KR100310847B1 - 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 보다 신속하고 안정된 충전을 수행하는 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 충전배터리의 충전을 수행하는 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치에 있어서, 입력되는 펄스폭변조(PWM) 신호에 의해 인가되는 외부 전원을 일정 정도의 전압값으로 조정하여 충전배터리의 충전전원으로 출력하는 펄스폭변조(PWM)전압제어기와, 충전배터리의 충전상태와, 상기 펄스폭변조전압제어기의 출력 충전전원을 체크한 후, 체크 결과에 따라 해당하는 펄스폭변조 신호를 출력하여 상기 펄스폭변조 전압제어기를 제어하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 핸즈프리 장치 및 그 방법을 특징으로 한다.

Description

핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CHARGING SECONDARY BATTERY IN HANDSFREE DEVICE AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히, 보다 신속하고 안정된 충전을 수행하는 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

통상적으로 핸즈프리 장치라 함은 차량 운행중에 휴대용 단말기를 들지 않고 외부로 연결된 마이크와 스피커를 통하여 통화를 할 수 있게 하는 장치를 말하며, 내부에 충전장치를 구비하고 있어 사용중에 휴대용 단말기의 충전배터리를 충전할 수 있도록 되어있는 장치를 칭한다. 핸즈프리 장치를 통한 충전배터리의 충전 동작 상태를 나타내는 도면은 첨부된 도 1에 도시되어 있다. 상기 도 1을 참조하면, 핸즈프리 장치와 충전용 배터리 사이에는 충전배터리의 충전 동작을 위해, 충전 전원이 인가되는 충전전원 공급 라인과, 충전배터리의 온도 상태를 감지하는 온도 감지 라인과, 충전배터리의 충전 상태를 감지하는 충전상태 감지라인, 접지(GND)라인들이 상호 연결되어 있음을 보여준다.

그러나, 종래 핸즈프리 장치에서는 상기 언급한 라인들, 즉, 핸즈프리 장치에서 충전배터리를 충전할 시 충전배터리와 핸즈프리 장치간에 연결되는 라인들에 의해 발생하는 선저항(Line Resistance)에 의해 충전배터리의 안정성에 문제를 일으키거나 충전시간이 오래 걸리는 등의 충전배터리의 충전을 안정적 혹은 효율적으로 이루지 못하는 문제를 가지게 되었다.

이러한 문제의 원인은, 통상의 핸즈프리 장치는 미리 정해진 일정정도의 고정된 전압값과 그에 따른 일정 전류값을 가지는 전원을 충전배터리로 인가하고, 일정 전류값 이하로 충전전류값이 낮아지면 충전 배터리가 만충상태에 있는 것으로 판단한 후 더 이상의 충전 동작을 수행하지 않도록 하는 충전 방식의 제안으로 이루어지는데, 실제적으로 핸즈프리 장치에서는 상기한 선저항에 의해 충전배터리로일정정도 고정된 값을 가지는 전류를 지속적으로 인가할 수 없기 때문이다. 즉, 충전배터리는 낮은 전위를 가진 상태에서 충전이 이루어짐에 따라 높은 전위로 변화되는데, 상기 발생된 선저항에 의해 핸즈프리장치와 충전배터리간에 예측치 못한 높은 전위차의 발생이 이루어지게 되어, 충전 초기에는 높은 전위차에 의한 매우 높은 전류의 인가가 이루어지고 어느 정도 충전이 진행된 후에는 매우 미미한 전류의 인가가 이루어지게 되므로, 실제 충전을 수행함에 있어 일정 정도 고정된 값을 가지는 전류를 지속적으로 인가할 수 없게 되기 때문이다. 이는 첨부된 도 2의 그래프를 통해 보다 명확히 알 수 있다. 도 2는 종래 핸즈프리 장치에서의 충전 동작 수행에 의한 충전배터리의 전압 및 전류의 변화 상태를 나타내는 그래프를 도시하고 있으며, 이를 참조하면, 충전 시간이 경과될수록 충전배터리의 전압값은 상승하지만, 이와 상반하여 인가되는 충전 전류값은 하강하게 된다. 따라서, 만충시점에 가서는 전류값이 매우 미미하게 되어 충전 시간이 오래 걸리게 되며, 충전 시작 시점에서는 예측치 못한 선저항에 의한 과다한 전류에 의해 충전배터리의 안전성을 위협하는 요인이 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법에 있어 보다 신속히 충전을 수행할 수 있으며, 동시에 보다 안정되게 충전을 수행하는 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력되는 펄스폭변조 신호에 의해 인가되는 외부 전원을 일정 정도의 전압값으로 조정하여 충전배터리의 충전전원으로 출력하는 펄스폭변조(PWM)전압제어기와, 충전배터리의 충전상태와, 상기 펄스폭변조전압제어기의 출력 충전전원을 체크한 후, 체크 결과에 따라 해당하는 펄스폭변조 신호를 상기 펄스폭변조전압제어기로 출력하여 충전 전류가 일정하게 되도록 상기 충전전원을 제어하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 핸즈프리 장치의 배터리 충전 상태를 보여주는 도면.

도 2는 종래 배터리 충전장치에서 배터리 충전시의 충전 전류와 충전배터리 전압의 변화상태를 나타내는 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 배터리 충전장치에서 배터리 충전시 충전배터리로 인가되는 충전 전압 및 충전 전류와, 충전배터리 전압의 변화 상태를 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 핸즈프리 장치에서 배터리 충전장치의 블록 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩 설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저 본 발명에 따른 핸즈프리 장치에서의 충전 방법을 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시를 이룸에 있어 제안된 기술적 배경을 설명한다.

우선, 종래의 충전 방식에서 일정 정도로 고정된 값의 충전 전류가 충전배터리로 일정 시간동안 지속적으로 인가되면, 충전 효율의 증대가 일어남을 앞서 살펴본 종래 기술의 문제에서 알 수 있다. 특히, 요근래 휴대용 통신기기의 충전배터리로 널리 사용되는 리튬-이온(Li-ion)방식의 배터리일 경우 그 고유의 특성상 충전효율의 증대가 더욱더 크게 이루어질 수 있을 것이다.

도 3은 바로 상기한 바와 같이 고정된 값의 충전 전류를 충전배터리로 인가할 수 있도록, 별도로 전압값이 조정된 외부 전원의 전압 변화 상태와 그에 따른 충전 전류의 상태, 그리고 충전배터리의 전압 상태 변화를 나타내는 그래프이다.

도 3을 참조하면, B전압의 상태 변화를 나타내는 그래프는 충전 시간이 경과됨에 따라 증가하는 상태의 그래프로 나타나며, 이는 충전배터리의 충전 상태를 나타내며, 충전이 수행됨에 따라 변화되는 충전배터리의 전압값 상태를 보여주는 그래프이다. C전압의 상태 변화를 나타내는 그래프는 충전 시간이 경과됨에 따라 증가하는 상태의 그래프로 나타나며, 충전배터리로 인가되는 충전전원의 전압값의 변화를 나타내는 그래프로, 충전전류값의 변화에 대응하여 조정되어 변화되는 충전전압값의 변화를 나타낸다. 충전전류의 상태 변화를 나타내는 그래프는 충전시간이 경과되어도 일정 값을 지속적으로 유지하는 상태의 그래프로 나타나며, 충전배터리로 인가되는 충전전원의 전류값의 상태를 나타낸다.

상기 그래프를 참조하면, B전압값이 충전배터리의 만충전압값에 도달 할 때까지 C전압값을 올려주어야 한다. 이때 상기 C전압값을 어느 정도까지 올려야 하는지의 판단 기준은, 충전전류값이 일정 정도로 고정된 전류값을 가지며 상기 충전배터리에 인가되도록 하는 정도의 전압값이 된다. 한편, 상기 고정된 충전전류값은 적용되는 충전배터리의 고유 사양에 따라 정해지며, 정해진 충전 전류값에 따라 상기 C전압값이 전해질 수 있게 된다.

결국, 상기 C전압값을 조정하여 일정 정도로 고정된 전류값의 충전전류를발생시키면, 정확한 충전 완료 시간을 알 수 있게 되며, 동시에 정확한 시간내에 충전을 완료할 수 있고, 동시에 선저항에 의해 발생된 전위차로 인하여 야기되는 높은 값의 충전전류 발생을 방지할 수가 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 상기한 C전압의 전압값을 충전전류의 변화 상태에 따라 자동적으로 변경할 수 있는 방법이 제시된다.

첨부된 도 4는 바로 상기 C전압값을 조정할 수 있도록 구현된 핸즈프리장치의 내부 구성도를 나타내는 도면으로, 특히, 충전장치 부분에 있어서의 블록 구성도를 나타낸다. 즉, 상기 도 4는 본 발명에 따른 핸즈프리 장치에서 배터리 충전장치의 블록 구성도이다.

상기 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 핸즈프리장치에서 배터리 충전 방법을 설명한다.

먼저, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation;PWM)전압제어기110은 외부 전원을 인가 받아 일정 정도의 전압값으로 조정하여 출력한 후 이를 충전배터리120의 충전전원으로 인가하는데, 상기 조정 동작은 제어부130의 제어하에 이루어진다.

한편, 상기 PWM전압제어기110의 동작을 하기에 살펴보면, 먼저, PWM전압제어기110는 인가되는 입력전원을 PWM 신호가 하이(High) 상태인 경우에 한해서 통과시키는 동작을 수행한다. 그러면, 출력되는 전원은 상기 PWM 신호에 따른 펄스(Pulse)형태의 전원이 출력되며. 이러한 동작은 상기 PWM전압제어기110에 구비된 소정 논리회로의 구동에 따라 이루어진다. 그리고, 입력된 전원의 전압값을 필요한 레벨만큼 조정할 필요가 있는데, 상기 펄스 형태로 출력된 전원이 별도로 구비된 캐패시터(Capacitor)를 통해 평할하도록 하게 된다. 그러면, 필요한 정도의 전압 레벨을 가지는 전원이 출력된다. 따라서, 상기 PWM신호의 주기내에서 PWM신호의 밴드(Band Width)를 조정하면, 출력 전원의 펄스폭을 조정할 수 있으며, 이에 따라 캐패시터에 의해 평할되는 전원의 전압레벨도 변화되게 된다. 즉, 상기 PWM전압제어기110에 있어 PWM 신호의 주기를 짧게 하도록 제어하면, 보다 정교한 전압 레벨의 조정이 가능하게 되어 입력되는 전원을 필요한 레벨의 전압값을 가지는 전원으로 조정할 시 보다 신속하고 정교한 조정이 가능하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 실시에서는 상기 제어부130의 제어를 통해 상기 PWM전압제어기110의 제어가 이루어지도록 하여, 인가되는 외부 전원을 필요한 레벨의 전압값을 가지는 전원으로 신속히 조정하여 이를 충전배터리120의 충전전원으로 사용하게 된다. 앞서 살펴보았듯이, 일정 정도의 고정된 충전전류를 인가하기 위해서는 상기 C전압의 조정이 필요하게 되는데, 이때 상기 PWM전압제어기110의 제어를 통한 C전압의 조정을 이루는 것이다.

상기 도 4에 도시된 본 발명에 따른 핸즈프리 장치로부터의 충전배터리 충전 동작을 실 예로서 설명하면, 상기 PWM전압제어기110에는 외부로부터 전원이 인가되어 입력된다. 이때의 전원은 통상 12V ~ 24V 레벨을 가지는 DC전압이 된다. 그러면, 상기 입력된 전원은 상기 제어부130으로부터 출력되는 제어신호인 PWM신호의 입력에 따라 적정 레벨의 전압값으로 조정되어 출력된다. 그리고, 상기 제어부130은 상기 PWM전압제어기110과 상기 충전배터리120 간에 구비된 소정 저항(R)에 의해 발생되는 전압차의 계산을 통해 현재 흐르는 충전전류의 양을 측정할 수 있게 되는데, 이때 상기 계산되어 측정된 전류의 양을 통해 상기 PWM전압제어기110를 제어하는 PWM신호의 펄스폭을 조절하여 출력한다. 이때 출력되는 PWM신호가 앞서 언급한 상기 PWM전압제어기110의 제어신호가 된다. 즉, 상기 PWM전압제어기110과 상기 충전배터리120간의 흐르는 전류량을 통해 상기 제어부130은 상기 PWM전압제어기110을 제어하여 가장 적절한 충전전류를 충전배터리로 인가하는 것이다.

또한, 상기 제어부130은 상기 충전배터리120의 충전상태를 체크하여 현 상태의 충전 상태에 따라 만충시까지의 충전시간을 계산한다. 상기 충전배터리120의 충전상태를 체크하는 동작의 경우, 상기 충전배터리120의 양(+)단자에 별도의 라인을 연결한 후 연결된 라인을 통해 인가되는 전압을 통해 충전배터리의 현 상태를 체크하도록 되어 있는데, 이때 상기 연결된 라인을 통해서는 전류가 거의 흐르지 않게 되므로, 실제 전압차는 거의 없게 됨으로 정확한 충전배터리의 전압값 계산이 가능하게 된다.

본 발명에서는 상기 충전배터리120의 양(+)단자에 연결된 라인을 지속적으로 체크하여, 충전배터리가 만충상태에 도달하지 않은 것으로 판단되면, PWM신호를 이용 상기 PWM전압제어기110을 제어하여 전압값을 증가시키도록 한다. 이러한 경우가 바로 일정한 고정된 값의 충전전류를 가진 전원을 충전배터리로 지속하여 인가하는 상태가된다. 그리고, 상기 충전배터리의 상태가 만충상태에 있는 것으로 판단되면, 그에 따른 PWM전압제어기110의 제어를 수행하여 전압값을 감소시켜 만충상태의 충전량을 넘지 않도록 충전전류의 양을 조절하여 인가한다.

그리고, 상기 제어부130은 계속하여 상기 충전배터리120으로 인가되는 충전전류를 체크하여 일정한 값을 유지하도록 한다.

한편 상술한 본 발명의 상세한 설명에서는 핸즈프리장치를 통한 충전 방식이 본 발명의 구체적인 실시 예로서 언급되었으나, 본 발명은 통상의 충전장치에서 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형이 적용되어 실시 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 구체적 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 핸즈프리 장치를 구현함에 있어, 충전배터리와 핸즈프리 장치간에 연결되는 라인들에 의해 발생되는 선저항(Line Resistance)에 의한 충전시간의 오래 걸림 및 과다한 충전전류의 인가에 따른 충전배터리의 안정성문제를 해결하는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 장치에 있어서,

   입력되는 펄스폭변조 신호에 의해 인가되는 외부 전원을 일정 정도의 전압값으로 조정하여 충전배터리의 충전전원으로 출력하는 펄스폭변조(PWM)전압제어기와,

   충전배터리의 충전상태와, 상기 펄스폭변조전압제어기의 출력 충전전원을 체크한 후, 체크 결과에 따라 해당하는 펄스폭변조 신호를 상기 펄스폭변조전압제어기로 출력하여 충전 전류가 일정하게 되도록 상기 충전전원을 제어하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 충전배터리 충전 장치.
2. 핸즈프리 장치의 충전배터리 충전 방법에 있어서,

   충전배터리의 충전 상태를 검출하는 제1과정과,

   상기 제1과정에서 상기 배터리가 만충상태에 도달하지 않은 것으로 판단되면, 인가되는 외부 전원의 전압값을 높게 조정한 후, 전압값이 조정된 외부 전원을 충전전원으로 인가하여 충전을 수행하는 제2과정과,

   상기 제2과정의 수행 상태에서, 상기 배터리가 만충상태에 도달한 것으로 판단되면 만충상태에 해당하는 전압값을 넘지 않도록 인가되는 외부 전원의 전압값을 낮게 조정한 후, 조정된 외부 전원을 충전전원으로 인가하여 충전을 수행하는 제3과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 충전 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 외부전원의 전압값을 조정하는 과정은,

   소정 펄스폭변조 신호의 입력에 따라, 외부전원과 상기 입력된 펄스폭변조 신호를 조합하여 해당하는 펄스형태의 전원을 출력하고, 상기 출력된 전원을 필요한 전압값의 전원으로 평할하는 과정을 통해 이루어짐을 특징으로 하는 충전 방법.