KR100194644B1 - Rechargeable Battery Charger - Google Patents

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임태영
김대용
곽명신
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정선종
한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 무선 전화기나 캠코더 등의 전원으로 사용되는 충전식 배터리나 배터리팩 중에서 재충전이 안되는 충전식 배터리나 배터리팩도 충전할 수 있는 충전장치에 관한 것이다. 그 목적은 5~10배에 해당하는 고전압과 약간의 부가회로를 추가함으로써 과충전에 의해 열화되었거나 장시간 미사용으로 인하여 완전히 자연방전된 충전식 배터리에 대해서도 충전할 수 있는 충전장치를 구현하는 데에 있다. 그 구성은 전원 발생수단과 전원 구동수단과 잔류전압 검출수단 및 충전방식 선택수단으로 되어 있다. 전원 발생수단은 성능저하되었거나 자연방전된 비정상 배터리의 초기충전을 위한 제1충전전압과 정상 배터리의 쾌속충전과 표준충전을 위한 제2충전전압 두 종류의 충전전압을 발생시킨다. 전원 구동수단은 제어신호에 따라 전원 발생수단으로부터 제1충전전압과 제2충전전압 중 하나를 충전식 배터리에 공급한다. 잔류전압 검출수단은 충전식 배터리의 잔류전압을 검출하여 초기충전의 필요여부의 판단을 위한 잔류전압 신호를 출력한다. 충전방식 선택수단은 잔류전압 신호에 따라 초기충전의 필요여부를 판단하여 충전방식을 선택하고 전원 구동수단에 제어신호를 공급한다.The present invention relates to a charging device capable of charging a non-rechargeable rechargeable battery or battery pack among rechargeable batteries or battery packs used as a power source for a cordless phone or a camcorder. The purpose is to implement a charging device capable of charging a rechargeable battery that is degraded by overcharge or completely discharged due to long periods of nonuse by adding a high voltage and a small additional circuit that is 5 to 10 times. The configuration includes power source generating means, power source driving means, residual voltage detecting means, and charging method selecting means. The power generating means generates two types of charging voltages, a first charging voltage for initial charging of a degraded or naturally discharged abnormal battery, and a second charging voltage for fast charging and standard charging of a normal battery. The power supply driving means supplies one of the first charging voltage and the second charging voltage to the rechargeable battery from the power generating means according to the control signal. The residual voltage detecting unit detects the residual voltage of the rechargeable battery and outputs a residual voltage signal for determining whether the initial charging is necessary. The charging method selecting means selects the charging method by determining whether the initial charging is necessary according to the residual voltage signal, and supplies a control signal to the power supply driving means.

Description

충전식 배터리의 충전장치Rechargeable Battery Charger

본 발명은 충전식 배터리의 충전장치에 관한 것으로서, 특히 무선 전화기나 캠코더 등의 전원으로 사용되는 충전식 배터리나 배터리팩 중에서 재충전이 안되는 충전식 배터리나 배터리팩도 충전할 수 있는 충전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a charging device for a rechargeable battery, and more particularly to a charging device capable of charging a non-rechargeable rechargeable battery or battery pack among rechargeable batteries or battery packs used as a power source for a cordless phone or a camcorder.

이하, 배터리나 배터리팩을 본 명세서에서는 배터리라고 통칭한다. 일반적으로, 충전식 배터리에 대한 충전방식으로는 정전압 충전방식, 정전류 충전방식, 모드전환형 충전방식 및 충전시간 가변형 충전방식 등이 있다. 모드전환형 충전방식은 정전압 충전방식과 정전류 충전방식의 두가지 모드를 전환하면서 충전할 수 있는 충전방식이다. 충전시간 가변형 충전방식은 충전식 배터리에 일정전류를 방전해 보면서 단자 전압강하의 추이를 검출하여 이미 프로그램된 내용에 따라 쾌속충전할 시간을 결정하여 충전하는 충전방식이다.Hereinafter, a battery or a battery pack is called a battery in this specification. In general, charging methods for rechargeable batteries include a constant voltage charging method, a constant current charging method, a mode switching charging method, and a charging time variable charging method. The mode switching charging method is a charging method that can be charged while switching between two modes, a constant voltage charging method and a constant current charging method. The charging time variable charging method is a charging method that detects a change in terminal voltage drop while discharging a constant current in a rechargeable battery, and determines the time for fast charging according to the already programmed contents.

중래의 충전장치들의 한 예를 첨부된 도면과 함께 설명한다. 제1도는 종래의 충전 배터리용 2단 충전장치의 회로도이다. 제1도를 참조하여 종래의 충전식 배터리용 2단 충전장치를 설명하면 다음과 같다.An example of a conventional charging device will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a circuit diagram of a conventional two-stage charging device for a rechargeable battery. Referring to FIG. 1, a conventional two-stage charging device for a rechargeable battery is as follows.

이 장치는 이미 특허사정된 특허 제059789호로서, 정전압 충전방식을 채택하여 VCC 단일전원으로 구성되어 있다. 도면 좌측에 있는 누름 스위치 SW를 안 눌렀을 때는 저항 R5를 거쳐서 의해 표준충전이나 여분충전(크리클 충전)을 수행한다. 그리고, 누름 스위치 SW를 눌렀을 때에는 저항 R3을 거쳐서 쾌속충전을 수행한다. 이와 같은 정전압 충전방식은 적은 수의 소자를 사용하여 염가로 구성할 수 있기 때문에 핸드세트 전화기용 충전기나 캠코더 등의 일반적인 충전장치에 많이 응용되고 있다. 한편, 성능이 저하된 충전식 배터리는 제조회사가 제시하는 쾌속충전 규격수치보다 충전전류를 약간 높여서 인가하여도 충전시작(가역반응의 개시)이 안되므로 재충전을 할 수가 없다는 단점이 있었다.This device is already patented patent No. 059789. It adopts a constant voltage charging method and consists of a single VCC power supply. When the push switch SW on the left side of the drawing is not pressed, the standard charging or the extra charging (creele charging) is performed by the resistor R5. When the push switch SW is pressed, fast charging is performed through the resistor R3. Such a constant voltage charging method has been widely applied to a general charging device such as a charger for a handset telephone or a camcorder because it can be inexpensively configured using a small number of devices. On the other hand, the deteriorated performance of the rechargeable battery has a disadvantage that can not be recharged because the charging start (initiation of reversible reaction) does not start even if the charging current slightly higher than the rapid charging standard value suggested by the manufacturer.

또 다른 예로서는 충전시간 가변형 충전방식이 배터리의 수명을 보호하면서 충전할 수 있는 효과적인 방식으로 여겨지지만, 이 방식은 배터리의 갱년변화에 대한 예측까지 포함하지 않고는 항상 같은 충전을 하기 힘들고 배터리의 갱년변화에 대한 예측까지 포함했어도 해당모델의 배터리가 아닐 경우에는 적용하기 어렵다는 단점이 있었다. 더욱이, 이러한 장치를 구현하려면 CPU와 같은 연산소자와 ROM과 같은 기억소자 등을 포함해서 회로를 구성해야 하므로 충전장치의 제조원가가 높아지는 단점이 있었다.As another example, the variable charging time method is regarded as an effective way to charge the battery while protecting the life of the battery, but this method is difficult to always charge the same without including the prediction of the change in the battery's climacteric change. Even if the prediction is included, it is difficult to apply when the battery is not the model. Furthermore, in order to implement such a device, a circuit must be configured including a computing device such as a CPU and a memory device such as a ROM, thereby increasing the manufacturing cost of the charging device.

더욱이 상술한 바와 같은 종래의 이러한 방식으로 충전장치를 구성하여도 쾌속충전을 수십회 내지 수백회 계속하다 보면 충전식 배터리가 과충전에 의해 열화되어 버린다. 그래서, 종래에는 과충전에 의해 열화된 충전식 배터리나, 장시간 미사용으로 인하여 완전히 방전이 되었기 때문에 재충전이 안되는 충전식 배터리나, 갱년변화에 의해 충전용량이 감소하고 있는 충전식 배터리에 대해서는 적절한 충전방법이 없다는 문제점이 있었다.Moreover, even if the charging device is configured in the conventional manner as described above, if the rapid charging is continued for several tens to hundreds of times, the rechargeable battery is deteriorated by overcharging. Therefore, there is no problem in that there is no proper charging method for a rechargeable battery deteriorated by overcharging, a rechargeable battery that cannot be recharged because it is completely discharged due to long periods of non-use, or a rechargeable battery whose charging capacity is decreased due to menopausal change. there was.

또한 종래의 충전장치에서는 충전식 배터리 제조회사가 제시하는 쾌속충전이나 표준충전 규격에 따른 충전시간을 설정해서 충전전류를 만족시키도록 하고는 있으나, 이 방법 역시 성능이 저하된 충전식 배터리의 충전에 대해서는 별다른 효과가 없었다는 또 다른 문제점이 있었다.In addition, in the conventional charging device to satisfy the charging current by setting the charging time according to the fast charging or standard charging standard suggested by the rechargeable battery manufacturer, this method is also different for the charging of the deteriorated rechargeable battery There was another problem that it did not work.

그렇다고 성능이 저하된 충전식 배터리들을 완전히 못쓰게 되는 것은 아니다. 실험 결과에 의하면 성능이 저하된 충전식 배터리들 중에 특히 니켈 카드뮴 전지는 과충전에 대한 내성이 매우 강한 관계로 쾌속충전 전류보다 5~10배의 높은 전류를 순간적으로 흘리면 가역반응이 개시되어 충전이 시작된다. 한번 충전이 시작된 것은 즉시 쾌속충전이 가능해지고 이를 계속적으로 사용하면 정상품과 거의 동일하게 재사용이 가능하였다.That doesn't mean you can't completely use the degraded rechargeable batteries. According to the experimental results, among the deteriorated rechargeable batteries, especially nickel cadmium battery is very resistant to overcharging, and when the current flows 5-10 times higher than the rapid charging current, the reversible reaction starts and charging starts. . Once charging is started, it can be quickly charged and can be reused almost identical to regular products if used continuously.

상기 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 5~10배에 해당하는 고전압과 약간의 부가회로를 추가함으로서 과충전에 의해 열화되었거나 장시간 미사용으로 인하여 완전히 자연방전된 충전식 배터리에 대해서도 충전할 수 있는 충전장치를 구현하는 데에 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems is a charging device that can be charged even for a rechargeable battery that is degraded by overcharge or completely discharged due to unused for a long time by adding a high voltage and a small additional circuit corresponding to 5 to 10 times The purpose is to implement

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 성능저하되었거나 자연방전된 비정상 배터리의 초기충전을 위한 제1충전전압과 정상 배터리의 쾌속충전과 표준충전을 위한 제2충전전압 두 종류의 충전전압을 발생시키는 전원 발생수단과, 제어신호에 따라 상기 전원 발생수단으로부터 상기 제1충전전압과 상기 제2충전전압 중 하나를 상기 충전식 배터리에 공급하는 전원 구동수단과, 상기 충전식 배터리의 잔류전압을 검출하여 초기충전의 필요여부의 판단을 위한 잔류전압 신호를 출력하는 잔류전압 검출수단 및 상기 잔류전압 신호에 따라 초기충전의 필요여부를 판단하여 충전방식을 선택하고 상기 전원 구동수단에 상기 제어신호를 공급하는 충전방식 선택수단으로 구성되는 데에 있다.A characteristic of the present invention for achieving the above object is to generate two types of charging voltages for the initial charge of the degraded or naturally discharged abnormal battery, the first charge voltage for the rapid charging of the normal battery and the second charge voltage for the standard charging Power supply means for supplying one of said first charging voltage and said second charging voltage to said rechargeable battery from said power generating means in accordance with a control signal; Residual voltage detection means for outputting a residual voltage signal for determining whether charging is necessary and charging for selecting a charging method by determining whether the initial charging is necessary according to the residual voltage signal and supplying the control signal to the power driving means. It consists of a method selection means.

제1도는 종래의 충전식 배터리용 2단 충전장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional two-stage charging device for a rechargeable battery.

제2a도는 본 발명에 따른 충전식 배터리의 충전장치의 회로도.2a is a circuit diagram of a charging device for a rechargeable battery according to the present invention.

제2b도는 본 발명에 따른 충전식 배터리의 충전장치의 충전방식 선택부의 회로도.2b is a circuit diagram of a charging method selection unit of a charging device for a rechargeable battery according to the present invention;

제3도는 본 발명에 따른 충전식 배터리의 충전장치의 선택부의 상세 회로도.3 is a detailed circuit diagram of a selection unit of a charging device for a rechargeable battery according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들 중의 하나를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail one of the preferred embodiments according to the present invention.

제2a도는 본 발명에 따다른 충전식 배터리의 충전장치의 회로도이고, 제2b도는 본 발명에 따른 충전식 배터리의 충전장치의 충전방식 선택부의 회로도이다. 제2a~제2b도를 참조하여 본 발명에 따른 충전식 배터리의 충전장치의 회로를 설명하면 다음과 같다.2a is a circuit diagram of a charging device for a rechargeable battery according to the present invention, and FIG. 2b is a circuit diagram of a charging method selector of the charging device for a rechargeable battery according to the present invention. Referring to Figures 2a to 2b it will be described the circuit of the charging device of the rechargeable battery according to the present invention.

제1도에서 1번 부분을 절단하여 없앤 후 남게 되는 2A번, 3번, 4번 및 2B번 지점과 변경하지 않고 그대로 놔두면 5번과 6번 지점에 제2a도의 12B번, 13번, 14번, 15번 및 16번 지점을 접속함으로써 초기충전에 적합한 높은 전압의 HVCC를 추가하고 초기충전 시행 여부를 판단할 수 있는 감지회로(24)를 추가하면서 기존의 제1도와 같은 기능을 그대로 발휘할 수 있다. 제2a도에서 12B번과 16번 지점 우측의 점선부분 및 13번과 15번의 좌측의 점선 내의 SW는 제1도의 일부분을 나타낸 것이다. 또한 A번 부분은 본 발명에 따른 회로 내에 있는 IC들의 동작전압을 맞추어 주어야 하는 정전압 회로부분을 생략한 것이다. 이는 충전해야 할 배터리가 4개로 구성된 4.8볼트일 경우에는 VCC를 5볼트로 인가해도 되기 때문에 별도의 정전압 회로가 필요없게 되어서, 제2a도와 같이 그대로 직결해도 되지만, 충전해야 할 배터리가 그 이하이거나 그 이상일 때는 별도의 5볼트용 정전압 회로를 만들어서 삽입해야 한다. 본 설명에서는 충전해야 할 배터리가 4개라고 간주하여 A번 부분을 제2a도의 예처럼 직결하기로 하며, 기타 모든 소자의 값과 규격은 전지의 개수 및 충전전류 등에 따라 가변적이므로 특정하지 않기로 한다.2A, 3, 4, and 2B which are left after cutting off part 1 of FIG. 1 and leave it unchanged, 12B, 13, 14 of FIG. 2A at points 5 and 6 By connecting the points 15 and 16, it is possible to add the high voltage HVCC suitable for the initial charging and to add the detection circuit 24 that can determine whether to perform the initial charging, while still exhibiting the same function as the first diagram. . In FIG. 2A, the dotted line portion to the right of points 12B and 16 and the SW in the dotted line to the left of points 13 and 15 represent a part of FIG. In addition, part A omits the constant voltage circuit part to match the operating voltage of the IC in the circuit according to the present invention. This means that in case of 4 4.8 volt battery to be charged, VCC may be applied to 5 volts, so a separate constant voltage circuit is not necessary, and it may be directly connected as shown in FIG. 2a, but the battery to be charged is less than or equal to that. If this is the case, a separate 5-volt constant voltage circuit must be made and inserted. In this description, it is assumed that there are four batteries to be charged, and a part A is directly connected as in the example of FIG. 2A. The values and specifications of all the other elements are variable according to the number of batteries and the charging current, and thus, are not specified.

제2b도에서 전원부(21)는 충전기에 AC전원이 입력되면 전원 트랜스(11)에서 2차 전원을 출력한다. 이 2차 전원은 양파정류를 할 것인가 반파정류를 할 것인가에 따라 감이 방법이 달라지지만 본 실시예에서는 어느 경우든 관계없이 성능을 발휘할 수 있으므로 일단 반파정류로 가정하고 중간 탭이 있는 방식을 예로 들었다. 2차측 감이 시작은 AC 0볼트의 기준으로서 충전기의 GND 단자에 연결한다. 그리고 중간탭은 정류회로를 거친 후 쾌속충전용 표준전압을 인가할 수 있도록 이에 합당한 AC를 발생한다(예를 들면 쾌속 충전용으로 5볼트 DC를 인가하려면 정류 후 필요한 5볼트에서 1.2 내지 1.4를 나눈 값인 4볼트 AC를 발생시킨다). 또한, 감이 끝에는 정류회로를 거친 후 초기충전용 고전압을 인가할 수 있도록 이에 합당한 AC를 발생시킨다(예를 들면, 쾌속 충전용으로 5볼트 DC를 인가했을 때에는 감이 끝에서 충전시작용으로 25에서 50볼트의 DC를 인가할 수 있는 AC를 발생시킨다). 이후 각각 정류회로를 거쳐 초기충전용의 HVCC와 쾌속 및 표준 충전용의 VCC를 발생시킨다. 이 전원부(21)는 쾌속 및 표준 충전용의 DC 전압을 발생시키는 회로에 5~10배의 초기충전용 HVCC를 별도로 발생시킬 수 있는 회로라면 실시예와 똑같이 구성하지 않아도 관계없다. 이 전원부(21)의 핵심은 쾌속 및 표준 충전전압의 5~10배의 초기충전용 HVCC를 걸어줌으로써 성능이 저하된 충전식 배터리일지라도 가역반응을 개시하여 충전을 시작할 수 있도록 추가의 HVCC를 만들어 주는데 있다.In FIG. 2B, when the AC power is input to the charger, the power supply unit 21 outputs secondary power from the power transformer 11. This secondary power source varies depending on whether onion rectification or half-wave rectification is performed. However, in this embodiment, since the performance can be exhibited regardless of the case, it is assumed that half-wave rectification is performed. heard. The start of the secondary side decoupling is connected to the GND terminal of the charger as a reference for 0 volts AC. The middle tap generates a reasonable AC to apply a standard voltage for quick charging after passing through the rectifier circuit (for example, to apply 5 volts DC for fast charging, divide 1.2 to 1.4 from the required 5 volts after rectification). Generates 4 volts AC). In addition, at the end of the sense, after passing through the rectifier circuit, a proper AC is generated so that a high voltage for initial charging can be applied (for example, when 5 volt DC is applied for fast charging, Generates AC which can apply 50 volts DC). Afterwards, HVCC for initial charging and VCC for rapid and standard charging are generated through rectifying circuits. The power supply unit 21 may be configured in the same manner as in the embodiment as long as the circuit can generate 5 to 10 times the initial charge HVCC separately from the circuit for generating the DC voltage for fast and standard charging. The core of this power supply 21 is to make an additional HVCC to start reversible reaction and start charging even if the rechargeable battery is degraded by applying HVCC for 5-10 times faster than the rapid charging and standard charging voltage. .

제2a도에서 전원구동부(22)는 초기충전용의 HVCC를 구동하는 부분과 쾌속 및 표준 충전용의 VCC를 구동하는 부분으로 구성되어 있다. 이 구동부분들은 트랜지스터 TR11과 트랜지스터 TR13의 베이스측 입력신호에 따라 HVCC를 출력하거나 VCC를 출력하게 된다. 이 구동부분을 다알링톤 접속의 에미터팔로워 형태로 한 것은 충전전류를 충분히 흘릴 수 있도록 한 것이며, 저항 R12의 값에 의해 충전전압의 전압강하 여부가 결정되므로 이를 고려하여 R12의 값과 주전원의 전압을 결정하면 된다. 다만 중요한 것은 쾌속 및 표준전압을 충전에 필요한 조건에 맞추어 인가하고 여기에 5~10배의 초기 충전전압을 인가해야 한다는 것이며 이와 같은 기능을 발휘할 수 있다면 다른 형식으로 전원구동부(22)를 구성해도 무관하다.In FIG. 2A, the power supply driving unit 22 is composed of a part for driving the HVCC for initial charging and a part for driving the VCC for rapid and standard charging. These driving parts output HVCC or VCC according to the base-side input signals of the transistors TR11 and TR13. The driving part in the form of an emitter follower of a multi-arlington connection allows the charging current to flow sufficiently, and the value of R12 and the voltage of the main power supply are taken into consideration since the value of the resistor R12 determines whether the charging voltage drops. You just need to decide. However, it is important to apply the rapid and standard voltages according to the conditions required for charging, and apply an initial charging voltage of 5 to 10 times to it. If such a function can be provided, the power driver 22 may be configured in another form. Do.

잔류전압 검출부(24)는 트랜지스터 TR15와 저항 R14와 저항 R13으로 구성되어 있다. 이 부분은 16번 단자를 통해 잔류전압을 검출하여 TR15의 콜렉터측으로 출력신호를 내보낸다. R14의 값은 쾌속충전이나 표준충전이 필요한 배터리가 삽입되었는가 여부를 검출할 수 있는 값으로 결정하면 되고 이 경우에는 TR15가 턴온(turn-on)되어서 콜렉터측이 로우(low)되고 성능이 저하된 배터리가 삽입되었을 경우에는 TR15가 턴오프(turn-off)되어서 콜렉터측이 하이(high)된다.The residual voltage detector 24 is composed of a transistor TR15, a resistor R14, and a resistor R13. This part detects the residual voltage through terminal 16 and sends the output signal to the collector side of TR15. The value of R14 can be determined as a value that can detect whether a battery that needs fast charging or standard charging is inserted. In this case, TR15 is turned on, so that the collector side is low and performance is degraded. When the battery is inserted, TR15 is turned off and the collector side is high.

충전방식 선택부(23)는 RS-플립플롭 IC11로 구성되어 있으며 HVCC와 VCC가 충돌하지 않도록 부가회로를 추가하였고, 고전압을 구동할 수 있도록 오픈 콜렉터형으로 구성되었다. R-입력은 TR15의 콜렉터 측으로부터 받아들이고 S-입력은 제1도의 쾌속충전용 누름 스위치 SW로부터 받아들인다. 구체적인 동작은 제3도의 회로도와 표 1의 진리표에 의해 설명하기로 한다.The charging method selector 23 is composed of an RS-flip-flop IC11, an additional circuit is added so that the HVCC and the VCC do not collide, and the open collector type is configured to drive a high voltage. The R-input is received from the collector side of TR15 and the S-input is received from the fast switch push switch SW of FIG. The specific operation will be described by the circuit diagram of FIG. 3 and the truth table of Table 1. FIG.

제3도는 본 발명에 따른 충전식 배터리의 충전장치의 선택부의 상세 회로도이다. 제3도를 참조하여 본 발명에 따른 충전식 배터리의 충전장치의 선택부를 상세히 설명한다.3 is a detailed circuit diagram of a selection unit of a charging device of a rechargeable battery according to the present invention. Referring to Figure 3 will be described in detail the selection of the charging device of the rechargeable battery according to the present invention.

이 RS-플립플롭은 S-우선으로 되어 있어서, R이 무엇이든, 다시 말해서 성능이 저하된 배터리가 삽입되었던 쾌속충전이나 표준충전이 필요한 배터리가 삽입되었든 관계없이 제1도의 쾌속충전용 누름 스위치 SW를 누름으로써 S에 하이가 입력되므로, 제2a도에 있는 IC11의 Q가 하이가 되고 QN이 로우가 된다. 이에 따라 TR13과 TR14로 구성된 전원 구동부가 오픈되고, TR11와 TR12로 구성된 전원 구동부가 스위칭 되어서 쾌속 및 표준 충전모드에 적합한 전압을 인가하게 된다.This RS-flip-flop is S-first, so that no matter what R is, that is, the fast-switching push switch SW of FIG. 1, regardless of whether a fast-charged or standard-charged battery is inserted, High is input to S by pressing, so Q of IC11 in FIG. 2a becomes high and QN becomes low. As a result, the power driver consisting of TR13 and TR14 is opened, and the power driver consisting of TR11 and TR12 is switched to apply a voltage suitable for the fast and standard charging modes.

전체적인 동작원리를 성능이 저하된 배터리를 충전하는 경우와 정상적인 배터리를 충전하는 경우에 대한 일련의 동작을 아래의 표 1을 참조하여 설명한다.The overall operation principle will be described with reference to Table 1 below for a series of operations for charging a degraded battery and a normal charging battery.

먼저, 성능이 저하된 배터리(열화되었거나 완전히 방전된 배터리도 포함하는 것임)를 삽입한 경우를 예를 들면 다음과 같다. 이 경우에 배터리 양단간인 제2a도의 12번과 16번 단자 사이의 전압은 0이거나 0에 가깝고 아직 쾌속충전용 누름 스위치 SW는 누르지 않은 상태이다. 따라서 TR15는 턴오프되고 IC11의 R-입력은 하이되며 S는 로우되므로 표 1의 진리표의 3번처럼 최종출력 Q는 로우되어 TR11과 TR12로 구성된 전원구동부를 턴오프시키며, 최종출력 QN은 하이되어 TR13과 TR14로 구성된 전원구동부를 턴온시킨다. 그러므로 배터리 양단간에는 5~10배의 충전전류가 흐르게 되고, 1~10초 이내에 가역반응이 개시되면서 16번 단자의 전압이 쾌속충전에 적당한 값까지 상승하고 그 후 TR15가 턴온되면서 R-입력이 로우로 변한다. 따라서 표 1의 진리표의 1번처럼 R과 S가 둘 다 로우되므로 제3도의 2NAND4의 출력은 로우가 되며 이에 따라 중간출력 B가 어떤 값이든 관계없이 2AND1의 출력이 로우되고, 중간출력 A가 어떤 값이든 관계없이 2OR1의 출력은 하이된다. 결국 최종출력 QN은 로우되어 충전시작용 초기전압인 HVCC을 끊어버리고 최종출력 Q는 하이되어 VCC를 인가하게 되어서 R5를 통해 표준충전을 시작한다.First, a case where a battery having a degraded performance (including a deteriorated or completely discharged battery) is inserted is as follows. In this case, the voltage between terminals 12 and 16 of FIG. 2A, which is both ends of the battery, is zero or close to zero, and the push switch SW for rapid charging is not pressed. Therefore, TR15 is turned off, IC11's R-input is high, and S is low, so the final output Q is low, turning off the power driver consisting of TR11 and TR12, as in No. 3 of the truth table of Table 1, and the final output QN is high. Turn on the power driver consisting of TR13 and TR14. Therefore, 5 ~ 10 times of charging current flows between both ends of battery, and reversible reaction starts within 1 ~ 10 seconds, and voltage of terminal 16 rises to the proper value for fast charging, and then TR15 turns on and R- input is low. Changes to. Therefore, as R and S are both low, as in No. 1 of the truth table of Table 1, the output of 2NAND4 in FIG. 3 is low, so the output of 2AND1 is low and the intermediate output A is Regardless of the value, the output of 2OR1 goes high. Eventually, the final output QN goes low to cut off the HVCC, the initial voltage during charging, and the final output Q goes high to apply VCC to start standard charging through R5.

이때 쾌속충전용 누름스위치(SW)를 누르면 제1도의 용량기 C, 저항 R1, R3, R4, 버퍼 B, 트랜지스터 TR1, TR2들이 작동하면서 C가 방전되는 동안에 S는 하이를 유지하고 표 1의 진리표의 2번처럼 QN은 로우되어 충전시작용 초기전압인 HVCC을 끊어버리고 Q는 하이가 되어 VCC를 인가하게 되어서 R3, R4, R5를 통해 C가 로우가 될 때까지 쾌속충전을 계속하다가 C가 로우가 되면, R5만 거치는 표준충전전류를 흘리게 된다. 정상적인 배터리이지만 상당기간 미사용으로 인하여 완전 방전이 된 배터리의 경우에 대한 동작도 위의 경우와 동일하게 작동하므로 설명을 생략하기로 한다.At this time, if the push switch (SW) for fast charging is pressed, the capacitors C, resistors R1, R3, R4, buffer B, transistors TR1, TR2 of FIG. 1 operate, while S remains high while C is discharged, and the truth table of Table 1 As in No. 2, QN goes low to cut off HVCC, which is the initial voltage during charging, Q goes high to apply VCC, and fast charging continues until C goes low through R3, R4, and R5. In this case, only R5 passes the standard charging current. The operation of a battery that is a normal battery but has been completely discharged due to being unused for a long time also operates in the same manner as the above, and thus description thereof will be omitted.

다음에 정상적인 배터리(계속 사용하는 상태이므로 완전방전은 안되어 있으며 쾌속이나 표준충전이 필요한 배터리를 의미함)를 삽입한 경우를 예를 들면 다음과 같다. 이 경우에 배터리 양단간인 제2a도의 12번과 16번 단자 사이의 전압은 1이거나 1에 가깝고 아직 쾌속충전용 누름 스위치(SW)는 누르지 않은 상태이다. 따라서 TR15는 턴온 되고 IC11의 R입력은 로우가 되며 제3도의 중간출력 A인 2NAND2의 출력은 로우가 되지만, R과 S가 동시에 로우가 되어 있는 상태이므로 제3도의 부가회로 부분에 있는 2AND1의 출력이 로우이며 이 출력이 연결된 INV2는 하이되어서 결국 2OR1의 출력인 Q는 하이로 나타나게 된다. 따라서, 표 1의 진리치표의 1번처럼 출력 Q는 하이되어 VCC를 인가하게 되며 출력 QN은 로우되어 충전시작용 초기전압인 HVCC를 끊어버리고, 인가된 VCC는 R5를 통해 표준충전을 시작한다. 이때 쾌속충전용 누름 스위치 SW를 누르면 제1도의 C, R1, R3, R4, B, TR1, TR2들이 작동되면서 C가 방전되는 동안에 S는 하이를 유지하면서 표 1의 진리표의 2번처럼 QN은 로우되어 충전시작용 초기전압인 HVCC을 끊어버리고, Q는 하이되어 VCC를 인가하여 R3, R4, R5를 통해 C가 로우될 때까지 쾌속충전을 계속하다가 C가 로우되면, R5만 거치는 표준충전 전류를 흘린다.The following is an example of inserting a normal battery (which means that the battery is not used for full discharge because it is still in use and that requires rapid or standard charging). In this case, the voltage between terminals 12 and 16 of FIG. 2A, which is both ends of the battery, is 1 or close to 1, and the quick switch push switch SW is not pressed yet. Therefore, TR15 is turned on, R11 input of IC11 is low, and output of 2NAND2, which is the middle output A of FIG. 3, is low, but the output of 2AND1 in the additional circuit part of FIG. 3 is because R and S are simultaneously low. Is low, and the INV2 to which this output is connected is high, resulting in Q being 2OR1 output high. Therefore, as in No. 1 of the truth table of Table 1, the output Q is high to apply VCC, and the output QN is low to cut off HVCC which is an initial voltage during charging, and the applied VCC starts standard charging through R5. At this time, if the push switch SW for fast charging is pressed, C, R1, R3, R4, B, TR1, and TR2 of FIG. 1 are operated, while S is kept high while C is being discharged, and QN is low as in No. 2 of the truth table of Table 1 HVCC, which is the initial voltage at the time of charging, is cut off, Q becomes high, and VCC is applied to continue fast charging until C is low through R3, R4, and R5. When C is low, standard charging current passing through R5 is applied. Shed.

상술한 바와 같은 본 발명은 쾌속충전이나 표준충전을 할 수 있는 정상적인 배터리는 물론이고 과충전에 의해 열화되었거나 장시간 미사용으로 인하여 완전히 자연방전된 충전식 배터리에 대해서도 재충전이 가능하므로 충전식 배터리의 재사용 횟수를 연장시키고 더 나아게 충전식 배터리를 경제적으로 사용할 수 있게 하는데에 그 효과가 있다.As described above, the present invention can be recharged not only for a normal battery capable of quick charging or standard charging, but also for a rechargeable battery that is degraded by overcharging or completely discharged due to unused for a long time, thereby extending the number of reuse of the rechargeable battery. Better yet, it has the effect of making rechargeable batteries economical.

Claims (4)

성능저하되었거나 자연방전된 비정상 배터리의 초기충전을 위한 제1충전전압과 정상 배터리의 쾌속충전과 표준충전을 위한 제2충전전압 두 종류의 충전전압을 발생시키는 전원 발생수단; 제어신호에 따라 전원 발생수단으로부터 제1충전전압과 제2충전전압 중 하나를 충전식 배터리에 공급하는 전원 구동수단; 상기 충전식 배터리의 잔류전압을 검출하여 초기충전의 필요여부의 판단을 위한 잔류전압 신호를 출력하는 잔류전압 검출수단; 및 상기 잔류전압 신호에 따라 초기충전의 필요여부를 판단하여 충전방식을 선택하고 상기 전원 구동수단에 상기 제어신호를 공급하는 충전방식 선택수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전식 배터리의 충전장치.Power generation means for generating two types of charging voltages, a first charging voltage for initial charging of a degraded or spontaneously discharged abnormal battery and a second charging voltage for fast charging and standard charging of a normal battery; Power supply driving means for supplying one of the first charging voltage and the second charging voltage to the rechargeable battery according to the control signal; Residual voltage detection means for detecting a residual voltage of the rechargeable battery and outputting a residual voltage signal for determining whether initial charging is necessary; And a charging method selecting means for selecting a charging method by determining whether the initial charging is necessary according to the residual voltage signal, and supplying the control signal to the power driving means. 제1항에 있어서, 상기 충전방식 선택수단이, 정상적인 충전식 배터리가 삽입되어 상기 충전식 배터리가 초기 충전을 필요로 하지 않는 경우에는 쾌숙충전 또는 표준충전이 가능한 상기 제2충전전압으로 충전하도록 상기 제어신호를 상기 전원 구동수단에 공급하고; 비정상적인 충전식 배터리가 삽입되어 상기 충전식 배터리가 초기충전을 필요로 하는 경우에는, 초기충전이 가능한 상기 제1충전전압으로 충전하도록 상기 제어신호를 상기 전원 구동수단에 공급하고 나서 일단 상기 충전식 배터리가 가역반응이 개시되어 충전이 되면 쾌속충전 또는 표준충전으로 전환하기 위하여 쾌속충전 또는 표준충전이 가능한 상기 제2충전전압으로 충전하도록 상기 제어신호를 상기 전원 구동수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 충전식 배터리의 충전장치.The control signal according to claim 1, wherein the charging method selection means is configured to charge the second charging voltage capable of comfortable charging or standard charging when the normal rechargeable battery is inserted and the rechargeable battery does not require initial charging. Supplying the power supply means; When an abnormal rechargeable battery is inserted and the rechargeable battery requires initial charging, the rechargeable battery is reversibly reacted after supplying the control signal to the power driving means to charge the first charging voltage capable of initial charging. The charging device of the rechargeable battery, characterized in that for supplying the control signal to the power supply driving means to charge at the second charging voltage capable of fast charging or standard charging in order to switch to fast charging or standard charging when the charging is started. . 제1항에 있어서, 상기 충전방식 선택수단이 오픈 콜렉터형의 RS 플립플롭으로 구성되며; 상기 잔류전압 검출수단이 상기 충전식 배터리의 잔류전압을 검출하여 상기 잔류전압 신호를 상기 충전방식 선택수단의 상기 오픈 콜렉터형의 RS 플립플롭에 인가한다는 것을 특징으로 하는 충전식 배터리의 충전장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein said charging method selecting means comprises an open collector type RS flip-flop; And the residual voltage detecting means detects the residual voltage of the rechargeable battery and applies the residual voltage signal to the RS flip-flop of the open collector type of the charging method selecting means. 제1항에 있어서, 전류제한 소자를 그대로 사용하면서 충전방식 선택수단에 의해 선택된 충전방식의 전원전압에 따라 충전전류를 변화시키는 것을 특징으로 하는 충전식 배터리의 충전장치.The charging device for a rechargeable battery according to claim 1, wherein the charging current is changed according to the power supply voltage of the charging method selected by the charging method selecting means while using the current limiting element as it is.
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