KR0158109B1 - 재 충전용 밧데리의 충전제어 방법 및 회로 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
재충전용 밧데리의 충전 제어방법에 관한 것으로, 전류를 공급하되, 일정시간 충전 온/충전 오프시켜 밧데리를 만충전에 도달토록하는 재충전용 밧데리의 충전제어방법 및 회로에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
0.1C∼0.3C의 전류를 공급하면서도 마이너스 델타 볼트를 일어나게 하여 만충전을 감지할 수 있고 밧데리가 충전기에 삽입되었을 때 어느 정도의 용량을 가지고 있는지 체킹한 후 허상 델타 볼트가 일어날 수 있는 밧데리에 대해 일정시간 계속 충전하여 허상 델타 볼트를 제거할 수 있는 방법 및 회로를 제공함
3. 발명의 해결방법의 요지
0.1C∼0.3C의 전류를 공급하면서도 일정시간 충전/일정시간 오프하는 방식으로 밧데리의 가스가 안정화되는 시간을 임의적으로 부여하였다가 다시 일정시간 충전하여 만충전을 하도록 구성됨을 특징으로 함
4. 발명의 중요한 용도
밧데리의 충전 제어 방법 및 장치

Description

재 충전용 밧데리의 충전제어 방법 및 회로
제1도는 본 발명의 실시예에 적용되는 시스템도.
제2도는 본 발명에 따른 흐름도.
본 발명은 재충전용 밧데리의 충전제어방법에 관한것으로, 밧데리에 충전용 전원을 공급하되, 일정시간 충전 온/오프시켜 밧데리를 만충전에 도달토록하는 재충전용 밧데리의 충전제어방법 및 회로에 관한 것이다
일반적으로 재충전용 밧데리를 충전 하는데 있어서 만충전을 감지하는 방법은 만충전으로부터 충전전압이 떨어질 때의 변화분을 감지하는 마이너스 델타 볼트로 감지하는 것이 가장 일반적인 방법이다. 그러나 이것은 급속 충전에 관한 것으로 밧데리 제조회사에서 권유하고 있다. 왜냐하면, 0.3C이하의 전류를 공급하면 마이너스 델타 볼트이 일어나지 않는 경우가 대부분이기 때문이다. 특히 고온에서는 마이너스 델타 볼트가 일어나지 않으며, 밧데리를 장시간 방치한 경우나 공장에서 출하시 로-우 밧데리 상태에서는 허상 델타 볼트현상이 일어날 소지가 많다. 그리고 밧데리의 만충전 감지를 위해 전압외에도 온도를 측정하여야 하므로 자재비가 인상되고, 밧데리에 계속 전류를 공급하면 다른 부품 소자에 열이 발산되어 시스템에 악 영향을 미치는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 0.1C∼0.3C의 적은 전류를 공급하면서도 만충전을 감지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 밧데리가 충전기에 삽입되었을때 바로 충전하거나 어느정도의 용량을 가지고 있는지 체킹한 후 허상 델타 볼트가 일어날 수 있는 밧데리에 대해 일정시간 계속 충전하여 허상 델타 볼트를 제거할 수 있는 방법 및 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 밧데리의 델타 볼트를 정확히 감지하므로써 부수적인 써어멀이 없이도 만충전을 감지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 일정시간 충전하고 일정시간 오프되면서 충전에 따른 열이 발생되거나 오프되는 시간만큼 시스템이 열을 받지않고 발산되므로 시스템의 여러부품에 악 영향을 미치는 것을 방지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 수행하기 위한 본 발명은 0.1C∼0.3C이하의 전류를 공급하면서 일정시간 충전/일정시간 오프하는 방식으로 밧데리의 가스가 안정화되는 시간을 임의적으로 부여하였다가 다시 일정시간 충전하여 만충전을 하도록 구성됨을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 참조되는 충전 시스템도로서, 밧데리 삽입구(120)에 연결되어 밧데리 충전전압을 감지하는 밧데리 전압 감지부(118)와, 상기 밧데리 전압 감지부(118)에서 감지된 전압값을 디지탈화하면 A/D변환기(105)와, 상기 A/D변환기(105)의 출력값으로부터 밧데리 삽입여부를 감지하여 일정시간 충전/오프를 반복하여 전류 공급을 제어하고 만충전 여부를 결정하며 이의 상태를 표시토록 제어하는 CPU(101)와, 상기 CPU(101)에서 출력되는 값에 의해 만충전 또는 충전상태를 표시하는 밧데리 충전표시부(116)와, 상기 밧데리의 충전용 전원을 공급하기 위한 전류레귤레이터(112)와, 상기 전류레귤레이터(112)의 출력이 상기 CPU(101)의 제어에 의해 일정시간 충전하고 일정시간 오프되어 공급되도록 스위칭하는 스위칭 레귤레이터(110)와, 상기 CPU(101)의 출력에 의해 상기 스위칭 레귤레이터(110)의 출력을 선택하여 상기 밧데리 삽입구(120)에 제공하는 충전 통로 선택부(114)로 구성된다.
즉, 제1도는 전원이 인가된 상태에서 CPU(101)는 밧데리 삽입구(120)를 통하여 밧데리가 삽입되었는지를 감시하기 위하여 전압을 밧데리 전압감지부(118)의 출력을 받아들이되, 상기 밧데리 전압 감지부(118)의 출력 아날로그값을 A/D변환기(105)에서 디지탈 값으로 변환한 후 CPU(101)에 입력하면 상기 CPU(101)는 이 값으로 밧데리 삽입 여부를 판단한다. 즉, 밧데리가 삽입되면 CPU(101)는 입출력포트를 이용하여 밧데리 충전표시부(116)를 통해 충전중임을 나타내고, 스위칭 레귤레이터(110)를 온하고 충전 통로 선택부(114)를 온하여 밧데리에 충전 전류를 공급한다. 그리고 CPU(101)는 밧데리 전압감지부(118)를 이용하여 A/D변환기(105)에서 정확한 값을 읽어들일시 이 값을 이용하여 밧데리가 만충전되었는지 혹은 충전을 더 할 것인지를 결정한다. 만충전이 되면 CPU(101)는 입출력 포트를 이용하여 충전 통로 선택부(114)의 통로를 오프하고, 스위칭 레귤레이터(110)를 오프하면서 밧데리 충전 표시부(116)를 통하여 만충전 상태를 표시한다.
제2도는 본 발명에 따른 흐름도로서, 밧데리 삽입에 따른 상태를 체킹하고 이를 표시하여 충전전의 밧데리 전압을 읽는 제1과정과, 상기 제1과정에서 충전전의 전압이 제1전압값(CC)으로 제1경과시간(30분)으로 경과하면 밧데리 충전을 온하고 충전 이전 전압의 클리어 유무를 체킹하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 충전 이전 전압이 클리어가 않 되었으면 상기 충전 이전 전압이 제2전압값(AA)으로 제2경과시간(QQ)이 경과되도록 하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 상기 제2전압값(AA)으로 제2경과시간(QQ)이 경과될 시 충전전의 전압이 제3전압값(BB)에 해당하는가를 체킹하는 제4과정과, 상기 제4과정에서 상기 제3전압값(BB)으로 제3경과시간(PP)을 경과시켜 상기 제1경과시간으로부터 n회 이상인가를 체킹하는 제5과정과, 상기 제5과정에서 제1,2충전 모드 세팅(30분, 20분)여부를 체킹하는 제6과정과, 상기 제6과정에서 재충전 모드로 세팅된 상기 제1경과시간동안 충전에 따른 상태를 체킹하여 제2경과시간 충전 모드로 변환하는 제7과정과, 상기 제6과정에서 제2충전모드가 세팅되어질 시 제2경과시간 충전에 따른 상태를 체킹하여 제2경과시간 충전에 따른 충전값이 원하는 전압에 도달될시 제1경과시간 분의 카운트를 증가시키고 다른 충전 모드로 전환시키고 충전을 오프하며 충전전 밧데리를 클리어하고 일정시간이 경과된 후 상기 과정부터 다시 실행하는 제8과정과, 상기 제1,2충전모드가 아니고 일정시간 충전하였을 때 상기 일정시간 충전에 따른 상태를 체크하여 해당 전압에 도달될 시 타시간의 충전모드로 전환되며 카운트를 증가시켜 전류공급 오프와 충전 이전의 밧데리 전압을 클리어하는 제9과정으로 이루어진다.
따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제1도∼제2도를 참조하여 상세히 설명하면, 상기 0.1C ∼0.3C 이하의 전류에서 C의 의미는 만약, 200mA/h의 충전용 건전지일 때 100%충전을 시킬려면 1시간에 전류 200mA를 공급하면 충전용 건전지를 100%충전 할 수있다는 의미이다. 이것을 1C라고 한다. 따라서 상기 0.1C∼0.3C는 200m/h의 충전 건전지에 200mA의 전류를 공급하는 것이 아니고, 20mA∼60mA의 전류를 공급한다는 의미가 된다.
본 발명의 실시예에서는 4.8볼트 재충전용 밧데리(480mAL 0.29C 1200mAL
=0.12)두 종류를 사용하며, 충전 전류는 140mA로 하고, 제2도에서 AA는 4.9V, BB는 5.2V, CC는 5.4V, PP는 55분, QQ는 2시 30분이 된다. 본 발명의 밧데리 충전은 밧데리 충전 전류의 온/오프시간을 달리하여 충전을 제어코자 함에 있다. 그 이유는 첫째 정전류를 일정하게 흘리는 것에 비하여 시간이 길어지므로 이런 단점을 해결하기 위해서이고, 둘째 일정 정전류로 충전하면 0.29C 혹은 0.12C의 충전으로 마이너스 델타 볼트 현상을 감지할 수 없기 때문이다.
따라서 25분 충전/5분 오프하는 방식으로 충전을 제어하고, 또한 40℃이상의 온도에서는 밧데리 특성상 마이너스 델타 볼트가 일어나지 않으며, 30분 충전/30분 오프 하는 방식을 도입한다. 그리고 20분 충전/10분 오프하는 방식은 밧데리마다 특성이 다르므로 이 방식으로도 마이너스 델타 볼트를 무난히 만들 수 있는 것도 있기 때문에 이 방식을 삽입 이용하며, 각종 온/오프 시간들은 충전시스템에 따라 변경 가능하다. 여기에서 충전 전류, 전압, 전류 온/오프 시간, 디폴트 충전시간은 충전 시스템 및 충전 밧데리에 따라 달라질 수 있다. (200)과정에서 전원이 온되면 CPU(101)는 본 발명의 충전제어에 돌입된다. (201)과정에서 밧데리가 삽입되었는지 CPU(101)가 체킹하여 밧데리가 삽입되지 않으면 (202)과정에서 밧데리 충전표시부(116)를 통해 충전 오프상태를 표시하고 충전에 이용되는 램을 모두 클리어하고, 삽입되면 (203)과정에서 밧데리 충전 표시부(116)에 밧데리 삽입에 따른 충전 온상태를 표시한다. 이 실행은 CPU(101)가 A/D변환기(105)를 통해 충전하기 전에 먼저 밧데리의 전압을 읽어들인 값을 체킹함에 따라 이루어진다. 그리고 CPU(101)는 (204)과정에서 충전 전에 밧데리 전압을 읽는다. 상기 (204)과정을 수행하면 밧데리 용량이 어느 정도 있는지 구분이 가능하므로 이를 이용하여 밧데리를 어떤 방법으로 충전할 것인지를 결정한다. 그리고 CPU(101)는 (205)과정에서 충전 전 밧데리 전압 CC 즉, 5.4 이상이면 (207)과정에서 30분을 체크하여 이 시간이 지나지 않으면 충전하지 않고 이 시간이 경과한 후 (206)과정에서 스위칭 레귤레이터(110)을 제어하여 전류 레귤레이터(112)의 전류를 공급토록 하고, 충전 통로 선택부(114)를 제어하여 밧데리 삽입구(120)를 통해 실제적으로 밧데리의 충전이 이루어지도록 한다. 이렇게 하는 이유는 만충전된 밧데리를 다시 충전시키면 마이너스 델타 볼트 현상이 아주 무디게 나타나므로 밧데리를 안정화시키는 시간을 충분히 주기 위한 것이다. 상기 밧데리에 충전이 되면 (208)과정에서 충전 전압이 클리어 되었는가를 체킹한다. 상기 (208)에서 CPU(101)에서 밧데리 값을 다시 읽어들이는 이유는 밧데리 충전 전압의 변화는 유동적이므로 정확한 볼트를 읽어 들이기 위해 단지 한번만 판단할 수 있도록 한것이다. 즉, 충전 전 전압이 클리어되면 무조건적으로 (213)과정을 수행하여 30분 카운터가 2회 이상인가를 CPU(101)에서 체킹한다. 그러나 (208)과정에서 충전 전 전압이 클리어되지 않으면 CPU(101)는 (209)과정에서 충전 전 전압이 AA 즉, 4.9볼트 이하인가를 체킹하면 4.9볼트 이하이면 (210)과정에서 QQ 즉, 2시간 30분 동안을 체킹하여 이 시간 동안 계속적으로 전류를 공급토록 제어한다. 그러나 4.9볼트이상이면 (211)과정을 수행하여 충전 전 전압이 BB 즉, 5.2볼트 이상인지 아닌지를 검사한다. 상기 (211)과정에서 CPU(101)는 5.2볼트 이상이면 상기 전 (213)과정을 수행하고, 아니면 (212)과정 즉 PP,시간 (55분) 동안을 CPU(101)에서 체킹하여 계속적으로 충전토록 제어한다. 이렇게 전류를 흘리는 시간을 볼트에 따라 달리 하는 이유는 현재 구현하는 방식이 충전하면서 스위칭 레귤레이터(110)를 온/오프하는 방식이므로 정전류를 계속적으로 흘리면서 충전하는 것보다 시간이 길어지므로 이런 단점을 조금이나마 줄이고자한 것이다. 상기 (213)과정 즉, 30분 카운터가 2회 이상인지를 체크한 후 2회 이상이면 (234)과정에서 스위칭 레귤레이터(110)를 오프하고, 충전전 밧데리 전압을 클리어하며, 30분 카운터를 클리어한다. 이어서 (235)과정을 수행하여 충전대기를 30분 동안 경과여부를 체킹한 후 (236)과정을 수행하여 30분 충전모드를 세트하므로써 다시 (215)과정을 수행할 때 30분 동안 충전하도록 제어한다. 상기 30분간 충전은 (230)과정에서 체킹하고 (231)과정에서 30분간 충전전압이 상승 혹은 같은 지를 (232)과정을 수행하여 25분 충전모드로 진입하도록 하고, (239)과정에서 30분 카운트를 클리어한 후 충전할 용량이 더 있는지 밧데리로 인식하고 5분 동안 충전대기 상태인 (222)과정으로 간다. 그러나 상기 (219)과정에서 25분간 충전시 전압이 같지 않을 때 (237)과정에서 스위칭 레귤레이터(110)를 오프하고 만충전 플래그를 세트하며, 밧데리 충전표시부(116)를 제어하여 만충전 표시를 하고, 30분 카운트, 30분, 20분 충전모드를 클리어한다. 즉, 전압이 떨어지면 만충전된 것으로 인정하고, (237)과정을 수행한 후 종료한다. 상기 (213)과정에서 30분 카운트가 2회 상인가를 체킹하여 2회 상이 아닐 (215)과정에서 30분 충전모드가 아니면 (216)과정에서 20분 충전모드인지를 검사하고 20분 충전모드이면 (224)과정을 수행한다. 상기 (224)과정에서 20분간 충전시 전압이 상승하였는지를 체킹하여 상승하지 않았면 (255)과정에서 20분간 디폴트로 충전하고, 20분이 지나면 전압이 상승 혹은 같은지를 검사한다. 상기 (224)과정에서 전압이 상승하면 바로 (214)과정을 수행한다. 상기 (225)과정에서 같으면 (226)과정을 수행하여 30분 카운터를 1증가 하는 (226)과정을 수행한다. 그런 후 (227)과정을 수행하여 20분 충전모드를 25분 충전 모드로 전환하고, (228)과정을 수행하여 스위칭 레귤레이터(110)를 오프하고, 충전 밧데리 전압을 클리어한다. 그런 (229)과정을 수행한다. 상기 (216)과정에서 20분 충전 모드가 세팅되어 있지 않으면 (217)과정에서 당분간 충전 여부를 확인하여 충전하였을 (218)과정에서 충전상승이 되었는지 (238)과정에서 30분간 카운터를 클리어 한다. 만약 상기 30분, 20분 충전모드가 아니면 (218)과정을 수행하는 25분 충전모드로 진입하여 25분간 디폴트로 충전한 후 (218)과정을 수행하여 즉, 전압이 상승하면 (238)과정에서 30분카운터를 클리어하고 상기 (219)과정에서 상승하지 않으면 (219)과정에서 25분간 충전시 전압이 같은가를 체킹하여 같으면 (220)과정에서 25분간 충전모드를 20분간 충전모드로 전환하고, (221)과정에서 30분 카운터를 1증가시켜 (222)과정에서 스위칭 레귤레이터(110)를 오프하며 충전전 밧데리 전압을 클리어한다. 그리고 (223)과정에서 스위칭 레귤레이터(110)를 5분 동안 오프하며, (219)과정에서 같지 않으면 상기 (237)과정을 실행한다. 상기 (223)과정을 수행한 후 다시 (206)과정으로 가서 밧데리를 충전한다.
상술한 바와 같이 밧데리의 델타 볼트를 정확히 감지하므로써 부수적인 써어멀이 없어도 만충전 감지를 할 수 있고, 일정 시간 충전하고 일정시간 오프하면 충전하여 열을 발생시키는 것을 오프하는 시간만큼 시스템이 열을 받지 않고 발산하므로 시스템의 여러 부품소자에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 또한 마이너스 델타 볼트가 일어나지 않던 밧데리도 0.3℃ 이하에서 일어나 만충전을 감지 할 수 있고, 밧데리가 충전기에 삽입되었을 때 바로 충전하지 않고 충전 전에 밧데리의 전압으로 검사하므로 밧데리가 어느 정도의 용량을 가지고 있는지 검출하여 허상 델타 볼트가 일어날 수 있는 소자의 밧데리는 일정 시간 동안 계속 충전하여 허상 델타 볼트를 제거할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

  1. 재충전용 밧데리 충전 제어 회로에 있어서, 상기 밧데리 삽입구(120)에 연결되어 밧데리 충전전압을 감지하는 밧데리 전압감지부(118)와, 상기 밧데리 전압감지부(118)에서 감지된 전압값을 디지탈화하는 A/D변환기(105)와, 상기 A/D변환기(105)의 출력값으로부터 밧데리 삽입여부를 감지하여 일정시간 충전/일정시간 오프를 반복하여 전류 공급을 제어하고 만충전 여부를 결정하며 이의 상태를 표시토록 제어하는 CPU(101)와, 상기 CPU(101)에서 출력되는 값에 의해 만충전 또는 충전상태를 표시하는 밧데리 충전표시부(116)와, 상기 밧데리의 충전용 전류를 공급하기 위한 전류 레귤레이터(112)와, 상기 전류 레귤레이터(112)의 출력이 상기 CPU(101)의 제어에 의해 일정시간 충전하고 일정시간 오프되어 공급되도록 스위칭하는 스위칭 레귤레이터(110)와, 상기 CPU(101)의 출력에 의해 상기 스위칭 레귤레이터(110)의 출력을 선택하여 상기 밧데리 삽입구(120)에 제공하는 충전 통로 선택부(114)로 구성됨을 특징으로 하는 재충전용 밧데리의 충전 제어회로.
  2. 재충전 밧데리의 충전 제어 방법에 있어서, 상기 밧데리 삽입에 따른 상태를 체킹하고 이를 표시하여 충전 전의 밧데리 전압을 읽는 제1과정과, 상기 제1과정에서 충전전의 전압이 제1전압값으로 제1경과시간이 경과하면 밧데리 충전을 온하고 충전 이전 전압의 클리어 유무를 체킹하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 충전 이전 전압이 클리어가 안되었으면 상기 충전 이전 전압이 제2전압값으로 제2경과시간을 경과시키도록 하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 상기 제2전압값으로 제2시간 경과할 시 충전 전의 전압이 제3전압값에 해당하는가를 체킹하는 제4과정과, 상기 제4과정에서 상기 제3전압값으로 제3경과시간을 경과시켜 상기 제1경과시간으로부터 n회 이상인가를 체킹하는 제5과정과, 상기 제5과정에서 제1,2 충전 모드 세팅여부를 체킹하는 제6과정과, 상기 제6과정에서 재충전 모드 세팅 제1시간 동안 충전에 따른 상태를 체킹하여 제2시간 충전 모드를 변환하는 제7과정과, 상기 제6과정에서 제2충전모드가 세팅되어질 시 제2경과시간 충전에 따른 상태를 체킹하여 제2경과시간 충전에 따른 충전값이 원하는 전압에 도달될 시 제1경과시간 분의 카운트를 증가시키고 다른 충전 모드로 전환시키고 충전을 오프하며 충전 전 밧데리를 클리어하고 일정시간이 경과된 후 상기 과정부터 다시 실행하는 제8과정과, 상기 제1,2충전모드가 아니고 일정시간 충전하였을 때 상기 일정시간 충전에 따른 상태를 체크하여 해당전압에 도달될 시 타시간 충전모드로 전환되며 카운트를 증가시켜 전류공급 오프와 충전 이전의 밧데리 전압을 클리어하는 제9과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 재충전용 밧데리의 충전제어 방법
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