KR100271127B1 - 베터리 종류판별/충전장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리를 1차 전지 또는 2차 전기로 판별하고, 2차 전지의 경우 충전 회로를 동작 시키는 배터리 종류판별/충전장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 배터리 종류판별 및 충전장치는 외부전원을 이용하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전회로; 충전회로와 배터리 사이에 접속되어 충전경로를 절환 시키기 위한 충전절환부와; 배터리의 단자전압을 소정시간 동안 감지하여 상기 배터리의 종류를 판별하고 그 판별된 결과에 따라 상기 충전 절환부를 제어함으로써 2차 저니만 충전되게 하는 제어수단과; 시스템 본체와 상기 배터리 사이에 접속되어 상기 2차 전지의 충전시 상기 충전회로와 2차 전지를 접속시킴과 아울러 2차 전지의 방전시 시스템 본체와 2차 전지를 접속시키기 위한 충방전 절환부를 구비한다.
또한, 본 발명의 배터리 종류판별 및 충전방법은, 소정시간 t를 n등분한 타임카운트를 0으로 초기화 한후, 배터리 전압을 검출하는 제1 단계와, 카운트를 1씩 증가시켜 계수된 카운트 회수와 설정된 카운트 회수 n을 비교하여 계수된 카운트 회수가 설정된 카운트 회수 n 보다 작을 경우, 제1 단계를 반복 수행하는 제2 단계와, 제2 단계에서 설정된 카운트 회수 n을 만족할 때 배터리의 전압을 검출하는 제3 단계와, 제1 단계와 제3 단계에서 획득한 배터리의 기울기(일정시간동안의 배터리의 차전압)와 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha를 비교하는 제4 단계와, 제4 단계에서 검출된 배터리의 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha 보단 작은 경우에 배터리의 기울기와 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb를 비교하는 제5 단계와, 제5 단계에서 검출된 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb 보다 작은 경우에는 니켈계통 2차 전지로 판별하고, 충전을 수행하는 제6 단계를 포함한다.

Description

배터리 종류판별/충전장치 및 그 방법
본 발명은 배터리(Battery)를 1차 전지 또는 2차 전지로 판별하고, 2차 전지의 경우 충전회로를 동작 시키는 충전용 배터리 종류판별 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 캠코더, 핸드폰, 노트북 PC(Personal Computer : 이하 PC라 함)등의 휴대용 전자장치 에는 이들의 동작을 수행하기 위해 필요한 전원의 공급을 배터리(Battery)를 통해서 공급 받도록 되어 있는 실저이다. 이를 위해 여러 가지 방식으로 전원공급을 행할 수 있도록된 다양한 형태의 배터리가 출현 하였으며, 이들 배터리를 크게 분류하면 알카린 계통으로 충전 사용이 불가능한 1차 전지와 충전 사용이 가능한 2차 전지로 나뉘어진다. 그리고, 2차 전지를 크게 분류하면 니켈 계통의 충전지와 리튬 계통의 충전지로 나누어 진다. 또한, 다양한 배터리의 종류를 판별하고 충전하는 것은 배터리를 전원으로 이용하는 휴대용 전자장치에 있어서는 상당히 중요한 부분이 된다. 상기와 같이 다양한 종류의 배터리를 판별하고 충전하기 위해서 특허 출원공고 제96-46212호에 배터리 판별 및 충전장치에 대한 기술이 제공되고 있다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 종래 기술에 따른 충전장치에 대하여 설명 하고자 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 충전장치를 나타내는 도면으로써, 도 1의 구성에서 종래 기술에 따른 충전장치는, 교류 전원을 직류로 변환하여 공급하기 위한 어댑터(2)와, 상기 어댑터(2)의 내부에 장착되어 배터리를 충전시키기 위한 충전회로(4)와, 상기 어댑터와 접속된 시스템(6)과, 상기 시스템의 내부에 장착되어 시스템(6)이 필요로 하는 전원으로 변환 하기 위한 직류-직류 변환기(DC-DC Converter ; 이하 DDC라 함)(8)를 구비한다. 교류 전원은 어댑터(2)에서 직류 전원으로 변환되어 상기 직류 전원은 충전회로(4)에 의해 배터리를 충전 시킴과 동시에, DDC(8)에서 교류로 변환 된후 상기 시스템(6)이 필요로 하는 직류 전원으로 변환하여 시스템(6)에 공급한다. 상기 시스템(6)은 캠코더, 핸드폰, 노트북 PC등과 같은 휴대용 전자장치일수도 있다.
한편, 도 1의 경우에는 외부 어댑터에 충전회로를 내장시킴으로 인해 배터리를 충전 시키기 위해서, 사용자가 어댑터에 배터리를 매번 착탈해야 하는 불편함을 주는 것이 문제점으로 제기 되고 있다.
도 2는 종래의 기술에 따른 또 다른 충전장치를 나타내는 도면으로써, 도 2의 구성에서 종래 기술에 따른 또 다른 충전장치는, 도 1의 충전장치에서 시스템(6)에 내장된 충전회로(4)를 구비한다. 교류 전원은, 어댑터(2)에서 직류 전원으로 변환되며 상기 직류 전원은 DDC(8)에서 교류로 변환 된후 상기 시스템(6)이 필요로 하는 직류 전원으로 재변환하여 시스템(6)이 인가된다. 반면에 시스템(6)이 동작하지 않을 때 충전회로(4)는 배터리(10)를 충전한다.
한편, 도 2의 경우에는 시스템(6)이 동작 중일 경우에는 배터리를 충전시키지 못하고, 배터리의 충전시간이 길어지는 문제점으로 지적되고 있다.
또한, 도 1 및 도 2의 충전장치들은 시스템 전용의 배터리를 사용하기 위해 패키지(Package) 형태로 사용하고 있어 사용자에게 배터리 사용상의 제한을 주고 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 동일한 크기의 1차 전지와 2차 전지를 판별한후, 2차 전지의 종류에 따라 시스템에 내장된 충전회로에 의해 시스템의 사용중에도 배터리를 충전할 수 있는 배터리를 종류판별과 충전방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
제1도는 종래 기술에 따른 충전장치의 블록도.
제2도는 종래 기술에 따른 또 다른 충전장치의 블록도.
제3도는 본 발명에 따른 배터리 종류판별 및 충전장치의 블록도.
제4도는 배터리 종류 판별 회로를 개략적으로 나타낸 도면.
제5도는 배터리 종류 판별방법의 흐름도.
제6도는 배터리의 종류에 따른 단자전압 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2, 12 : 어댑터 4, 24 : 충전회로
6, 16 : 시스템 8, 18 : 직류-직류 변환기
10, 20 : 배터리 14 : 충전 절환 스위치
22 : 마이크로 컴퓨터 24 : 충방전 절환 스위치
26 : 전계효과 트랜지스터 R : 저항
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 배터리 종류판별 및 충전장치는 외부전원을 이용하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전회로와, 충전회로와 배터리 사이에 접속되어 충전경로를 절환 시키기 위한 충전절환부와, 배터리의 단자전압을 소정시간 동안 감지하여 상기 배터리의 종류를 판별하고 그 판별된 결과에 따라 상기 충전 절환부를 제어함으로써 2차 전지만이 충전되게 하는 제어수단과, 시스템 본체와 상기 배터리 사이에 접속되어 상기 2차 전지의 충전시 상기 충전회로와 2차 전지를 접속시킴과 아울러 2차 전지의 방전시 시스템 본체와 2차 전지를 접속시키기 위한 충방전 절환부를 구비한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 배터리 종류판별 및 충전방법은 소정시간t를 n등분한 타임 카운트를 0으로 초기화 한후, 배터리 전압을 검출하는 제1 단계와, 카운트를 1씩 증가시켜 계수된 카운트 회수와 설정된 카운트 회부 n을 비교하여 계수된 카운트 회수가 설저된 카운트 회수n 보다 작을 경우, 제1 단계를 반복 수행하는 제2 단계와, 제2 단계에서 설정된 카운트 회수 n을 만족할 때 배터리의 전압을 검출하는 제3 단계와, 제1 단계와 제3 단계에서 획득한 배터리의 기울기(일정시간동안의 배터리의 차전압)와 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha를 비교하는 제4 단계와, 제4 단계에서 검출된 배터리의 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha 보다 작은 경우에 배터리의 기울기와 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb를 비교하는 제5 단계와, 제5 단계에서 검출된 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb 보다 작은 경우에는 니켈 계통 2차 전지로 판별하고, 충전을 수행하는 제6 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 3 내지 도 6를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 충전장치의 블록도를 나타내는 도면으로써, 도 3의 구성에서 본 발명에 따른 충전장치는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환 시키기 위한 어댑터(12)와, 마이크로 컴퓨터(22)의 제어에 의해 절환되어 DDC(18)와 어댑터(12) 사이에 전압패스와 충전회로(26)와 어댑터(12) 사이의 전압패스를 절환하기 위한 충방전 절환스위치(24)를 구비한다. 교류전원을 어댑터에서 직류 전원으로 변환되어 DDC(18)와 충전회로(26)에 동시에 공급된다. 한편, 어댑터에서 인가되는 직류 전원의 차단시 충방전 절환 스위치(24)에 의해 방전경로가 형성되어 배터리(20)의 전원이 DDC(18)에 공급된다.
또한, 상기 충방전 절환 스위치(24)에 의해 인가된 직류를 교류로 변환후 시스템(16)과 마이크로 컴퓨터(22)가 필요로 하는 직류 전원으로 재변환하기 위한 DDC(18)와, 상기 충방전 절환 스위치(24)에 의해 인가된 직류 전원을 배터리(20)에 충전 시키기 위한 충전회로(26)를 구비한다. DDC(18)는 시스템(16)과 마이크로 컴퓨터(22)가 필요로 하는 전원을 공급하며, 충방전 절환 스위치(24)에 의해 전원이 충전회로(26)에 인가되며 충전회로에서는 2차 전지를 그 종류에 따라 충전 시킨다.
그리고, 충전회로(26)와 배터리(20) 사이에 접속되어 마이크로 컴퓨터(22)의 제어에 따라 충전회로(26)의 경로를 절환하기 위한 충전 절환 스위치(14)와, 충전장치를 제어하기 위한 마이크로 컴퓨터(22)를 구비한다. 상기 마이크로 컴퓨터(22)에서는 어댑터(12)로 부터의 전원공급 상태에 따라 충방전 절환 스위치(24)를 제어하며, 배터리의 종류 및 충전상태에 관한 데이터에 의해 충전 절환 스위치(14)를 제어한다.
또한, 도 4는 배터리 종류 판별 회로를 개략적으로 나타낸 도면으로써, 배터리를 1차 전지와 2차 전지로 구분하며, 2차 전지일 경우 그 종류에 따라 배터리를 충전 시키는 기능을 수행한다. 도 4의 구성에서 배터리 종류 판별회로는, 배터리에 유입되는 전류를 제한하기 위한 저항(R)과, 저항(R)과, 접속되어 배터리(20)의 충전경로를 형성하는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor ; 이하 FET라 함)를 구비한다. 상기 저항(R)과 FET(28)는 도 3의 충전 절환 스위치(14)에 해당하는 부분으로 마이크로 컴퓨터(22)의 제어에 의해 FET(28)을 절환 시킴에 의해 충전경로를 형성 시킨다.
또한, 상기 FET(28)와 기저 전압원(GND) 사이에 접속된 배터리(20)와, 배터리의 종류 및 충전상태에 관한 데이터에 의해 FET(28)를 제어 하는 마이크로 컴퓨터(22)를 구비한다. 마이크로 컴퓨터(22)는 AD 입력단자를 통해 배터리(20)의 전압을 데이터로 받아들여 배터리의 종류를 판별한다. 이를 위해서 마이크로 컴퓨터(22)는 다음과 같은 원리에 기초하여 배터리(20)의 종류를 판별한다. 배터리(20)의 일측이 접지에 접속됨으로써 시스템 접지와 동일 전위레벨이 된다. 이때 마이크로 컴퓨터(22)는 AD 입력단자를 통해 배터리(20)가 현재 삽입되어 있는지를 검출한다. 배터리(20)가 삽입되어 있는 것으로 판단되면, FET(28)를 온 시킨후 AD1값을 검출하고 일정시간 t를 n등분한 타임 카운트를 증가 시키며 일정시간후의 AD2값을 검출하며 마이크로 컴퓨터(22)는 입력된 AD의 차값으로 부터 배터리의 단자전압의 기울기를 검출해 내며, 배터리에 종류에 따라 상기 단자전압의 소정시간에 대한 증가분(즉, 기울기)이 다름을 이용하여 배터리(22)의 종류를 판별하게된다. 예를들면, 배터리의 전압이 1.5V의 1차 전지와 2V 또는 3.6V 이상의 리튬 계통의 2차 전지와, 1.2V의 니켈 계통의 2차 전지로 서로 상이하며 이들의 단자전압의 기울기가 서로 다르게 나타나므로 기울기에 따라 배터리(20)의 종류를 판별할 수 있따. 또한 임의의 설정된 값 ha는 1차 전지의 단자전압의 기울기와 리튬계열의 2차 전지의 단자전압 기울기 사이의 임의의 기울기값을 설정할 수 있으며, 임의의 설정된값 hb는 리튬계열의 2차 전지의 단자전압의 기울기와 니켈계열의 2차 전지의 단자전압의 기울기 사이의 임의의 기울기값을 설정 할수 있다. 한편, 상기와 같은 배터리의 종류에 따른 단자전압의 차이를 나타내는 전압 특성도는 도 6에 나타나 있다.
한편, 배터리 종류 판별결과 1차 전지 또는 리튬 계열 2차 전지는 경우에는 마이크로 컴퓨터(22)의 제어에 의해 FET(28)를 오프시켜 배터리(20)로의 전원공급을 차단 하도록 한다. 반면에, 니켈계통의 2차 전지의 경우에는 마이크로 컴퓨터(22)의 제어에 의해 FET(28)를 온 시켜 배터리(20)를 충전할 수 있도록 전원을 공급한다.
한편, 2차 전지 중 리튬계열 전지는 특이한 단자전압(예를들면, 3.6V) 특성을 나타내기 때문에 충전하지 못하는 배터리로 인식하기 때문 FET(28)를 오프시켜 충전경로를 개방하도록 구성되어 있어 니켈 계열 2차 전지만을 충전 하도록 되어 있으나, 반면에 내부 충전 회로를 리튬 계열의 2차 전지를 충전 할 수 있는 충전회로를 구성하여 리튬 계열 2차 전지를 충전할 수도 있을 것이다.
그리고, 도 5는 배터리 종류판별 흐름도로써, 스텝 S1에서는 배터리(20)가 시스템내에 삽입된 경우에, 일정시간 t를 n등분한 타임 카운트를 0으로 초기화 하며, 스텝 S2로 진행하여 배터리의 종류를 판별하도록 한다. 스텝 S2에서는 FET(28)를 온하여 AD1값을 검출한다. 마이크로 컴퓨터(22)의 제어에 의해 FET(28)를 온 하여 배터리 전압이 마이크로 컴퓨터(22)의 AD 전압으로써 인가되도록 한다. 이때 마이크로 컴퓨터(22)는 입력된 전압에 응답하여 AD1값을 검출한다. 카운트를 1씩 증가시켜 계수된 카운트 회수와 설정된 카운트 회수 n을 비교한다.(스텝 S3) 상기 스텝 S3에서 계수된 카운트 회수가 설저된 카운트 회수n 보단 작을 경우, 스텝 S3을 반복 수행한다.(스텝 S4) 상기 스텝 S3에서 설정된 카운트 회수 n을 만족할 때 AD2 값을 검출한다.
이때 마이크로 컴퓨터(22)는 입력된 전압에 응답하여 AD2값을 검출한다.(스텝 S5) 스텝 S6에서는 일정시간 동안의 배터리 단자전압의 증가분(일정시간에 대한 AD2값에서 AD1값을 뺀값 ; 즉, 기울기)과 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha를 비교한다. 상기 스텝 S6에서 검출된 배터리의 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha 보다 큰 경우 배터리를 1차 전지로 판별하며, 마이크로 컴퓨터(22)의 제어하에 FET(28)를 오프 시켜 충전경로를 개방 시킨다.(스텝 S10) 상기 스텝 S6에서 검출된 배터리의 기울기가 임의 설정된 기울기를 갖는 ha 보다 작은 경우에는 검출된 배터리의 기울기와 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb를 비교한다.(스텝 S7) 상기 스텝 S7에서 검출된 배터리의 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb 보다 큰 경우에는 리튬 계열 2차 전지로 판별하고, 마이크로 컴퓨터(22)의 제어하에 FET(28)를 오프 시켜 충전경로를 개방 시킨다.(스텝 S8) 한편, 상기 스텝 S7에서 검출된 배터리의 기울기가 임의의 설정된 값 hb 보다 작은 경우에는 니켈 계통 2차 전지로 판별하고, 충전을 수행한다.(스텝 S9)
상술한 바와, 같이 본 발명의 배터리 판별방법 및 그 장치는, 동일한 크기의 1차 전지와 2차 전지를 판별 하는데 있어서, 1차 전지의 경우에는 충전을 하지 않도록 하는 안전성을 확보 할 수 있으며 2차 전지의 경우에는 그 종류에 따라 시스템에 내장된 충전회로에 의해 시스템의 사용중에도 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 배터리를 패키지 형태로 하지 않음으로 사용자의 배터리 사용범위를 넓히고, 원가절감 할 수 있는 장점도 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 시스템 본체와 접속되고 배터리의 종류를 판별하여 상기 배터리를 충전시키는 본 발명 종류판별 및 충전장치에 있어서, 외부전원을 이용하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전회로와, 상기 충전회로와 배터리 사이에 접속되어 충전경로를 절환 시키기 위한 충전절환부와, 상기 배터리의 단자전압을 소정시간 동안 감지하여 감지된 신호의 변화양을 미리 설정된 배터리 종류 정보와 비교하여 상기 배터리의 종류를 판별하고 그 판별된 결과에 따라 상기 충전 절환부를 제어함으로써 2차 전지만을 충전되게 하는 제어수단과, 상기 시스템 본체와 상기 배터리 사이에 접속되어 상기 2차 전지의 충전시 상기 충전회로와 상기 2차 전지를 접속시킴과 아울러 상기 2차 전지의 방전시 상기 시스템 본체와 2차 전지를 접속시키기 위한 충방전 절환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 종류판별 및 충전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전 절환부가, 배터리에 유입되는 전류를 제한하기 위한 전류제한소자와, 상기 저항의 일측에 접속되어 배터리의 충전경로를 절환하기 위한 절환소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 종류판별 및 충전장치.
  3. 배터리의 종류를 판별하여 충전 또는 충전방지를 수행하기 위한 배터리 종류판별 및 충전방법에 있어서, 소정시간t를 n등분한 타임 카운트를 0으로 초기화 한후, 배터리 전압을 검출하는 제1 단계와, 카운트를 1씩 증가시켜 계수된 카운트 회수와 설정된 카운트 회수 n을 비교하여 계수된 카운트 회수가 설정된 카운트 회수n 보다 작을 경우, 제1 단계를 반복 수행하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 설정된 카운트 회수 n 을 만족할 때 배터리의 전압을 검출하는 제3 단계와, 상기 제1 단계와 제3 단계에서 획득한 배터리의 기울기(일정시간동안의 배터리의 차전압)와 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha를 비교하는 제4 단계와, 상기 제4 단계에서 검출된 배터리의 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha보다 작은 경우에 배터리의 기울기와 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb를 비교하는 제5 단계와, 상기 제5 단계에서 검출된 기울기 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb 보다 작은 경우에는 니켈 계통 2차 전지로 판별하고, 충전을 수행하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 종류판별 및 충전방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제4 단계에서 검출된 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 ha 보다 큰 경우 배터리를 1차 전지로 판별하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 종류판별 및 충전방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제5 단계에서 검출된 기울기가 임의의 설정된 기울기를 갖는 hb 보다 큰 경우에는 리튬 계열 2차 전지로 판별하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 종류판별 및 충전방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 배터리가 1차 전지로 판별된 경우에 충전 경로를 절환 하기 위해서 충전 절환부를 절환시켜 충전경로를 개방하여 배터리의 충전을 방지 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 종류판별 및 충전방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 배터리가 리튬 계열 2차 전지인 경우에 충전 경로에 절환 하기 위해서 충전 절환부를 절환시켜 충전경로를 개방하여 배터리의 충전을 방지 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 종류판별 및 충전방법.
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