KR100459793B1 - 정전압과 펄스를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전기및 그의 고속충전 방법 - Google Patents

정전압과 펄스를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전기및 그의 고속충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 배터리 충전시 일정 충전량까지 펄스로 고속 충전시키고 일정 충전량 이상부터 만충전까지 정전압을 이용하여 충전하므로써, 배터리를 고속으로 충전하고 만충전시킬 수 있는 충전기 및 그 방법을 제공하는 것으로, 배터리의 충전 상태에 따라 배터리의 펄스전압 충전 및 정전압 충전을 제어하기 위한 주제어수단; 주제어수단의 제어에 따라 정전압에 의한 배터리의 충전을 제어하기 위한 정전압 충전 제어수단; 주제어수단의 제어를 받아 배터리의 충전전압을 검출하고 검출한 충전전압의 크기에 따라 펄스전압에 의한 배터리의 충전을 제어하기 위한 펄스충전 제어수단; 및 펄스충전 제어수단이나 정전압 충전 제어수단의 제어에 따라, 직류전원을 인가받아 펄스전압이나 정전압을 출력하여 배터리를 충전시키기 위한 충전수단을 포함한다.

Description

정전압과 펄스를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전기 및 그의 고속충전 방법{Battery charger of mobile phone using constant voltage and pulse, and high speed charge method for the same}
본 발명은 정전압과 펄스를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전기 및 그의 고속충전 방법에 관한 것으로서, 특히 정전압과 펄스를 이용하여 배터리를 고속으로 충전시킬 수 있는 충전기 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 단말기는 충전용 배터리를 전원으로 사용하고 있으며, 이 배터리는 충전기를 통해 충전된다. 이러한, 충전기의 성능은 배터리의 충전 시간을 결정하게 된다.
이와 같은, 종래의 이동통신 단말기의 배터리 충전기의 구성을 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 충전기는, 외부로부터 입력되는 고전압의 교류(AC:Alternating Current)전원을 저전압의 직류(DC:Direct Current)전원으로 변화시키는 전원 입력처리부(11)와, 배터리(12)의 충전을 제어하기 위한 주제어부(13)와, 주제어부(13)의 제어에 따라 정전류에 의한 배터리의 충전을 제어하기 위한 정전류 제어부(14)와, 주제어부(13)의 제어에 따라 정전압에 의한 배터리의 충전을 제어하기 위한 정전압 제어부(15)와, 정전류 제어부(14)나 정전압 제어부(15)의 제어에 따라 전원 입력처리부(11)로부터 입력되는 직류전원을 이용하여 배터리(12)를 충전시키기 위한 충전부(16)와, 주제어부(13)로부터 인가되는 직류전원을 전원 입력처리부(11)로 궤환시키기 위한 궤환부(17)로 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 충전기의 충전 과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
배터리(12)를 충전시키기 위해 교류전원을 충전기에 인가하면, 전원 입력처리부(11)는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜 충전부(16)에 공급한다. 이렇게, 직류전원을 입력받는 충전부(16)는 정전류 제어부(14)의 제어에 따라 배터리(12)을 정전류로 충전시킨 후, 정전압 제어부(15)의 제어에 따라 배터리(12)를 정전압으로 충전시킨다.
여기서, 주제어부(13)는 도 2에서의 정전류 구간(CC)이 유지되는 동안 정전류로 배터리(12)를 충전시키도록 정전류 제어부(14)를 제어한다. 이때, 전압은 정전류에 의해 배터리(12)가 충전되는 동안에 일정 크기(즉, 정전압)까지 상승한다.
이와 같은, 정전류에 의한 충전 구간인 정전류 구간(CC)이 끝나면, 주제어부(13)는 정전류 제어부(14)의 충전 동작을 정지시키고 곧바로 정전압 제어부(15)를 제어하여 정전압 구간(CV) 동안 정전압으로 배터리(12)를 충전시킨다. 이때, 전류는 정전압에 의해 배터리(12)가 충전되는 동안에 감소되며, 이 전류가 일정 크기로 감소되면 배터리(12)의 충전을 중지한다. 여기서, 정전압 구간(CV)은 정전류 구간(CC)이 끝나는 시점부터 배터리(12)의 충전 완료 시점까지 이다.
이렇게, 정전압 구간(CC)에서 배터리(12)를 충전시킬 경우, 도 2에서와 같이 배터리(12)에 인가되는 전류량이 급격이 감소되므로써, 정전압에 의한 배터리(12)의 충전 완료까지 비교적 많은 시간이 소요되었다. 또한, 상기한 바와 같이 배터리(12)를 정전류 구간과 정전압 구간으로 나누어 충전하므로써, 종래의 충전기의 회로 구성이 비교적 복잡해지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 리듐이온 배터리를 펄스를 충전하는 방식이 제안되었으며, 이 펄스를 이용하여 배터리를 충전할 경우 비교적 빠른 시간내에 배터리를 충전할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로 살펴보면, 이 펄스충전 방식의 경우, 펄스 충전을 위해 비교적 높은 전류를 사용하고 있기 때문에 배터리 충전시 고전류 사용에 의한 급격한 화학반응을 발생시켜 빠른 시간내에 배터리를 충전시킬 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 펄스를 이용한 배터리의 고속충전 방식의 경우, 고전류에 의한 급격한 화학반응이 발생되다가 정지되면 이온들이 다시 원래의 상태로 돌아가려는 성질로 인하여, 배터리가 충전 용량의 약 90% 까지만 충전되는 문제점이 여전히 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이동통신 단말기의 배터리 충전시 일정 충전량까지 펄스로 고속 충전시키고 일정 충전량 이상부터 만충전까지 정전압을 이용하여 충전하므로써, 배터리를 고속으로 충전하고 만충전시킬 수 있는 충전기 및 그 방법을 제공하는데 그 목적 있다.
도 1은 종래의 이동통신 단말기의 배터리 충전기의 구성도.
도 2는 종래의 이동통신 단말기의 배터리 충전기의 충전 특성도.
도 3은 본 발명의 일실시예 따른 정전압과 펄스를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전기의 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예 따른 정전압과 펄스를 이용한 이동통신 단말기의 배터리의 고속충전 방법에 대한 흐름도.도 5는 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 배터리 충전기의 충전 특성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
31: 전원 입력처리부 32: 배터리
33: 주제어부 34: 정전압 제어부
35: 펄스충전 제어부 36: 충전부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동통신 단말기의 배터리를 충전시키기 위한 충전기에 있어서, 상기 배터리의 충전 상태에 따라, 상기 배터리의펄스전압 충전 및 정전압 충전을 제어하기 위한 주제어수단; 상기 주제어수단의 제어에 따라 정전압에 의한 상기 배터리의 충전을 제어하기 위한 정전압 충전 제어수단; 상기 주제어수단의 제어를 받아 상기 배터리의 충전전압을 검출하고 검출한 충전전압의 크기에 따라 펄스전압에 의한 상기 배터리의 충전을 제어하기 위한 펄스충전 제어수단; 및 상기 펄스충전 제어수단이나 상기 정전압 충전 제어수단의 제어에 따라, 직류전원을 인가받아 펄스전압이나 정전압을 출력하여 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전수단을 포함한다.
본 발명은 이동통신 단말기의 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 펄스전압으로 상기 배터리를 충전하는 제 1 단계; 상기 배터리에 입력되는 펄스전압의 폭이 소정의 기준펄스폭보다 작아짐에 따라, 펄스전압에 의한 상기 배터리의 충전을 중지시키고, 정전압에 의해 상기 배터리를 충전시키는 제 2 단계; 및 상기 배터리를 충전시키고 있는 정전압이 소정의 기준 정전압보다 작아짐에 따라 상기 배터리의 충전을 중지하는 제 3 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예 따른 정전압과 펄스를 이용한 이동통신 단말기의 배터리 충전기의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예 따른 충전기는, 외부로부터 입력되는 고전압(상용전압)의 교류전원을 저전압의 직류전원으로 변화시키는 전원 입력처리부(31)와, 배터리(32)의 충전 상태에 따라 배터리(32)의 충전을 제어하기 위한 주제어부(33)와, 주제어부(33)의 제어에 따라 정전압(Constant Voltage)에 의한 배터리의 충전을 제어하기 위한 정전압 충전 제어부(34)와, 주제어부(33)의 제어에 따라 배터리(32)의 충전전압을 검출하여 펄스에 의한 배터리(32)의 충전을 제어하기 위한 펄스충전 제어부(35)와, 정전압 충전 제어부(34)나 정전압 충전 제어부(35)의 제어에 따라 전원 입력처리부(31)로부터 입력되는 직류전원을 이용하여 배터리(32)를 충전시키기 위한 충전부(36)를 구비한다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 충전기가 배터리를 충전시키는 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
배터리(32)를 충전시키기 위해 교류전원을 본 발명의 충전기에 인가하면, 전원 입력처리부(31)는 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜 충전부(36)로 공급한다.
그리고, 충전부(36)는 이렇게 인가되는 직류전원을 이용하여 배터리(32)를 충전시키게 되는데, 우선적으로 충전부(36)는 주제어부(33)에 의해 제어되는 펄스충전 제어부(35)의 제어에 따라 배터리(32)가 충전용량의 일정수준만큼 충전될 때까지 배터리(32)를 펄스 형태의 전압(이하, 펄스 또는 펄스전압이라 칭함)으로 충전한다. 이때, 충전부(36)는 배터리(32)가 충전용량의 약 90% 정도 충전될 때까지 배터리(32)를 펄스전압으로 충전한다.
여기서, 주제어부(33)는 충전부(36)로부터 배터리(32)로 인가되는 펄스전압의 펄스폭의 변화에 의해 배터리(32)의 충전 상태를 판단한다. 구체적으로, 주제어부(33)는 내부에 저장하고 있는 기준펄스폭과 충전부(36)로부터 출력되는 펄스폭을비교하여 충전부(36)의 출력 펄스폭이 상기 기준펄스폭보다 같거나 작아지기 시작하면, 주제어부(33)는 배터리(32)가 약 90% 정도 충전된 것으로 판단하여 펄스전압에 의한 충전을 정지시키고 정전압으로 배터리(32)를 충전시키기 시작한다.
이와 같이, 주제어부(33)가 충전부(36)로부터 배터리(32)로 출력되는 펄스전압의 폭을 통해 배터리(32)의 충전량을 판단한 후 정전압에 의한 충전이 이루어지도록 정전압 충전 제어부(34)를 제어하면, 충전부(36)는 정전압 충전 제어부(34)의 제어에 따라 정전압을 출력하여 배터리(32)를 충전시킨다.
한편, 펄스충전 제어부(35)가 충전부(36)로부터 출력되는 충전전압 크기에 따라 하이신호와 로우신호를 일정 기간 반복적으로 출력하여 충전부(36)의 출력 동작을 제어하므로써, 충전부(36)는 펄스 형태의 전압을 출력하여 배터리(32)를 충전시키게 된다. 이때, 펄스충전 제어부(35)에 의한 충전 과정은 주제어부(33)의 중지 명령이 있을 때까지 계속하여 수행된다. 여기서, 주제어부(33)는 상기 기준펄스폭과 충전부(36)로부터 출력되는 충전 펄스폭을 비교하여 이 충전 펄스폭이 상기 기준펄스폭보다 크면, 펄스전압에 의한 배터리(32)의 충전이 이루어지도록 펄스충전 제어부(35)를 제어한다.
도 4는 도 3에서와 같은 본 발명의 충전기에 의한 배터리의 충전 과정에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 우선 배터리(32)의 충전시키기 위한 초기 상태에서, 주제어부(33)는 펄스전압에 의해 배터리(32)의 충전이 이루어지도록 펄스충전 제어부(35)를 제어하고, 이에 따라 충전부(36)는 펄스충전 제어부(35)의 제어에 따라 펄스전압을 출력하여 배터리(32)를 충전시킨다(S401).
이렇게, 펄스전압에 의해 배터리(32)의 충전이 이루어지고 있는 상태에서, 주제어부(33)는 충전부(36)로부터 배터리(32)로 출력되는 충전 펄스폭이 미리 설정된 기준펄스폭보다 작은지를 판단하여(S402), 충전 펄스폭이 기준펄스폭보다 큰 것으로 판단되면, 펄스충전 제어부(35)는 펄스전압에 의한 배터리(32)의 충전 상태를 유지시킨다.
만일, 판단결과 충전 펄스폭이 기준펄스폭보다 작은 것으로 판단되면, 주제어부(35)는 펄스충전 제어부(35)에 의해 충전 동작을 중지시킨다(S403). 그리고, 주제어부(35)는 정전압에 의한 배터리(32)의 충전이 이루어지도록 정전압 충전 제어부(34)를 제어하고, 이에 따라 충전부(36)는 정전압 충전 제어부(34)의 제어에 따라 정전압을 출력하여 배터리(32)를 충전시킨다(S404).
이와같이 정전압에 의해 배터리(32)의 충전이 이루어지고 있는 상태에서, 주제어부(33)는 충전부(36)로부터 배터리(32)로 출력되는 충전 정전압이 미리 설정된 기준 정전압보다 작은지를 판단하여(S405), 충전 정전압이 기준 정전압보다 크면, 정전압에 의한 배터리(32)의 충전상태를 유지시킨다.
판단결과 충전 정전압이 기준 정전압보다 작으면, 주제어부(33)는 배터리(32)의 충전이 완료된것으로 판단하여 배터리(32)의 충전을 중지시킨다(S406).도 5는 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 배터리 충전기의 충전 특성도를 나타낸다.배터리(32)를 충전시키기 위해 교류전원을 충전기에 인가하면, 전원 입력처리부(31)는 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜 충전부(36)로 공급하게 되는데, 이때 펄스충전 제어부(35)는 하이신호와 로우신호를 일정 기간 반복적으로 출력하여 충전부(36)가 도 5에서와 같은 펄스 형태의 전압을 출력함으로써 배터리(32)를 충전하도록 제어한다.주제어부는 이와 같이 하이신호와 로우신호로 이루어진 펄스의 하이 또는 로우 구간(펄스폭)을 주기적으로 체크하여 이를 미리 설정되어 있는 기준펄스폭과 비교한다. 어느 시점에 이르러 펄스의 폭이 기준펄스폭보다 작거나 같게 되면 주제어부(33)는 현재 충전상태가 90%에 이르렀다고 판단하고, 펄스충전 제어부(35)의 동작을 정지시키고 정전압 충전 제어부(34)가 배터리(32)를 충전하도록 제어한다.정전압에 의해 배터리(32)의 충전이 이루어지고 있는 상태에서, 주제어부(33)는 충전부(36)로부터 배터리(32)로 출력되는 충전 정전압을 주기적으로 체크하여 이를 미리 설정된 기준 정전압과 비교한다. 어느 시점에 이르러 충전 정전압이 기준 정전압보다 작게 되면, 주제어부(33)는 배터리(32)가 만충전된 것으로 판단하고, 배터리(32)의 충전을 중지시킨다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 이동통신 단말기의 배터리를 일정 충전량까지 펄스로 고속 충전시키고 일정 충전량 이상부터 만충전까지 정전압을 이용하여 충전하므로써, 배터리를 펄스에 의한 고속충전하면서도 만충전시킬 수 있고, 이로 인해 제품의 상품성을 현저하게 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 이동통신 단말기의 배터리를 충전시키기 위한 충전기에 있어서,
    상기 배터리의 충전 상태에 따라, 상기 배터리의 펄스전압 충전 및 정전압 충전을 제어하기 위한 주제어수단;
    상기 주제어수단의 제어에 따라 정전압에 의한 상기 배터리의 충전을 제어하기 위한 정전압 충전 제어수단;
    상기 주제어수단의 제어를 받아 상기 배터리의 충전전압을 검출하고 검출한 충전전압의 크기에 따라 펄스전압에 의한 상기 배터리의 충전을 제어하기 위한 펄스충전 제어수단; 및
    상기 펄스충전 제어수단이나 상기 정전압 충전 제어수단의 제어에 따라, 직류전원을 인가받아 펄스전압이나 정전압을 출력하여 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전수단
    을 포함하는 배터리의 충전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주제어수단은,
    상기 충전수단으로부터 출력되는 충전 펄스전압의 폭이 소정의 기준펄스폭보다 크면, 펄스전압에 의한 상기 배터리의 충전을 제어하고,
    상기 충전수단으로부터 출력되는 충전 펄스전압의 폭이 소정의 기준펄스폭보다 작으면, 정전압에 의한 상기 배터리의 충전을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충전기.
  3. 이동통신 단말기의 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    펄스전압으로 상기 배터리를 충전하는 제 1 단계;
    상기 배터리에 입력되는 펄스전압의 폭이 소정의 기준펄스폭보다 작아짐에 따라, 펄스전압에 의한 상기 배터리의 충전을 중지시키고, 정전압에 의해 상기 배터리를 충전시키는 제 2 단계; 및
    상기 배터리를 충전시키고 있는 정전압이 소정의 기준 정전압보다 작아짐에 따라 상기 배터리의 충전을 중지하는 제 3 단계
    를 포함하는 배터리의 충전 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    펄스전압으로 상기 배터리를 충전하고 있는 상태에서, 충전기는 펄스전압의 폭이 상기 소정의 기준펄스폭보다 작은지를 판단하는 제 2-1 단계;
    상기 판단결과 펄스전압의 폭이 상기 소정의 기준펄스폭보다 작으면, 상기충전기는 펄스전압에 의한 상기 배터리의 충전을 중지시키고, 정전압에 의해 상기 배터리를 충전시키는 제 2-2 단계; 및
    상기 판단결과 펄스전압의 폭이 상기 소정의 기준펄스폭보다 크면, 상기 충전기는 펄스전압에 의한 상기 배터리의 충전 상태를 유지하는 제 2-3 단계
    를 포함하는 배터리의 충전 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    정전압으로 상기 배터리를 충전하고 있는 상태에서, 충전기는 정전압이 상기 소정의 기준 정전압보다 작은지를 판단하는 제 3-1 단계;
    상기 판단결과 정전압이 상기 소정의 기준 정전압보다 작으면, 상기 충전기는 상기 배터리의 충전을 중지시키는 제 3-2 단계; 및
    상기 판단결과 정전압이 상기 소정의 기준 정전압보다 크면, 상기 충전기는 정전압에 의한 상기 배터리의 충전 상태를 유지하는 제 3-3 단계
    를 포함하는 배터리의 충전 방법.
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