KR100417339B1 - 절전형 배터리 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절전형 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상용 전원을 입력받아 정류하여 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 인가되는 전원을 통해 복수의 배터리를 충전하는 충전부를 포함하는 배터리 충전 장치에 있어서, 상기 배터리의 전원 또는 상기 충전부의 전원을 공급받아 일정 레벨의 정전압을 발생시켜 출력하는 DC-DC 컨버터와, 상기 배터리의 충전 전원을 검출하여 이를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 컨버터와, 상기 DC-DC 컨버터로부터 인가되는 정전압으로 구동되고, 상기 A/D 컨버터로부터 출력되는 디지털 신호가 기 저장된 데이터와 비교하여 디지털 신호가 일정 범위에 포함되면 스위칭 신호를 출력하는 CPU와, 상기 CPU로부터 출력되는 스위칭 신호에 의해 스위칭되어 상용 전원을 상기 정류부로 인가 및 차단시키는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면 충전 장치가 충전시에만 구동하고 충전 대기시에는 정류부로 인가되는 전원을 차단시킴으로써 충전 대기시 충전 장치의 소비 전력을 최소화시켜 전력의 낭비를 줄일 수 있다.

Description

절전형 배터리 충전 장치{BATTERY CHARGE APPARATUS FOR SAVING ELECTRICITY}
본 발명은 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 충전 전원을 검출하고, 충전 전원의 크기에 따라 충전 장치의 정류부로 인가되는 전원을 차단 및 공급시킴으로써 충전 장치가 실제 배터리를 충전하지 않는 경우에 대기 전력이 소모되는 것을 방지하도록 하는 절전형 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 충전 장치는 상용 전원(110/220V)의 전원을 인가받아 정류부를 통해 직류 전원으로 정류하고, 충전부에서 정류된 직류 전원을 이용하여 배터리를 충전시킨다. 한편 충전부는 배터리의 충전 전원의 크기에 따라 충전을 온/오프하는데, 배터리의 충전 전원이 일정 레벨 이상이면 충전을 오프시킨다.
그러나 이러한 종래의 배터리 충전 장치는 배터리의 충전 대기시에도 항시 전류가 인가되기 때문에 불필요한 전력을 소모하는 문제점이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 충전 장치가 충전시에만 구동하고, 충전 대기시에는 정류부로 인가되는 전원을 차단시킴으로써 소비 전력을 최소화시켜 전력의 낭비를 줄이도록 하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 회로도
도 2는 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치중 스위칭 수단의 구성을 도시한 회로도
도 3은 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치중 선택 스위칭부의 구성을 도시한 회로도
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 정류부 120 : 충전부
130 : DC-DC 컨버터 140 : A/D 컨버터
150 : CPU 160 : 스위칭 수단
170 : 비상 스위칭 수단 180 : 선택 스위칭부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
상용 전원을 입력받아 정류하여 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 인가되는 전원을 통해 복수의 배터리를 충전하는 충전부를 포함하는 배터리 충전 장치에 있어서,
상기 배터리의 전원 또는 상기 충전부의 전원을 공급받아 일정 레벨의 정전압을 발생시켜 출력하는 DC-DC 컨버터와,
상기 배터리의 충전 전원을 검출하여 이를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 컨버터와,
상기 DC-DC 컨버터로부터 인가되는 정전압으로 구동되고, 상기 A/D 컨버터로부터 출력되는 디지털 신호가 기 저장된 데이터와 비교하여 디지털 신호가 일정 범위에 포함되면 스위칭 신호를 출력하는 CPU와,
상기 CPU로부터 출력되는 스위칭 신호에 의해 스위칭되어 상용 전원을 상기 정류부로 인가 및 차단시키는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상용 전원과 상기 정류부 사이에는,
상기 배터리가 단락되거나 완방전된 경우 외부의 조작에 따라 스위칭되어 상용 전원을 상기 정류부로 인가시켜 상기 충전부의 출력 전원이 상기 DC-DC 컨버터로 인가되도록 하는 비상 스위칭 수단이 더 구비된다.
여기에서 또한 상기 충전부와 상기 DC-DC 컨버터 사이에는,
상기 CPU의 제어에 따라 스위칭되어 복수의 배터리중 우선 순위에 따라 특정 배터리에 상기 충전부의 충전 전원을 공급하도록 복수의 스위치로 이루어진 선택 스위칭부가 더 구비된다.
여기에서 또 각 배터리와 상기 DC-DC 컨버터 사이에는,
복수의 배터리가 충전 단자에 접속된 상태에서 역전류가 인가되는 것을 차단하도록 순방향으로 다이오드가 각각 연결된다.
여기에서 또 상기 CPU는,
상기 A/D 컨버터로부터 출력된 디지털 신호가 상기 배터리의 만충전 레벨과동일하면 상기 스위칭 수단을 오프시켜 상용 전원이 상기 정류부로 인가되는 것을 차단시킨다.
여기에서 또 상기 일정범위는,
상기 배터리의 최소 충전 전압에서 최대 충전 전압이다.
이하, 본 발명에 의한 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치중 스위칭 수단의 일실시예에 따른 구성을 도시한 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치중 선택 스위칭부의 일실시예에 따른 구성을 도시한 회로도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치(100)는, 정류부(110)와, 충전부(120)와, DC-DC 컨버터(130)와, A/D 컨버터(140)와, CPU(150)와, 스위칭 수단(160)과, 비상 스위칭 수단(170)과, 선택 스위칭부(180)로 구성된다.
먼저 정류부(110)는 상용 전원(110/220V)을 입력받아 정류하여 출력하고, 충전부(120)는 정류부(110)로부터 인가되는 전원을 통해 복수의 배터리(B)를 충전한다.
DC-DC 컨버터(130)는 배터리(B)의 전원 또는 충전부(120)의 전원을 공급받아 일정 레벨의 정전압을 발생시켜 출력한다.
그리고 A/D 컨버터(140)는 배터리(B)의 충전 전원을 검출하여 이를 디지털신호로 변환하여 출력한다.
CPU(150)는 DC-DC 컨버터(130)로부터 인가되는 정전압으로 구동되고, A/D 컨버터(140)로부터 출력되는 디지털 신호를 기 저장된 데이터와 비교하여 디지털 신호가 일정 범위에 포함되면 스위칭 신호를 출력한다. 여기에서 CPU(150)는 A/D 컨버터(140)로부터 출력된 디지털 신호가 배터리(B)의 만충전 레벨과 동일하면 스위칭 수단(160)을 오프시켜 상용 전원이 정류부(110)로 인가되는 것을 차단시킨다. 여기에서 일정범위는 배터리(B)의 최소 충전 전압에서 최대 충전 전압을 말한다.
또한 스위칭 수단(160)은 CPU(150)로부터 출력되는 스위칭 신호에 의해 스위칭되어 상용 전원을 정류부(110)로 인가 및 차단시킨다. 여기에서 스위칭 수단(160)은 도 2에 도시된 바와 같이 포토 트라이악(161)과, 트라이악(162)으로 구성된다. 포토 트라이악(161)은 CPU(150)로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 온/오프되고, 상용 전원(110/220V)과 정류부(110)를 회로적으로 분리시키도록 사용되며, 트라이악(162)은 포토 트라이악(161)의 온/오프에 따라 연동되어 정류부(110)로 전원을 인가하고, 고전압에서 환경하에서도 스위칭 소자를 보호하기 위해 사용된다. 한편 여기에서는 포토 트라이악(161)과 트라이악(162)이 사용되었으나 다른 스위칭 소자, 즉 트랜지스터류, 다이오드류, 릴레이 등의 사용도 가능하다.
비상 스위칭 수단(170)은 배터리(B)가 단락되거나 완방전된 경우 외부의 조작에 따라 스위칭되어 상용 전원(110/220V)을 정류부(110)로 인가시켜 충전부(120)의 출력 전원이 DC-DC 컨버터(130)로 인가되도록 스위칭 수단(160)에 입력단 및 출력단에 각각 병렬 연결된다. 여기에서 비상 스위칭 수단(170)은 딥 스위치 등이 사용되며, 충전 장치 본체(도시 생략)의 외측에 형성되는 것이 바람직하다.
또 선택 스위칭부(180)는 CPU(150)의 제어에 따라 스위칭되어 복수의 배터리(B)중 우선 순위에 따라 특정 배터리(B1 또는 B2)에 충전부(120)의 충전 전원을 공급하도록 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 스위치(SW1, SW2)가 각 배터리(B)의 충전부(120)와 DC-DC 컨버터(130) 사이에 연결된다. 한편 복수의 배터리(B)가 충전 단자(도시 생략)에 접속된 상태에서 전류의 방향을 결정하고, 또 어느 하나의 배터리(B1)의 충전 전류가 다른 배터리(B2)로 인가되는 것을 차단 즉, 역전류가 흐르는 것을 차단하도록 도 3에 도시된 바와 같이 애노드가 배터리(B1 및 B2)의 +단자에 연결되고, 캐소드가 DC-DC 컨버터(130)의 입력단에 연결되는 다이오드(D1, D2)가 각각 구비된다.
이하 본 발명에 따른 절전형 배터리 충전 장치의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 배터리(B)가 충전 단자에 삽입되면 A/D 컨버터(140)는 배터리(B)로부터 출력되는 전압을 디지털 신호로 변환시켜 CPU(150)로 출력한다. 한편 DC-DC 컨버터(130)는 배터리(B)로부터 출력되는 전원으로 동작되어 일정 레벨의 정전압(CPU의 구동 전압)을 CPU(150)로 출력한다.
그러면 CPU(150)는 DC-DC 컨버터(130)로부터 공급되는 전원을 통해 구동되어 A/D 컨버터(140)로부터 입력된 디지털 신호를 기 저장된 데이터와 비교한다. 그리하여 비교 결과 배터리(B)의 전압이 일정 범위 내에 존재하면, 즉 충전이 필요하면 스위칭 수단(160)으로 하이 신호를 출력하여 스위칭 수단(160)을 온시킨다. 스위칭수단(160)이 온되면 정류부(110) 및 충전부(120)로 상용 전원(110/220V)이 인가되고, 충전부(120)로부터 충전 전원이 출력된다. 이때 CPU(150)는 충전 단자에 복수의 배터리(B1, B2)가 존재하는 경우 우선 순위에 따라 선택 스위칭부(180)의 특정 스위치(SW1)를 제어하여 특정 배터리(B1)를 우선 순위로 충전시킨다. 여기에서는 선택 스위칭부(180)중 특정 스위치(SW1)는 최초 온된 상태를 유지하고, 다른 스위치(SW2)는 최초 오프된 상태를 유지하고 있기 때문에 CPU(150)는 특정 스위치(SW1)로 별도의 제어 신호를 출력하지 않는다.
충전부(120)로부터 충전 전원이 출력되면 이는 선택 스위칭부(180)를 통해 배터리(B)로 인가되어 배터리(B)를 충전시킨다.
이러한 상태에서 CPU(150)는 지속적으로 A/D 컨버터(140)로부터 출력되는 디지털 신호를 확인한다. 이때 만약 배터리(B)가 만충전되어 A/D 컨버터(140)로부터 일정 범위를 초과하는 디지털 신호가 출력되면 CPU(150)는 선택 스위칭부를 오프시켜 DC-DC 컨버터(130)의 동작을 오프시킨다. 그러면 DC-DC 컨버터(130)의 오프에 따라 CPU(150)가 오프되고, CPU(150)로부터 출력된 스위칭 신호가 로우 신호로 되어 스위칭 수단(160)이 오프되어 결국 전체 회로로의 전원이 완전히 차단되기 때문에 결국 배터리(B)의 충전이 중단됨과 동시에 정류부(110) 및 충전부(120)를 포함하는 전체 회로로 인가되던 전원이 차단됨으로써 정류부(110) 및 충전부(120)를 포함하는 전체 회로에서 전력이 소비되지 않는다.
한편 A/D 컨버터(140) 및 DC-DC 컨버터(130)는 배터리(B)로부터 출력되는 전원에 의해 지속해서 동작되므로 CPU(150)는 다시 배터리(B)가 방전되면 상기의 과정을 반복 수행하여 배터리(B)를 충전시킨다.
또한 배터리(B)가 충전 단자에서 착탈되어 배터리(B)의 충전 단자의 전류 흐름이 없어지면 CPU(150)는 이를 검출하여 선택 스위칭부(180)가 온되어 있는 경우 순간적으로 오프시켜 DC-DC 컨버터(130)의 동작을 오프시킨다. 그러면 DC-DC 컨버터(130)의 오프에 따라 CPU(150)가 오프되고, CPU(150)로부터 출력된 스위칭 신호가 로우로 되어 스위칭 수단(160)이 오프되어 결국 전체 회로로의 전원이 완전히 차단되어 소비되는 전력이 없다. 한편 선택 스위칭부(180)는 원래의 온 상태로 복귀된다.
또한 배터리(B)가 단락 또는 자연 방전으로 인해 완전 방전 및 충전 전원이 일정 레벨 이하로 떨어진 경우, 사용자가 비상 스위칭 수단(170)을 순간적으로 조작하면 상용 전원(110/220V)이 정류부(110)와 충전부(120)로 인가되고, 충전부(120)의 충전 전원이 DC-DC 컨버터(130)로 인가된다.
DC-DC 컨버터(130)로 충전 전원이 인가되면 DC-DC 컨버터(130)는 구동되어 정전압을 출력한다. DC-DC 컨버터(130)로부터 정전압이 출력되면 CPU(150)가 동작하게 되므로, 상기와 같이 동일하게 배터리(B)를 충전시키고, 충전이 완료되면 전체 회로의 전원 공급을 차단시킨다.
따라서 만충전후 대기시 전원 공급을 완전히 차단하고, 배터리의 충전 전원을 이용하여 배터리의 충전 잔량을 체크하여 충전을 반복 수행함으로써 대기전력에 따른 전력의 낭비를 근본적으로 차단할 수 있어 모든 배터리 충전 장치에서 발생하는 많은 충전 대기시의 전력 소모를 없앨 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 절전형 충전 장치에 의하면, 충전 장치가 충전시에만 구동하고 충전 대기시에는 정류부로 인가되는 전원을 차단시킴으로써 충전 대기시 충전 장치의 소비 전력을 최소화시켜 전력의 낭비를 줄일 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 상용 전원을 입력받아 정류하여 출력하는 정류부와, 상기 정류부로부터 인가되는 전원을 통해 복수의 배터리를 충전하는 충전부를 포함하는 배터리 충전 장치에 있어서,
    상기 배터리의 전원 또는 상기 충전부의 전원을 공급받아 일정 레벨의 정전압을 발생시켜 출력하는 DC-DC 컨버터와,
    상기 배터리의 충전 전원을 검출하여 이를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 컨버터와,
    상기 DC-DC 컨버터로부터 인가되는 정전압으로 구동되고, 상기 A/D 컨버터로부터 출력되는 디지털 신호가 기 저장된 데이터와 비교하여 디지털 신호가 일정 범위에 포함되면 스위칭 신호를 출력하는 CPU와,
    상기 CPU로부터 출력되는 스위칭 신호에 의해 스위칭되어 상용 전원을 상기 정류부로 인가 및 차단시키는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 절전형 배터리 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상용 전원과 상기 정류부 사이에는,
    상기 배터리가 단락되거나 완방전된 경우 외부의 조작에 따라 스위칭되어 상용 전원을 상기 정류부로 인가시켜 상기 충전부의 출력 전원이 상기 DC-DC 컨버터로 인가되도록 하는 비상 스위칭 수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 절전형 배터리 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전부와 상기 DC-DC 컨버터 사이에는,
    상기 CPU의 제어에 따라 스위칭되어 복수의 배터리중 우선 순위에 따라 특정 배터리에 상기 충전부의 충전 전원을 공급하도록 복수의 스위치로 이루어진 선택 스위칭부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 절전형 배터리 충전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 배터리와 상기 DC-DC 컨버터 사이에는,
    복수의 배터리가 충전 단자에 접속된 상태에서 역전류가 인가되는 것을 차단하도록 순방향으로 다이오드가 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 절전형 배터리 충전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 CPU는,
    상기 A/D 컨버터로부터 출력된 디지털 신호가 상기 배터리의 만충전 레벨과 동일하면 상기 스위칭 수단을 오프시켜 상용 전원이 상기 정류부로 인가되는 것을 차단시키는 것을 특징으로 하는 절전형 배터리 충전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 일정범위는,
    상기 배터리의 최소 충전 전압에서 최대 충전 전압인 것을 특징으로 하는 절전형 배터리 충전 장치.
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