KR100238065B1 - 하나의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기와 동시 충전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기에 관한 것으로 충전부(16,16′)에 하나의 마이크로컨트롤러(18)가 연결되어 충전전류설정회로(14,14′)를 주모드 또는 부모드에 따라 전류를 제어할 수 있게 되어 있고 이 마이크로컨트롤러(18)에 전지팩(12,12′)의 전지전압, 온도, 용량 또는 종류에 대한 정보가 입력된다. 본 발명은 또한 하나의 마이크로컨트롤러(18)를 이용한 2차전지충전기의 동시 충전방법을 제공한다.

Description

하나의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기와 동시 충전방법

제1도는 본 발명 충전기의 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전원부 12,12′ : 전지팩

14,14′ : 충전전류설정회로 16,16′ : 충전부

18 : 마이크로컨트롤러

본 발명은 하나의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기와 동시 충전방법에 관한 것으로 특히 두 개의 충전부를 갖는 충전기에 충전부의 충전포켓에 삽입되는 전지팩의 정보 예를 들어 전압, 온도, 전지팩의 용량, 전지팩의 종류 등의 정보가 공급되어 각 충전부의 충전전류설정회로를 제어하는 하나의 마이크로컨트롤러를 이용하여 충전부의 충전모드를 설정하고 이와 같이 설정된 충전모드에 따라 2차전지인 전지팩을 동시 충전시킬 수 있는 2차전지충전기와 동시충전방법에 관한 것이다.

종래 두 개의 2차전지팩을 충전하는 충전기의 충전방식 또는 동시 충전방법은 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 충전하는 방식을 채택하고 있다. 전자의 경우에는 충전시간이 긴 결점이 있고, 후자의 경우에는 많은 전류를 공급하여야 하므로 전원부가 커지는 결점이 있다.

일반적으로 두 개의 전지팩을 동시에 충전하는 방법으로서 두 개의 전지팩에 동시에 같은양의 전류를 공급하는 방법과 일측 전지팩에 타측 전지팩보다 적은 전류를 공급하는 방법이 있을 수 있다. 이미 언급한 바와 같이 두 개의 전지팩에 동시에 같은양의 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 단축 시킬 수 있으나 이는 항상 사용자가 대기하였다가 외부스위치를 조작하여야 하므로 매우 번거로운 방법이어서 실현성이 없다.

이러한 점을 감안하여 본 출원인은 1996년 12월 30일자로 특허출원한 특허출원 제 96-77477 호에서 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기와 동시 충전방법을 제안한바 있으며 이 특허출원에서는 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 대해서는 이 전지팩의 충전제어를 위하여 할당된 마이크로컨트롤러가 부모드로 설정되어 주모드로 설정된 전지팩에는 많은 전류가 공급되게 하고 부모드로 설정된 전지팩에는 적은 전류가 공급되어 나중에 충전포켓에 삽입된 전지팩이 먼저 충전포켓에 삽입된 전지팩의 충전완료시까지 대기함이 없이 부모드에서 전류공급량은 주모드에 비하여 상대적으로 적지만 동시 충전과정에 놓이도록 하므로서 전체적으로 동시 충전전지팩의 충전시간을 단축시킬 수 있도록한 두 개의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기와 동시 충전방법이 제안되었다.

본 발명에 있어서는 상기 언급된 전형적인 종래기술의 문제점을 해소하고 나아가서 상기 본 출원인의 특허출원에서 제안된 충전기와 동시충전방법을 보다 개선한 것이다.

본 발명의 2차전지충전기는 전지팩을 충전하기 위하여 충전전류설정회로를 갖는 충전부가 전원부에 연결되고 충전부에 하나의 마이크로컨트롤러가 연결된다. 이는 마이크로컨트롤러가 전지팩의 전지전압, 온도, 용량 또는 종류에 대한 정보를 인식하여 충전전류설정회로를 주모드 또는 부모드에 따라 충전전류를 제어함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 2차전지충전기의 동시충전방법을 제공하는바 하나의 마이크로컨트롤러에 전지팩에 대한 정보가 입력되고 이러한 정보의 인식으로 충전전류 설정회로를 주모드 또는 부모드에 따라 충전전류를 제어한다.

제1도는 본 발명에 따른 2차전지충전기를 보인 것으로 전원부(10)에 전지팩(12,12′)이 각각 삽입되는 충전포켓(도시하지 않았음)을 가지고 각각의 충전전류설정회로(14,14′)를 갖는 충전부(16,16′)를 연결하고 각 충전부(16,16′)는 전원부(10)에 연결되는 하나의 마이크로컨트롤러(18)에 연결하여 이 마이크로컨트롤러(18)를 통하여 제어될 수 있도록 한다. 마이크로컨트롤러(18)로부터의 주모드/부모드에 따른 전류제어출력이 각 충전부(16,16′)의 충전전류설정회로(14,14′)에 연결되며 각 전지팩(12,12′)으로부터 전압, 온도, 전지팩이 용량, 전지팩의 종류 등의 전지팩정보가 마이크로컨트롤러(18)에 입력될 수 있게 되어 있다. 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 펄스폭변조방식이나 선형방식으로 전지팩(12,12′)에 전류를 공급한다. 충전전류설정회로(14,14′)는 충전부(16,16′)에 대한 충전전류의 양을 설정한다. 마이크로컨트롤러(18)는 전지팩(12,12′)의 충전포켓에 삽입되었는지의 여부를 인식하여 충전부(16,16′)에 충전여부의 명령을 내리고 충전전류설정회로(14,14′)를 제어한다.

마이크로컨트롤러(18)는 일측 전지팩(12)이 충전포켓에 삽입되었는가 하는 것을 인식하여 충전전류설정회로(14)를 주모드로 설정하고 타측 전지팩(12′)에 대하여서는 그 충전전류설정회로(14′)를 부모드로 설정한다. 주모드로 인식된 전지팩(12)의 충전전류설정회로(14)가 전지팩(12)에 큰값으로 설정된 전류가 공급되도록 TTL신호를 출력하고 부모드로 인식된 전지팩(12′)의 충전전류설정회로(14′)는 작은값으로 설정된 전류가 공급되도록 TTL신호를 출력한다.

이때에 마이크로컨트롤러(18)는 주모드 및 부모드의 충전상태와 전지팩의 이탈여부를 감시하여 주모드로 있는 전지팩(예를들어 전지팩12)의 충전이 완료되거나 이탈이 감지되면 자신을 부모드로 바꾸고 전압보상충전(트리클충전)을 하거나 다시 전지팩이 삽입되기를 기다린다. 이때 부모드로 있던 전지팩(예를 들어 전지팩12′)은 주모드로 바뀌면서 충전전류설정회로(14′)는 큰 전류가 공급되도록 TTL신호를 출력한다. 물론 부모드로 있는 전지팩이 먼저 충전을 완료하거나 이탈이 감지되면 주모드와 부모드의 변경은 없다. 이러한 마이크로컨트롤러(18)의 기능은 사전프로그램된 내부의 프로그램에 의하여 수행될 수 있으며 전지팩이 설치될 경우 주모드 및 부모드의 설정도 사전프로그램될 수 있다. 이러한 프로그램은 해당분야의 전문가라면 용이하게 작성될 수 있을 것이다.

전원부(10)는 충전시스템이 동작하는데 필요한 전원을 공급하여준다. 충전부(16,16′)는 마이크로컨트롤러(18)의 충전시작명령에 의하여 충전을 시작하며 마이크로컨트롤러(18)에 의해 인식된 전지팩의 용량 및 종류에 따라 마이크로컨트롤러에 의하여 제어되는 모드에 따른 전류제어 및 크기에 따른 전류제어신호에 의하여 설정되는 충전전류의 양으로 전지팩(12,12′)에 전류공급을 시작하며 전지종류에 따라 충전방식을 달리한다. 예를 들어 니켈카드뮴 및 니켈수소전지는 정전류 충전을 하고 리튬이온전지는 정전류-정전압방식의 충전방식을 취한다.

충전전류설정회로(14,14′)에 대한 주모드 또는 부모드에 따른 전류제어출력은 도면에서 각각 1개씩 2개를 도시하였으나 하나의 출력으로도 두 개의 충전전류설정회로(14)의 제어가 가능하다. 예를 들어 일측전지팩(12)의 충전전류설정회로(14)는 TTL신호 “하이”가 공급되면 큰전류가 공급되고 TTL신호 “로우“신호가 공급되면 적은 전류가 공급된다. 타측 전지팩(12′)의 충전전류설정회로(14′)는 일측전지팩(12)의 경우와는 반대로 TTL신호 “로우”가 공급되면 큰 전류가 공급되고 TTL신호 “하이”가 공급되면 적은 전류가 공급되도록 회로를 구성하면 된다. 이때에 마이크로컨트롤러(18)는 주모드로 인식된측에 큰전류가 공급되도록 신호를 출력하면 부모드로 인식된 측에는 자동적으로 적은 전류가 공급되도록 충전전류설정회로가 동작한다.

전지팩의 용량을 감지하여 용량에 따른 충전전류가 공급되도록 하는 방식으로서는 트랜지스터와 저항요소로 회로를 구성하여 전지팩의 (-)단자와 연결된 저항요소의 유무 및 저항값에 의하여 충전전류가 하드웨어에 의하여 조정되도록 하는 것이 있다. 본 발명에 있어서는 전지팩의 용량에 대한 정보를 갖고있는 전지팩의 단자의 정보를 마이크로컨트롤러(18)에 연결하여 마이크로컨트롤러가 전지팩의 용량을 감지하여 마이크로컨트롤러에 할당된 하나 이상의 출력단자를 이용하여 충전전류설정회로(14,14′)에 의하여 공급되는 전류량을 조절할 수 있다. 각 충전전류설정회로에 연결되는 출력단자의 수에 의해 조절되는 전류량의 종류를 다양화시킬 수 있다. 예를 들어 각 충전전류설정회로에 2개씩의 출력단자가 제공되면 적어도 4종류의 전류량을 제공할 수 있다. 이렇게 하면 여러종류의 전지팩의 용량을 감지할 수 있으며 외부하드웨어도 간단히 구성될 수 있다.

전지팩(12,12′)의 종류(니켈카드뮴, 니켈수소, 리튬이온, 리드-애시드, 리튬폴리머 등)를 구별하기 위하여 전지팩으로부터 정보가 주어지는데 이 정보도 마이크로컨트롤러에 의하여 인식되며 일단 전지팩의 종류가 인식되면 해당 전지팩의 최적충전을 위한 마이크로컨트롤러의 프로그램루틴이 실행된다. 이러한 방법에 의하여 충전기의 설계가 쉽고 간단해지며 전지팩의 종류에 따른 최적의 충전이 가능하다.

Claims (2)

1. 전지팩(12,12′)을 충전하기 위하여 충전전류설정회로(14,14′)를 갖는 충전부(16,16′)가 전원부(10)에 연결되고 충전부(16,16′)에 하나의 마이크로컨트롤러(18)가 연결되며 이 하나의 마이크로컨트롤러(18)로 두 개의 전지팩을 동시에 충전하는 방법에 있어서, 주모드로 설정된 하나의 전지팩(12 또는 12′)에는 큰 전류를 공급하고, 부모드로 설정된 전지팩(12 또는 12′)에 적은 전류가 공급되도록 하면서 다수의 전지팩(12,12′)을 동시에 충전하도록 한 것을 특징으로 하는 하나의 마이크로 컨트롤러를 이용한 2차전지충전기의 동시충전방법.
2. 전지팩(12,12′)에 각각 접속된 충전전류설정회로(14,14′)를 갖는 충전부(16)(16′)는 전원부(10)에 동시에 연결되도록 하고, 출력단에 각각 접속된 충전부(16)(16′)에 제어신호를 출력하는 상기 마이크로 컨트롤러(18)는 상기 전지팩(12)(12′)로부터 전지전압, 온도, 용량 및 종류에 대한 정보를 입력받오록 하고, 상기 마이크로컨트롤러(18)에석 전지팩(12)(12′)의 용량에 따라 상기 충전전류설정회로(14)(14′)에 전류제어신호를 각각 출력하면서 동시에 충전하도록 한 것을 특징으로 하는 하나의 마이크로컨트롤러를 이용한 2차전지충전기.

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