KR0184243B1 - Secondary battery charger using two microcontroller and concurrent charging method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기에 관한 것으로 충전부(16)(16')에 각각의 마이크로컨트롤러(18)(18')가 연결되어 그 출력핀(20)(20')를 통하여 충전부(16)(16')의 충전전류설정회로(14)(14')가 제어되고 입력핀(24)(24')에는 상대측 충전전류설정회로(14)(14')의 제어신호가 입력될 수 있게 되어있어 전지팩(12)(12')를 주모드와 부모드에서 각각 충전시킬수 있다. 본 발명은 또한 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기의 동시충전방법을 제시한다.The present invention relates to a secondary battery charger using two microcontrollers. Each of the microcontrollers 18 and 18 'is connected to a charging unit 16 and 16', and the output pins 20 and 20 'are connected to each other. The charging current setting circuits 14 and 14 'of the charging unit 16 and 16' are controlled, and the control signals of the opposite charging current setting circuits 14 and 14 'are input to the input pins 24 and 24'. It can be input so that the battery packs 12 and 12 'can be charged in the main mode and the parent respectively. The present invention also proposes a simultaneous charging method of a secondary battery charger using two microcontrollers.
Description
제1도는 본 발명 충전기의 블록도.1 is a block diagram of a charger of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 전원부 12, 12' : 전지팩10: power supply unit 12, 12 ': battery pack
14, 14' : 충전전류설정회로 16, 16' : 충전부14, 14 ': charging current setting circuit 16, 16': charging unit
18, 18' : 마이크로컨트롤러 20, 20' : 출력핀18, 18 ': microcontroller 20, 20': output pin
24, 24' : 입력핀24, 24 ': input pin
본 발명은 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기와 동시 충전방법에 관한 것으로, 특히 두 개의 충전부를 갖는 충전기에 각 충전부의 충전전류설정회로를 제어하는 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용하여 일측 충전부의 충전포켓에 먼저 삽입된 전지팩을 충전시 이 전지팩의 충전제어를 위하여 할당된 마이크로컨트롤러가 주모드로 설정되고 나중에 타측 충전부의 충전포켓에 삽입되는 전지팩에 대하여서는 이 전재팩의 충전제어를 위하여 할당된 마이크로컨트롤러가 부모드로 설정된 전지팩에는 적은 전류가 공급되게 하고, 부모드로 설정된 전지팩에는 적은 전류가 공급되어 나중에 충전포켓에 삽입된 전지팩이 멎저 충전포켓에 삽입된 전지팩의 충전완료시까지 대기함이 없이 부모드에서 전류공급량은 주모드에 비하여 상대적으로 적지만 동시 충전과정에 놓이도록 하므로서 전체적으로 동시 충전전지팩의 충전시간을 단축시킨수 있도록 한 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기와 동시충전방법에 관한 것이다. 본 발명에 용어 2차전지 또는 2차전지팩이라 함은 재충전가능한 전지 또는 전지팩을 의미한다.The present invention relates to a secondary battery charger and a simultaneous charging method using two microcontrollers, in particular to a charger having two charging parts charging of one charging part using two microcontrollers to control the charging current setting circuit of each charging part When charging the battery pack first inserted into the pocket, the microcontroller assigned to control the charging of this battery pack is set to the main mode, and the battery pack inserted into the charging pocket of the other charging part later is Low current is supplied to the battery pack in which the assigned microcontroller is set as the parent, and low current is supplied to the battery pack set in the parent, until the battery pack inserted into the charging pocket is completely charged. The current supply at the parent without the standby box is relatively small compared to the main mode. However, the present invention relates to a secondary battery charger and a simultaneous charging method using one or two microcontrollers to reduce the charging time of the simultaneous rechargeable battery pack as a whole by placing them in the simultaneous charging process. As used herein, the term secondary battery or secondary battery pack means a rechargeable battery or battery pack.
종래 두 개의 2차전지팩을 충전하는 충전기의 충전방식 또는 동시충전방법은 하나의 마이크로컨트롤러를 이용하여 두 개의 전지팩중에서 어느 하나를 먼저 충전한 후 다른 하나를 충전하는 방식을 채택하거나 공급전류를 일정하게 정하거나 외부스위치 조작으로 공급전류를 변화시켜 하나의 마이크로컨트롤러로 두 개의 전지팩을 동시에 충전하는 방식을 채택하고 있다. 전자의 경우에는 충전시간이 긴 결점이 있고, 후자의 경우에는 상기 결점 이외에 많은 전류를 공급하여야 하므로 전원부가 커지는 결점이 있다.The conventional charging method or simultaneous charging method of charging two secondary battery packs adopts a method of charging one of two battery packs first and then charging the other using one microcontroller or supplying current. It adopts a method of charging two battery packs at the same time with a single microcontroller by changing the supply current by setting a constant or operating an external switch. In the former case, the charging time is long, and in the latter case, since a large amount of current must be supplied in addition to the above defect, the power supply unit has a drawback.
일반적으로 두 개의 전지팩을 동시에 충전하는 방법으로서는 두 개의 전지팩에 동시에 같은 양의 전류를 공급하는 방법과 일측 전지팩에 타측 전지팩보다 작은 전류를 공급하는 방법이 있을수 있다. 이미 언급한 바와 같이 두 개의 전재팩에 동시에 같은 양의 전류를 공급하는 경우 전원부가 커지고 가격이 상승함을 예상할 수 있을 것이다. 한편으로 일측 전지팩에 타측 전지팩보다 적은 전류를 공급하는 경우 적은 전류가 공급되는 전지팩의 충전시간이 너무 길어진다. 많은 전류가 공급된 전지팩의 충전완료시 적은 전류가 흐르는 전지팩에 대하여 외부스위치 조작으로 많은 전류를 공급하여 충전시간을 단축시킬 수 있으나 이는 항상 사용자가 대기하였다가 외부스위치를 조작하여야 하므로 매우 번거로운 방법이어서 실현성이 없다.In general, as a method of simultaneously charging two battery packs, there may be a method of simultaneously supplying the same amount of current to two battery packs and a method of supplying a smaller current to one battery pack than the other battery pack. As mentioned earlier, if you supply the same amount of current to both packs at the same time, you can expect the power supply to grow and the price to rise. On the other hand, when less current is supplied to one battery pack than the other battery pack, the charging time of the battery pack to which the less current is supplied becomes too long. When charging a battery pack that is supplied with a large amount of current, charging time can be shortened by supplying a large amount of current to the battery pack with a small current flow by using an external switch, but this is very cumbersome because the user must always wait and operate the external switch. It's a method, so it's impractical
본 발명에 있어서는 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로 충전기의 두 충전포켓에 각각 삽입되는 전지팩의 충전전류를 제어하는 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용하여 이들 두 개의 마이크로컨트롤러가 각각의 충전부와 충전전류설정회로를 제어함과 동시에 상대 마이크로컨트롤러의 충전모드를 스스로 인식하여 각 전지팩에 상이한 전류가 공급되게 하므로서 전원부에서 설정한 최대전류이내에서 충전이 이루어지도록 하여 전원부의 효율성을 높이고 전원부의 가격을 줄이며 신속한 충전이 이루어질수 있도록 한것인바, 이를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.In the present invention, the invention was made in view of the above-mentioned problems, and these two microcontrollers are respectively charged with each charging unit using two microcontrollers for controlling the charging current of the battery packs respectively inserted into the two charging pockets of the charger. By controlling the current setting circuit and recognizing the charging mode of the counterpart microcontroller by itself, different battery is supplied to each battery pack, so that the charging can be made within the maximum current set by the power supply unit. It is intended to reduce the rapid charging can be made, described in more detail based on the accompanying drawings as follows.
전원부(10)에 전지팩(12)(12')이 각각 삽입되는 충전포켓(도시하지 않았음)을 가지고 충전전류설정회로(14)(14')를 갖는 충전부(16)(16')를 연결하고 충전부(16)(16')에는 각각의 마이크로컨트롤러(18)(18')를 연결하여 그 출력핀(20)(20')을 통하여 충전전류설정회로(14)(14')를 제어토록 하며 각각의 마이크로컨트롤러(18)(18')에 충전상태표시수단(22)(22')를 구비하여 각 마이크로컨트롤러(18)(18')의 입력핀(24)(24')에는 상대측 충전전류설정회로(14)(14')의 제어신호를 입력토록 상대측 충전전류설정회로(14)(14')에 연결하여 구성한 것이다.The charging unit 16 (16 ') having a charging pocket (not shown) into which the battery packs 12 and 12' are inserted into the power supply unit 10, respectively, and having the charging current setting circuits 14 and 14 '. And the microcontrollers 18 and 18 'to the charging unit 16 and 16' to control the charging current setting circuits 14 and 14 'through their output pins 20 and 20'. Each microcontroller 18 and 18 'is provided with charge state display means 22 and 22', and the input pins 24 and 24 'of each microcontroller 18 and 18' are connected to each other. The control signal of the charging current setting circuits 14 and 14 'is connected to the counterpart charging current setting circuits 14 and 14' for input.
이러한 구성에서 전원부(10)는 충전부(16)(16')에 직류전압을 공급하며, 충전부(16)(16')는 전지팩(12)(12')에 전류를 공급하는데 충전전류설정회로(14)(14')에 의하여 설정된 전류를 펄스폭변조(pulse width modulation) 방식이나 선형(linear) 방식으로 전지팩에 전류를 공급한다. 충전부(16)(16')는 마이크로컨트롤러(18)(18') 내부에 구성될 수도 있다. 충전전류설정회로(14)(14')는 충전전류의 양을 설정한다. 마이크로컨트롤러(18)(18')는 전지팩(12)(12')의 충전포켓에 삽입되었는지의 여부를 인식하여 충전부에 충전여부의 명령을 내리고 충전전류설정회로를 제어한다. 전류제어는 각 전지팩을 위하여 각각의 핀을 할당한다. 충전상태표시수단(22)(22')은 두 개의 발광 다이오드로 구성되어 있다.In this configuration, the power supply unit 10 supplies a DC voltage to the charging unit 16 and 16 ', and the charging unit 16 and 16' supplies a current to the battery packs 12 and 12 '. (14) The current set by 14 'is supplied to the battery pack in a pulse width modulation method or a linear method. The charging unit 16 or 16 'may be configured inside the microcontroller 18 or 18'. The charging current setting circuits 14 and 14 'set the amount of charging current. The microcontroller 18 (18 ') recognizes whether the battery pack 12 (12') is inserted into the charging pocket, and commands the charging unit to charge or not, and controls the charging current setting circuit. Current control assigns each pin for each battery pack. The state of charge display means 22, 22 'is composed of two light emitting diodes.
이러한 본 발명의 구성에 있어서 특히 중요한 점은 두 개의 마이크로컨트롤러(18)(18')가 사용되며, 이들 각 마이크로컨트롤러(18)(18')에는 자신의 충전전류설정회로(14)(14')를 제어하기 위한 하나의 출력핀(20)(20')과 상대측 충전전류설정회로(14)(14')의 제어신호를 입력하는 입력핀(24)(24')이 필요한다.Particularly important in this configuration of the present invention, two microcontrollers 18 and 18 'are used, and each of these microcontrollers 18 and 18' has its own charging current setting circuit 14 and 14 '. ), One input pin 20 (20 ') and an input pin 24 (24') for inputting a control signal of the counterpart charging current setting circuit 14 (14 ') is required.
이와 같은 구성의 본 발명은 예를 들어 일측 충전부(16)의 충전포켓에만 전원부(10)이 삽입되는 경우 이 충전부(16)의 마이크로컨트롤러(18)가 이를 감지하여 자신이 주모드(master mode)에 있음을 인식하고 충전전류설정회로(14)에 TTL(하이 또는 로우 신호) 레벨의 신호를 발생하여 충전전류설정회로(14)가 큰 값으로 설정한 전류가 충전전류로 이용되도록 한다. 이 때에 이 TTL레벨의 신호는 또한 상대측 마이크로컨트롤러(18')의 입력핀(24')으로 공급된다. 이 때에 상대측 마이크로컨트롤러(18')는 자신이 부모드(slave mode)로 있음을 인식하고 충전포켓에 먼저 삽입된 전지팩(12)의 충전 중에 자신의 충전포켓에 전지팩(12')이 삽입되는 경우 충전기에서 규정해 놓은 작은값의 전류를 공급하도록 충전전류설정회로(14')에서 TTL레벨의 신호를 발생한다. 이 때에 주모드에 있는 마이크로컨트롤러(18)가 자신이 제어하는 전지팩(10)이 충전완료되었거나 충전기에서 전지팩(12)이 제거되었음을 인식하면 충전을 완료하고 충전전류설정회로(14)를 제어하던 출력핀(20)의 출력상태를 반대로 하여 자신을 부모드로 설정한다. 이 때에 부모드로 있던 마이크로컨트롤러(18')가 이 출력을 입력핀(24')에서 받아들여 자신을 주모드로 설정하고 큰 전류가 공급되도록 한다. 부모드로 있는 마이크로컨트롤러(18')가 전지팩(12')이 먼저 충전완료되거나 전지팩(12')이 제거되었음을 인식하면 충전을 완료하고 마이크로컨트롤러(18')는 여전히 부모드상태에서 전지팩이 다시 삽입되기를 기다린다.According to the present invention having the above configuration, for example, when the power supply unit 10 is inserted only in the charging pocket of the one charging unit 16, the microcontroller 18 of the charging unit 16 detects this, and thus the master mode is used. Recognizing that the signal is present, the TTL (high or low signal) level signal is generated in the charging current setting circuit 14 so that the current set by the charging current setting circuit 14 to a large value is used as the charging current. At this time, this TTL level signal is also supplied to the input pin 24 'of the counterpart microcontroller 18'. At this time, the counterpart microcontroller 18 'recognizes that it is in the slave mode, and the battery pack 12' is inserted into its charging pocket during charging of the battery pack 12 first inserted into the charging pocket. If so, the TTL level signal is generated by the charging current setting circuit 14 'to supply a small current specified by the charger. At this time, when the microcontroller 18 in the main mode recognizes that the battery pack 10 controlled by the microcontroller 18 has been charged or the battery pack 12 has been removed from the charger, the charging is completed and the charging current setting circuit 14 is controlled. Reverse the output state of the output pin 20 to set itself as a parent. At this time, the parented microcontroller 18 'receives this output from the input pin 24', sets itself to the main mode and allows a large current to be supplied. When the parented microcontroller 18 'recognizes that the battery pack 12' is first charged or the battery pack 12 'is removed, charging is completed and the microcontroller 18' is still in the parented state. Wait for this to be reinserted.
이상의 설명에서는 일측 충전부(16)가 먼저 주모드상태인 것으로 설명되었으나 타측 충전부(16')가 먼저 주모드상태로 작동하여도 동일한 충전기능을 수행한다.In the above description, the one charging unit 16 is first described as being in the main mode, but the other charging unit 16 'performs the same charging function even when the first operation is in the main mode.
두 개의 전지팩(12)(12')이 동시에 각 충전부(16)(16')의 충전포켓에 삽입되면 마이크로컨트롤러(18)(18')가 이를 감지하여 일측은 주모드로 설정되고 타측은 부모드로 설정되어 주모드로 설정된 전지팩에는 큰 전류가 공급되고 부모드로 설정된 전지팩에는 작은 전류가 공급되게 한다. 만약 주모드로 설정된 전지팩이 먼저 충전이 끝나면 주모드와 부모드의 설정이 반대로 되고 부모드로 설정되었던 전지팩에 큰 전류가 흐르게 된다. 어는 전지팩을 주모드 또는 부모드로 초기에 설정하느냐 하는 문제는 마이크로컨트롤러의 프로그래밍시에 결정될수 있다.When two battery packs 12 and 12 'are simultaneously inserted into the charging pockets of each of the charging units 16 and 16', the microcontrollers 18 and 18 'detect this, and one side is set to the main mode and the other side is A large current is supplied to the battery pack set to the parent mode and the main mode, and a small current is supplied to the battery pack set to the parent mode. If the battery pack set to the main mode is charged first, the settings of the main mode and the parent are reversed, and a large current flows to the battery pack set to the parent mode. The question of which battery pack to initially set to main mode or parent can be determined when programming the microcontroller.
여기에서 전류양의 크기는 0에서 수암페어에 이르는 선형적인 값으로서 제품의 사양에 따라 달라질수 있다. 따라서 큰 전류나 작은 전류는 상대적인 값으로 이해되어야 할 것이다.The magnitude of the current here is a linear value ranging from 0 to several amperes, depending on product specifications. Therefore, large or small currents should be understood as relative values.
충전상태표시수단(22)(22')은 이미 언급된 바와 같이 발광 다이오드로 구성되어 주모드 및 부모드로 동작하고 있음을 시각적으로 나타낼 수 있다. 예를 들어 주모드로 마이크로컨트롤러(18)(18')가 동작할 경우 적색으로 발광되고 부모드로 동작할 경우 황색으로 발광될수 있다. 부모드가 주모드로 전환될 경우에는 황색에서 적색으로 바뀐다. 여기에서 발광색은 설계자의 의도에 따라 달라질수 있다.As already mentioned, the state of charge display means 22, 22 'is composed of a light emitting diode and can visually indicate that it is operating in the main mode and the parent mode. For example, when the microcontroller 18 or 18 'operates in the main mode, the microcontroller 18 or 18' may emit red. When the parent switches to main mode, it changes from yellow to red. The emission color may vary depending on the designer's intention.
이와 같은 본 발명은 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용하고 이들 각 마이크로컨트롤러가 상대를 인식하여 충전전류를 제어하므로서 전재팩의 충전시간을 단축시킬수 있으며 전원부의 크기와 비용을 줄일수 있는 효과가 있다.As such, the present invention uses two microcontrollers, and each of these microcontrollers recognizes an opponent to control the charging current, thereby reducing the charging time of the repack and reducing the size and cost of the power supply unit.
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