KR100265709B1 - 2차 배터리 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

셀 구성 물질에 대한 정보를 갖는 2차 배터리 팩의 종류를 검출하고 배터리 팩의 종류에 적합한 충전 모드를 선택적으로 실행할 수 있는 2차 배터리 충전 장치는 충전 전류를 배터리 팩으로 공급하는 충전원과, 충전 전류를 검출하여 충전원을 제어하는 충전 전류 검출부와, 배터리 팩으로 인가되는 충전 전압이 소정의 레벨로 유지되도록 하기 위해 검출된 전압에 따라서 충전원을 제어하는 정전압 제어부와, 배터리 팩의 온도를 검출하는 배터리 온도 검출부와, 배터리 팩으로부터 셀 구성 물질 정보를 입력받아 배터리 팩의 종류를 검출하는 배터리 종류 검출부와, 배터리 팩에 충전된 전압을 검출하고, 검출된 전압에 대응하는 배터리 전압 신호를 출력하는 배터리 전압 검출부와, 충전 동작을 수행하도록 하는 충전 인에이블 신호와 배터리 팩의 충전 속도를 제어하기 위한 급속 충전 제어 신호와 상기 배터리 팩의 종류에 따라서 충전원이 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드 중의 어느 하나에서 동작하도록 하기 위한 모드 제어 신호 및 충전 전류의 양이 소정의 기준 전류량과 일치하도록 하기 위한 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호를 출력하는 마이크로컴퓨터와, 급속 충전 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어부와, 모드 제어 신호에 응답하여 충전원으로 그것을 제어하기 위한 정전압 제어 신호를 선택적으로 출력하는 충전 모드 선택부와, 충전 전류 보상 신호에 응답하여 제어 단자의 전압을 변화시켜서 충전 전류를 보상하는 충전 전류 보상부 및, 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류의 양에 대한 정보를 마이크로컴퓨터로 제공하는 충전 전류 정보 발생부를 포함한다. 이로써, 완전 충전되어야만 충전이 자동으로 종료되고, 사용자는 배터리 팩의 충전 상태를 알아 볼 수 있게 되므로, 패터리 팩이 과충전 됨으로 인해 그것의 수명이 단축되거나 그것이 파손되는 것을 방지할 수 있게 되며, 배터리 사용의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.

Description

2차 배터리 충전 장치(a secondary battery charging apparatus)
본 발명은 휴대용 컴퓨터, 모형 기기, 헤드폰 스테레오, 휴대용 무선 전화기 등에서 사용되는 2차 배터리를 충전하는 2차 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 정전압 충전 방식 및 정전류 충전 방식으로 동작될 수 있는 모드 변환형 충전 장치(mode-convertable charging apparatus)에 관한 것이다.
일반적으로, 2차 배터리라 함은, 한 번 사용하고 나면 못쓰는 1차 배터리와는 달리, 사용 후 전원을 연결하여 충전하면 가역 반응을 거쳐 재 사용할 수 있는 충전가능한 배터리를 말한다. 근래, 1차 배터리를 충전하는 충전 장치도 상품화되어 등장하고 있지만, 이것은 그 충전 장치의 특수성이라기 보다는 원래 1차 배터리도 충전할 수 있는 가능성에서 출발한 것으로 1차 배터리가 2차 배터리처럼 몇 회라도 충전을 되풀이할 수 있다는 것은 아니다.
배터리를 자주 갈아야 할 경우에는 충전가능한 배터리가 경제적이며, 특히 양호한 방전 특성 때문에 대전류를 필요로 하는 모형 기기나 휴대용 기기에는 필수적으로 사용되기도 한다. 최근 종류도 500 mAh로부터 수 Ah 전기 용량(또는 전기량)의 다양한 2차 배터리들이 상품화되어 있는 반면, 충전 장치는 그에 비해 그리 다양하게 갖추어져 있지 않는 것이 현실이다.
2차 배터리는 일반 배터리와 비교해서 매우 낮은 내부 저항을 가지고 있으므로, 순간적인 많은 전류를 공급하기에 유리하고 방전 특성도 양호하여 방전 종지 전압에 이를 때까지 안정된 전압을 유지하는 장점을 지닌다. 여기서, 방전 종지 전압이라 함은 배터리의 시험에 있어서 방전을 종료하는 한도를 나타내는 전압을 일컫는다. 이러한 2차 배터리의 충전을 위해서는, 적당한 량의 전류가 배터리로 유입되도록 해야한다. 전류가 클수록 충전은 단시간에 완료되겠지만 과충전(만충전을 넘어 충전을 계속하는 것)이 발생될 위험이 있다. 대부분의 배터리가 과충전되면 그것의 내부에서 개스가 발생하며, 소량의 개스는 배터리 내부에서 흡수되지만, 충전 전류가 클수록 더 많은 개스가 발생한다. 따라서, 2 배터리가 과충전되면, 그것이 파열될 수 있다.
차량이나 비상 전원으로 널리 쓰이는 납(Pb) 배터리는 값이 싼 반면에 과충전이나 과방전에 취약하고, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 배터리는 충방전 특성, 유지 관리 면에서 우수하지만 용적 에너지 밀도(Wh/l)가 낮고 환경 오염(카드뮴 등의 중금속 오염) 문제가 발생하여 그 사용이 점차 줄어들고 있는 추세이다. 2차 배터리의 자동 충전 장치를 설계함에 있어서, 가장 큰 문제는 충전 완료 시점(만충전 시점)을 검출하는 것인데, 전기적으로 검출할 수 있는 방법은 배터리 단자 전압의 상승을 검출하는 법이 유일한 벙법이다.
그런데, 충전에 따른 단자 전압의 추이가 배터리의 각각의 상태 혹은 경년 변화에 따라 달라지므로, 실로 완전한 자동 충전 장치는 존재하기 어렵고, 단지 배터리의 보호, 신속한 충전, 충분한 충전이란 3가지 요건 사이에서 절충점을 찾을 수밖에 없는 실정이다(참고로, 전해액을 쓰는 대용량의 충전가능한 배터리에서 충전 완료 시점을 찾는 가장 확실한 방법은 전해액의 비중을 측정하는 것임).
2차 배터리의 충전 방식은 다음 두가지로 대별된다. 그 하나는 정전압 충전 방식이고 또 하나는 정전류 충전 방식이다. 정전압 충전 방식은 배터리의 공칭 전압 보다 일정 비로 높은 정전압을 가한 상태에서 계속 충전하는 방식으로, 이 방식은 완전한 충전 및 방전이 자주 일어나지 않는 비상 전원의 충전법으로 널리 사용되며, 충전 전원에 비해부하가 크면 배터리의 방전이 행해지고 평상시는 충전이 행해짐을 일컬어 부동 충전 방식이라고도 한다. 이 방식은 별도의 배터리 보호를 위한 시한 장치가 필요없다는 장점을 갖지만, 충전 초기에 대전류가 흘러 배터리나 전원에 무리가 있을 수 있는 단점을 가진다. 이런 단점을 방지하기 위해 전류 제한 저항을 삽입하여 초기 전류를 제한하면, 충전이 진행됨에 따라 전압이 상승하면서 충전 전류가 감소하여 충전 시간이 길어지며, 충분한 충전을 하기도 어렵게 된다. 염가로 구성할 수 있다는 이유로 이 방식이 널리 사용되고 있는데, 전화기 핸드 세트 충전 장치를 예로 들면, 초기 전류의 제한, 불완전 충전, 충전 시간의 단축을 위해 충전 전압을 부동 충전 전압의 규정치 보다 훨씬 높게 해두고 약 20 시간 충전률의 전류를 거의 일정하게 계속 공급하는 방식이 염가의 제품에 널리 쓰인다. 전화기 핸드 세트에 있어서 이 방식을 사용함은 간단한 전원과 저항만으로 구성할 수 있기 때문이기도 하지만, 그 출발은 니켈 카드뮴 배터리의 과충전에 대한 내성이 강한 덕분이라고 할 수 있다.
한편, 정전류 충전 방식은 도 1A에 도시된 바와 같이 충전 경과에 따라 상승하는 배터리의 단자 전압과 무관하게 항상 일정한 전류를 배터리로 공급하여 충전하는 방식으로, 초기 충전 및 쾌속 충전에 사용된다. 이 방식을 사용할 경우에는 필히 어떤 방법으로든 시한 충전을 행하지 않으면 배터리가 과충전되어 그것의 수명이 단축된다. 또한, 이 방식은, 충전함에 따라 상승하는 배터리의 단자 전압이 상승과 무관하게, 항상 일정한 전류를 배터리로 공급해야 하므로 정전류 전원을 필요로 한다. 이 방식에 따르면, 항상 일정한 전류로 충전할 수 있어서 충전 시간이 줄어들고 충분한 충전을 할 수가 있는 반면, 배터리가 과충전되면 정전압에 의한 과충전에 비해 배터리는 치명적인 피해를 입게된다.
정전류 충전에 의한 신속한 충전에 있어서, 문제가 되는 것은 충전 완료 시점을 찾아 전원을 차단해 주는 것인데, 배터리를 완전히 충분히 방전시킨 다음에 충전하지 않고는 충전 시간으로 완충 시점을 결정하는 데는 문제가 따른다. 즉, 쾌속 충전을 실행함에 있어서, 다 쓴 배터리와 50 % 남아 있는 배터리를 동일하게 일정시간 동안 충전할 수는 없다는 문제이다.
특정의 상품화된 쾌속 충전 장치(워크맨 등과 같은 헤드폰 스테레오에서 사용되는 충전 장치)에서는 배터리를 충전 장치에 삽입했을 때, 바로 충전하지 않고 일정 전류를 방전해 보면서, 이때의 단자 전압 강하의 추이를 검출하여 쾌속충전할 시간을 결정(프로그램된 내용으로)하는 법을 사용하고 있는데, 이 방법도 배터리의 경년 변화에 대한 예측까지 포함하지 않고는 항상 같은 충전을 하기 힘들며, 해당 모델의 배터리가 아닌 경우에 일률적으로 적용하기는 어려운 방법이다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 정전류 충전만을 행할 경우에는, 쾌속 충전이 가능하지만, 일정 시간이 경과한 후에는 그것의 전압이 떨어지게 된다. 그러나, 도 1B에 도시된 바와 같이, 정전류 충전을 일정 시간 동안 실행한 다음, 정전압 충전을 실행하면 배터리의 충전이 거의 완전하게 실행된다.
한편, 고전압, 고에너지 밀도, 긴 수명, 높은 안정성을 갖는 리튬 이온(Li-Ion) 배터리가 개발되어 사용되고 있다. 이 배터리는 상술한 정전압 및 정전류 충전 모두를 필요로 한다. 따라서, 정전류 또는 정전압 충전 어느 하나의 방식으로만 동작하는 충전 장치는 이 배터리를 충전할 수 없다.
상술한 이유들로 해서 개발된 것이 모드 변환형 충전 장치이다. 이 충전 장치는 배터리가 어느 정도 방전한 상태에서는 자동으로 정전류 충전을 수행함으로써 도 1B에 도시된 바와 같이 배터리의 쾌속 충전이 수행될 수 있도록 하고, 배터리가 일정 용량 이상 충전되면 상기 장치는 정전압 충전을 행한다. 정전류 충전 후 정전압으로 전환되었을 때는 그 정전압 하에서는 10시간 충전율의 전류 이하로 되므로 정전류 모드로 바뀌지 않고 정전압 상태에서 유지하게 되며, 이 정전압은 배터리를 계속 충전 장치에 연결해두어도 되는 수준의 값으로 트리클 충전(tricle charging)을 하게 된다. 예로서, 이 충전 장치를 전화기 핸드 세트에 사용할 경우, 핸드 세트를 감깐 사용한 후에는 충전 장치에 올려놓아도 정전압 충전을 행하게 되며, 장시간 사용 후에는 정전류 충전을 행하게 되어 신속하게 완충시켜 놓게 된다.
도 2에는 종래의 모드 변환형 배터리 충전 장치가 도시되어 있다. 이 배터리 충전 장치는 배터리(5)의 충전을 위해 전원부(1), 스위칭 레규레이터(2), 전류 검출부(3), 그리고 정전압 제어부(4)를 포함하고 있다.
상기 전원부(1)는 도면에 구체적으로 도시되어 있지 않지만 배터리의 개수에 상응하는 전원을 공급하기 위한 트랜스(transformer)와 충전 주전원 회로, 정전압 기준 전압 및 논리 회로의 전원을 위한 5 볼트 레귤레이터, 연산 증폭기의 VEE 및 정전류 기준 전압을 위한부전원으로 구성되어 있으며, 교류 전원이 정류 및 평활화된 DC 전원을 제공한다. 또한 전원부(1)는 스위칭 레규레이터(2)를 포함할 수 있다.
스위칭 레귤레이터(2)를 통하여 배터리(5)로 흐르는 충전 전류의 공급 통로 상에는, 전류 검출부(3)가 설치된다. 이 전류 검출부(3)는 배터리(5)로 충전되는 전류를 전압으로 변환하기 위한 전류 검출 저항(3a)과 이 전류 검출 저항(3a)에 의해 강하되는 전압을 증폭하여 상기 레규레이터(2)의 피드백(feedback) 단자로 제공하는 연산 증폭기(3b)를 구비하고 있다.
정전압 제어부(4)는 상기 전류 통로를 통하여 배터리로 제공되는 충전 전압을 소정 비율로 분압하는 분압 저항(4a, 4b)과, 기준 전압을 발생하는 기준 전압 발생기(4c) 및 상기 분압 전압과 기준 전압을 비교하여 정전압 충전 제어 신호를 발생하는 연산 증폭기(4d)를 갖고 있다.
이러한 모드 변환형 충전 장치를 이용하면, 사용자의 선택에 의해 정전류/정전압 충전 제어를 하면서 배터리(5)에 충전 전원을 공급할 수 있으나, 배터리의 종류를 감지하여 필요시에만 정전압 충전을 하지 못하는 것과, 배터리 팩(battery pack)의 착탈시에 정전기, 노이즈(noise) 또는 서어지(surge) 등에 기인한 전류 검출부(4)의 파손을 방지할 수 없기 때문에, 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
정전류 모드로부터 정전압 모드로의 변환이 이루어지는 모드 변환형 충전 장치에서, 방전된 배터리의 충전 완료 시점은 일반적으로 정전류 충전 모드의 실행 시간이나 정전압 모드의 실행 시간에 의해 산정되는 데, 이 방법은 배터리의 실제 충전 용량과 관계 없이 충전이 강제적으로 종료되도록 하는 것이다. 종래의 장치에서는, 정전압 충전 모드시 충전 전류량의 검출이 이루어지지 않아 충전 종료 시점의 정확한 검출이 불가능하였다. 특히, 리튬 이온 배터리의 경우, 정전류 모드에서는 그것의 단자 전압이 점진적으로 증가하기 때문에 그 모드 동안의 충전 상태를 검출할 수 있지만, 정전압 모드로 진행되면 그것의 단자 전압의 변화가 없기 때문에 그것의 충전 상태를 판별할 수 없었다. 따라서, 사용자는 배터리의 충전 상태를 정확하게 인식할 수 없었으며 완전 방전되지 않고 일정 용량이 충전되어 있는 배터리를 충전시키는 경우에는, 그 배터리가 만충전되더라도 충전 동작은 계속 수행됨으로써 그것이 과충전되는 결과가 자주 발생되었다. 정전류 충전 모드시에도, 쾌속 충전(fast charging), 급속 충전(quick charging) 등의 단계별 전류 조절만 가능하고 각 단계에서 규정된 범위를 벗어나는 충전 전류의 검출이 불가능하였으므로 과충전으로 인해 배터리 팩이 손상되거나 완전 충전되지 않아 배터리에 의해 동작되는 장치의 사용 시간이 짧아지는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 2차 배터리(또는 배터리 팩)의 완전 충전 상태를 정확하게 검출할 수 있는 모드 변환형 배터리 충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배터리의 착탈시에 발생하는 서어지, 정전기, 또는 노이즈 등에 의한 정전압 충전 제어 회로의 파손을 방지할 수 있는 배터리 충전 장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 셀 구성 물질에 대한 정보를 갖는 2차 배터리 팩의 종류를 검출하고, 배터리 팩의 종류에 적합한 충전 모드를 선택적으로 실행할 수 있는 배터리 충전 장치를 데 있다.
도 1A는 정전류 충전 모드에서만 충전되는 배터리의 충전 전류 및 전압 변동을 보여주는 그래프;
도 1B는 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드에서 차례로 충전되는 배터리의 충전 전류 및 전압 변동을 보여주는 그래프;
도 2는 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드로 동작될 수 있는 종래의 2차 배터리 충전 장치의 회로 구성을 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 배터리 충전 장치의 회로 구성을 보여주는 도면;
도 4는 도 3의 분압 회로의 출력 파형을 보여주는 도면;
도 5는 도 3의 분압 회로 대신에 사용될 수 있는 회로의 구성을 보여주는 도면;
도 6은 쾌속 충전 모드의 전류 및 전압 특성을 보여주는 그래프;
도 7은 급속 충전 모드의 전류 및 전압 특성을 보여주는 그래프;
도 8은 배터리 충전 용량의 표시 방식을 설명하기 위한 도면.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 2차 배터리 충전 장치는: 외부 DC 전압이 인가되는 입력 단자와; 상기 배터리 팩으로 충전 전류를 공급하기 위한 출력 단자와; 상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속되는 전류 통로와 제어 전압이 인가되는 제어 단자를 구비하고, 상기 제어 전압에 따라서 상기 입력 단자로부터 상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류의 양을 제어하는 충전 전류 제어 수단과; 상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류를 검출하고, 검출된 전류에 대응하는 크기의 전류 검출 신호를 상기 제어 단자로 출력하는 충전 전류 검출 수단과; 상기 충전 전류 검출 수단의 출력을 분압하는 분압 수단과; 상기 출력 단자의 충전 전압을 검출하고, 상기 충전 전압이 소정의 레벨로 유지되도록 하기 위해 검출된 전압에 따라서 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 정전압 제어 신호를 출력하는 정전압 제어 수단과; 상기 배터리 팩의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응하는 크기의 배터리 온도 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단과; 상기 배터리 팩으로부터 상기 셀 구성 물질 정보를 입력받아 상기 배터리 팩의 종류를 검출하고, 검출된 종류에 대응하는 배터리 종류 신호를 발생하는 배터리 종류 검출 수단과; 상기 배터리 팩의 단자 전압을 검출하고, 검출된 전압에 대응하는 배터리 전압 신호를 출력하는 배터리 전압 검출 수단과; 상기 배터리 온도 신호와 상기 배터리 종류 신호와 상기 배터리 전압 신호 및 상기 분압 수단의 출력을 입력받고, 상기 충전 전류 제어 수단이 충전 동작을 수행하도록 하는 충전 인에이블 신호와 상기 배터리 팩의 충전 속도를 제어하기 위한 급속 충전 제어 신호와 상기 배터리 팩의 종류에 따라서 상기 충전 전류 제어 수단이 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드 중의 어느 하나에서 동작하도록 하기 위한 모드 제어 신호 및 상기 충전 전류의 양이 소정의 기준 전류량과 일치하도록 하기 위한 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호를 출력하는 충전 제어 수단과; 상기 급속 충전 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단과; 상기 모드 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위해 상기 제어 단자로 상기 정전압 제어 신호를 선택적으로 출력하는 충전 모드 선택 수단과; 상기 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 상기 충전 전류를 보상하는 충전 전류 보상 수단을 포함한다. 상기 충전 제어 수단은 상기 분압 수단의 출력에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하기 위한 정보를 출력한다.
이 장치에 있어서, 상기 충전 제어 수단으로부터 출력되는 상기 충전 상태 정보에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하는 수단이 부가될 수 있다. 이로써, 사용자는 배터리 팩의 충전 상태를 알아 볼수 있게되므로, 패터리 팩이 과충전 됨으로 인해 그것의 수명이 단축되거나 그것이 파손되는 것을 방지할 수 있게 되며, 배터리 사용의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.
상기 장치에 있어서, 상기 외부 DC 전압을 검출하고 검출된 전압에 대응하는 신호를 출력하는 외부 전압 검출 수단이 부가될 수 있다. 상기 충전 제어 수단은 상기 외부 전압 검출 수단에 의해 검출된 전압이 소정의 기준 전압 이하일 때 상기 충전 전류 제어 수단을 디스에이블시킨다. 이와 같이, 자동 충전 제어의 한계를 벗어나는 경우, 충전 동작이 아예 수행되지 않도록 함으로써, 과전류 등으로 인해 배터리가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 2차 배터리 충전 장치는: 충전 전류의 공급을 위한 전류 통로와 제어 단자를 구비하고, 상기 제어 단자의 전압 변화에 대응하는 양의 상기 충전 전류를 상기 전류 통로를 통하여 상기 배터리 팩으로 공급하는 충전원과; 상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류를 검출하고, 검출된 전류에 따라서 상기 제어 단자의 전압을 변화시키는 충전 전류 검출 수단과; 상기 전류 통로를 통하여 상기 배터리 팩으로 인가되는 충전 전압을 검출하고, 상기 충전 전압이 소정의 레벨로 유지되도록 하기 위해 검출된 전압에 따라서 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 정전압 제어 신호를 출력하는 정전압 제어 수단과; 상기 배터리 팩의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응하는 크기의 배터리 온도 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단과; 상기 배터리 팩으로부터 상기 셀 구성 물질 정보를 입력받아 상기 배터리 팩의 종류를 검출하고, 검출된 종류에 대응하는 배터리 종류 신호를 발생하는 배터리 종류 검출 수단과; 상기 배터리 팩에 충전된 전압을 검출하고, 검출된 전압에 대응하는 배터리 전압 신호를 출력하는 배터리 전압 검출 수단과; 상기 배터리 온도 신호와 상기 배터리 종류 신호 및 상기 배터리 전압 신호를 입력받고, 상기 충전 전류 제어 수단이 충전 동작을 수행하도록 하는 충전 인에이블 신호와 상기 배터리 팩의 충전 속도를 제어하기 위한 급속 충전 제어 신호와 상기 배터리 팩의 종류에 따라서 상기 충전 전류 제어 수단이 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드 중의 어느 하나에서 동작하도록 하기 위한 모드 제어 신호 및 상기 충전 전류의 양이 소정의 기준 전류량과 일치하도록 하기 위한 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호를 출력하는 충전 제어 수단과; 상기 급속 충전 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단과; 상기 모드 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위해 상기 제어 단자로 상기 정전압 제어 신호를 선택적으로 출력하는 충전 모드 선택 수단과; 상기 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 상기 충전 전류를 보상하는 충전 전류 보상 수단 및; 상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류의 양에 대한 정보를 상기 충전 제어 수단으로 제공하는 충전 전류 정보 발생 수단을 포함한다.
이 장치에 있어서, 상기 충전 제어 수단은 상기 충전 전류량 정보에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하기 위한 충전 상태 정보를 출력한다.
이 장치에 있어서, 상기 충전 제어 수단으로부터 출력되는 상기 충전 상태 정보에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하는 수단이 부가될 수 있다.
실시예
다음에는 첨부된 도면들에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 배터리 팩(100)은 셀 구성 물질에 대한 정보를 표시하기 위한 2 개의 스위치들(SW1, SW2)을 구비하고 있다. 배터리 팩(100)이 니켈 카드뮴이나 니켈 메탈 하이드라이드 셀들로 구성되는 경우, 스위치(SW1)이 온되고 스위치(SW2)는 오프된다. 반면, 배터리 팩(100)이 리튬 이온 셀들로 구성되는 경우, 스위치(SW1)이 오프되고 스위치(SW2)가 온된다.
배터리 팩(100)은 배터리 셀들(101)과, 양극 단자(102), 음극 단자(103), 셀들(101)의 온도를 감지하기 위한 더미스터(thermistor)(104), 온도 단자(105) 및, 배터리 종류 정보의 출력을 위한 단자들(106, 107)을 구비한다. 배터리 팩(100)이 충전 장치에 장착되면, 그것의 단자들은 그들에 대응되는 충전 장치의 단자들(102a, 105a, 106a, 107a)과 각각 접속된다.
본 실시예에 따른 충전 장치는 배터리 팩(100)의 전반적인 충전 동작을 제어하는 수단으로서 기능하는 마이크로컴퓨터(또는 마이크로프로세서)(300)를 구비하고 있다. 이 마이크로컴퓨터(300)는 레귤레이터 회로(290, C10, C11, R23)로부터 전원(VDD)을 공급받는다. 마이크로컴퓨터(300)에는 크리스탈 발진자(X1), 저항(R20), 커패시터들(C6, C7)로 이루어지는 발진 회로와 접속되어 있다.
AC 어댑터 등으로부터 DC 전압(Vin)이 인가되는 입력 단자(11)와 배터리 팩(100)으로 충전 전류(Iout)를 공급하기 위한 출력 단자(102a) 사이에는 배터리 팩(100)으로 충전 전류를 공급하는 충전원으로서 기능하는 충전 전류 제어부(210)가 접속된다. 이 충전 전류 제어부(210)는 스위칭 레귤레이터(switching regulator)로 구성된다. 이 제어부(210) 즉, 스위칭 레귤레이터는 충전 전류의 공급을 위한 전류 통로(12) 상에 위치하는 스위칭부(211)와 펄스 폭 변조 집적 회로(pulse width modulation integrated circuit; 이하, 'PWMIC'라 칭함)(212)를 구비하고 있다. 스위칭부(211)는 저항들(R3, R4)과 다이오드(D1) 및 트랜지스터들(Q1, Q2)로 구성된다. PWMIC(212)는 제어 단자(213)의 전압 레벨에 대응하는 듀티(duty)를 가지는 펄스 신호를 출력하여 스위칭부(211) 내 트랜지스터(Q2)의 온/오프 시간을 제어한다. 이로써, PWMIC(212)의 제어 단자(213)로 입력되는 제어 전압에 따라서 입력 단자로부터 전류 통로(12)를 통하여 흐르는 충전 전류(Iout)의 양이 제어된다.
인덕터(L1)와 다이오드(D2) 및 커패시터(C3)로 구성되는 에너지 축적부(220)는 충전 전류 제어부(210)로부터의 전기적인 에너지를 축적하기 위한 것이다.
에너지 축적부(220)에는 충전 전류 검출부(320)가 접속된다. 이 충전 전류 검출부(320)는 저항들(R5∼R9)과 연산 증폭기(operational amplifier)(321)로 구성된다. 이 검출부(230)는 충전 전류 검출용 저항(R5)에 의해 강하되는 전압을 이용하여 전류 통로(12)를 통하여 흐르는 충전 전류를 검출하고, 검출된 전류에 대응하는 크기의 전류 검출 신호를 PWMIC(212)의 제어 단자(213)로 출력한다.
충전 전류 검출부(230)의 출력을 소정 비율로 분압하는 분압부(240)는 저항들(R10, R11)과 다이오드(D4) 및 커패시터(C4)로 구성된다. 충전 전류 검출부(230)의 출력 전압은 분할 저항들(R10, R11)에 의해 분할되고, 분할된 전압은 다이오드(D4)와 커패시터(C4)에 안정된 DC 레벨로 변환된 후 마이크로컴퓨터(300)로 제공된다. 마이크로컴퓨터(300)는 정전압 충전 모드에서 분압부(240)를 통하여 충전 전류의 양을 인식할 수 있게 된다. 예컨대, 충전 전류 검출용 저항(R5)의 값이 0.1 ohm, 연산 증폭기(231)의 증폭율이 25, R10 : R11 = 1 : 4이고, 전류 통로를 통하여 2A의 충전 전류가 흐른다고 가정하면, 저항(R5) 양단의 전위차는 0.2V이고, 연산 증폭기의 출력 전압은 5.0V이며, 마이크로컴퓨터(300)의 단자(CC)로는 4.0V의 전압이 인가된다. 위와 동일한 조건에서, 0.5A의 충전 전류가 전류 통로를 통하여 흐를 경우에는, 마이크로컴퓨터(300)의 단자(CC)로는 1.0V의 전압이 인가된다. 도 4에는, 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드가 차례로 실행되는 경우 분압부(240)의 출력 전압 파형을 보여주고 있다. 정전류 충전 모드에서는 분압부(240)의 출력이 일정한 레벨을 유지하는 반면, 정전압 충전 모드에서는 분압부(240)의 출력이 시간에 따라 점차 감소한다. 이와 같이, 분압부(240)는 전류 통로를 통하여 흐르는 충전 전류의 양에 대한 정보를 마이크로컴퓨터(300)로 제공하는 충전 전류 정보 발생 회로로서 기능을 한다.
한편, 이상과 같은 분압부(240) 대신에, 도 5에 도시된 바와 같이, 연산 증폭기(321)의 출력 단자에 캐소우드가 연결되고 접지 전압에 애노우드가 연결되는 제너 다이오드(ZD1)와, 저항(R24), 다이오드(D6) 및 커패시터(C12)로 구성되는 회로가 사용될 수도 있다. 이 회로에서는, 제너 다이오드(ZD1)가 서지 전류 및 과전류 등에 의해 마이크로컴퓨터(300)의 동작 전압을 초과하는 전압이 마이크로컴퓨터(300)로 인가되는 것을 막아 줌으로써, 서지 전류 및 과전류에 의해 마이크로컴퓨터(300)가 손상되거나 이상 동작하는 것이 방지된다.
다시 도 3을 참조하면, 잘 알려져 있는 정전압 제어부(250)는 출력 단자(102a)의 충전 전압(Vout)을 검출하고, 이 충전 전압이 소정의 레벨로 유지되도록 하기 위해 검출된 전압에 따라서 PWMIC(212)의 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 정전압 제어 신호를 출력한다.
배터리 종류 검출부(260)는 배터리 팩(100)으로부터 셀 구성 물질 정보를 입력받아 상기 배터리 팩의 종류를 검출하고, 검출된 종류에 대응하는 배터리 종류 신호를 마이크로컴퓨터(300)로 제공한다. 구체적으로, 배터리 팩(100)의 스위치(SW1)이 온되면, 배터리 종류 검출부(260)의 단자(106a)의 전위가 접지 전압 레벨로 되므로 마이크로컴퓨터(300)는 충전을 위해 니켈 카드뮴 또는 니켈 메탈 하이드라이드 배터리가 연결된 것으로 판단한다. 이 경우, 마이크로컴퓨터(300)는 정전류 충전 방식에 의해서만 배터리 팩(100)의 쾌속 및 급속 충전이 이루어지도록 한다. 반면, 배터리 팩(100)의 스위치(SW2)가 온되면, 배터리 종류 검출부(260)의 단자(107a)의 전위가 접지 전압 레벨로 되므로 마이크로컴퓨터(300)는 충전을 위해 리튬 이온 배터리가 연결된 것으로 판단한다. 이 경우, 마이크로컴퓨터(300)는 정전류 및 정전압 충전에 의해서 배터리 팩(100)의 쾌속 및 급속 충전이 이루어지도록 한다.
배터리 온도 검출부(270)는 저항(R21)과 커패시터(C8)로 구성되며, 배터리 팩(100)의 온도에 따라 저항성이 변화되는 더미스터(104)에 의해 배터리 팩(100)의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응하는 크기의 배터리 온도 신호를 마이크로컴퓨터(300)로 제공한다.
배터리 전압 검출부(280) 역시 저항(R22)과 커패시터(C9)로 구성되며, 배터리 팩(100)의 단자(102) 또는 (102a)의 전압을 검출하고, 검출된 전압에 대응하는 배터리 전압 신호(BV)를 마이크로컴퓨터(300)로 제공한다.
마이크로컴퓨터(300)는, 입력 신호들에 의거하여, 충전 전류 제어부(210)가 충전 동작을 수행하도록 하는 충전 인에이블 신호(CE)와, 배터리 팩(100)을 쾌속충전할 것인 지 또는 급속충전할 것인 지를 제어하기 위한 급속 충전 제어 신호(FQ), 배터리 팩(100)의 종류에 따라서 충전 전류 제어부(210)가 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드 중의 어느 하나에서 동작하도록 하기 위한 모드 제어 신호(CM) 및, 충전 전류의 양이 소정의 기준 전류량과 일치하도록 하기 위한 충전 전류 보상 신호들(LC, HC)를 출력한다.
잘 알려져 있는 급속 충전 제어부(310)는 마이크로컴퓨터(300)로부터의 급속 충전 제어 신호(FQ)에 응답하여 PWMIC(212)의 제어 단자(213)의 전압을 변화시켜서 충전 속도를 제어한다. 급속 충전 제어 신호(FQ)가 하이 레벨이면 급속 충전 제어부(310)는 제어 단자(213)의 전압을 낮추어 스위칭부(211)를 통하여 흐르는 충전 전류의 양이 도 6에 도시된 바와 같이 증가되도록 한다. 이로써, 쾌속 충전(fast charging)이 이루진다. 반면에, 급속 충전 제어 신호(FQ)가 로우 레벨이면 급속 충전 제어부(310)는 제어 단자(213)의 전압을 상승시켜 스위칭부(211)를 통하여 흐르는 충전 전류의 양이 도 7에 도시된 바와 같이 감소되도록 한다. 이로써, 급속 충전(quick charging)이 이루진다.
충전 모드 선택부(320)는 다이오드(D5)와, 커패시터(C5), 저항들(R16, R17) 및 트랜지스터(Q5)로 구성된다. 이 충전 모드 선택부(320)는 마이크로컴퓨터(300)로부터의 모드 제어 신호(CM)에 따라서 단자(213)로 정전압 제어부(250)의 출력 신호를 선택적으로 출력한다. 모드 제어 신호(CM)가 하이 레벨이면 트랜지스터(Q5)가 온됨으로써 정전압 제어부(250)의 출력은 단자(213)로 제공되지 않아 본 실시예의 충전 장치는 정전류 충전 모드에서 동작하게 된다. 반면에, 모드 제어 신호(CM)가 하이 레벨이면 트랜지스터(Q5)가 오프됨으로써 정전압 제어부(250)의 출력이 단자(213)로 제공된다. 그 결과, 충전 장치는 정전압 충전 모드에서 동작하게 된다.
충전 전류 보상부(330)는 저항들(R12∼R15)과 트랜지스터들(Q3, Q4)로 구성된다. 이 충전 전류 보상부(330)는 충전 전류 보상 신호들(LC, HC)에 응답하여 전류 통로(12)를 통하여 흐르는 충전 전류를 보상한다. 마이크로컴퓨터(300)는, 분압부(240)로부터의 전류 검출 신호(CC)를 분석하여 정상적인 충전이 이루어지는 것으로 판단되면 로우 레벨의 충전 전류 보상 신호(LC)와 하이 레벨의 충전 전류 보상 신호(HC)를 각각 출력하고, 정해진 양보다 작은 양의 충전 전류가 흐르는 것으로 판단되면 하이 레벨의 충전 전류 보상 신호(LC)와 하이 레벨의 충전 전류 보상 신호(HC)를 각각 출력하며, 정해진 양보다 큰 양의 충전 전류가 흐르는 것으로 판단되면 로우 레벨의 충전 전류 보상 신호(LC)와 로우 레벨의 충전 전류 보상 신호(HC)를 각각 출력한다. 이와 같이, 충전 전류의 양에 따라 제어 단자(213)의 전압이 변화됨으로써, 전류 통로(12)를 통하여 흐르는 충전 전류가 보상된다. 이 충전 전류 보상부(330)는 제어 단자(213)에 상호간 병렬로 접속되고 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 3 개 이상의 저항들과, 이들과 접지 사이에 각각 접속되고 마이크로컴퓨터(300)로부터 제공되는 3 가지 이상의 충전 전류 보상 신호들에 응답하여 온/오프되는 3 개 이상의 스위칭 소자들로 구성될 수도 있는 데, 이 경우 보다 정밀한 전류 보상이 가능하다.
마이크로컴퓨터(300)는 분압부(240)의 출력에 따라서 배터리 팩(100)의 충전 상태를 표시하기 위한 정보를 출력한다. 이 충전 상태 정보에 의해 사용자는 정전압 충전 모드에서도 배터리 팩(100)의 충전 상태를 알 수 있게 된다. 리튬 이온 배터리와 같이 정전압 충전을 필요로 하는 배터리의 충전 상태는 도 8에 도시된 바와 구분된다. 배터리 팩(100)으로 공급되는 충전 전류는 일정하고 배터리 팩(100)의 충전 전압이 급격히 상승하는 정전류 충전 모드에서, 마이크로컴퓨터(300)는 배터리 팩(100)의 전압 변화에 따라 A 내지 D%로 구분되는 충전 상태 정보를 출력한다. 배터리 팩(100)의 충전 전압은 일정하고 충전 전류가 감쇄되는 정전압 충전 모드에서, 마이크로컴퓨터(300)는 충전 전류의 감쇄율 즉, 분압부(240)의 출력 감쇄율에 따라 E 내지 K%로 구분되는 충전 상태 정보를 출력한다.
외부 전압 검출부(340)는 저항들(R1, R2)과, 커패시터(C1)로 구성되며, 외부 DC 전압(Vin)을 검출하고 검출된 전압에 대응하는 신호를 출력하는 데, 이 검출부(340)에 의해 검출된 전압이 소정의 기준 전압 이하일 때 마이크로컴퓨터(300)는 충전 전류 제어부(210)를 디스에이블시켜 충전 동작이 중단되도록 한다.
출력 단자(102a)에 연결된 다이오드(D3)는 배터리 팩(100)에 충전된 전압이 전류 통로를 통하여 방전되는 것을 방지하기 방전 방지 수단으로서 작용한다.
이 실시예의 장치가 휴대용 컴퓨터에 적용되는 경우에는, 마이크로컴퓨터(300)로부터 출력되는 충전 상태 정보에 따라서 배터리 팩(100)의 충전 상태를 표시하는 구성부품이 불필요하지만, 그렇지 않은 경우에는 이것이 필요한 데, 이 분야에 통상의 지식을 가진자라면 큰 곤란 없이 충전 상태 표시부품을 본 발명에 적용할 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 완전 방전된 배터리, 완전 충전된 배터리, 일정량의 전기 에너지를 보유하는 배터리 중의 어느 것을 충전하더라도 그것이 완전 충전되어야만 충전이 자동으로 종료된다. 사용자는 배터리 팩의 충전 상태를 알아 볼수 있게되므로, 패터리 팩이 과충전 됨으로 인해 그것의 수명이 단축되거나 그것이 파손되는 것을 방지할 수 있게 되며, 배터리 사용의 신뢰도를 높일 수 있게 된다. 자동 충전 제어의 한계를 벗어나는 경우, 충전 동작이 아예 수행되지 않도록 함으로써, 과전류 등으로 인해 배터리가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (21)

  1. 셀 구성 물질에 대한 정보를 갖는 2차 배터리 팩을 충전하기 위한 회로에 있어서:외부 DC 전압(Vin)이 인가되는 입력 단자와;
    상기 배터리 팩으로 충전 전류(Iout)를 공급하기 위한 출력 단자와;
    상기 입력 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속되는 전류 통로와 제어 전압이 인가되는 제어 단자를 구비하고, 상기 제어 전압에 따라서 상기 입력 단자로부터 상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류의 양을 제어하는 충전 전류 제어 수단과;
    상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류를 검출하고, 검출된 전류에 대응하는 크기의 전류 검출 신호를 상기 제어 단자로 출력하는 충전 전류 검출 수단과;
    상기 충전 전류 검출 수단의 출력을 분압하는 분압 수단과;
    상기 출력 단자의 충전 전압(Vout)을 검출하고, 상기 충전 전압이 소정의 레벨로 유지되도록 하기 위해 검출된 전압에 따라서 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 정전압 제어 신호를 출력하는 정전압 제어 수단과;
    상기 배터리 팩의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응하는 크기의 배터리 온도 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단과;
    상기 배터리 팩으로부터 상기 셀 구성 물질 정보를 입력받아 상기 배터리 팩의 종류를 검출하고, 검출된 종류에 대응하는 배터리 종류 신호를 발생하는 배터리 종류 검출 수단과;
    상기 배터리 팩의 단자 전압을 검출하고, 검출된 전압에 대응하는 배터리 전압 신호를 출력하는 배터리 전압 검출 수단과;
    상기 배터리 온도 신호와 상기 배터리 종류 신호와 상기 배터리 전압 신호 및 상기 분압 수단의 출력을 입력받고, 상기 충전 전류 제어 수단이 충전 동작을 수행하도록 하는 충전 인에이블 신호와 상기 배터리 팩의 충전 속도를 제어하기 위한 급속 충전 제어 신호와 상기 배터리 팩의 종류에 따라서 상기 충전 전류 제어 수단이 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드 중의 어느 하나에서 동작하도록 하기 위한 모드 제어 신호 및 상기 충전 전류의 양이 소정의 기준 전류량과 일치하도록 하기 위한 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호를 출력하는 충전 제어 수단과;
    상기 급속 충전 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단과;
    상기 모드 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위해 상기 제어 단자로 상기 정전압 제어 신호를 선택적으로 출력하는 충전 모드 선택 수단과;
    상기 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 상기 충전 전류를 보상하는 충전 전류 보상 수단을 포함하고;
    상기 충전 제어 수단은 상기 분압 수단의 출력에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하기 위한 정보를 출력하는 2차 배터리 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 DC 전압을 검출하고 검출된 전압에 대응하는 신호를 출력하는 외부 전압 검출 수단을 부가하고;
    상기 충전 제어 수단은 상기 외부 전압 검출 수단에 의해 검출된 전압이 소정의 기준 전압 이하일 때 상기 충전 전류 제어 수단을 디스에이블시키는 2차 배터리 충전 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 충전 전류 제어 수단은; 상기 입력 단자에 접속되는 제 1 단자와 상기 출력 단자에 접속되는 제 2 단자 및 소정 주파수의 펄스 신호가 인가되는 제 3 단자를 구비하고, 상기 펄스 신호에 응답하여 온/온프되는 스위칭 수단 및, 상기 제어 전압에 대응하는 듀티를 가지는 상기 펄스 신호를 출력하여 상기 스위칭 수단의 동작 시간을 제어하는 스위칭 제어 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 충전 전류 제어 수단은; 상기 입력 단자에 접속되는 제 1 단자와, 상기 제어 전압이 인가되는 제 2 단자 및, 상기 출력 단자에 접속되고 상기 제어 전압에 대응하는 상기 충전 전류를 출력하는 제 3 단자를 구비하는 스위칭 레귤레이터를 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리 팩에 충전된 전압이 상기 전류 통로를 통하여 방전되는 것을 방지하기 방전 방지 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 충전 전류 제어 수단으로부터 발생되는 전기 에너지를 축적하기 위한 에너지 축적 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 전류 검출 수단은;
    상기 전류 통로에 접속되고 상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류를 검출하기 위한 저항 수단과,
    상기 저항 수단에 의해 강하된 전압을 소정의 이득으로 증폭하고 증폭된 전압을 상기 제어 단자로 출력하는 증폭 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 모드 선택 수단은;
    상기 모드 제어 신호에 응답하여 상기 정전류 충전 모드에서 상기 정전압 제어 신호를 접지로 흘려보내는 스위칭 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 전류 보상 수단은;
    상기 제어 단자에 상호간 병렬로 접속되고 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 적어도 2 개의 저항들과,
    상기 저항들과 접지 사이에 각각 접속되고 상기 충전 제어 수단으로부터 제공되는 적어도 2 개의 충전 전류 보상 신호들에 응답하여 온/오프되는 적어도 2 개의 스위칭 소자들을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 제어 수단으로부터 출력되는 상기 충전 상태 정보에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하는 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 장치.
  11. 셀 구성 물질에 대한 정보를 갖는 2차 배터리 팩을 충전하기 위한 회로에 있어서:
    충전 전류의 공급을 위한 전류 통로와 제어 단자를 구비하고, 상기 제어 단자의 전압 변화에 대응하는 양의 상기 충전 전류를 상기 전류 통로를 통하여 상기 배터리 팩으로 공급하는 충전원과;
    상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류를 검출하고, 검출된 전류에 따라서 상기 제어 단자의 전압을 변화시키는 충전 전류 검출 수단과;
    상기 전류 통로를 통하여 상기 배터리 팩으로 인가되는 충전 전압을 검출하고, 상기 충전 전압이 소정의 레벨로 유지되도록 하기 위해 검출된 전압에 따라서 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 정전압 제어 신호를 출력하는 정전압 제어 수단과;
    상기 배터리 팩의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 대응하는 크기의 배터리 온도 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단과;
    상기 배터리 팩으로부터 상기 셀 구성 물질 정보를 입력받아 상기 배터리 팩의 종류를 검출하고, 검출된 종류에 대응하는 배터리 종류 신호를 발생하는 배터리 종류 검출 수단과;
    상기 배터리 팩에 충전된 전압을 검출하고, 검출된 전압에 대응하는 배터리 전압 신호를 출력하는 배터리 전압 검출 수단과;
    상기 배터리 온도 신호와 상기 배터리 종류 신호 및 상기 배터리 전압 신호를 입력받고, 상기 충전 전류 제어 수단이 충전 동작을 수행하도록 하는 충전 인에이블 신호와 상기 배터리 팩의 충전 속도를 제어하기 위한 급속 충전 제어 신호와 상기 배터리 팩의 종류에 따라서 상기 충전 전류 제어 수단이 정전류 충전 모드와 정전압 충전 모드 중의 어느 하나에서 동작하도록 하기 위한 모드 제어 신호 및 상기 충전 전류의 양이 소정의 기준 전류량과 일치하도록 하기 위한 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호를 출력하는 충전 제어 수단과;
    상기 급속 충전 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단과;
    상기 모드 제어 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위해 상기 제어 단자로 상기 정전압 제어신호를 선택적으로 출력하는 충전 모드 선택 수단과;
    상기 적어도 하나의 충전 전류 보상 신호에 응답하여 상기 제어 단자의 전압을 변화시켜서 상기 충전 전류를 보상하는 충전 전류 보상 수단 및;
    상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류의 양에 대한 정보를 상기 충전 제어 수단으로 제공하는 충전 전류 정보 발생 수단을 포함하고;
    상기 충전 제어 수단은 상기 충전 전류량 정보에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하기 위한 충전 상태 정보를 출력하는 2차 배터리 충전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전원은;
    외부 DC 전압이 인가되는 제 1 단자와 상기 배터리 팩으로 충전 전류를 공급하기 위한 제 2 단자 및 소정 주파수의 펄스 신호가 인가되는 제 3 단자를 구비하고 상기 펄스 신호에 응답하여 온/온프되는 스위칭 수단 및,
    상기 제어 전압에 대응하는 듀티를 가지는 상기 펄스 신호를 출력하여 상기 스위칭 수단의 동작 시간을 제어하는 스위칭 제어 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외부 DC 전압을 검출하고 검출된 전압에 대응하는 신호를 출력하는 외부 전압 검출 수단을 부가하고;
    상기 충전 제어 수단은 상기 외부 전압 검출 수단에 의해 검출된 전압이 소정의 기준 전압 이하일 때 상기 충전 전류 제어 수단을 디스에이블시키는 2차 배터리 충전 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 배터리 팩에 충전된 전압이 상기 전류 통로를 통하여 방전되는 것을 방지하기 방전 방지 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 충전 제어 수단으로부터 출력되는 상기 충전 상태 정보에 따라서 상기 배터리 팩의 충전 상태를 표시하는 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 전류 검출 수단은;
    상기 전류 통로에 접속되고 상기 전류 통로를 통하여 흐르는 상기 충전 전류를 검출하기 위한 저항 수단과,
    상기 저항 수단에 의해 강하된 전압을 소정의 이득으로 증폭하고 증폭된 전압을 상기 제어 단자로 출력하는 증폭 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 모드 선택 수단은;
    상기 모드 제어 신호에 응답하여 상기 정전류 충전 모드에서 상기 정전압 제어 신호를 접지로 흘려보내는 스위칭 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 전류 보상 수단은;
    상기 제어 단자에 상호간 병렬로 접속되고 상기 제어 단자의 전압을 변화시키기 위한 적어도 2 개의 저항들과,
    상기 저항들과 접지 사이에 각각 접속되고 상기 충전 제어 수단으로부터 제공되는 적어도 2 개의 충전 전류 보상 신호들에 응답하여 온/오프되는 적어도 2 개의 스위칭 소자들을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 전류 정보 발생 수단은 상기 충전 전류 검출 수단의 출력 전압을 소정의 비율로 분압하는 분압 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 전류 정보 발생 수단은 서지 전류 및 과전압으로부터 상기 충전 제어 수단을 보호하는 보호 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 수단은 상기 충전 전류 검출 수단의 출력 단자와 접지 전압 사이에 접속되는 제너 다이오드를 포함하는 2차 배터리 충전 장치.
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