KR100459991B1

KR100459991B1 - 충전용 배터리 관리기

Info

Publication number: KR100459991B1
Application number: KR10-2002-0019472A
Authority: KR
Inventors: 오우석
Original assignee: 오우석
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2004-12-04
Also published as: KR20030080700A

Abstract

본 발명은 충전용 배터리의 충전에 앞서 그 배터리를 구성하는 단위전지들의 종지전압을 균일하게 하는 배터리 관리과정에서 외부전원의 공급 없이 충전용 배터리의 잔류 전원을 이용하여 충전용 배터리 관리기를 구동하고, 동시에 충전용 배터리의 관리 과정 중에도 휴대폰 등의 전자기기의 구동이 가능하도록 하는 충전용 배터리 관리기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 충전용 배터리 관리기는 내부에 단위전지들(배터리)의 장착이 가능하고, 그 단위전지들이 장착된 상태에서 상기 단위전지들을 각각 직렬 또는 병렬연결 되도록 선택적으로 스위칭할 수 있는 스위칭수단이 구성된 충전용 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)과,

상기 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들이 병렬 연결된 상태에서 얻어지는 배터리의 전위를 증폭하여 상기 충전용 단위전지들의 직렬/병렬전환수단의 스위칭수단에 공급할 수 있도록 연결되어지되, 상기 배터리의 증폭 전위가 일정 전위 값 이하일 때 상기 충전용 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 구성된 스위칭수단을 스위칭하여 상기 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들을 직렬 연결하도록 컨트롤하는 DC/DC컨버터(5)를 포함하여 구비한다.

Description

충전용 배터리 관리기{A Management System for The Rechargerble Battery}

본 발명은 각종 전자 제품 예를 들어, 무전기, 워크맨, 무선 전화기 및 수중전등 등에 이용되는 충전용 배터리(혹은 2차 전지, 축전지) 관리기에 관련된 것이다.

본 발명의 충전용 배터리 관리기는 충전용 배터리를 재충전할 때 그 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들의 종지전압을 균일하게 하고, 이 단위전지들의 종지전압이 균일하게 맞추어진 상태에서 충전이 이루어지도록 하는 것으로써, 특히, 충전용 배터리의 충전에 앞서 그 배터리를 구성하는 단위전지들의 종지전압을 균일하게 하는 배터리 관리과정에서 외부전원의 공급 없이 충전용 배터리의 잔류 전원을 이용하여 충전용 배터리 관리기를 구동하고, 동시에 충전용 배터리의 관리 과정 중에도 휴대폰 등의 전자기기의 구동이 가능하도록 하는 충전용 배터리 관리기를 제공하는 것에 관련 된 것이다.

일반적으로 1개 이상의 단위전지(cell)들의 집합으로 구성되는 충전용 배터리는 그 사용 분야에 따라 다양한 크기와 모양으로 생산, 판매되는 것으로써, 니켈-카드뮴(Ni-Cd), 납산(Lead Acid), 니켈 수소화 메탈(NiMH), 리튬 이온(Li-ion), 리튬 폴리머(Li polymer) 또는 알카라인 배터리 등이 있다. 상기 충전용 배터리들은 각각의 특성에 따른 충전 방법에 의하여 사용하여야 배터리의 수명을 단축시키지 않고 오래 사용할 수 있다.

예를 들어, 니켈-카드뮴 배터리는 주기적으로 심방전(Deep Discharge) 시킨 후에 재충전을 하는 것이 바람직하고, 완전한 방전이 이루어지기 전에 자주 충전하는 것은 소위 메모리 현상이라는 것을 야기시켜 배터리의 수명을 단축하게 된다.

이에 반하여 노트북, 비디오 카메라, 핸드폰 등에 주로 사용되는 리튬 이온 배터리는 방전 종지 전압에 이르기 전에 일정량 충전된 상태에서 전용 충전기에 의하여 항상 충전될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 초소형 전기제품 및 의료용 기기, 컴퓨터 등에 주로 사용되는 리튬 폴리머 배터리는 방전이 이루어지기 전에 전용 충전기를 이용하여 항상 충전하는 것이 바람직하며, 니켈-카드뮴 배터리와 같이 심방전하는 경우에는 오히려 수명이 단축된다. 이와 같이 충전용 배터리의 종류에 따라 그 사용방법이 다름에도 불구하고, 사용자의 오용으로 인하여 충전 배터리의 본래 수명 동안 온전히 사용하지 못하고, 폐기처분되는 경우가 많다. 상기 폐기처분된 배터리들은 산업 폐기물로서 일반 쓰레기와는 달리 환경 오염을 유발시킬 수 있고, 더욱이 자원을 낭비하는 결과를 초래하고 있다. 특히, 니켈-카드뮴 전지의 경우 카드뮴의 독성으로 심각한 환경 문제를 야기 시킬 수 있다.

본 발명과 가장 관련이 깊은 니켈-카드뮴(Nikel-Cadmium : NiCd) 혹은 니켈 수소화 메탈(Nickel Metal Hydride : NiMH) 배터리에 대하여 좀더 자세히 살펴보면 다음과 같다. 니켈-카드뮴 배터리는 오랜 전에 개발되었음에도 가격이 저렴하고 보관 및 운반이 편리하고 신속하게 재충전할 수 있다는 장점 때문에 현재에도 다양한 제품에 이용되고 있다. 특히, 단위 시간당 방출되는 에너지량이 크고 충전 가능한 횟수가 많고, 사용 수명이 다른 배터리에 비해 가장 길기 때문에 산업용으로는 니켈계를 대체할 충전용 배터리가 없는 실정이다. 예컨데, 카메라의 플래쉬, 가정용 무선전화기, 무전기, 인공위성 보조전원, 전동 드라이버, 진공 청소기, 수중 전등, 그리고, 원격 조정 모형물(자동차, 비행기 및 배) 등과 같이 짧은 시간에 큰 에너지를 필요로 하는 제품 등에 광범위하게 사용되고 있다. 니켈 계열 배터리는 완전 방전이 안된 상태에서 재충전시킬 경우, 미 반응된 반류 활물질이 고착화해 용량이 점점 줄어드는 이른바 '메모리 현상'에 의해 충전 횟수가 점차 감소된다고 알려져 있다. 또한, 일반적으로 충전용 배터리는 1.2V의 전압을 필요로 하는 경우를 제외하고는 다수의 단위전지(Cell)들을 직렬로 연결하여 사용하는 것이 보통이다. 이럴 경우 각 단위전지는 서로 다른 에너지 수준으로 방전된다. 일단, 다수의 단위전지들을 직렬로 연결하여 사용한 후에 즉, 서로 다른 에너지 수준으로 방전된 후에, 다시 충전하면, 충전된 단위전지들의 에너지 수준 역시 서로 다르게 형성된다. 이런 상태에서 충전과 방전이 수차례 반복되면 하나의 그룹을 이루는 2차 전지(충전용 배터리)의 단위전지 중 몇 개는 과방전이 되어 사용말 전위가 0V이하가 된다.이 상태에서 사용자가 계속 2차 전지를 방전시킨다든지 계속 사용하게 되면, 이런 단위전지들은 전위가 바뀌는 이른바 "전지 역전 현상(Battery Reversal)"이 나타난다.

이와 같이 에너지 수준이 서로 다른 단위전지들이 직렬로 연결된 2차 전지를 충전할 경우, 낮은 에너지 수준의 단위전지들이 충전 상태에 도달하기 전에 비교적 높은 에너지 수준의 다른 단위전지가 충전 완료 신호를 보내어 충전기는 충전을 완료하게 된다. 또한, 과방전된 단위전지를 포함하는 2차 전지의 경우에서는, 과방전된 단위전지가 완전 충전 상태가 되기 전에 다른 단위전지는 과충전 상태에 도달하게 된다. 즉, 다수의 단위전지 중 일부 단위전지는 불완전 충전과 방전 또는 전지 역전을 반복하게 되며, 나머지 단위전지는 완전 충전 또는 과충전, 불완전 방전을 반복하게 되어 결국 단위전지들은 손상을 받는다.

니켈 계열의 2차 전지는 주기적으로 인위적인 방전을 시켜준다면, 사용 도중에 발생한 전해질의 결정이 제거되어 전지의 성능이 개선되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 대부분의 2차 전지는 다수의 단위전지들이 직렬로 연결되어 있는 것이 보통이고, 따라서 방전 역시 직렬로 연결된 상태에서 이루어진다. 이렇게 다수의 단위전지들이 직렬로 연결된 상태에서 인위적인 방전을 수행하는 경우 일부 단위전지들에서는 여전히 과방전 및 전지 역전 현상이 발생한다. 즉, 직렬로 연결된 상태에서 단위전지들을 방전시켜 균등화나 원상 복구는 거의 불가능하다. 이를 해결하기 위해 제시된 방법 중에 하나로 개별 방전 방법이 제시된 바 있다. 개별 방전 방법은 일단 각각의 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들을 개별적으로 완전 방전 시킨 후 직렬 연결 시켜서 재 충전 시키는 방법이다. 개별 방전의 대표적인 예로서, 미국 특허 3,980,940호가 있다. 이것은 각각의 충전용 배터리를 완전 방전시킴으로써 배터리들의 상태를 균등화시킨 후 재충전하고자 하는 시도이다. 그러나 상기 개별방전 방법은 각각 서로 다른 에너지 상태를 갖는 충전용 배터리를 모두 개별적으로 방전 시켜야 하기 때문에 방전에 소요되는 에너지 소모가 클 뿐만 아니라, 이에 소요되는 시간이 길어지는 단점이 있다. 상기와 같은 단점을 개선하기 위한 충전용 배터리 관리기의 구조가 한국 특허 출원번호 2000-5820호에 개시되어 있다.

상기 한국 특허 출원번호 2000-5820호에 개시되어 있는 충전용 배터리의 관리기는 일련의 단위전지 전위(에너지 차이)가 각각 균등화되도록 일련의 단위전지들을 병렬로 연결하여 방전시킨 후, 그 균등화된 단위전지들을 다시 직렬 연결되도록 스위칭하여 재충전시키는 단위전지들의 직렬/병렬전환수단을 제공함으로써, 단위전지들을 충방전하는 동안에 과충전 혹은 과방전에 의한 단위전지들의 손상을 방지하도록 한다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 종래의 충전용 배터리 관리기는 충전용 배터리의 단위전지의 전위를 균등화하는 과정 즉, 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단을 구동하는데 있어서, 외부로부터 전원을 그 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 별도로 공급하여 주어야 하는 문제점이 있다.

또, 충전용 배터리의 단위전지들을 균등화하는 방전 시간동안에는 그 충전용 배터리를 사용하는 전자기기, 하나의 예로 휴대폰에 전원이 차단되기 때문에 휴대폰을 이용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 충전용 배터리의 잔류 전원을 이용하여 충전용 배터리를 구성하는 단위전들의 직렬/병렬전환수단을 외부 전원 공급 없이 구동할 수 있도록 하고, 단위전지들이 병렬연결로 전환된 상태 즉, 충전용 배터리의 단위전지들의 전위를 균등화하기 위하여 종지전압까지 방전하는 중에도 그 배터리와 연결되는 휴대폰 등의 전자기기를 이용 가능한 상태로 유지할 수 있는 충전용 배터리 관리기의 시스템을 구성한다.

본 발명의 충전용 배터리 관리기는 내부에 배터리를 구성하는 단위전지들의 장착이 가능하고, 그 단위전지가 장착된 상태에서 상기 단위전지들을 각각 직렬 또는 병렬연결 되도록 선택적으로 스위칭할 수 있는 스위칭수단(릴레이스위치)이 구성된 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단과,

상기 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 장착된 상기 단위전지들을 병렬연결 상태로 리셋 시켜주는 스타트스위치와,

상기 단위전지들이 병렬 연결된 상태에서 얻어지는 충전용 배터리의 전위를 증폭하여 상기 단위전지들의 직렬/병렬전환수단의 스위칭수단에 공급할 수 있도록 연결되어지되, 상기 배터리의 증폭 전위가 일정 전위 값 이하일 때 상기 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 구성된 스위칭수단을 스위칭하여 상기 단위전지를 직렬 연결하도록 컨트롤하는 DC/DC컨버터와,

상기 DC/DC컨버터와 상기 단위전지들의 직렬/병렬전환수단 사이에 연결되어 단위전지들이 병렬 연결된 상태에서 그 충전용 배터리를 방전시키는 배터리 방전수단과,

상기 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 연결되고, 상기 단위전지가 직렬 연결되었을 때 그 충전용 배터리에 충전이 이루어지도록 하는 충전수단을 구비한다.

상기 DC/DC컨버터에는 상기 충전용 배터리의 증폭 전위 값의 변화를 검출하는 전압검출수단을 추가로 구성할 수 있다.

또, DC/DC컨버터와 단위전지들의 직렬/병렬전환수단 사이에 전환스위치를 추가하여 구성하고, 상기 추가 구성되는 전환스위치는 상기 단위전지들이 병렬 연결된 상태에서는 DC/DC컨버터의 증폭 전원을 전자기기에 공급하고, 상기 단위전지들이 직렬 연결된 상태에서는 그 충전용 배터리의 전원을 상기 전자기기에 공급할 수 있도록 컨트롤된다.

또, 상기 스타트스위치는 타이머에 의하여 일정한 주기마다 푸시 될 수 있도록 구성된다.

따라서, 본 발명의 목적은 외부전원 공급 없이 충전용 배터리의 잔류 전원을 이용하여 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들의 종지전압을 균등화 관리하고, 상기 단위전지들의 종지전압을 균등화 관리하는 과정에서도 그 충전용 배터리와 연결되는 전자기기를 구동 가능하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 충전용 배터리를 이용하는 전자기기에 있어서, 그 충전용 배터리의 잔류 전원을 이용하여 무인 시스템으로 주기적으로 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들을 균등화 관리를 할 수 있도록 하고, 소비 에너지를절약하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 충전용 배터리 관리기의 한 예를 나타내는 블록도 이고,

도 2는 본 발명의 충전용 배터리 관리기의 다른 예를 나타내는 블록도 이고,

도 3은 본 발명의 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단을 나타내는 회로 구조도 이고,

도 4a는 본 발명의 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 있어서, 충전용 배터리의 단위전지들이 직렬 연결되도록 스위칭된 상태를 나타내는 도면이고,

도 4b는 본 발명의 충전용 배터리의 직렬/병렬전환수단에 있어서, 충전용 배터리의 단위전지들이 병렬로 연결되도록 스위칭된 상태를 나타내는 도면이고,

도 5는 본 발명의 충전용 배터리 관리기의 동작과정을 설명하기 위한 프로차트이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 - 스타트스위치

2 - 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단

3 - 충전수단 4 - 방전수단

5 - DC/DC컨버터 6 - DC/DC컨버터의 전압검출수단

7 - 전환스위치 8 - 휴대전화

9a, 9b, 9c, 9d - 단위전지의 장착홈

10a, 10b, 10c, 10d - 단위전지(cell)

10 - 배터리 11 - 스위칭수단

본 발명의 기술적 구성 및 작용은 도 1내지 도 5를 참고하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 충전용 배터리 관리기는 도 1과 같이 스타트스위치(1), 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2), 충전수단(3), 방전수단(4), DC/DC컨버터(5), DC/DC컨버터의 전압검출수단(6)으로 이루어진다.

상기 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)은 도 3과 같이 단위전지의 장착홈(9a,9b,9c,9d)에 충전용 배터리(10)를 구성하는 일련의 단위전지(10a,10b,10c,10d)를 장착하고, 그 단위전지가 장착된 상태에서 단위전지를 직렬 연결단자(S) 또는 병렬 연결단자(P)로 스위칭하여 연결할 수 있는 스위칭수단(11:릴레이 스위치)을 구비한다.

상기와 같이 구성되는 스위칭수단(11)의 병렬 연결단자(P)는 소정의 저항으로 구성되는 방전수단(4)에 연결되고, 상기 방전수단은 DC/DC컨버터(5)와 연결된다.

상기 DC/DC컨버터는 방전수단(4)의 출력전압을 증폭하여 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)의 공통단자(C)에 공급하는 폐 루프를 구성한다.

한편, 상기 DC/DC컨버터를 구동하여 단위전지들의 직렬/병렬연결수단(2)의 스위칭수단(11)을 병렬 연결단자(P)에 연결되도록 리셋 시켜주는 스타트스위치(1)가 구성되고, 직렬 연결단자(S)에는 충전용 배터리(10)에 전원을 공급하여 충전하는 충전수단(3)이 연결되도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 충전용 배터리의 관리기는 도 4a와 같이 충전용 배터리의 단위전지(10a,10b,10c,10d)들이 직렬로 연결되어 충전수단(3)과 연결되어 있는 상태에서는 방전수단(4)과 DC/DC컨버터(5)는 충전용 배터리 및 충전수단과 전기적으로 완전히 차단되므로 충전용 배터리는 충전상태 모드를 유지하게 된다.

이미 종래 기술에서 언급하였듯이 장기간 충방전을 반복하였을 때 각 단위전지들의 전위 차로 인한 배터리의 손상을 방지하기 위하여 각 단위전지들의 전위를 일정하게 해주는 배터리를 구성하는 단위전지들의 균등화 관리를 하고자 할 때는 충전 상태 모드 즉, 직렬 연결되어 있는 단위전지들을 스타트스위치(1)를 이용하여 방전수단(4) 및 DC/DC컨버터(5)에 병렬 연결시켜 주고 충전수단과 단위전지의 연결은 차단한다.

일단 스타트스위치를 이용하여 단위전지들을 병렬 상태로 연결하면 방전수단(4)에 의하여 각 단위전지의 전위가 균등한 종지전압에 이를 때까지 방전되고, 그 방전수단의 방전 출력전압은 DC/DC컨버터(5)에 입력되어 증폭되고, 그 증폭 전압은 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)의 공통단자(C)에 공급되어 스위칭수단(11)의 병렬연결 상태를 유지한다. 그러나 충전용 배터리의 방전이 충분히 진행되어 충전용 배터리를 구성하는 단위전지들이 종지전압에 이르게 되면 DC/DC컨버터의 출력 증폭 전위가 임계 전위 이하로 낮아지고, 결국 DC/DC컨버터가 오프 됨과 동시에 충전용 배터리의 스위칭수단(11)이 그 신호를 감지하여 단위전지들을 직렬 연결 상태로 전환한다.

즉, DC/DC컨버터의 증폭 전위가 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 소정의 임계값 이하로 인가되면 충전용 배터리의 단위전지들이 종지전압에 이른 것으로 판단하여 스위칭수단(11)이 단위전지들을 직렬 연결하도록 스위칭하여 충전 모드 위치로 돌아간다.

한편, DC/DC컨버터(5)의 출력단에는 증폭 전위를 검출하는 전압검출수단(6)을 구성하여 DC/DC컨버터의 구동 상태를 인지할 수 있도록 할 수 있다. 상기 전압검출수단은 간단히 발광다이오드 등으로 구성하여 소정의 증폭 전위 값 이상일 때는 발광하고 소정의 증폭전위 값 이하일 때는 오프 되도록 하여 그 다이오드가 발광되는 상태로 DC/DC컨버터의 구동을 알 수 있도록 한다.

특히, 스타트스위치(1)는 도시되지 않은 타이머 등과 결합하여 일정기간(2개원 혹은 3개월) 마다 자동으로 푸시 되도록 하여 충전용 배터리의 단위전지들의 균등화가 주기적으로 이루어지도록 관리할 수 있다.

본 발명은 도 1의 구조와 같이 충전용 배터리의 방전과정 즉, 단위전지들의 균등화하는 관리 과정에서 그 충전용 배터리의 잔류 전원을 이용하여 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단에 장착된 단위전지들의 직병렬 연결을 스위칭하는 DC/DC컨버터를 외부의 전원 없이 구동할 수 있도록 하는 구조에 한정되지 않고, 도 2와 같이 DC/DC컨버터(5)와 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2) 사이에 충전용 배터리를 사용하는 휴대전화(8) 등의 전자기기와 연결되는 전환스위치(7)를 추가하여 구성할 수 있다.

상기 전환스위치는 단위전지들이 병렬 연결된 상태에서는 DC/DC컨버터의 증폭 전원이 휴대전화에 공급되도록 컨트롤되고, 단위전지들이 직렬 연결된 상태에서는 충전용 배터리(10)의 전원이 휴대전화에 연결되도록 컨트롤된다.

상기와 같이 전환스위치(7)를 추가함으로써 충전용 배터리의 단위전지의 전위를 균등화 관리하는 과정 즉, 충전용 배터리를 방전시키는 동안에도 외부의 전원 공급 없이 DC/DC컨버터의 증폭 전압을 이용하여 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)을 컨트롤하고, 그 충전용 배터리를 사용하는 휴대전화(8) 등의 전자기기에 DC/DC컨버터의 증폭 전압의 공급이 가능하도록 할 수 있다.

따라서, 충전용 배터리의 단위전지들을 균등화 관리하는 동안에도 전자기기의 구동이 중단되지 않도록 하는 장점을 얻을 수 있다.

본 발명에서는 충전용 배터리(10)를 구성하는 단위전지들이 4개로 구성된 경우를 예로 들어 설명하였으나 2개, 3개, 8개 등 다양한 개수에 적용할 수 있음은 당연하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 충전용 배터리의 동작 과정은 도 5를 참고하여 구체적으로 설명한다.

스타트스위치(1)를 푸시(S01)하여 DC/DC컨버터(2)를 구동한다(S02).

상기 DC/DC컨버터의 구동에 의하여 단위전지(10a,10b,10c,10d)들은 병렬연결(S03) 상태가 유지되고, 그 병렬 연결된 단위전지들은 방전수단(4)에 의하여 방전이 시작된다(S04).

상기 방전수단은 각 단위전지의 전위가 동일 전위를 이루는 소위 종지전압에이를 때까지 방전을 행하되, 상기 방전되는 배터리의 출력 전압은 DC/DC컨버터(5)에 인가되어 증폭되고, 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬연결수단(2)에 인가된다.

이 과정은 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)과, 방전수단(4)과, DC/DC컨버터(5)가 폐 루프를 이루어 DC/DEC컨버터의 증폭 전위가 소정의 임계 값 이하가 될 때까지 즉, 충전용 배터리가 방전이 완료되어 종지전압에 이르러 스위칭수단(11)이 스위칭될 때까지 지속된다.

이어서, DC/DC컨버터의 전압검출수단(6)은 DC/DC컨버터의 증폭 전위의 값이 일정 값(임계 전위) 이하인가를 판단(S05)하고, 상기 DC/DC컨버터의 증폭 전위의 값이 일정 값 이하일 때는 DC/DC컨버터(5)가 오프 되고(S07), 충전용 배터리(10)를 구성하는 단위전지(10a,10b,10c,10d)들이 직렬 연결되도록(S08) 스위칭수단(11)이 구동된다.

방전이 종료되고 단위전지들이 직렬로 연결되면 DC/컨버터와 휴대전화의 연결이 차단되면서 단위전지들이 직렬 연결된 충전용 배터리(10)와 휴대전화가 연결되도록 전환스위치(7)가 작동한다.

이어서, 상기 스위칭수단(11)의 구동에 의하여 직렬 연결된 단위전지(10a,10b,10c,10d)들은 충전수단(3)에 의하여 충전이 시작되고(S09), 충전이 완료되면 대기상태를 유지한다(S10).

한편, 단계(S05)에서 DC/DC컨버터의 증폭 전위의 값이 일정 값 이상일 때는 DC/DC컨버터의의 증폭 전위 출력단자와 휴대전화(8)의 연결 상태를 유지하도록 전환스위치(7)가 작동하고, 증폭 전위가 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)과, 휴대전화(8)에 동시에 입력되도록 한다.

본 발명은 서로 다른 에너지 준위를 갖는 일련의 단위전지들을 병렬로 연결한 후 방전 수행하여 거의 동일한 전위 상태로 만든 후 직렬로 연결하여 충전하는 충전용 배터리 관리기에 있어서,

외부전원의 공급 없이 배터리의 잔류 전원만으로 단위전지들의 에너지 준위를 균등화하여 관리할 수 있도록 함과 동시에 그 균등화 과정 즉, 방전 과정에도 별도의 외부전원 공급 없이 상기 충전용 배터리에 연결된 전자기기를 구동할 수 있도록 하는 충전용 배터리 관리기 시스템을 구성함으로써, 에너지 소비를 줄일 수 있는 충전용 배터리 관리기를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 방전 과정 중에도 그 충전용 배터리와 연결된 전자기기를 사용할 수 있도록 함으로써, 충전용 배터리를 사용하는 전자기기의 사용조건이 크게 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

내부에 배터리(10)를 구성하는 1개 이상의 단위전지(10a,10b,10c,10d)들의 장착이 가능하고, 그 단위전지들이 장착된 상태에서 상기 단위전지들을 각각 직렬 또는 병렬 연결할 수 있도록 구성된 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단(2)과,

상기 직렬/병렬전환수단에 의하여 상기 단위전지들이 병렬 연결된 상태에서 그 충전용 배터리를 방전시키는 배터리 방전수단(4)과,

상기 직렬/병렬전환수단에 의하여 상기 단위전지들이 직렬 연결된 상태에서 그 충전용 배터리를 충전시키는 배터리 충전수단(3)을 포함하는 충전용 배터리 관리기에 있어서,

상기 충전용 배터리의 단위전지들이 병렬 연결될 수 있도록 상기 직렬/병렬전환수단(2)을 리셋시키는 스타트스위치(1)를 구성하고,

상기 직렬/병렬전환수단이 리셋되면 DC/DC컨버터(5)에 의하여 병렬 연결된 배터리의 전위를 증폭시켜 그 증폭된 전위가 상기 직렬/병렬전환수단에 공급되도록 하되, 그 증폭된 전위가 일정 전위 값 이상일 때는 상기 직렬/병렬전환수단이 리셋상태를 유지하도록 하고, 상기 증폭된 전위가 일정 전위 값 이하가 될 때 상기 직렬/병렬전환수단의 리셋상태가 해제되도록 하여 상기 충전용 배터리의 단위전지들이 직렬 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충전용 배터리 관리기.
제1항에 있어서,

상기 DC/DC컨버터에는 상기 충전용 배터리의 증폭 전위 값의 변화를 검출하는 전압검출수단(6)이 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전용 배터리 관리기.
제1항에 있어서,

상기 DC/DC컨버터와 충전용 배터리의 단위전지들의 직렬/병렬전환수단 사이에 전환스위치(7)를 추가하여 구성하고, 상기 추가 구성되는 전환스위치는 상기 단위전지들이 병렬 연결된 상태에서는 DC/DC컨버터의 증폭 전원을 전자기기에 공급하고, 상기 단위전지들이 직렬 연결된 상태에서는 그 충전용 배터리의 전원을 상기 전자기기에 공급할 수 있도록 컨트롤되는 것을 특징으로 하는 충전용 배터리 관리기.
제1항에 있어서,

상기 스타트스위치는 타이머에 의하여 일정한 주기마다 푸시 될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충전용 배터리 관리기.