KR0181164B1

KR0181164B1 - 다종 배터리 공용 충전장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR0181164B1
Application number: KR1019960027382A
Authority: KR
Inventors: 정연탁
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-07-06
Filing date: 1996-07-06
Publication date: 1999-05-15
Also published as: US5889382A; JPH1094184A; JP2919814B2; GB2315171A; GB9714241D0; CN1174439A; KR980012766A; DE19729009B4; CN1068988C; DE19729009A1; GB9714125D0

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

배터리 충전에 관한 기술이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

정해진 충전 전압과 용량이 다른 배터리일지라도 전압 피드백과 전류 피드백을 이용하여 그 전압차를 검출하고 그 검출결과에 따라 적응적으로 제어함으로써 충전이 되게 하는 다종 배터리 공용 충전장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지

충전용 배터리와 상기 배터리에 접속된 제1 및 제2감지저항을 가지는 배터리조립장치가 본 다종 배터리 공용 충전장치에 접속되면 상기 제1감지저항 및 제2감지저항과의 접속으로 형성되는 소정의 전압 혹은 전류를 검출하고 이 검출된 전압 혹은 전류에 의해 충전전압 및 용량을 검출한다. 그리고 상기 검출한 충전전압 및 용량에 따라 상기 배터리의 종류를 판단하고 해당 충전패스를 선택하여 그 선택된 충전패스를 통해 상기 배터리에 충전이 이루어지도록 함을 특징으로 한다.

라. 발명의 중요한 용도

하나의 충전장치가 충전 전압과 용량이 다른 여러가지 배터리를 충전할 수 있도록 하는 데 사용한다.

Description

다종 배터리 공용 충전장치 및 그 제어 방법

본 발명은 배터리 충전장치에 관한 것으로, 특히 정해진 충전 전압과 용량이 다른 배터리일지라도 충전을 할 수 있는 충전장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

과학문명이 발달함에 따라 배터리 기술도 점차 발달하게 되어 1차 전지, 2차 전지, 연료전지, 물리전지 등 다양한 충전용 배터리가 생산되고 있다. 이렇게 여러 종류별로 사용자가 필요로 하는 용량의 배터리가 대중화되면서 각종 기기에는 셀(cell) 또는 팩(pack)의 형태로 널리 사용되고 있다. 그러나 같은 계열의 배터리라도 충전 전압은 종류에 따라 각각 다르다. 예를 들어 현재 통신기기에서 널리 쓰이고 있는 리튬(lithium)-이온(ion) 배터리의 경우에는 그 종류가 크게 3가지로 나누어지는데 각각의 충전전압이 다르다. 즉 흑연(graphite) 시리즈(series)와 카본(non-graphitizable carbon) 시리즈는 최대 충전 전압이 한 셀(cell)에 4.2V인데 반하여 코크(coke) 시리즈는 4.1V로 같은 리튬-이온 배터리라도 내부 밀도와 내부 물질 구성 성분에 따라 충전 전압이 다르다. 이와 같이 배터리의 충전 전압 및 용량이 배터리의 종류에 따라 각각 다르므로 상기 종류별로 충전장치를 필요로 한다.

상기와 같은 이유로 배터리의 충전 전압 및 용량에 따라 각각에 맞는 충전장치를 하나씩 가져야 한다면 실제적으로 사용자의 입장에서는 선택의 폭이 좁은 상황이다. 다시 말해서, 사용자가 하나의 충전기로 충전할 수 있는 배터리는 충전기 설계시에 고정된 값으로 정해진 용량의 배터리 하나만으로 제한되어 있는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 충전 전압과 용량이 다른 배터리를 공용으로 충전할 수 있는 충전장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다종 배터리 공용 충전장치의 구성도

도 2는 도 1중 출력전압조정부의 상세 회로 예시도

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다종 배터리 공용 충전장치의 구성도

도 4는 도 3중 출력전압조정부 및 제어부의 상세 회로 예시도

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다종 배터리 공용 충전장치의 구성도로서, 충전용 배터리(400)와 두 감지저항(R11, R12)을 포함하는 배터리조립장치(400)와 접속된 상태를 나타낸다. 접속부(300)은 전압피드백단자(VF), + 충전단자(VBT), 전류피드백단자(CF) 및 접지단자(GND)를 구비하며, 상기 배터리조립장치(400)와 충전장치를 접속해주는 역할을 한다. 배터리조립장치(400)를 충전장치에 장착시키게 되면 상기 전압피드백단자(VF)와 전류피드백단자(CF)는 각각 상기 감지저항(R11, R12)의 한 단자와 접속된다. 이때 상기 두 저항(R11, R12)의 다른 단자는 접지된다.

상기 충전장치의 구성을 구체적으로 설명하면, 1차측 전원부(100)는 교류 플러그(flug)를 통하여 입력된 교류전원을 소정의 직류전원으로 변환한다. 정류부(211)는 상기 1차측 전원부(100)로부터 직류전원을 전달받아 2차측에 흐르는 전류를 검출한다. 필터부(213)는 상기 정류부(210)에서 검출한 전류의 잡음을 제거하는 역할을 한다. 스위칭부(212)는 소정 제어신호의 입력에 응답하여 상기 정류부(211)와 상기 필터부(213) 사이를 접속하거나 차단하는 역할을 한다. 출력전압조정부(214)는 접속부(300)의 +충전단자(VBT)에 접속되어 현재 배터리(450)에 충전되는 전압이 해당 배터리(450)의 적정 충전 전압보다 높거나 낮은 상태를 체크하고, 만약 높으면 상기 스위칭부(212)로 소정 피드백신호(FB)를 발생하여 상기 정류부(211)와 상기 필터부(213) 사이가 차단되게 하는 역할을 한다. 충전전압검출부(215)는 상기 접속부(300)의 전압피드백단자(VF)를 통해 배터리조립장치(400)에 내장된 감지저항(R11)과 접속될 시 형성되는 소정의 전압 혹은 전류를 검출한다. 그런데 상기 감지저항(R11)은 배터리(450)의 종류마다 그 값이 다를 것인 바, 상기 충전전압검출부(215)에서 검출하는 전압 혹은 전류는 배터리(450)의 종류마다 다르다. 용량검출부(216)는 상기 접속부(300)의 전류피드백단자(CF)를 통해 배터리조립장치(400)에 내장된 감지저항(R12)과 접속될 시 흐르는 소정의 전압 혹은 전류를 검출한다. 그런데 상기 감지저항(R12)은 배터리의 종류(450)마다 그 값이 다를 것인 바, 상기 용량검출부(216)에서 검출하는 전압 혹은 전류는 배터리(450)의 종류마다 다르다. 다음 표는 배터리(450)의 충전 용량에 따른 감지저항(R12)의 값을 예를 들어 나타낸 것이다.

주제어부(250)는 입 $출력포트(251)와 CPU(252)와 아날로그/디지탈변환부(253) 및 메모리(254)로 이루어져 상기 1차 전원을 바탕으로 배터리(400)의 삽입, 용량, 충전전류 및 안전 등에 관련된 전반적인 동작을 총괄적으로 제어한다. 상기 메모리(254)는 미리 설정된 전압 및 용량 기준값을 저장한다. 상기 아날로그/디지탈변환기(253)는 상기 충전전압검출부(215)와 상기 용량검출부(216)에서 검출한 아날로그 형태의 전압 및 전류값을 디지탈화하여 상기 CPU(252)로 전달한다. 표시부(217)는 상기 입출력포트(251)를 통해 상기 CPU(252)로부터 전달되는 제어신호 혹은 데이타에 따라 소정의 상태 표시를 하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 사용자가 충전 상태 및 충전 여부를 육안으로 확인할 수 있도록 발광다이오드(LED)를 사용한다.

도 2는 상기 도 1중 출력전압조정부(214)의 상세 회로 예시도이다. 본 실시예에서는 두 종류의 배터리를 사용하고 각각의 충전 전압이 8.2V와 8.4V라고 가정한다. 8.2V를 충전하는 경우를 예로 들면, 출력전압조정부(214)를 구성하는 비교기(COM)의 비반전단자(+)에는 최대 충전전압 8.2V에 대응하는 소정의 기준전압(Vref)이 설정되어 있다. 그리고 반전단자(-)에는 가변저항(VR)과 다른 저항들(R1∼R3)을 통해 충전전압(V1)이 인가된다. 만일 상기 충전전압(V1)이 8.2V보다 높아질 경우 상기 비교기(COM)는 로우상태의 출력신호를 발생한다. 그러므로 트랜지스터(Q1)이 턴온되어 포토커플러 PC의 발광다이오드에서 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터와 콜렉터로 이어지는 전류패스가 형성된다. 이로써 1차측 전원(V3)에 콜렉터가 접속된, 상기 포토커플러 PC의 수광트랜지스터가 턴온된다. 이렇게 되면 상기 콜렉터단에서 발생하는 피드백신호(FB)가 로우상태로 됨으로써 스위칭부(212)의 단자 a와 b의 접속이 끊어진다. 또한 상기 출력전압조정부(214)에서는 CPU(252)에서 제공하는 배터리 종류 판단신호에 따라 상기 8.2V와 8.4V를 선택적으로 충전할 수 있도록, 소정의 제어를 받아 두가지 충전패스중 하나를 선택적으로 구동하는 역할을 한다. 상기 CPU(252)에서 제공하는 배터리 종류 판단신호가 로우상태이면 8.4V를 충전해야 한다고 가정할 때, 트랜지스터(Q2)는 상기 배터리 종류 판단신호가 로우상태로 되면 턴온된다. 그러므로 상기 저항(R2)에 대하여 상기 저항(R3)이 병렬로 접속되고, 이때의 저항값에 대응하는 전압이 8.4V가 되도록 하면 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다종 배터리 공용 충전장치의 구성도로서, 전술한 도 1의 경우와 같이 CPU(252)에 의한 제어를 실시하는 것이 아니라 소정의 구성을 갖는 제어부(220)에 의해 제어를 실시한다는 점이 상이하다. 도 4는 상기 도 1중 출력전압조정부(241)와 충전패스제어부(220)의 상세 회로 예시도이다. 출력전압조정부(214)의 기본적인 동작은 전술한 도 2의 설명에서와 동일하다. 단, CPU(252)에서 배터리 종류 판단신호를 제공하는 것이 아니라 충전전압검출부(215)에서 검출한 전압이 트랜지스터(Q3)의 베이스에 인가되도록 함으로써 상기 트랜지스터(Q3)의 온 혹은 오프에 따라 트랜지스터(Q2)가 온 혹은 오프되도록 하는 것이다. 부연하면, 충전전압이 8.4V인 배터리조립장치(400)가 접속부(300)에 접속될 경우 상기 배터리조립장치(400)에 포함된 감지저항(R11)과 상기 충전전압검출부(215)의 저항 성분 등에 의해 형성되는 전압이 상기 트랜지스터(Q3)의 베이스로 공급되도록 하여 상기 트랜지스터(Q3)를 턴 온시키게 되면, 저항(R2)에 대하여 저항(R3)이 병렬로 접속되는 결과를 얻게 되고 이때의 저항값에 대응하는 전압이 8.4V가 되도록 하면 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

하나의 충전장치가 충전 전압과 용량이 다른 여러 종류의 배터리를 공용으로 충전할 수 있도록 함으로써 배터리의 충전 전압 및 용량에 따라 각각에 맞는 충전장치를 하나씩 가지지 않아도 되므로 사용자의 입장에서는 경제적이고 편리하며 선택의 폭도 넓어지는 셈이 된다.

Claims

충전용 배터리와 상기 배터리에 접속된 제1 및 제2감지저항을 가지는 배터리조립장치가 접속되면 충전을 하는 충전장치에 있어서,

소정의 제어를 받아 1차측 전원의 2차측으로의 유입을 차단하는 스위칭부와,

충전 전원공급단자와 상기 배터리의 충전단자 사이에 있으며, 각 배터리의 종류에 대응하는 다수의 충전패스와,

상기 배터리조립장치의 제1감지저항과 접속될 시 형성되는 소정의 전압 혹은 전류를 검출하는 충전전압검출부와,

상기 배터리조립장치의 제2감지저항과 접속될 시 흐르는 소정의 전압 혹은 전류를 검출하는 용량검출부와,

상기 충전전압검출부와 상기 용량검출부에서 각각 검출한 전압 및 전류값에 따라 상기 배터리의 종류를 판단하고 해당하는 충전패스를 선택하여 그 선택된 충전패스가 상기 배터리의 충전단자에 접속되게 하는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 다종 배터리 공용 충전장치.
제1항에 있어서, 상기 접속부의 +충전단자에 접속되어 현재 상기 배터리에 충전되는 전압이 해당 배터리의 적정 충전 전압보다 높은지 여부를 체크하고, 높으면 상기 스위칭부로 소정의 피드백신호를 발생하여 상기 스위칭부가 차단상태로 동작하도록 제어하는 출력전압조정부를 더 포함함을 특징으로 하는 다종 배터리 공용 충전장치.
제1항 혹은 제2항중 어느 하나의 항에 있어서, 사용자가 충전 상태 및 충전 여부를 시각적으로 확인할 수 있도록 소정의 상태를 나타내는 표시부를 더 포함함을 특징으로 하는 다종 배터리 공용 충전장치.
충전용 배터리와 상기 배터리에 접속된 제1 및 제2감지저항을 지는 배터리조립장치가 접속되면 충전을 하는 충전장치에 있어서,

전압피드백단자, +충전단자, 전류피드백단자 및 접지단자를 구비하며, 상기 배터리조립장치를 상기 충전장치에 장착시키게 되면 상기 전압피드백단자와 상기 전류피드백단자를 각각 상기 제1 및 제2감지저항을 통해 상기 배터리에 접속하는 접속부와,

소정의 제어를 받아 1차측 전원의 2차측으로의 유입을 차단하는 스위칭부와,

충전 전원공급단자와 상기 접속단자의 +충전단자 사이에 있으며, 각 배터리의 종류에 대응하는 다수의 충전패스와,

상기 접속부의 +충전단자에 접속되어 현재 상기 배터리에 충전되는 전압이 해당 배터리의 적정 충전 전압보다 높은지 여부를 체크하고, 높으면 상기 스위칭부로 소정의 피드백신호를 발생하여 상기 스위칭부가 차단상태로 동작하도록 제어하는 출력전압조정부와,

상기 접속부의 전압피드백단자를 통해 상기 배터리조립장치의 제1감지저항과 접속될 시 형성되는 소정의 전압 혹은 전류를 검출하는 충전전압검출부와,

상기 접속부의 전류피드백단자를 통해 상기 배터리조립장치의 제2감지저항과 접속될 시 흐르는 소정의 전압 혹은 전류를 검출하는 용량검출부와,

상기 배터리의 종류에 따라 미리 설정된 충전전압 및 용량의 기준값을 저장하는 메모리와,

상기 충전전압검출부와 상기 용량검출부에서 검출한 아날로그 형태의 전압 및 전류값을 디지탈화하는 아날로그/디지탈변환기와,

상기 아날로그/디지탈변환기로부터 전달되는 전압 및 전류값에 따라 상기 메모리를 액세스하여 상기 배터리의 종류를 판단하고 배터리 종류 판단신호를 발생하여 하나의 충전패스를 선택하는 중앙처리장치로 구성됨을 특징으로 하는 다종 배터리 공용 충전장치.
제4항에 있어서, 상기 중앙처리장치의 제어를 받아 충전 상태 및 충전 여부를 시각적으로 확인할 수 있는 소정의 상태로 나타내는 표시부를 더 포함함을 특징으로 하는 다종 배터리 공용 충전장치.
충전용 배터리와 상기 배터리에 접속된 제1 및 제2감지저항을 가지는 배터리조립장치가 장착되면 상기 배터리에 충전을 하는 다종 배터리 공용 충전장치의 충전 제어방법에 있어서,

상기 배터리조립장치의 장착 여부를 감지하는 과정과,

상기 배터리조립장치의 장착을 감지하면 상기 제1감지저항 및 제2감지저항과의 접속으로 형성되는 소정의 전압 혹은 전류를 검출하는 과정과,

상기 검출된 전압 혹은 전류로써 상기 배터리의 충전전압 및 용량을 판단하는 과정과,

상기 판단된 충전전압 및 용량에 따라 상기 배터리의 종류를 인식하고 해당 충전패스를 선택하는 과정과,

상기 선택된 충전패스를 통해 상기 배터리에 충전하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.