하되기 때문에 가온에 의해 배터리 셀(Bg)의 용량을 증대시킬 수 있다.
히터(Bd)는 배터리 셀(Bg)에 축적된 전력으로 동작하는 것이 바람직하다. 이 경우, AC전원이 없는 경우에도 히터(Bd)를 작동시킬 수 있다. 또한, 이 경우 히터(Bd)를 작동시키는 분량만큼 배터리 셀(Bg)에 축적된 전력이 소비된다. 그러나, 가온에 의한 배터리 셀(Bg)의 용량 증대가 히터에 의한 전력 소비를 상회할 경우에는 히터(Bd)를 작동시킴으로써 배터리(B1~B4)로부터 출력되는 전력량을 증대시킬 수 있다.
3. 제3실시 형태
도 5를 이용하여 본 발명의 제3실시 형태의 배터리 시스템(1)에 대해 설명한다. 본 실시 형태는 제1실시 형태에 유사하고 배터리(B1~B4)의 구성의 차이가 주요한 상이점이다. 이하, 상이점을 중심으로 설명한다.
본 실시 형태에서는 배터리(B1~B4)는 제1실시 형태에서의 구성 이외에 저항체(Bh)와, 잔량 검출부(Bi)와, 방전 제어부(Bj)를 구비한다. 저항체(Bh)는 예를 들면 시멘트 저항이다. 제2실시 형태의 히터(Bd)를 저항체(Bh)로서 이용해도 된다. 잔량 검출부(Bi)는 전압 등에 기초하여 배터리 셀(Bg)의 전력 잔량을 검출 가능하다. 방전 제어부(Bj)는 소정의 조건에 기초하여 배터리 셀(Bg)로부터의 전력을 저항체(Bh)에 흐르게 하여 전력을 소비시켜 배터리 셀(Bg)의 전력 잔량을 저감시킨다. 소정의 조건으로서 이하와 같은 것이 예시된다.
·배터리 셀(Bg)의 전력 잔량이 소정의 역치 이상일 경우에 방전을 계속하고 역치 미만이 되면 방전을 정지한다. 역치로서는, 구체적으로는 예를 들면 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50%이며, 여기에서 예시한 임의의 2개 수치 사이의 범위내이어도 된다.
·방전 시작으로부터 소정 시간이 경과할 때까지 방전을 계속한다.
배터리 셀(Bg)의 전력 잔량이 너무 많으면 항공 수송 시에 배터리가 위험물로 판단되기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 예를 들면 배터리에 방전 모드를 설치하고 이 모드에서 배터리 셀(Bg)로부터의 전력을 저항체(Bh)로 흐르게 함으로써 배터리 셀(Bg)의 전력 잔량을 용이하게 저감시킬 수 있다.
또한, 저항체(Bh)와, 잔량 검출부(Bi)와, 방전 제어부(Bj)는 배터리 충전기(2)에 설치해도 된다. 이 경우, 잔량 검출부(Bi)는 배터리의 전력 잔량을 검출 가능하고 방전 제어부(Bj)는 소정의 조건에 기초하여 배터리로부터의 전력을 저항체(Bh)로 흐르게 하여 전력을 소비시켜 배터리의 전력 잔량을 저감시킨다.
4. 기타실시 형태
본 발명은 이하의 방식으로도 실시 가능하다.
·배터리 충전기(2)는 도 1 이외의 구성이어도 된다.
·배터리(B1~B4)는 리튬 이온 배터리 이외의 종류의 배터리이어도 된다.
1: 배터리 시스템
2: 배터리 충전기
3: AC입력 단자
4: 전환 스위치
5: AC-DC컨버터
6: 충전 제어 회로
7: 분전부
8: 통신 모듈
A1~A4: 배터리 장착 어댑터
B1~B4: 배터리
Ba: 통신 모듈
Bb: 누름 단추 스위치
Bc: 배터리 인디케이터
Bd: 히터
Be: 온도 센서
Bf: 히터 제어부
Bg: 배터리 셀
Bh: 저항체
Bi: 잔량 검출부
Bj: 방전 제어부
D1~D7: 기기
11: 휴대전화
S1~S4: 제어 스위치
T1~T7: DC출력 단자

Claims (12)

  1. AC전원에 접속 가능한 배터리 충전기로서,
    복수의 배터리가 접속 가능하고,
    전환 스위치와, 제어 스위치와, DC전압을 출력하는 단자를 구비하고,
    상기 제어 스위치는 상기 복수의 배터리에 대해 서로 독립적으로 상기 AC전원을 전원으로 하여 상기 배터리를 충전하는 충전 모드와, 상기 배터리를 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 출력 모드가 전환 가능하도록 되어 있고,
    상기 전환 스위치에 의해, 상기 AC전원을 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 것과 상기 배터리를 전원으로 하여 상기 단자로부터 상기 DC전압을 출력하는 것을 전환 가능하도록 구성되어 있는 배터리 충전기.
  2. 제1항에 있어서,
    저항체와, 방전 제어부를 구비하고,
    상기 방전 제어부는 소정의 조건에 기초하여 상기 배터리로부터의 전력을 상기 저항체로 흐르게 하여 전력을 소비시켜 상기 배터리의 전력 잔량을 저감시키는 배터리 충전기.
  3. 제1항에 기재된 배터리 충전기와, 이것에 장착된 배터리를 구비하는 배터리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    휴대전화를 더 구비하고,
    상기 배터리 충전기와 상기 휴대전화에 설치된 어플리케이션이 무선통신으로 연동하여 충전 중의 배터리의 장소 및 상태를 상기 휴대전화로 확인할 수 있도록 구성되어 있는 배터리 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    휴대전화를 더 구비하고,
    상기 배터리 충전기로 충전 중의 상기 배터리와 상기 휴대전화에 설치된 어플리케이션이 직접 무선통신으로 연동하여 상기 배터리의 상태, 충전 횟수, 내부 온도를 상기 휴대전화로 확인할 수 있도록 구성되어 있는 배터리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리에 설치된 스위치를 조작함으로써 상기 확인을 할 수 있도록 구성되어 있는 배터리 시스템.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 배터리 셀과, 이것을 가온하는 히터를 구비하는 배터리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히터는 상기 배터리 셀에 축적된 전력으로 동작하는 배터리 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 배터리는 온도를 검출 가능한 온도 센서를 구비하고,
    상기 히터는 상기 온도 센서로 검출된 온도가 역치 이하일 경우에 작동하는 배터리 시스템.
  10. 배터리 셀과, 이것을 가온하는 히터를 구비하는 배터리로서,
    상기 히터는 상기 배터리 셀에 축적된 전력으로 동작하는 배터리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배터리는 온도를 검출 가능한 온도 센서를 구비하고,
    상기 히터는 상기 온도 센서로 검출된 온도가 역치 이하일 경우에 작동하는 배터리.
  12. 배터리 셀과, 저항체와, 방전 제어부를 구비하는 배터리로서,
    상기 방전 제어부는 소정의 조건에 기초하여 상기 배터리 셀로부터의 전력을 상기 저항체로 흐르게 하여 전력 소비시켜 상기 배터리 셀의 전력 잔량을 저감시키는 배터리.
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