KR100262042B1 - 2차전지용 충전기 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 비디오카메라등의 전자기기를 구동시키는 2차전지를 충전하는 충전기, 특히 니켈-수소흡장(吸藏)합금전지를 충전시키는데 적합한 충전기에 관한 것이며, 본원 발명은 각종 전자기기를 구동시키는 2차전지를 충전하는 충전기에 있어서, 2차전지의 표면온도를 검출하는 온도검출수단을 배설하고, 이 온도검출수단이 미리 설정된 소정의 온도를 초과한 것을 검출했을 때, 충전을 정지시키도록 하고, 니켈-수소흡장합금전지와 같은 충전시의 발열량이 큰 2차전지의 충전을 간단히 할 수 있도록 한 것이다.

Description

2차전지용 충전기

제1도는 본원 발명의 충전기의 일실시예를 나타낸 구성도.

제2도는 일실시예의 외관을 나타낸 사시도.

제3도는 일실시예의 센서구성을 나타낸 회로도.

제4도는 일실시예를 설명하기 위한 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 충전기 3 : 충전회로

6 : 충전제어회로 7 : 적외선센서

8 : 전위검출회로 10 : 2차전지

본원 발명은 비디오카메라등의 전자기기를 구동시키는 2차전지를 충전하는 충전기에 관한 것이며, 특히 니켈-수소흡장(吸藏)합금전지(이하 Ni-MH 전지라 함)를 충전시키는데 적합한 충전기에 관한 것이다.

본원 발명은 각종 전자기기를 구동시키는 2차전지를 충전하는 충전기에 있어서, 2차전지의 표면온도를 검출하는 온도검출수단을 배설하고, 이 온도검출수단이 미리 설정된 소정의 온도를 초과한 것을 검출했을 때, 충전을 정지시키도록 하고, Ni-MH 전지와 같은 충전시의 발열량이 큰 2차전지의 충전을 간단히 할 수 있도록 한 것이다.

근래, 비디오카메라등 비교적 소형의 전자기기를 구동시키는 2차 전지로서, Ni-Cd전지(니켈-카드뮴전지)가 널리 사용되고 있다. 이 Ni-Cd전지를 충전할 때는 통상 충전동작을 행하면서 전지의 양극과 음극의 사이의 전위를 검출하고, 이 전위가 상승하고 있을 때는 충전이 정상적으로 행해지고 있다고 판단하여 충전을 속행하고, 전위가 저하하기 시작했을 때 완전히 충전되었다고 판단하여 충전을 정지시키도록 하고 있었다.

한편, 근래 Ni-Cd 전지보다 효율이 양호한 2차전지가 개발되고 있으며, 그 하나로서 Ni-MH 전지가 있다. 이 Ni-MH 전지의 경우에는 충전시의 발열량이 매우 크므로, 상술한 바와 같이 전지의 전위가 저하하기 시작할 때까지 충전을 하려고 하면,전지가 손으로 쥘 수 없을 정도로 발열하여 위험하다. 따라서, Ni-MH 전지와 같이 발열량이 큰 2차전지의 경우에는 전지에 서미스터등의 온도검출소자를 내장시켜 충방전을 행하는 양극 및 음극의 2단자외에, 이 온도검출소자의 검출출력이 얻어지는 단자를 배설하고, 충전시에는 충전기에서 이 출력단자에 얻어지는 온도검출정보를 감시하여, 온도가 소정치를 초과했을 때 충전을 정지시키도록 할 필요가 있었다.

그런데, 이와 같이 전지에 온도검출소자와 전용의 단자를 배설하면, 그만큼 전지의 구조가 복잡하게 되고, 제조코스트가 상승되는 동시에 충전기측에서도 온도검출정보를 얻기 위한 접속단자가 필요하고, 현재 실용화되고 있는 Ni-Cd전지용의 충전기와 공용화하는 것은 곤란하였다.

본원 발명의 목적은 Ni-MH 전지와 같이 발열량이 큰 2차전지와 그것을 위한 충전기의 구성을 간단하게 하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명의 2차전지용 충전기는 상기 2차전지의 해당 단자에 연결되는 양극 및 음극 충전용 단자를 가지며, 충전용 단자를 통해 공급된 전류에 의해 상기 2차 전지를 충전하는 충전회로; 상기 충전회로에 연결되며, 상기 충전회로에 의해 공급된 충전전류를 상기 충전용 단자를 통해 상기 2차전지에 출력하는 것을 제어하는 충전 조절 회로; 및 상기 2차전지가 충전을 위해 전지용 충전기에 위치하는 경우 상기 2차전지의 표면온도를 감지하는 위치에서 전지용 충전기에 배설되고, 상기 2차전지가 상기 전지용 충전기와 연결되거나 분리되는 모든 경우에 상기 전지용 충전기에 고정되고, 상기 충전용 단자 이외의 단자를 통해 충전 조절 회로에 전기적으로 연결되며, 상기 2차전지의 표면온도를 지시하는 신호를 보내는 적외선센서를 포함하고, 상기 충전 조절 회로는 상기 2차전지의 검출된 표면온도가 소정의 최대 온도를 초과하는 경우 상기 2차전지의 충전을 중단하고, 상기 2차전지가 충전되는 동안 증가되는 표면온도 특성 및 전위 특성을 나타낸 Ni-MH 전지의 형태이고, 상기 2차전지는 충전이 완료되면 전지 전압이 저하되기 시작하고 전지의 표면온도가 약 50℃를 초과하여 증가하는 것을 특징으로 한다.

본원 발명은 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 접속한 2차전지(10)를 충전하는 2차전지용 충전기(1)에 있어서, 2차전지(10)의 표면온도를 검출하는 온도검출수단(7)을 배설하고, 이 온도검출수단(7)이 미리 설정된 소정의 온도를 초과한 것을 검출했을 때, 충전을 정지시키도록 한 것이다.

이와 같이 함으로써, 2차전지측에 온도검출소자를 내장시킬 필요가 없고, 또 2차전지와 충전기에 각각 온도검출용의 단자를 배설할 필요가 없으며, 발열량이 큰 2차전지와 그것을 위한 충전기의 구성이 간단하게 된다.

다음에, 본원 발명의 충전기의 일실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 예의 충전기의 전체구성을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 예의 충전기의 외관을 나타낸 사시도이다. 이 도 1 및 도 2에 있어서, (1)은 충전기 전체를 표시하며, 이 충전기(1)는 전원콘덴서용 플러그(2)에 얻어지는 상용(商用) 교류전원을 충전회로(3)에 공급하고, 이 충전회로(3)에서 변압, 정류 등을 하여 직류·저압의 충전전류를 발생시킨다. 그리고, 이 충전기(1)에 2차전지(10)를 접속하고, 이 2차전지(10)의 양극 및 음극의 충방전단자를 충전기(1)의 충전용단자(4) 및 (5)에 접속시켜서, 충전회로(3)가 출력하는 충전전류를 충전용 단자(4) 및 (5)를 통하여 2차전지(10)에 공급하고, 2차전지(10)를 충전시킨다. 이 경우, 충전회로(3)로부터의 충전전류의 출력은 충전제어회로(6)의 제어로 행하여지며, 충전제어회로(6)에 접속된 충전개시키(6a)가 눌리면 충전을 개시한다. 또, 적외선센서(7)와 전위검출회로(8)로부터 충전제어회로(6)에 공급되는 정보에 의거하여 충전의 종료, 즉 충전전류의 출력정지를 제어한다.

이 적외선센서(7)는 도 2에 나타낸 바와 같이 적외선량검출부(7a)가 2차전지(10)와의 접속면(1a)의 대략 중앙부에 노출된 상태로 부착되고, 도 3에 나타낸 바와 같이 이 적외선량검출부(7a)에 전계 효과트랜지스터로 이루어진 증폭회로가 접속되어 구성된다. 즉, 적외선량검출부(7a)의 양단을 저항기 R1로 접속하는 동시에, 일단을 전계효과트랜지스터 Q1의 게이트에 접속하고, 타단을 접지한다. 그리고, 전원전압 VCC이 얻어지는 전원전압입력단자 VIN를 전계효과 트랜지스터 Q1의 드레인에 접속하고, 소스를 저항기 R2를 통하여 접지하고, 소스로부터 적외선량검출출력단자 VOUT를 인출한다. 그리고, 이 적외선량검출출력단자 VOUT에 얻어지는 전위를 충전제어회로(6)에서 감시한다.

이와 같이 적외선센서(7)를 구성함으로써, 2차전지(10)가 부착되어 충전을 하고 있을 때는 이 2차전지(10)의 대략 중앙부의 표면이 적외선량검출부(7a)와 접촉되어서, 적외선센서(7)가 2차전지(10)의 표면온도에 비례한 적외선량을 검출하게 된다.

그리고, 충전제어회로(6)에서는 충전중에 검출한 적외선량이 온도 50℃에 상당하는 소정량이상이 되었을 때, 충전회로(3)로부터의 충전전류의 출력을 정지시켜서 충전을 정지시키도록 되어 있다.

또, 전위검출회로(8)는 충전기(1)의 충전용 단자(4) 및 (5)의 전위를 검출하는 회로이며, 이 전위검출회로(8)가 검출한 전위정보를 충전제어회로(6)에 공급하고, 이 충전제어회로(6)에서 2차전지(10)의 전위를 감시한다. 그리고, 2차전지(10)의 전위가 저하하기 시작했을 때, 완전히 충전이 되었다고판단하여 충전회로(3)로부터의 충전전류의 출력을 정지시켜서 충전을 정지시킨다.

또한, 본 예에 있어서는 충전회로(3)로부터 충전전류를 출력시켜서 충전을 행하고 있을 때는 충전제어회로(6)에 접속된 파일롯램프(9)를 점등시킨다.

다음에, 본 예의 충전기(1)에 의해 2차전지(10)를 충전할 때의 동작에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.

먼저, 충전기(1)의 전원콘센트용 플러그(2)를 전원콘센트에 접속시키는 동시에, 충전을 필요로 하는 2차전지(10)를 접속면(1a)에 부착시키고, 2차전지(10)의 양극 및 음극의 충방전단자를 충전기(1)의 충전용 단자(4) 및 (5)에 접속시킨다. 이 경우, 다음의 설명에 있어서는 2차전지(10)로서 Ni-MH전지를 사용한 것으로 하고, 도 4에 나타낸 충전특성도 Ni-MH 전지의 경우의 것이다. 그리고, 충전개시키(6a)를 눌러 충전을 개시하게 한다. 이 충전이 개시되면 충전량에 비례하여 2차전지(10)는 서서히 표면온도가 상승한다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 충전개시로부터 시간이 경과함에 따라서 전위검출회로(3)에서 검출되는 2차전지(10)의 전압 B이 서서히 증가하나, 전지의 내부의 온도도 풀충전에 가까워지면 상승하고, 표면온도 T 도그에 따라서 상승하며, 적외선센서(7)의 표면온도 T에 대응한 적외선량의 검출전압 S도상승한다.

그리고, 이대로 충전을 계속하면 전지전압 B은 완전히 충전되었을 때 저하하기 시작하나, Ni-MH 전지의 경우 연속적인 충전으로 완전히 충전되었을 때는 표면온도 T가 매우 높아져서 50℃를 초과하고 만다.

여기서, 본 예에 있어서는 표면온도 T가 온도 50℃로 되었을 때, 적외선센서(7)가 검출한 적외선량에 의거하여 충전제어회로(6)가 충전을 정지시키므로, 완전히 충전되기 직전에, 이 표면온도 T가 50℃로 되어 적외선센서(7)의 검출전압 S이 이 온도 50℃에 대응한 레벨 S1을 초과한 시점에서 충전이 정지한다. 따라서, Ni-MH 전지의 표면온도가 충전시에 온도 50℃ 이상으로 상승하지 않고 보호된다.

또, 2차전지(10)로서 Ni-Cd 전지를 사용했을 때는 충전시의 발열이 Ni-MH 전지처럼 많지 않으므로, 적외선센서(7)의 검출전압 S이 이 온도 50℃에 대응한 레벨 S1이 되기 전에 완전히 충전되어서, 전지전압 B이 저하하기 시작하는 것이 전위검출회로(8)에서 검출되고, 이로써 충전이 정지되며, 어떤 이상이 없는 한 적외선센서(7)의 출력에 의해서 충전정지가 행해지는 일은 없다.

이와 같이 본 예의 충전기(1)에 의하면, Ni-MH 전지와 같이 발열량이 많은 2차전지를 충전시킬 때는 적외선센서(7)가 표면온도의 상승을 검출하여 적당한 정도에서 충전의 정지가 행해지고, Ni-Cd 전지와 같이 발열량이 적은 2차전지를 충전시킬 때는 전위검출회로(8)가 전지전압의 저하를 검출하여 적당한 정도에서 충전의 정지가 행해지며, 어느 경우에서나 양호한 충전이 행해져 충전기의 공용화를 도모할 수 있다. 이 경우, Ni-MH 전지와 같이 발열량이 많은 2차전지의 경우에도 적외선센서(7)에 의해 간접적으로 온도를 검출하므로, 종래와 같이 전지에 서미스터등의 온도검출소자를 내장시킬 필요가 없고, 또 전지의 내부에서 검출한 온도정보를 충전기에 공급하기 위한 단자도 필요없으며, 전지와 충전기의 양쪽의 구성이 간단하게 된다. 그리고, 이와 같이 Ni-MH 전지와 같이 발열량이 많은 2차전지를 Ni-Cd 전지와 동일한 단자수로 할 수 있으며, Ni-MH 전지 등을 종래의 Ni-Cd 전지와 동일형상으로 하는 것이 가능해지며, Ni-Cd 전지를 사용하도록 설계된 비디오카메라 등 각종 전자기기에 그대로 Ni-MH 전지등의 새로이 개발된 효율이 양호한 2차전지를 사용할 수 있게 된다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 적외선센서에 의해 전지의 표면온도를 검출하도록 하였으나, 다른 온도센서에 의해 표면온도를 검출하도록 해도 된다. 또, 상술한 실시예에서는 Ni-MH 전지와 Ni-Cd 전지를 충전시키는 경우에 대해 설명하였으나, 다른 2차전지의 충전기로 해도 된다. 또, 충전을 정지시키는 온도는 상술한 실시예에서는 50℃로 하였으나, 사용하는 전지의 특성등에 따라 다른 온도로 해도 된다. 또한, 본원 발명은 상술한 실시예에 한하지 않고, 기타 여러가지 구성을 취할 수 있는 것은 물론이다.

본원 발명의 충전기를 사용하면, 발열량이 큰 2차전지일지라도 2차전지측에 온도검출소자를 내장시킬 필요가 없고, 또 2차전지와 충전기에 각각 온도검출용의 단자를 배설할 필요가 없으며, 발열량이 큰 2차전지와 그것을 위한 충전기의 구성이 간단하게 된다. 또, Ni-MH 전지등의 발열량이 큰 2차전지를 종래의 Ni-Cd 전지와 동일형상으로 하는 것이 가능하게 되고, Ni-Cd 전지를 사용하도록 설계된 비디오카메라등 각종 전자기기에 그대로 Ni-MH 전지등의 새로이 개발된 효율이 양호한 2차전지를 사용할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 2차전지의 해당 단자에 연결되는 양극 및 음극 충전용 단자를 가지며, 충전용 단자를 통해 공급된 전류에 의해 상기 2차전지를 충전하는 충전회로; 상기 충전회로에 연결되며, 상기 충전회로에 의해 공급된 충전전류를 상기 충전용 단자를 통해 상기 2차전지에 출력하는 것을 제어하는 충전 조절 회로; 및 상기 2차전지가 충전을 위해 전지용 충전기에 위치하는 경우 상기 2차전지의 표면온도를 감지하는 위치에서 전지용 충전기에 배설되고, 상기 2차전지가 상기 전지용 충전기와 연결되거나 분리되는 모든 경우에 상기 전지용 충전기에 고정되고, 상기 충전용 단자 이외의 단자를 통해 충전 조절 회로에 전기적으로 연결되며, 상기 2차전지의 표면온도를 지시하는 신호를 보내는 적외선센서를 포함하고, 상기 충전 조절 회로는 상기 2차전지의 검출된 표면온도가 소정의 최대 온도를 초과하는 경우 상기 2차전지의 충전을 중단하고, 상기 2차전지가 충전되는 동안 증가되는 표면온도 특성 및 전위 특성을 나타내는 Ni-MH 전지의 형태이고, 상기 2차전지는 충전이 완료되면 전지 전압이 저하되기 시작하고 전지의 표면온도가 약 50℃를 초과하여 증가하는 2차전지용 충전기.
2. 제1항에 있어서, 상기 적외선센서가 상기 전지가 충전되는 동안 상기 전지용 충전기와 결합되는 경우를 제외하고 상기 2차전지의 표면과 접촉되지 않는 2차전지용 충전기.
3. 제1항에 있어서, 상기 2차전지의 전위를 검출하는 전위탐지 수단을 추가로 포함하고, 상기 충전조절 회로가 상기 2차전지의 검출된 표면온도와 독립적이며 상기 전위 탐지수단에 의해 검출되는 전위에 의해 2차전지의 충전을 중지하는 수단을 추가로 포함하는 2차전지용 충전기.