KR100452043B1 - Apparatus and method for increasing discharge time of battery - Google Patents

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Abstract

여기에 개시된 배터리의 방전 시간을 늘리기 위한 장치는, 제 1 및 제 2 배터리들 중 어느 하나를 전자기기에 연결해서 전원이 공급되도록 제어하고, 만일 현재 상기 전자기기에 연결된 배터리의 상기 방전 전압이 기준 전압보다 낮아지면 상기 전자기기에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 배터리들을 절환시킨다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 배터리를 과방전시킬 때 니켈-카드뮴 배터리들을 병렬로 연결해서 사용하는 기술에 비해 방전 시간은 더욱 길어진다.The apparatus for increasing the discharge time of a battery disclosed herein controls connecting power to one of the first and second batteries to an electronic device so that power is supplied, and if the discharge voltage of a battery currently connected to the electronic device When the voltage is lowered, the first and second batteries connected to the electronic device are switched. According to the present invention, when the battery is over-discharged, the discharge time is longer than that of a technique in which nickel-cadmium batteries are connected in parallel.

Description

배터리의 방전시간을 늘리기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INCREASING DISCHARGE TIME OF BATTERY}Apparatus and method for increasing the discharge time of the battery {APPARATUS AND METHOD FOR INCREASING DISCHARGE TIME OF BATTERY}

본 발명은 전자기기로 전원을 공급하는 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 배터리의 방전시간을 늘리기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for supplying power to an electronic device, and more particularly to a device for increasing the discharge time of the battery.

니켈-카드뮴 배터리(nickel-cadmium battery)는 양극에 니켈의 수산화물을 음극에 카드뮴을 사용한 알칼리 축전지로서, 가격이 저렴하고, 안정성이 우수하며 그리고 용량에 비해 많은 순간 출력을 낼 수 있기 때문에 1950년 상용화된 이래 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 밀폐산납(sealed lead acid : SLA), 리튬 이온 등과 같은 일반적인 전지들의 방전 용량은 2C(coulomb)까지 가능한데 반해 니켈-카드뮴 전지의 방전 용량은 8C 까지 가능하다.Nickel-cadmium battery is an alkaline storage battery that uses nickel hydroxide at the cathode and cadmium at the cathode. Since then, it has been used in various industrial fields. The discharge capacity of conventional batteries such as sealed lead acid (SLA) and lithium ions can be up to 2C (coulomb), whereas the discharge capacity of nickel-cadmium batteries can be up to 8C.

이와 같이 과방전 시킬 수 있는 니켈-카드뮴 배터리는 과방전시 방전 전압이 급격히 낮아져서 방전 시간이 단축된다는 문제점이 있다. 예컨대, 12V/1800mAH인 니켈-카드뮴 배터리를 6C(10.8A)의 방전 용량으로 방전시킬 때 계산상으로는 약 10분(즉,)이 소요되나, 배터리를 실제 방전시키면 약 2-4분 정도밖에 사용할 수 없다. 이는 배터리의 과방전 특성 때문이다.As described above, the nickel-cadmium battery capable of overdischarging has a problem in that the discharge voltage is drastically lowered during the overdischarge and the discharge time is shortened. For example, when a nickel-cadmium battery of 12 V / 1800 mAH is discharged at a discharge capacity of 6 C (10.8 A), the calculation is about 10 minutes (i.e., ), But when the battery is actually discharged, it can only be used for about 2-4 minutes. This is due to the overdischarge characteristics of the battery.

도 1은 니켈-카드뮴 배터리를 과방전시킬 때 방전 용량에 따른 방전 전압의 변화를 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing a change in discharge voltage according to discharge capacity when over-discharging a nickel-cadmium battery.

도 1을 참조하면, 니켈-카드뮴 배터리를 1C의 방전 용량으로 방전시킬 때보다 6C의 방전 용량으로 방전시킬 때 방전 전압이 급격히 낮아짐을 알 수 있다. 이와 같은 방전 전압의 급감은 방전 용량이 클수록 더욱 심화된다. 방전 전압 레벨이 기준 전압보다 낮아지면 배터리의 용량이 남아있음에도 불구하고 전자기기로 정상적인 전압을 공급할 수 없게 된다.Referring to FIG. 1, it can be seen that the discharge voltage is drastically lowered when the nickel-cadmium battery is discharged at a discharge capacity of 6C than when discharged at a discharge capacity of 1C. Such sudden drop in the discharge voltage is intensified as the discharge capacity increases. When the discharge voltage level is lower than the reference voltage, the electronic device cannot supply the normal voltage even though the battery capacity remains.

따라서 본 발명의 목적은 배터리의 방전 시간을 늘릴 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and method that can increase the discharge time of a battery.

도 1은 니켈-카드뮴 배터리를 과방전시킬 때 방전 용량에 따른 방전 전압의 변화를 보여주는 그래프;1 is a graph showing a change in discharge voltage according to discharge capacity when over-discharging a nickel-cadmium battery;

도 2는 니켈-카드뮴 배터리의 방전 특성을 보여주는 도면;2 shows discharge characteristics of a nickel-cadmium battery;

도 3은 전자기기로 전원을 공급하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 공급 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면;3 shows a schematic configuration of a power supply device according to a preferred embodiment of the present invention for supplying power to an electronic device;

도 4는 도 3에 도시된 배터리 절환 회로의 바람직한 실시예에 따른 구성을 보여주는 도면;4 is a view showing a configuration according to a preferred embodiment of the battery switching circuit shown in FIG.

도 5는 도 3에 도시된 배터리 절환 회로의 다른 실시예를 보여주는 도면; 그리고5 is a view showing another embodiment of the battery switching circuit shown in FIG. 3; And

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 절환 회로를 보여주는 도면이다.6 is a view illustrating a battery switching circuit according to another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *

10 : 전원 공급 장치 20 : 전자기기10: power supply 20: electronics

BT1, BT2 : 니켈-카드뮴 배터리 100, 200, 300 : 배터리 절환 회로BT1, BT2: Nickel-Cadmium Battery 100, 200, 300: Battery Switching Circuit

RLY : 릴레이 K1 : 접점판RLY: Relay K1: Contact Plate

D1 : 다이오드 Q1 : NPN 트랜지스터D1: Diode Q1: NPN Transistor

R1-R5 : 저항 C1-C3 : 커패시터R1-R5: resistor C1-C3: capacitor

Y1 : 수정 발진기 101 : 마이크로 컨트롤러Y1: Crystal Oscillator 101: Microcontroller

201, 202 : 비교기 203 : 제어 로직201, 202: comparator 203: control logic

301 : 타이머301: Timer

(구성)(Configuration)

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 배터리의 방전 시간을 늘리기 위한 장치는, 제 1 배터리와, 제 2 배터리 그리고 상기 제 1 및 제 2 배터리들이 번갈아 전자기기에 연결되어서 전원을 공급하도록 제어하는 배터리 절환 회로를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the apparatus for increasing the discharge time of the battery, the first battery, the second battery and the first and second batteries are alternately connected to the electronic power source It includes a battery switching circuit for controlling to supply.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 배터리 절환 회로는, 상기 제 1 및 제 2 배터리들 중 현재 상기 전자기기에 연결된 배터리의 방전 전압이 기준 전압보다 낮아질 때 나머지 배터리가 상기 전자기기에 연결되도록 제어한다.In a preferred embodiment, the battery switching circuit controls the remaining battery to be connected to the electronic device when the discharge voltage of a battery currently connected to the electronic device among the first and second batteries is lower than a reference voltage.

상기 배터리 절환 회로는, 상기 제 1 및 제 2 배터리 중 현재 상기 전자기기에 연결된 배터리의 상기 방전 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압이 상기 기준 전압보다 낮아질 때 스위칭 제어 신호를 반전시키는 마이크로 컨트롤러 그리고 상기 스위칭 제어 신호의 반전에 응답하여 상기 전자기기에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 배터리들을 절환하는 스위칭 수단을 포함한다.The battery switching circuit may include a microcontroller configured to detect the discharge voltage of a battery currently connected to the electronic device among the first and second batteries, and to reverse a switching control signal when the detected voltage is lower than the reference voltage. Switching means for switching said first and second batteries coupled to said electronic device in response to an inversion of a switching control signal.

이 실시예에 있어서, 상기 스위칭 수단은, 콜렉터와 접지 전압과 연결된 이미터 그리고 상기 스위칭 제어 신호와 연결된 베이스를 가지는 트랜지스터 그리고 일단이 전원 전압과 연결되고 타단이 상기 트랜지스터의 콜렉터와 연결되어서 상기 제 1 및 제 2 배터리들 중 어느 하나가 상기 전자기기에 연결되도록 스위칭하는 릴레이를 포함한다.In this embodiment, the switching means includes a transistor having an emitter connected to a collector and a ground voltage, a base connected to the switching control signal, and one end connected to a power supply voltage and the other end connected to a collector of the transistor. And a relay for switching any one of the second batteries to be connected to the electronic device.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 배터리 절환 회로는, 상기 제 1 및 제 2 배터리 중 현재 상기 전자기기에 연결된 배터리의 방전 전압과 기준 전압을 비교하고 비교 결과로서 비교 신호를 출력하는 비교기, 상기 비교기로부터의 상기 비교 신호가 상기 방전 전압이 상기 기준 전압보다 낮음을 나타낼 때 스위칭 제어 신호를 반전시키는 제어 로직 및 상기 스위칭 제어 신호의 반전에 응답하여 상기 전자기기에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 배터리들을 절환하는 스위칭 수단을 포함한다.In a preferred embodiment, the battery switching circuit is a comparator for comparing the discharge voltage and the reference voltage of the battery currently connected to the electronic device of the first and second batteries and outputs a comparison signal as a comparison result, from the comparator Switching control logic for inverting a switching control signal when the comparison signal indicates that the discharge voltage is lower than the reference voltage and switching the first and second batteries connected to the electronic device in response to the inversion of the switching control signal. Switching means.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 배터리 절환 회로는, 미리 설정된 시간마다 상기 제 1 및 제 2 배터리들이 번갈아 상기 전자기기에 연결되도록 제어한다.In a preferred embodiment, the battery switching circuit controls the first and second batteries to be alternately connected to the electronic device every predetermined time.

이 실시예에서, 상기 배터리 절환 회로는, 상기 미리 설정된 시간마다 스위칭 제어 신호를 반전시키는 타이머 그리고 상기 스위칭 제어 신호의 반전에 응답하여 상기 전자기기에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 배터리들을 절환하는 스위칭 수단을 포함한다.In this embodiment, the battery switching circuit, the timer for inverting the switching control signal every predetermined time and the switching for switching the first and second batteries connected to the electronic device in response to the inversion of the switching control signal. Means;

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 제 1 및 제 2 배터리들은 니켈-카드뮴 배터리이다.In a preferred embodiment, each of said first and second batteries is a nickel-cadmium battery.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 전자기기로 전원을 공급하는 배터리들의 방전 시간을 늘리기 위한 방법은: 상기 배터리들 중 어느 하나를 상기 전자기기에 연결해서 상기 전원을 공급하는 단계, 현재 상기 전자기기와 연결된 배터리의 방전 전압과 기준 전압을 비교하는 단계 그리고 현재 상기 전자기기와 연결된 배터리의 방전 전압이 상기 기준 전압보다 낮아질 때 상기 전자기기에 연결되는 상기 배터리들을 절환하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the invention, a method for increasing the discharge time of a battery for supplying power to an electronic device, comprising: connecting any one of the batteries to the electronic device to supply the power, currently the electronic device and Comparing the discharge voltage and the reference voltage of the connected battery and switching the batteries connected to the electronic device when the discharge voltage of the battery currently connected to the electronic becomes lower than the reference voltage.

본 발명의 또다른 특징에 의하면, 전자기기로 전원을 공급하는 제 1 및 제 2 배터리들의 방전 시간을 늘리기 위한 방법은: 상기 제 1 및 제 2 배터리들 중 어느 하나를 상기 전자기기에 연결해서 상기 전원을 공급하는 단계 그리고 미리 설정된 시간마다 상기 전자기기에 연결되는 상기 배터리들을 절환하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the invention, a method for increasing the discharge time of the first and second batteries for supplying power to the electronic device comprises: connecting any one of the first and second batteries to the electronic device; Supplying power and switching the batteries connected to the electronic device at predetermined time intervals.

(실시예)(Example)

도 2는 니켈-카드뮴 배터리의 방전 특성을 보여주는 도면이다.2 is a view showing the discharge characteristics of the nickel-cadmium battery.

도 2를 참조하면, 초기에 니켈-카드뮴 배터리의 방전 전압이 V0일 때 시간이 경과함에 따라 니켈-카드뮴 배터리의 방전 전압은 점차적으로 감소한다. 이 때,앞서 설명한 바와 같이, 방전 용량이 증가할수록 방전 전압의 감소폭은 더욱 커진다. 방전 전압이 점차 감소해서 기준 전압(VREF)에 도달함에 따라 니켈-카드뮴 배터리의 방전을 중지시키면, 일정 시간이 경과한 후 배터리의 방전 전압은 일정 레벨까지 다시 상승한다. 이 때 상승된 전압(V1)은 초기 방전 전압(V0)에는 못미치게 된다. 이와 같은 방법으로 배터리의 방전 및 강제 방전 중지 동작을 반복하면 배터리의 방전 시간을 늘릴 수 있다.Referring to FIG. 2, initially, when the discharge voltage of the nickel-cadmium battery is V0, the discharge voltage of the nickel-cadmium battery gradually decreases as time passes. At this time, as described above, the decrease in the discharge voltage becomes larger as the discharge capacity increases. When the discharge voltage of the nickel-cadmium battery is stopped as the discharge voltage gradually decreases and reaches the reference voltage VREF, the discharge voltage of the battery rises again to a certain level after a certain time. At this time, the increased voltage V1 falls short of the initial discharge voltage V0. By repeating the discharge and forced discharge stop operations of the battery in this manner, the discharge time of the battery can be increased.

도 3은 전자기기로 전원을 공급하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 공급 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a schematic configuration of a power supply device according to a preferred embodiment of the present invention for supplying power to an electronic device.

도 3을 참조하면, 전자기기(20)로 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치(10)는 제 1 배터리(BT1), 제 2 배터리(BT2) 그리고 배터리 절환 회로(100)를 포함한다. 배터리 절환 회로(100)는 제 1 및 제 2 배터리들(BT1, BT2)이 번갈아 전자기기(20)에 연결되어서 전원을 공급하도록 제어한다.Referring to FIG. 3, the power supply device 10 for supplying power to the electronic device 20 includes a first battery BT1, a second battery BT2, and a battery switching circuit 100. The battery switching circuit 100 controls the first and second batteries BT1 and BT2 to be alternately connected to the electronic device 20 to supply power.

도 4는 도 3에 도시된 배터리 절환 회로(100)의 바람직한 실시예에 따른 구성을 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 배터리 절환 회로(100)는 전자기기(20)와 연결되는 제 1 전원 단자(V+)와 제 2 전원 단자(V-), 마이크로 컨트롤러(101), 릴레이(RLY), 다이오드(D1) NPN 트랜지스터(Q1), 저항들(R1, R2 및 R3), 커패시터들(C1, C2) 그리고 수정 발진기(Y1)를 포함한다.4 is a diagram illustrating a configuration of a preferred embodiment of the battery switching circuit 100 illustrated in FIG. 3. Referring to FIG. 4, the battery switching circuit 100 may include a first power terminal V + and a second power terminal V−, a microcontroller 101, a relay RLY, and a diode connected to the electronic device 20. (D1) NPN transistor Q1, resistors R1, R2, and R3, capacitors C1, C2, and crystal oscillator Y1.

릴레이(RLY)는 전원 전압(VCC)과 NPN 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 사이에 전류가 흐르는 지의 여부에 따라서 접점판(K1)을 제 1 배터리(BT1)의 일단(N1)과 연결하거나 또는 제 2 배터리(BT2)의 일단(N2)과 연결한다. 다이오드(D1)는 NPN 트랜지스터(Q1)의 콜렉터와 연결된 애노드와 전원 전압과 연결된 캐소드를 갖는다. NPN 트랜지스터(Q1)는 릴레이와 연결된 콜렉터, 접지 전압과 연결된 이미터 그리고 저항(R3)을 통하여 마이크로 컨트롤러(101)로부터 출력되는 스위칭 제어 신호(CTRL)와 연결된 베이스를 갖는다. 저항들(R1, R2)은 제 1 전원 단자(V+)와 접지 전압 사이에 직렬로 순차적으로 연결되고, 그들의 연결 노드는 마이크로 컨트롤러(101)의 입력 단자(IN)와 연결된다. 커패시터(C1)는 접지 전압과 연결된 일단과 마이크로 컨트롤러(101)의 클럭 단자(CLKIN)와 연결된 타단을 갖는다. 커패시터(C2)는 접지 전압과 연결된 일단과 마이크로 컨트롤러(101)의 클럭 단자(CLKOUT)와 연결된 타단을 갖는다.The relay RLY connects the contact plate K1 with one end N1 of the first battery BT1 or the second depending on whether current flows between the power supply voltage VCC and the collector of the NPN transistor Q1. Connect to one end N2 of the battery BT2. The diode D1 has an anode connected to the collector of the NPN transistor Q1 and a cathode connected to the power supply voltage. The NPN transistor Q1 has a collector connected to the relay, an emitter connected to the ground voltage, and a base connected to the switching control signal CTRL output from the microcontroller 101 through the resistor R3. The resistors R1 and R2 are sequentially connected in series between the first power supply terminal V + and the ground voltage, and their connection node is connected to the input terminal IN of the microcontroller 101. The capacitor C1 has one end connected to the ground voltage and the other end connected to the clock terminal CLKIN of the microcontroller 101. The capacitor C2 has one end connected to the ground voltage and the other end connected to the clock terminal CLKOUT of the microcontroller 101.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 배터리 절환 회로(100)의 동작은 다음과 같다. 먼저, 마이크로 컨트롤러(101)는 NPN 트랜지스터(Q1)을 턴 오프시키기 위한 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(CTRL)을 출력한다. NPN 트랜지스터(Q1)가 턴 오프됨에 따라 접점판(K1)은 제 1 배터리(BT1)의 일단(N1)과 연결된다. 그러므로, 제 1 배터리(BT1)가 전자기기(20)로 전원을 공급하게 된다. 한편, 마이크로 컨트롤러(101)는 저항들(R1, R2)에 의해 분압된 제 1 배터리(BT1)의 방전 전압을 받아들여서 내부에 설정된 기준 전압(VREF)과 비교한다. 만일 제 1 배터리(BT1)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)보다 크면 스위칭 제어 신호(CTRL)를 그대로 유지하고, 제 1 배터리(BT1)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)보다 작으면 트랜지스터(Q1)를 턴 온시키기 위하여 하이 레벨의 스위칭 제어 신호(CTRL)를 출력한다. 스위칭 제어 신호(CTRL)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 반전됨에 따라 트랜지스터(Q1)는 턴온되고, 그 결과 접점판(K1)은 제 2 배터리(BT2)의 일단(N2)과 연결된다. 이후, 전자기기(20)는 제 2 배터리(BT2)로부터 전원을 공급받게 된다. 마찬가지 방법으로, 저항들(R1, R2)에 의해 분압된 제 2 배터리(BT2)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)보다 낮아지면, 마이크로 컨트롤러(101)는 스위칭 제어 신호(CTRL)를 반전시켜서 트랜지스터(Q1)가 턴 오프되도록 제어한다.The operation of the battery switching circuit 100 having the configuration as described above is as follows. First, the microcontroller 101 outputs a low level switching control signal CTRL for turning off the NPN transistor Q1. As the NPN transistor Q1 is turned off, the contact plate K1 is connected to one end N1 of the first battery BT1. Therefore, the first battery BT1 supplies power to the electronic device 20. The microcontroller 101 receives the discharge voltage of the first battery BT1 divided by the resistors R1 and R2 and compares the discharge voltage with the reference voltage VREF set therein. If the discharge voltage of the first battery BT1 is greater than the reference voltage VREF, the switching control signal CTRL is maintained as it is. If the discharge voltage of the first battery BT1 is less than the reference voltage VREF, the transistor Q1. Outputs a high level switching control signal (CTRL). As the switching control signal CTRL is inverted from the low level to the high level, the transistor Q1 is turned on, and as a result, the contact plate K1 is connected to one end N2 of the second battery BT2. Thereafter, the electronic device 20 receives power from the second battery BT2. In the same manner, when the discharge voltage of the second battery BT2 divided by the resistors R1 and R2 is lower than the reference voltage VREF, the microcontroller 101 inverts the switching control signal CTRL to invert the transistor. Control to turn off (Q1).

이와 같은 배터리 절환 회로(100)는, 제 1 배터리(BT1)가 전자기기(20)로 전원을 공급하도록 제어하다가 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 배터리(BT1)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)보다 낮아지면 전자기기(20)로 전원을 공급하는 배터리를 제 2 배터리(BT2)로 절환시킴으로써 제 1 배터리(BT1)의 전압 회복 시간을 보장한다. 따라서, 제 1 및 제 2 배터리들(BT1, BT2)을 병렬로 연결해서 전자기기(20)로 전원을 공급하는 것에 비해 배터리들(BT1, BT2)의 방전 시간을 길게 할 수 있다.The battery switching circuit 100 controls the first battery BT1 to supply power to the electronic device 20, and as shown in FIG. 2, the discharge voltage of the first battery BT1 is set to the reference voltage (see FIG. 2). When lower than VREF, the voltage recovery time of the first battery BT1 is guaranteed by switching the battery that supplies power to the electronic device 20 to the second battery BT2. Therefore, the discharge time of the batteries BT1 and BT2 may be longer than that of supplying power to the electronic device 20 by connecting the first and second batteries BT1 and BT2 in parallel.

도 5는 도 3에 도시된 배터리 절환 회로의 다른 실시예를 보여주고 있다. 도 5에서 도 4에 도시된 배터리 절환 회로(100)와 동일한 회로 구성은 동일한 인출 부호로 표시하며, 중복되는 설명은 생력한다.FIG. 5 shows another embodiment of the battery switching circuit shown in FIG. 3. In FIG. 5, the same circuit configuration as the battery switching circuit 100 shown in FIG. 4 is denoted by the same drawing code, and overlapping descriptions are generated.

도 5를 참조하면, 배터리 절환 회로(200)는 도 4에 도시된 마이크로 컨트롤러(101) 대신 비교기들(201, 202)과 제어 로직(204)을 포함한다. 비교기(201)의 비반전 입력 단자(+)는 저항들(R1, R2)의 연결 노드와 연결되고, 반전 압력 단자(-)는 기준 전압(VREF)과 연결된다. 비교기(202)의 비반전 입력 단자(+)는 기준 전압(VREF)과 연결되고, 반전 압력 단자(-)는 저항들(R1, R2)의 연결 노드와 연결된다. 각 비교기들(201, 202)은 입력 단자들을 통해 입력되는 전압들을 비교하고, 비교 결과로서 비교 신호(CMP1, CMP2)를 각각 출력한다. 제어 로직(203)은 비교기들(201, 202)로부터 출력되는 비교 신호들(CMP1, CMP2)을 받아들여서 트랜지스터(Q1)의 턴 온/오프를 제어하기 위한 스위칭 제어 신호(CTRL)를 출력한다.Referring to FIG. 5, the battery switching circuit 200 includes comparators 201 and 202 and control logic 204 instead of the microcontroller 101 shown in FIG. 4. The non-inverting input terminal (+) of the comparator 201 is connected with the connection node of the resistors R1 and R2, and the inverting pressure terminal (−) is connected with the reference voltage VREF. The non-inverting input terminal (+) of the comparator 202 is connected with the reference voltage VREF, and the inverting pressure terminal (-) is connected with the connection node of the resistors R1 and R2. Each of the comparators 201 and 202 compares the voltages input through the input terminals, and outputs the comparison signals CMP1 and CMP2 as comparison results, respectively. The control logic 203 receives the comparison signals CMP1 and CMP2 output from the comparators 201 and 202 and outputs a switching control signal CTRL for controlling the turn on / off of the transistor Q1.

우선, 제어 로직(203)으로부터의 스위칭 제어 신호(CTRL)가 로우 레벨일 때, 접점판(K1)은 제 1 배터리(BT1)의 일단(N1)과 연결된다. 따라서, 제 1 배터리(BT1)에 의해서 전자기기(20)로 전원이 공급되고, 저항들(R1, R2)에 의해 분압된 제 1 배터리(BT1)의 방전 전압은 비교기(201)의 비반전 입력 단자(+)와 비교기(202)의 반전 입력 단자(-)로 입력된다.First, when the switching control signal CTRL from the control logic 203 is at a low level, the contact plate K1 is connected to one end N1 of the first battery BT1. Accordingly, power is supplied to the electronic device 20 by the first battery BT1, and the discharge voltage of the first battery BT1 divided by the resistors R1 and R2 is input to the non-inverting input of the comparator 201. It is input to the terminal (+) and the inverting input terminal (-) of the comparator 202.

저항들(R1, R2)에 의해 분압된 제 1 배터리(BT1)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)보다 높으면 비교기(201)는 하이 레벨(즉, 논리 '1')의 비교 신호(CMP1)를 출력하고, 비교기(202)는 로우 레벨(즉, 논리 '0')의 비교 신호(CMP2)를 출력한다. 제어 로직(203)은 비교 신호들(CMP1, COM2)이 각각 하이 레벨과 로우 레벨일 때 스위칭 제어 신호(CTRL)를 그대로 유지시킨다.When the discharge voltage of the first battery BT1 divided by the resistors R1 and R2 is higher than the reference voltage VREF, the comparator 201 receives the comparison signal CMP1 of the high level (ie, logic '1'). The comparator 202 outputs a comparison signal CMP2 at a low level (ie, logic '0'). The control logic 203 maintains the switching control signal CTRL when the comparison signals CMP1 and COM2 are at the high level and the low level, respectively.

저항들(R1, R2)에 의해 분압된 제 1 배터리(BT1)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)보다 낮아지면 비교기(201)는 로우 레벨의 비교 신호(CMP1)를 출력하고, 비교기(202)는 하이 레벨의 비교 신호(CMP2)를 출력한다. 제어 로직(203)은 비교 신호들(CMP1, COM2)이 각각 로우 레벨과 하이 레벨일 때 스위칭 제어 신호(CTRL)를 반전시킨다. 스위칭 제어 신호(CTRL)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 반전됨에 따라 트랜지스터(Q1)가 턴 온되고, 그 결과 접점판(K1)은 제 2 배터리(BT2)의 일단(N2)과 연결된다. 따라서, 제 2 배터리(BT2)에 의해서 전자기기(20)로 전원이 공급되고, 저항들(R1, R2)에 의해 분압된 제 2 배터리(BT2)의 방전 전압은 비교기(201)의 비반전 입력 단자(+)와 비교기(202)의 반전 입력 단자(-)로 입력된다.When the discharge voltage of the first battery BT1 divided by the resistors R1 and R2 is lower than the reference voltage VREF, the comparator 201 outputs the low level comparison signal CMP1 and the comparator 202. Outputs a high level comparison signal CMP2. The control logic 203 inverts the switching control signal CTRL when the comparison signals CMP1 and COM2 are at the low level and the high level, respectively. As the switching control signal CTRL is inverted from the low level to the high level, the transistor Q1 is turned on, and as a result, the contact plate K1 is connected to one end N2 of the second battery BT2. Accordingly, power is supplied to the electronic device 20 by the second battery BT2, and the discharge voltage of the second battery BT2 divided by the resistors R1 and R2 is input to the non-inverting input of the comparator 201. It is input to the terminal (+) and the inverting input terminal (-) of the comparator 202.

저항들(R1, R2)에 의해 분압된 제 2 배터리(BT2)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)보다 낮아지면 비교기(201)는 로우 레벨의 비교 신호(CMP1)를 출력하고, 비교기(202)는 하이 레벨의 비교 신호(CMP2)를 출력한다. 제어 로직(203)은 비교 신호들(CMP1, COM2)이 각각 로우 레벨과 하이 레벨일 때 스위칭 제어 신호(CTRL)를 반전시킨다. 스위칭 제어 신호(CTRL)가 하이 레벨에서 로우 레벨로 반전됨에 따라 트랜지스터(Q1)가 턴 오프되고 그 결과, 접점판(K1)은 제 1 배터리(BT1)의 일단(N1)과 연결된다.When the discharge voltage of the second battery BT2 divided by the resistors R1 and R2 is lower than the reference voltage VREF, the comparator 201 outputs the low level comparison signal CMP1 and the comparator 202. Outputs a high level comparison signal CMP2. The control logic 203 inverts the switching control signal CTRL when the comparison signals CMP1 and COM2 are at the low level and the high level, respectively. As the switching control signal CTRL is inverted from the high level to the low level, the transistor Q1 is turned off, and as a result, the contact plate K1 is connected to one end N1 of the first battery BT1.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 절환 회로(200)는, 비교기들(201, 202)의 비교 결과에 따라서 제 1 및 제 2 배터리들(BT1, BT2)을 번갈아 전자기기(20)에 연결한다. 따라서, 배터리들(BT1, BT2)을 병렬로 전자기기(20)에 연결했을 때보다 방전시간을 길게 할 수 있다.As described above, the battery switching circuit 200 according to the present invention alternately connects the first and second batteries BT1 and BT2 to the electronic device 20 according to the comparison result of the comparators 201 and 202. . Therefore, the discharge time can be longer than when the batteries BT1 and BT2 are connected to the electronic device 20 in parallel.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 절환 회로를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 배터리 절환 회로(300)는 릴레이(RLY), 다이오드(D1), NPN 트랜지스터(Q1), 저항들(R3, R4 및 R5), 커패시터(C3) 그리고 타이머(301)를 포함한다. 이와 같은 구성을 갖는 배터리 절환 회로(300)는 타이머(301)에 미리 설정된 시간마다 전자기기(20)에 연결되는 제 1 및 제 2 배터리들(BT1, BT2)을 절환시킨다. 예컨대, 초기에 타이머(301)가 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(CTRL)를 출력할 때 트랜지스터(Q1)가 턴 오프되어서 접점판(K1)는 제 1 배터리(BT1)의일단(N1)과 연결된다. 따라서, 제 1 배터리(BT1)에 의해서 전자기기(20)로 전원이 공급된다. 일정 시간이 경과되면 타이머(301)는 스위칭 제어 신호(CTRL)를 로우 레벨에서 하이 레벨로 반전시킨다. 스위칭 제어 신호(CTRL)가 하이 레벨로 반전됨에 따라 트랜지스터(Q1)가 턴 온되고 그 결과 접점판(K1)은 제 2 배터리(BT2)의 일단(N2)과 연결된다.6 is a view illustrating a battery switching circuit according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the battery switching circuit 300 includes a relay RLY, a diode D1, an NPN transistor Q1, resistors R3, R4 and R5, a capacitor C3, and a timer 301. do. The battery switching circuit 300 having such a configuration switches the first and second batteries BT1 and BT2 connected to the electronic device 20 at predetermined times in the timer 301. For example, when the timer 301 outputs the low level switching control signal CTRL, the transistor Q1 is turned off so that the contact plate K1 is connected to one end N1 of the first battery BT1. . Therefore, power is supplied to the electronic device 20 by the first battery BT1. After a predetermined time elapses, the timer 301 inverts the switching control signal CTRL from a low level to a high level. As the switching control signal CTRL is inverted to a high level, the transistor Q1 is turned on, and as a result, the contact plate K1 is connected to one end N2 of the second battery BT2.

타이머(301)에 미리 설정된 시간은 니켈-카드뮴 배터리들(BT1, BT2)의 방전 전압이 기준 전압(VREF)에 도달하는 평균 시간을 고려하여 설정한다.The preset time in the timer 301 is set in consideration of the average time at which the discharge voltages of the nickel-cadmium batteries BT1 and BT2 reach the reference voltage VREF.

예시적인 바람직한 실시예를 이용하여 본 발명의 설명하였지만, 본 발명의 범위는 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 잘 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위에는 다양한 변형 예들 및 그 유사한 구성들을 모두 포함될 수 있도록 하려는 것이다. 따라서, 청구범위는 그러한 변형 예들 및 그 유사한 구성들 모두를 포함하는 것으로 가능한 폭넓게 해석되어야 한다.While the invention has been described using exemplary preferred embodiments, it will be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. Rather, the scope of the present invention is intended to include all of the various modifications and similar configurations. Accordingly, the claims should be construed as broadly as possible to cover all such modifications and similar constructions.

이와 같은 본 발명에 의하면, 소방기구, 의료장비, 군사용, 우주항공, 자동차, 선박 등과 같은 전자기기로 전원을 공급하는 니켈-카드뮴 배터리의 방전 시간을 늘릴 수 있다. 특히, 니켈-카드뮴 배터리를 과방전시킬 때 니켈-카드뮴 배터리들을 병렬로 연결해서 사용하는 방법에 비해 방전 시간은 더욱 길어진다.According to the present invention, it is possible to increase the discharge time of the nickel-cadmium battery for supplying power to electronic devices such as fire fighting equipment, medical equipment, military, aerospace, automobiles, ships and the like. In particular, when over-discharging the nickel-cadmium battery, the discharge time is longer than that of using the nickel-cadmium batteries connected in parallel.

Claims (10)

전자기기로 전원을 공급하는 장치에 있어서:In a device powered by electronics: 제 1 배터리와;A first battery; 제 2 배터리; 및A second battery; And 상기 제 1 및 제 2 배터리들이 번갈아 상기 전자기기에 연결되어서 상기 전원을 공급하도록 제어하는 배터리 절환 회로를 포함하되;A battery switching circuit configured to control the first and second batteries to alternately be connected to the electronic device to supply the power; 상기 배터리 절환 회로는,The battery switching circuit, 상기 제 1 및 제 2 배터리들 중 현재 상기 전자기기에 연결된 배터리의 방전 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압이 기준 전압보다 낮아질 때 스위칭 제어 신호를 반전하는 마이크로 컨트롤러; 그리고A microcontroller detecting a discharge voltage of a battery currently connected to the electronic device among the first and second batteries and inverting a switching control signal when the detected voltage is lower than a reference voltage; And 상기 스위칭 제어 신호의 반전에 응답하여 상기 전자기기에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 배터리들을 절환하는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.And switching means for switching the first and second batteries connected to the electronic device in response to the inversion of the switching control signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배터리 절환 회로는,The battery switching circuit, 상기 제 1 및 제 2 배터리들 중 현재 상기 전자기기에 연결된 배터리의 방전 전압이 기준 전압보다 낮아질 때 나머지 배터리가 상기 전자기기에 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.And controlling the remaining battery to be connected to the electronic device when the discharge voltage of the battery currently connected to the electronic device among the first and second batteries is lower than a reference voltage. 삭제delete 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스위칭 수단은,The switching means, 콜렉터와 접지 전압과 연결된 이미터 그리고 상기 스위칭 제어 신호와 연결된 베이스를 가지는 트랜지스터; 그리고A transistor having a collector, an emitter connected to a ground voltage, and a base connected to the switching control signal; And 일단이 전원 전압과 연결되고 타단이 상기 트랜지스터의 콜렉터와 연결되어서 상기 제 1 및 제 2 배터리들 중 어느 하나가 상기 전자기기에 연결되도록 스위칭하는 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.And a relay, the one end of which is connected to a power supply voltage and the other end of which is connected to the collector of the transistor to switch one of the first and second batteries to be connected to the electronic device. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 배터리 절환 회로는,The battery switching circuit, 상기 제 1 및 제 2 배터리 중 현재 상기 전자기기에 연결된 배터리의 방전 전압과 기준 전압을 비교하고 비교 결과로서 비교 신호를 출력하는 비교기와;A comparator for comparing a discharge voltage and a reference voltage of a battery currently connected to the electronic device among the first and second batteries and outputting a comparison signal as a comparison result; 상기 비교기로부터의 상기 비교 신호가 상기 방전 전압이 상기 기준 전압보다 낮음을 나타낼 때 스위칭 제어 신호를 반전시키는 제어 로직; 및Control logic for inverting a switching control signal when the comparison signal from the comparator indicates that the discharge voltage is lower than the reference voltage; And 상기 스위칭 제어 신호의 반전에 응답하여 상기 전자기기에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 배터리들을 절환하는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.And switching means for switching the first and second batteries connected to the electronic device in response to the inversion of the switching control signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배터리 절환 회로는,The battery switching circuit, 미리 설정된 시간마다 상기 제 1 및 제 2 배터리들이 번갈아 상기 전자기기에 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.And controlling the first and second batteries to be alternately connected to the electronic device every predetermined time. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 배터리 절환 회로는,The battery switching circuit, 상기 미리 설정된 시간마다 스위칭 제어 신호를 반전시키는 타이머; 그리고A timer for inverting a switching control signal every predetermined time; And 상기 스위칭 제어 신호의 반전에 응답하여 상기 전자기기에 연결되는 상기 제 1 및 제 2 배터리들을 절환하는 스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.And switching means for switching the first and second batteries connected to the electronic device in response to the inversion of the switching control signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 제 1 및 제 2 배터리들은 니켈-카드뮴 배터리인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.Wherein each of said first and second batteries is a nickel-cadmium battery. 전자기기로 전원을 공급하는 방법에 있어서:In the method of powering the electronics: 상기 배터리들 중 어느 하나를 상기 전자기기에 연결해서 상기 전원을 공급하는 단계와;Connecting one of the batteries to the electronic device to supply the power; 현재 상기 전자기기와 연결된 배터리의 방전 전압과 기준 전압을 비교하는 단계와;Comparing a discharge voltage and a reference voltage of a battery currently connected to the electronic device; 현재 상기 전자기기와 연결된 배터리의 방전 전압이 상기 기준 전압보다 낮아질 때 제 1 레벨의 스위칭 제어 신호를 발생하는 단계; 그리고Generating a switching control signal of a first level when a discharge voltage of a battery currently connected to the electronic device is lower than the reference voltage; And 상기 제 1 레벨의 스위칭 제어 신호에 응답해서 상기 전자기기에 연결되는 상기 배터리들을 절환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 방법.Switching the batteries connected to the electronic device in response to the switching control signal of the first level. 전자기기로 전원을 공급하는 제 1 및 제 2 배터리들의 방전 시간을 늘리기 위한 방법에 있어서:A method for increasing the discharge time of first and second batteries powering an electronic device: 상기 제 1 및 제 2 배터리들 중 어느 하나를 상기 전자기기에 연결해서 상기 전원을 공급하는 단계와;Connecting one of the first and second batteries to the electronic device to supply the power; 미리 설정된 시간마다 스위칭 제어 신호를 반전시키는 단계; 그리고Inverting the switching control signal at a preset time; And 상기 스위칭 제어 신호의 반전에 응답해서 상기 전자기기에 연결되는 상기 배터리들을 절환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리들의 방전 시간을 늘리기 위한 방법.Switching the batteries connected to the electronic device in response to inversion of the switching control signal.
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