KR100251776B1 - Insufficient charging ni-ca battery charger and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An under and over charge nickel cadmium battery charging circuit and a method thereof are provided to prevent an over charge or an under charge by calculating an amount of current consumed. CONSTITUTION: A nickel cadmium battery(10) supplies a power source to a load. A switch(20) makes the power source supplied from the nickel cadmium battery(10) turn on/off by receiving a predetermined control signal. A resistance(R2) is installed between the nickel cadmium battery(10) and the switch(20), and measures an amount of current consumed of the nickel cadmium battery(10). A control part(70) has a switch on/off terminal, the first converter(A/D1), the second converter(A/D2), and a charge on/off terminal. The switch on/off terminal is connected to the switch(20) and controls on/off of the switch(20). The first and second converter terminals are connected to both ends of the resistance and measure voltage at the both ends of the resistance. If the amount of current consumed calculated based on a voltage difference measured in the first and second converter terminals is less than a preset value, the charge terminal outputs a rapid charge signal to a DC-DC converter(64). A charging part(60) connected to the nickel cadmium batter(10) in parallel has an alkaline battery(62), the DC-DC converter(64), a Zener diode, and a resistance R1.

Description

과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법{INSUFFICIENT CHARGING NI-CA BATTERY CHARGER AND METHOD THEREOF}INSUFFICIENT CHARGING NI-CA BATTERY CHARGER AND METHOD THEREOF

본 발명은 니켈 카드뮴 배터리를 충전 회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 과충전이나 부족충전을 방지하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a charging circuit and method for a nickel cadmium battery, and more particularly to an overcharging nickel cadmium battery charging circuit and method for preventing overcharging or undercharging.

도 1은 종래의 니켈 카드뮴 배터리 충전회로를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a conventional nickel cadmium battery charging circuit.

니켈 카드뮴 배터리(10)는 부하로 전원을 공급한다. 스위치(20)는 소정의 제어를 받아 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로부터 제공되는 전원을 온/오프 한다. 검출부(50)는 저항 R2와 저항 R3으로 구성되고, 상기 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 배터리(10)와 병렬로 연결되어 상기 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 배터리(10)의 전원을 일정 분배율로 분배시켜 분배전압을 발생한다. 제어부(40)는 아날로그/디지털(A/D) 컨버터 단자에서 상기 검출부(50)의 저항(R3)의 전압을 감지하여 급속 충전신호를 발생한다. 또한 제어부(40)는 충전 온/오프 단자를 통해 상기 급속 충전신호를 출력한다. 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)와 병렬로 연결되는 충전부(60)는 알카라인 배터리(62)와, 직류-직류 컨버터(DC-DC converter:이하 "DC-DC 컨버터"라 한다)(64)와 제너다이오드 그리고 저항 R1로 이루어진다. 또한 충전부(60)는 제어부(40)의 급속 충전신호의 제어에 의해 충전전류를 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급한다. 상기 알카라인 배터리(62)는 충전전압을 제공한다. DC-DC 컨버터(60)는 상기 충전전압을 니켈 카드뮴 배터리(10)의 전압보다 높은 전압으로 승압하여 출력한다. 제너다이오드는 니켈 카드뮴 배터리로부터 흐르는 역전류를 방지한다. 상기 충전전류가 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급되는 동안 스위치(20)는 오프(Off)된다.Nickel cadmium battery 10 supplies power to the load. The switch 20 turns on / off the power provided from the nickel cadmium battery 10 under predetermined control. The detection unit 50 is composed of a resistor R2 and a resistor R3 and connected in parallel with the nickel cadmium (Ni-Cd) battery 10 to distribute the power of the nickel cadmium (Ni-Cd) battery 10 at a predetermined distribution ratio. To generate a distribution voltage. The controller 40 detects the voltage of the resistor R3 of the detector 50 at the analog / digital (A / D) converter terminal and generates a fast charging signal. In addition, the controller 40 outputs the quick charge signal through a charge on / off terminal. The charging unit 60 connected in parallel with the nickel cadmium battery 10 includes an alkaline battery 62, a DC-DC converter (hereinafter, referred to as a "DC-DC converter") 64 and a zener diode. And a resistor R1. In addition, the charging unit 60 supplies a charging current to the nickel cadmium battery 10 under the control of the fast charging signal of the control unit 40. The alkaline battery 62 provides a charging voltage. The DC-DC converter 60 boosts the charge voltage to a voltage higher than that of the nickel cadmium battery 10 and outputs the voltage. Zener diodes prevent reverse current flowing from nickel-cadmium batteries. The switch 20 is turned off while the charging current is supplied to the nickel cadmium battery 10.

상술한 바와 같이 단말기의 조작에 의하여 전원증폭부(70)가 온인 상태가 되어 신호를 전송할 때, 니켈 카드뮴 배터리(10)에서 전류를 공급하게 되어, 니켈 카드뮴 배터리(10)에서 소비된 전류량은 아래의 수학식 (1)과 같다.As described above, when the power amplifier 70 is turned on by the operation of the terminal to transmit a signal, the current is supplied from the nickel cadmium battery 10, and the amount of current consumed by the nickel cadmium battery 10 is as follows. Is as in Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 Q는 전류소비량, I는 니켈 카드뮴 배터리로부터 공급되는 전류량 그리고 T는 전류의 공급된 시간을 나타낸다. 그리고 소비된 전류량을 충전하기 위해서 데이터북의 데이터에 의해 소비된 전류량의 1.4 ~ 1.6배를 충전한다. 이처럼 기존의 충전방식은 각각의 소비전류가 다른 부하의 평균치 전류를 생각해 정해진 시간과 정해진 전류로 충전한다.Q is the current consumption, I is the current supplied from the nickel cadmium battery, and T is the supply time of the current. In order to charge the amount of current consumed, 1.4 to 1.6 times the amount of current consumed by the data of the databook is charged. In the conventional charging method, each current consumption is charged with a predetermined time and a predetermined current considering the average current of different loads.

상기와 같은 방식으로 인하여 평균치보다 큰 전류를 소비하는 전원증폭부를 갖는 단말기에서는 니켈 카드뮴 배터리에 풀 충전이 되지 않는다. 따라서 지속적으로 니켈 카드뮴 배터리의 전압이 떨어지게 되어 일정한 시간이 지나면 니켈 카드뮴 배터리의 전압이 동작치 이하로 떨어진다. 이런 동작으로 인해서 단말기가 동작을 멈추게 되거나 계속적인 충전을 필요로 하므로 알카라인 배터리와 니켈 카드뮴 배터리의 수명을 짧게 하는 문제점이 있다.Due to the above method, the nickel cadmium battery is not fully charged in a terminal having a power amplifier that consumes a current larger than the average value. Therefore, the voltage of the nickel cadmium battery continuously drops, and after a certain time, the voltage of the nickel cadmium battery drops below the operating value. Due to this operation, the terminal stops operating or requires continuous charging, which shortens the life of alkaline batteries and nickel cadmium batteries.

따라서 본 발명의 목적은 소비전류량을 계산하여 과충전이나 부족충전을 방지하는 과부족 충전 방지를 위한 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nickel cadmium battery charging circuit and method for preventing over- and under-charge to calculate the amount of current consumption to prevent overcharge or undercharge.

도 1은 종래 니켈 카드뮴 배터리 충전회로의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional nickel cadmium battery charging circuit.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과부족 충전 니켈 카드뮴 충전회로의 회로도.Figure 2 is a circuit diagram of an overcapacity charging nickel cadmium charging circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리의 과부족 충전과정을 나타낸 흐름도.Figure 3 is a flow chart showing the overload charging process of the nickel cadmium battery overcharged according to an embodiment of the present invention.

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 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리 충전회로의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a nickel cadmium battery charging circuit for overcharging according to an embodiment of the present invention.

니켈 카드뮴 배터리(10)는 부하로 전원을 공급한다. 스위치(20)는 소정의 제어를 받아 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로부터 제공되는 전원을 온/오프 한다. 니켈 카드뮴 배터리(10)와 스위치(20)사이에 위치한 저항 R2는 니켈 카드뮴 배터리(10)의 소비전류를 측정하기 위한 소비전류 측정저항이다. 제어부(70)는 스위치 온/오프 단자(S/W)와 아날로그/디지탈 컨버터 단자인 제 1컨버터(A/D1) 단자, 제 2컨버터(A/D2)단자와 충전 온/오프(CH)단자를 가지고 있다. 상기 스위치 온/오프(SW) 단자는 스위치(20)와 연결되어 스위치(20)의 온/오프를 제어한다. 제 1컨버터 단자, 제 2컨버터 단자는 저항의 양단에 연결되어 저항의 양단전압을 측정한다. 충전단자(CH)는 상기 제 1컨버터, 제 2컨버터 단자에서 측정된 전압의 차에 의해 계산된 소비전류값이 기준 설정값 이하일 때, 급속 충전신호를 DC-DC 컨버터(64)로 출력한다. 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)와 병렬로 연결되는 충전부(60)는 알카라인 배터리(62)와, DC-DC 컨버터(64)와 제너다이오드 그리고 저항 R1로 이루어진다. 또한 충전부(60)는 제어부(40)의 급속 충전신호의 제어에 의해 충전전류를 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급한다. 상기 알카라인 배터리(62)는 충전전압을 제공한다. DC-DC 컨버터(64)는 상기 충전전압을 니켈 카드뮴 배터리(10)의 전압보다 높은 전압으로 승압하여 출력한다. 제너다이오드는 역전류를 방지한다. 상기 충전전류가 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급되는 동안 스위치(20)는 오프(Off)된다.Nickel cadmium battery 10 supplies power to the load. The switch 20 turns on / off the power provided from the nickel cadmium battery 10 under predetermined control. The resistor R2 located between the nickel cadmium battery 10 and the switch 20 is a current consumption measurement resistance for measuring the current consumption of the nickel cadmium battery 10. The control unit 70 includes a switch on / off terminal (S / W), a first converter (A / D1) terminal, a second converter (A / D2) terminal, which is an analog / digital converter terminal, and a charge on / off (CH) terminal. Have The switch on / off terminal SW is connected to the switch 20 to control on / off of the switch 20. The first converter terminal and the second converter terminal are connected to both ends of the resistor to measure the voltage at both ends of the resistor. The charging terminal CH outputs the fast charging signal to the DC-DC converter 64 when the current consumption value calculated by the difference between the voltages measured at the first and second converter terminals is equal to or less than a reference set value. The charging unit 60 connected in parallel with the nickel cadmium battery 10 includes an alkaline battery 62, a DC-DC converter 64, a zener diode, and a resistor R1. In addition, the charging unit 60 supplies a charging current to the nickel cadmium battery 10 under the control of the fast charging signal of the control unit 40. The alkaline battery 62 provides a charging voltage. The DC-DC converter 64 boosts the charging voltage to a voltage higher than that of the nickel cadmium battery 10 and outputs the voltage. Zener diodes prevent reverse currents. The switch 20 is turned off while the charging current is supplied to the nickel cadmium battery 10.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리의 과부족 충전과정을 나타낸 흐름도이다. 도 2와 도 3을 참조하여 동작설명을 한다.FIG. 3 is a flowchart illustrating an overload charging process of a nickel cadmium battery which is overcharged according to an exemplary embodiment of the present invention. Operation will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

제어부(70)는 니켈 카드뮴 배터리(10)를 전원 소스(Source)로 하여 스위치(20)를 제어하여 부하인 전원증폭부(30)로 공급되는 전원 공급을 제어한다. 제어부(70)는 301단계에서 스위치(20)가 온(On) 되었는지를 조사하고 온 되었으면 302단계로 진행한다. 제어부(70)는 302단계에서 제 1컨버터 단자와 제 2컨버터 단자에서 저항 양단전압을 측정하고 이하 수학식 2와 같이 소비전류를 계산한다.The controller 70 controls the power supply supplied to the power amplifier 30 that is a load by controlling the switch 20 using the nickel cadmium battery 10 as a power source. The controller 70 checks whether the switch 20 is On in step 301, and if so, proceeds to step 302. The controller 70 measures the voltage across the resistor at the first converter terminal and the second converter terminal in step 302 and calculates a current consumption as shown in Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

전류 I1이 계산되면 제어부(70)는 카드뮴 배터리에서 소모한 전류량을 이하 수학식 3과 같이 계산한다.When the current I 1 is calculated, the controller 70 calculates the amount of current consumed by the cadmium battery as shown in Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

Q는 니켈 카드뮴 배터리의 소모 전류량이고 T1은 전원증폭부(30)의 동작시간이다.Q is the amount of current consumption of the nickel cadmium battery and T 1 is the operating time of the power amplifier 30.

제어부(70)는 상기의 소모 전류량이 계산되면 303단계에서 계산된 값이 내부 설정된 기준 소모 전류량값 보다 큰 값인지를 조사하고 크면 304단계로 진행한다. 제어부(70)는 304단계에서 스위치(20)를 오프(Off)하여 니켈 카드뮴 배터리의 전류공급을 중단한다. 304단계 후에 제어부(70)는 305단계에 충전부(60)를 통해 흐르는 전류(I2)를 이하의 수학식 4와 같이 계산한다. 그리고 나서 충전시간(T2)을 수학식 5와 같이 계산한다.When the amount of current consumption is calculated, the controller 70 checks whether the value calculated in step 303 is greater than the internally set reference value of current consumption and proceeds to step 304 if it is large. The control unit 70 stops the current supply of the nickel cadmium battery by turning off the switch 20 in step 304. After step 304, the control unit 70 calculates the current I 2 flowing through the charging unit 60 in step 305 as shown in Equation 4 below. Then, the charging time T 2 is calculated as in Equation 5.

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 VDC/DC는 DC-DC 컨버터(64)의 출력전압이고, Vf·diode는 제너다이오드의 순방향 전압 그리고 VNi-Cd는 니켈 카드뮴 배터리 전압을 나타낸다.V DC / DC is an output voltage of the DC-DC converter 64, V f · diode is a forward voltage of the zener diode, and V Ni-Cd is a nickel cadmium battery voltage.

Figure pat00005
Figure pat00005

제어부(70)는 계산된 충전시간 동안 306단계에서 충전 온/오프 단자를 통해 급속 충전신호를 충전부(60)로 출력한다. 상기 급속 충전신호가 입력되면 충전부(60)는 충전전류를 니켈 카드뮴 배터리(10)로 제공하여 충전시간 동안 니켈 카드뮴 배터리(10)를 충전한다. 제어부(70)는 307단계에서 충전시간이 초과되었는지를 조사하고 충전시간을 초과했으면 급속 충전신호의 발생을 멈추고 충전을 종료한다.The controller 70 outputs the rapid charging signal to the charging unit 60 through the charging on / off terminal in step 306 during the calculated charging time. When the rapid charging signal is input, the charging unit 60 provides the charging current to the nickel cadmium battery 10 to charge the nickel cadmium battery 10 during the charging time. The controller 70 checks whether the charging time is exceeded in step 307, and stops the generation of the fast charging signal when the charging time is exceeded and ends the charging.

상기한 바와 같이 본 발명은 각 세트(Set) 마다 다를 수 있는 부하전류를 측정하여 소모한 전류량을 적정하게 충전할 수 있으므로 과충전이나 부족한 충전을 방지할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention measures the load current which may be different for each set, thereby properly charging the consumed amount of current, thereby providing an advantage of preventing overcharge or insufficient charge.

Claims (5)

부하에 전원을 공급하는 니켈 카드뮴 배터리와, 소정의 제어를 받아 부하로 전원공급을 온/오프하는 스위치를 가지고 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리 충전회로에 있어서,In a nickel cadmium battery charging circuit for overcharging with a nickel cadmium battery for supplying power to the load, and a switch for turning on / off the power supply to the load under predetermined control, 일단이 상기 니켈 카드뮴 배터리의 플러스 단자에 연결되고 타단이 상기 스위치에 연결되어 소비전류를 측정하기 위한 소비전류 측정 저항과,A current consumption resistor for measuring current consumption, one end of which is connected to the positive terminal of the nickel cadmium battery and the other end of which is connected to the switch; 상기 스위치를 제어하며 상기 소비전류 측정 저항의 양단전압을 측정하여 기준 설정 값보다 작으면 충전시간을 계산하고 상기 충전시간 동안 급속 충전신호를 출력하는 제어부와,A control unit for controlling the switch and measuring a voltage across both ends of the current measurement resistance to calculate a charging time and output a rapid charging signal during the charging time when the voltage is less than a reference set value; 상기 니켈 카드뮴 배터리와 병렬로 연결되고 상기 급속 충전신호의 제어를 받아 상기 충전시간 동안 충전전류를 니켈 카드뮴 배터리로 공급하는 충전부로 이루어짐을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로.And a charging unit connected in parallel with the nickel cadmium battery and configured to supply a charging current to the nickel cadmium battery during the charging time under the control of the quick charging signal. 제 1항에 있어서, 상기 충전부가,The method of claim 1, wherein the charging unit, 충전전압를 공급하는 알카라인 배터리와,An alkaline battery that supplies a charging voltage, 상기 알카라인 배터리의 플러스단에 연결되고 상기 충전전압을 입력받아 상기 니켈 카드뮴 배터리보다 높은 전압으로 승압하는 직류/직류 컨버터와,A DC / DC converter connected to the plus end of the alkaline battery and receiving the charging voltage and boosting the voltage to a voltage higher than that of the nickel cadmium battery; 상기 직류/직류 컨버터의 출력단에 연결되고 역전류를 방지하기 위한 제너다이오드와,A zener diode connected to the output terminal of the DC / DC converter and preventing reverse current; 상기 제너다이오드의 출력단에 연결되고 충전전류를 측정하기 위한 충전전류 측정저항으로 이루어짐을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로.And a charge current measuring resistor connected to an output terminal of the zener diode, the charge current measuring resistor for measuring the charging current. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,The method of claim 1, wherein the control unit, 아날로그/디지털 컨버터 단자인 제 1컨버터 단자와 제 2컨버터 단자를 가지고, 소비전류 측정 저항의 양쪽 단자 중 하나는 상기 제 1컨버터 단자에 연결하고 다른 하나는 제 2컨버터 단자에 연결하여 상기 제 1컨버터 단자와 제 2컨버터 단자에 각각 입력된 전압의 차에 의하여 소비전류를 측정함을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 충전회로.The first converter terminal having a first converter terminal and a second converter terminal, which are analog / digital converter terminals, one of both terminals of the current consumption resistance is connected to the first converter terminal, and the other is connected to the second converter terminal. An over-low charging nickel cadmium charging circuit, characterized in that the current consumption is measured by the difference in the voltage input to the terminal and the second converter terminal, respectively. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 소비전류의 값이 기준 설정 값보다 작으면 상기 소비 전류 값에서 충전시간을 계산하고 상기 충전시간 동안 니켈 카드뮴 배터리를 충전함을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 충전회로.When the value of the current consumption is less than the reference set value, the over-charging nickel cadmium charging circuit characterized in that for calculating the charging time from the current consumption value and charging the nickel cadmium battery during the charging time. 부하에 전원을 공급하는 니켈 카드뮴 배터리와, 소정의 제어를 받아 부하로 전원공급을 온/오프 하는 스위치와, 소비전류를 측정하기 위한 소비전류 측정 저항과, 소정의 제어를 받아 충전전류를 니켈 카드뮴 배터리로 공급하는 충전부와, 상기 스위치와 충전부를 제어하는 제어부로 이루어지는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로의 과부족 충전방법에 있어서,Nickel cadmium battery for supplying power to the load, switch to turn on / off the power supply to the load under predetermined control, current consumption resistance for measuring current consumption, and nickel cadmium for charging current under predetermined control In the over-under charging method of the over-low charging nickel cadmium battery charging circuit comprising a charging unit for supplying a battery, and a control unit for controlling the switch and the charging unit, 상기 제어부에 의해 스위치가 온 되었으면 소비전류 측정저항으로부터 소비전류를 측정하는 제 1과정과,A first process of measuring the current consumption from the current consumption resistance when the switch is turned on by the controller; 소비전류가 기준 설정값 이하인지를 조사하고, 기준 설정값 이하이면 스위치를 오프하는 제 2과정과,A second process of checking whether the current consumption is less than or equal to the reference set value, and turning off the switch if the current is less than or equal to the reference set value; 상기 소비 전류값으로부터 충전시간을 계산하고, 상기 충전시간 동안 급속 충전 신호를 발생하고 니켈 카드뮴 배터리를 충전하는 제 3과정과,충전시간을 초과했는지 조사하고 초과했으면 충전을 종료하는 제 4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전방법.A third process of calculating a charging time from the current consumption value, generating a rapid charging signal and charging the nickel cadmium battery during the charging time, and investigating whether the charging time has been exceeded and ending the charging if the charging time is exceeded. Charging method for overcharging nickel cadmium battery, characterized in that.
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