KR0134765B1 - Rechargable rapid charging circuit of battery - Google Patents
Rechargable rapid charging circuit of batteryInfo
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
Abstract
본 발명은 배터리 충전회로, 특히 급속충전기능과 과충전 방지 기능을 갖는 배터리 급속충전회로에 관한 것으로, 저항을 통하여 배터리에 일정한 충전전류를 공급하는 배터리 급속충전회로에 있어서, 상기 저항에 직렬접속되어 충전전류가 상기 배터리로 공급되는 경로를 연결하거나 차단하는 스위칭 소자와, 상기 배터리 충전시에 배터리 전압을 검출하여 상기 배터리 전압이 최고전압까지 상승하였다가 실제 만충전 상태에 나타나는 만충전전압까지 하강될 때에 상기 스위칭 소자가 상기 경로를 차단하도록 하는 과충전 방지회로를 구비하여, 급속충전 및 과충전 방지가 가능한 배터리 급속충전회로를 제공한다.The present invention relates to a battery charging circuit, in particular a battery fast charging circuit having a fast charging function and an overcharge preventing function, in a battery fast charging circuit for supplying a constant charging current to the battery through a resistor, connected in series to the resistor A switching element that connects or disconnects a path to which the current is supplied to the battery, and detects a battery voltage when the battery is charged, and when the battery voltage rises to a maximum voltage and drops to a full charge voltage that appears in a real full charge state. It is provided with an overcharge prevention circuit for the switching element to block the path, to provide a fast charging circuit capable of fast charging and overcharge protection.
Description
제 1 도는 급속충전 기능이 없는 종래의 배터리 충전회로.1 is a conventional battery charging circuit without a quick charge function.
제 2 도는 제 1 도의 충전전류 특성도.2 is a characteristic diagram of the charging current of FIG.
제 3 도는 종래의 배터리 급속충전회로.3 is a conventional battery rapid charging circuit.
제 4 도는 배터리 충전 및 방전 특성도.4 is a battery charge and discharge characteristics.
제 5 도는 본 발명에 따른 배터리 급속충전회로.5 is a battery fast charging circuit according to the present invention.
본 발명은 배터리 충전회로에 관한 것으로, 특히 급속충전 및 과충전 방지기능을 갖는 배터리 급속충전회로에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging circuit, and more particularly to a battery fast charging circuit having a fast charging and overcharge protection.
일반적인 배터리(battery)는 일정기간 사용후 다시 재충전(Recharge)하여 사용하게 된다. 종래의 재충전 회로는 급속 충전기능을 갖지 못하여 충전시 오랜시간이 걸리는 단점을 가지고 있었다.A typical battery is used after being recharged for a certain period of time. Conventional recharge circuits do not have a fast charging function has a disadvantage that takes a long time when charging.
제 1 도는 급속충전기능이 없는 종래의 배터리 충전회로이다. 제 1 도의 동작을 살펴보면, 직류전압을 A+단자 및 A-단자를 통하여 받아들여서, 저항 Rb를 통하여 충전전류 IB발생하여 배터리를 충전하게 된다. 충전이 완료되면 다이오드 D2를 통하여 부하에 전원을 공급하게 된다. 이때 배터리의 충전전압은 VB라 하면, 충전전류 IB는1 is a conventional battery charging circuit without a quick charging function. Referring to the operation of FIG. 1, the DC voltage is received through the A + terminal and the A- terminal, and the charging current I B is generated through the resistor R b to charge the battery. When charging is complete, power is supplied to the load through diode D2. If the charging voltage of the battery is V B , the charging current I B is
로 표현된다. 충전이 진행됨에 따라 배터리 전압 VB는 점점 높아지게 된다. 따라서, 식(1)에서 알 수 있듯이 충전전류 IB는 점차 감소하게 된다. 그로 인하여 배터리의 충전진행이 느려지게 된다. 이러한 관계를 제 2 도에 충전시간과 충전전류와의 관계로 도시하였다.It is expressed as As charging progresses, the battery voltage V B gradually increases. Therefore, as shown in equation (1), the charging current I B gradually decreases. As a result, the charging progress of the battery becomes slow. This relationship is shown in FIG. 2 as the relationship between the charging time and the charging current.
따라서 충전전류의 감소로 인하여, 배터리의 만충전(Full charge)까지 걸리는 시간이 매우 길어지는 단점을 가지고 있었다.Therefore, due to the decrease in the charging current, the time taken for the full charge of the battery (Full charge) was very long.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술이 배터리 급속 충전회로이다.The conventional technology for solving this problem is a battery fast charging circuit.
상기 배터리 급속충전회로는 배터리에 공급되는 전류의 양을 일정하게(또는 적절한 수준으로) 유지시켜 배터리 충전을 빨리 수행할 수 있도록 하는 기능을 갖는 회로이다.The battery fast charging circuit is a circuit having a function of maintaining a constant amount (or at an appropriate level) of the current supplied to the battery so as to quickly perform battery charging.
제 3 도에 종래의 배터리 급속충전회로를 도시하였다.3 illustrates a conventional battery rapid charging circuit.
제 3 도의 구성 및 동작을 살펴보면, 정류기(31)에서 전원을 공급받아 배터리(30)에 충전전류를 공급하는 충전전류 제어부(33)와, 상기 배터리(30)에 연결된 저항 rfb(37)을 이용하여 충전전류를 검출하여 충전전류 제어부(33)에 피드백시키는 충전전류 검출회로(34)와, 상기 배터리(30)의 양단에 접속되며 자체내에 기록된 충전피크전압 VP이상일때 도통하는 메모리 다이오드(35)와 상기 메모리 다이오드(35)의 도통시 이를 감지하여 충전전류 제어부(33)에 전달하여 충전을 중지시키는 단락감지부(36)로 이루어진다.Referring to the configuration and operation of FIG. 3, the charging current control unit 33 which receives the power from the rectifier 31 and supplies the charging current to the battery 30, and the resistor r fb 37 connected to the battery 30 are connected. A charge current detection circuit 34 which detects a charge current and feeds it back to the charge current controller 33, and a memory diode connected to both ends of the battery 30 and conducting when the charge peak voltage V P or higher recorded therein is exceeded. The short circuit detecting unit 36 detects the conduction of the 35 and the memory diode 35 and transfers it to the charging current controller 33 to stop charging.
제 3 도는 동작을 살펴본다. 스위치 SW(32)는 충전 스타트를 지정한다. 충전이 시작되면 충전전류 검출회로(34)는 충전전류의 크기를 검출하여 충전전류 제어부(33)에 피드백시킨다. 그에 따라 충전전류 제어부(33)는 충전전류를 일정하게 유지시키도록 동작한다. 따라서 충전전류를 조절하여 급속충전이 이루어진다.3 illustrates the operation. The switch SW 32 designates a charging start. When charging is started, the charging current detection circuit 34 detects the magnitude of the charging current and feeds it back to the charging current controller 33. Accordingly, the charging current controller 33 operates to keep the charging current constant. Therefore, rapid charging is achieved by adjusting the charging current.
그러나 제 3 도에 도시한 종래의 급속충전회로는 만충전이 되기 전에 충전을 종료시키는 문제점을 갖고 있다. 즉, 제 4 도에 도시한 재충전 배터리의 특성도와 같이, 배터리의 만충전은 최고전압 VP이후에 이루어지므로, 종래의 급속충전회로는 만충전이 되지 못한다.However, the conventional fast charging circuit shown in FIG. 3 has a problem of terminating charging before it is fully charged. That is, since the full charge of the battery is performed after the highest voltage V P , as shown in the characteristic diagram of the rechargeable battery shown in FIG. 4, the conventional fast charge circuit is not fully charged.
제 4 도를 더 상세히 설명한다. 충전이 시작되고 일정시간이 지나면 배터리의 전압은 최고치 VP를 갖게된다. 그러나 이때에는 만충전된 상태는 아니다. 충전이 계속 진행되면 배터리는 만충전되고, 이때의 만충전 전압 VF는 상기 VP보다 약간 낮은 값을 갖는다. 충전시에 배터리는 상승에 따른 ⓓ점에서 1회, ⓑ점에서 1회의 VF값을 가지며, ⓓ점과 ⓑ점 사이에서 최고치 VP를 갖는 ⓐ점이 위치한다. 충전이 완료된 배터리를 부하전원으로 사용하게 되면 충전개시 전압 VC를 갖는 ⓔ점을 지나 방전전압 VN을 유지하다가 충전전압을 다 소모하게 되는 ⓒ점에 도달하면 급속히 저하된다.4 will be described in more detail. After charging starts, the battery's voltage reaches its peak, V P. But at this time, it is not fully charged. If charging continues, the battery is fully charged, at which time the full charge voltage V F is slightly lower than V P. During charging, the battery has a V F value once at ⓓ point and one time at ⓑ as it rises, and an ⓐ point having a maximum value V P between ⓓ and ⓑ. When the charged battery is used as a load power source, the charge voltage is rapidly decreased when the battery reaches the ⓒ point where the charge voltage is exhausted while maintaining the discharge voltage V N after passing point ⓔ having the charging start voltage V C.
상기 제 3 도의 종래 급속충전회로는 배터리의 충전전압이 메모리 다이오드에 기억된 VP값에 도달하면 충전이 종료되므로, 만충전이 되지 못하는 문제점을 가진다.The conventional fast charging circuit of FIG. 3 has a problem in that when the charging voltage of the battery reaches the V P value stored in the memory diode, the charging is terminated and thus, full charging is not possible.
또한 스타트 스위치등을 사용함으로 인하여 컴팩트(Compact)한 디자인이 어렵게 된다.In addition, the compact design becomes difficult due to the use of a start switch.
따라서 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하는 재충전 배터리 급속충전회로를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a rechargeable battery rapid charging circuit that solves the above problems.
본 발명의 다른 목적은 급속충전이 가능하고 과충전을 방지할 수 있는 재충전배터리 급속충전회로를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a rechargeable battery rapid charging circuit capable of rapid charging and preventing overcharge.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배터리에 공급되는 충전전류를 조절하는 충전전류 조절회로와, 만충전 여부를 판단하여 충전전류가 배터리에 공급되는 경로를 차단하는 과충전 방지회로를 구비함을 특징으로한다.The present invention for achieving the above object is characterized in that it comprises a charging current control circuit for controlling the charging current supplied to the battery, and an overcharge protection circuit for determining the charge or not to cut off the path to which the charging current is supplied to the battery do.
상기 충전전류 조절회로는 충전개시후 배터리의 전압상승에 따라 충전전류가 감소되는 현상에 무관하게 일정 충전전류를 공급하도록 동작하게 되고, 과충전 방지회로는 만충전 시점을 검출해내어 충전전류의 배터리 유입을 차단하여, 과충전을 방지하도록 동작한다. 따라서 상기 본 발명의 목적이 달성될 수 있는 급속충전회로를 구성할 수 있다.The charging current control circuit operates to supply a constant charging current irrespective of a phenomenon in which the charging current decreases as the voltage of the battery increases after the start of charging, and the overcharge prevention circuit detects the time of full charge and inflows the battery of the charging current. By blocking the operation, it prevents overcharge. Therefore, it is possible to configure a fast charging circuit that can achieve the above object of the present invention.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면 제 4 도를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.
하기의 설명에서 잘 알려진 회로의 구성 및 기능은 설명을 약하며, 본 설명에 따르면 이 분야의 통상 지식인들은 모두 충분히 이해되어질 것이며 실시가능할 것이다.The construction and function of well-known circuits in the following description is weak in the description, and according to the present description, all of ordinary skill in the art will fully understand and be able to implement.
제 5 도는 본 발명에 따른 배터리 급속충전회로도이다.5 is a fast charging circuit diagram of a battery according to the present invention.
제 5 도에서 Q1 및 Q2는 스위칭 소자이며, Rb및 Rfb는 저항소자이고, D1은 역류방지용 다이오드이다. 전원전압은 A+ 및 A-단자를 통하여 입력된다.The Q1 and Q2 in FIG. 5 is a switching element, R b and R fb is the resistance element, D1 is the back-flow preventing diode. The power supply voltage is input through the A + and A- terminals.
그 결과로 충전저항 RB를 통하여 충전전류 IB가 스위칭소자 Q2를 통하여 배터리의 B+단자에 흘러들어가 충전이 개시된다.As a result, the charging current I B flows into the B + terminal of the battery through the switching element Q2 through the charging resistor R B , and charging starts.
충전전류 조절회로(51)은 충전전류 IB및 배터리 전압 VB를 입력한다.The charging current adjusting circuit 51 inputs the charging current I B and the battery voltage V B.
배터리 전압이 높아짐에 따라 충전전류 IB가 줄어들게 됨은 식(1)에서 언급한 바 있다. 이 문제를 해결하기 위해 충전저항을 감소시켜 충전전류를 늘려주는 것이 본 발명의 고유 사상중 하나임을 유의하여야 한다.As the battery voltage increases, the charging current I B decreases as mentioned in Equation (1). In order to solve this problem, it should be noted that increasing the charging current by reducing the charging resistance is one of the inherent ideas of the present invention.
즉, 충전저항 Rb와 병렬 연결된 스위칭 소자 Q1을 조절하여 Rb와 RQ1(Q1에 의한 저항성분으로 가변가능함)의 합성저항을 조절하게 되면, 상기 합성저항에 반비례하는 충전전류 IB의 크기를 조절할 수 있다, 따라서 충전전류가 감소되는 현상을 제거하여충전전류를 일정크기로 유지할 수 있다. 그 결과로 급속충전이 가능해진다.That is, by adjusting the switching element Q1 connected in parallel with the charging resistance R b to adjust the synthesis resistance of R b and RQ1 (which can be changed by the resistance component of Q1), the magnitude of the charging current I B inversely proportional to the synthesis resistance is adjusted. Therefore, it is possible to remove the phenomenon that the charging current is reduced, thereby maintaining the charging current at a constant size. As a result, rapid charging is possible.
다음에 과충전 방지 기능에 대하여 설명한다. 과충전 방지회로(52)는 배터리 전압을 체크한다. 배터리 전압의 충전커브는 제 4 도에 도시한 바와 같다. 제 4 도를 참조하면, 일정시간 동안 충전이 지속되어 배터리 전압이 ⓓ의 크기 VF에 도달하면, 과충전 방지 회로(52)는 이를 펄스의 입상(Rising edge)점으로 인식하게 된다. 이후 배터리 전압이 최고치 VP를 지나 만충전이 되는 ⓑ점에 도달하게 되고, 이때 다시 VF전압을 나타낼 것이다. 이때 과충전 방지 회로에서는 이를 펄스의 입하(falling edge)점으로 인식하게 된다. 즉, 하나의 펄스가 인가되었다가 소거된 것으로 인식하게 된다. 이때 과충전 보호회로는 충전전류의 경로인 스위칭 소자 Q2를 턴오프시켜 충전전류의 경로를 차단하도록 동작한다. 따라서 만충전된 배터리에 더이상 충전전류가 공급되지 않으므로, 배터리에 과충전이 일어나지 않는다.Next, the overcharge prevention function will be described. The overcharge preventing circuit 52 checks the battery voltage. The charging curve of the battery voltage is as shown in FIG. Referring to FIG. 4, when charging is continued for a predetermined time and the battery voltage reaches the magnitude V F of ⓓ, the overcharge prevention circuit 52 recognizes this as a rising edge of the pulse. The battery voltage will then reach the point ⓑ that is fully charged past the peak V P , again representing the voltage V F. At this time, the overcharge protection circuit recognizes this as the falling edge of the pulse. That is, it is recognized that one pulse is applied and then erased. At this time, the overcharge protection circuit operates to cut off the path of the charging current by turning off the switching element Q2 which is the path of the charging current. Therefore, since the charging current is no longer supplied to the fully charged battery, the battery does not overcharge.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 급속충전회로에 의하면, 배터리에 일정 충전전류룰 지속적으로 공급할 수 있는 충전전류 조절회로 및 만충전 시점을 감지하여 충전전류의 경로를 차단하는 과충전 방지회로를 구비하여 급속 충전 기능 및 과충전 방지 기능을 갖춘 급속충전회로를 구현할 수 있다.As described above, according to the rapid charging circuit according to the present invention, the charging current control circuit capable of continuously supplying a predetermined charging current to the battery and an overcharge prevention circuit for detecting the full charge time to block the path of the charging current It is possible to implement a fast charge circuit with a fast charge function and overcharge protection.
제 5 도의 실시예에서는 배터리의 플러스(+)단자에서 배터리 전압을 검출하도록 설계하였으나, 다른 실시예로 배터리의 마이너스(-)단자에서 배터리 전압을 검출하도록 설계할 수도 있다. 이러한 내용을 설명하기 위하여, 제 5 도에 배터리의 마이너스(-)단자에서 충전전류 조절회로(51) 및 과방전 방지회로(52)에 점선으로 도시한 접속선이 있음을 유의하기 바란다. 이때에는 상기 Rbf저항을 생략할 수도 있다.In the exemplary embodiment of FIG. 5, the battery voltage is designed to be detected at the positive terminal of the battery. Alternatively, the battery voltage may be designed to be detected at the negative terminal of the battery. In order to explain this, it should be noted that in FIG. 5, there are connecting lines shown by dotted lines in the charging current control circuit 51 and the over-discharge prevention circuit 52 at the negative terminal of the battery. In this case, the R bf resistor may be omitted.
본 실시예에서는 제 5 도에 도시한 회로 및 그 기능을 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상 범주내에서 여러가지 변형이 가능함을 본 분야의 통상지식인들은 모두 알 수 있을 것이다.Although the circuit and its function illustrated in FIG. 5 have been described in the present embodiment, it will be understood by those skilled in the art that various modifications are possible within the technical scope of the present invention.
Claims (1)
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Publications (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011155701A3 (en) * | 2010-06-08 | 2012-02-23 | 주식회사 엘지화학 | System and method for charging battery pack |
-
1992
- 1992-11-25 KR KR1019920022306A patent/KR0134765B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011155701A3 (en) * | 2010-06-08 | 2012-02-23 | 주식회사 엘지화학 | System and method for charging battery pack |
US8952652B2 (en) | 2010-06-08 | 2015-02-10 | Lg Chem, Ltd. | System and method for charging battery pack |
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