KR100494863B1 - 전지의 만충전 표시방법 - Google Patents

Abstract

전지 온도가 저하된 상태에서 신속하게 만충전 표시를 한다.

전지의 만충전 표시방법은 전지의 만충전을 검출한 후에 소정의 지연시간을 두고 만충전을 표시한다. 만충전 표시방법은 전지 충전을 개시하고서 만충전될 때까지 충전 시간이 짧은 전지의 지연시간을 충전 시간이 긴 전지보다 길게 한다.

Description

전지의 만충전 표시방법{METHOD FOR DISPLAYING FULL CHARGE OF BATTERY}

본 발명은 전지가 만충전된 것을 표시하는 방법에 관한 것으로, 특히 만충전되었을 때에 바로 만충전을 표시하지 않고 소정의 지연시간을 늦춰 만충전을 표시하는 방법에 관한 것이다.

전지는 충전되면 온도가 상승되는 성질이 있다. 특히, 만충전에 가까워지면서 그리고 만충전된 후에는 전지 온도가 급격히 높아진다. 충전전류가 전지 충전에 모두 사용되지 않고 열이 손실되어 전지를 가열하기 때문이다. 도 1 은 전지 충전이 진행됨에 따라 전지의 표면 온도가 상승되는 상태를 나타낸 그래프이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이 전지의 표면온도는 만충전되었을 때에 충전전류를 차단하는 등 충전을 제어해도 더 상승된다. 전지의 내부 발열이 표면에 전달되는 데에 시간 지연을 할 수 있기 때문이다.

도 1 에 나타낸 바와 같이 전지의 표면온도는 만충전 후 더 상승되기 때문에, 만충전되어 충전전류를 차단하였을 때에 만충전 표시를 하면, 사용자가 만충전된 전지를 충전기에서 분리할 때에 고온으로 가열된 전지에 손을 대어 뜨겁게 느낀 폐해가 있다. 특히, 충전전류를 크게 하여 급속 충전하면 표면 온도가 높아진다. 또한, 표면에 금속이 노출된 단 1 내지 4 의 규격 전지나 표면을 얇은 피복으로 커버한 전지는 표면 온도가 높게 느껴진다. 전지에 손을 대어 뜨겁게 느낀 폐해는 만충전 표시를 지연시켜 표시하는 방법, 즉 전지의 만충전과 그 표시 사이에 지연시간을 두고 해소할 수 있다.

만충전을 표시하는 지연시간을 길게 하면 전지의 표면온도를 낮게 하여 만충전 표시를 할 수 있다. 그러나, 이 방법은 전지의 만충전 표시가 지연되기 때문에 사용자에게 신속하게 만충전 표시를 할 수 없게 된다. 이 결점은 지연시간을 짧게 하여 해소할 수 있다. 단, 지연시간을 짧게 할수록 만충전된 전지의 표면온도가 높아서 사용자가 안심하고 만충전 전지에 손을 댈 수 없다.

따라서, 사용자가 뜨거운 전지에 손을 대는 것을 방지하는 것과 만충전 표시를 신속하게 하는 것은 서로 상반되는 것으로, 양쪽을 동시에 만족시킬 수 없다.

본 발명자는 만충전된 전지 온도가 상승되는 상태를 상세하게 연구한 결과, 전지의 온도 상승이 만충전되는 상태에 따라 변화하는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다. 따라서, 본 발명의 중요한 목적은 전지 온도가 저하된 상태에서 신속하게 만충전 표시를 할 수 있는 전지의 만충전 표시방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 전지의 만충전 표시방법은 전지의 만충전을 검출한 후에 소정의 지연시간을 두고 만충전을 표시한다. 본 발명의 만충전 표시방법은 전지 충전을 개시하고서 만충전될 때까지 충전시간이 짧은 전지의 지연시간을 충전시간이 긴 전지보다 길게 한다.

본 발명의 전지의 만충전 표시방법은 바람직하게는 만충전을 표시할 때까지의 지연시간을 충전시간의 함수로서 변화시킨다.

본 발명의 전지의 만충전 표시방법은 바람직하게는 충전될 전지를 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지로 한다.

또, 본 발명의 전지의 만충전 표시방법은 바람직하게는 충전전류를 0.5 내지 4A 로 한다.

발명의 실시형태

이하 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 단, 이하에 나타낸 실시예는 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 전지의 만충전 표시방법을 예시하는 것으로, 본 발명은 만충전 표시방법을 이하에 것으로 특정하지 않는다.

도 2 는 본 발명의 만충전 표시방법을 채택한 충전기의 블록도를 나타낸다. 이 충전기는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지 등의 2차 전지, 또는 리튬이온 2차 전지 등 2차 전지를 충전한다. 충전기는 전원회로 (2) 와, 전원회로 (2) 를 전지 (1) 에 접속한 스위칭소자 (3) 와, 스위칭소자 (3) 를 제어하는 충전제어회로 (4) 와, 전지온도를 검출하여 충전제어회로 (4) 에 온도신호를 입력하는 온도검출회로 (5) 와, 전지전압을 검출하여 충전제어회로 (4) 에 입력하는 전압검출회로 (6) 와, 전지 (1) 의 만충전을 표시하는 만충전 표시기 (7) 를 구비한다.

전원회로 (2) 는 전지 (1) 를 충전할 수 있는 전압과 전류를 출력한다. 충전될 전지 (1) 가 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지인 경우 전원회로 (2) 는 예컨대 0.5 내지 4A, 바람직하게는 1 내지 3A, 더 바람직하게는 1 내지 2A 의 충전전류로 전지 (1) 를 급속 충전한다.

전원회로 (2) 는 스위칭전원이다. 스위칭전원은 100 볼트의 교류를 정류하는 정류회로와, 정류회로에서 출력된 직류를 스위칭하는 스위칭회로와, 이 스위칭회로에서 스위칭된 교류를 일차적으로 입력하며, 입력된 전압을 2차 전지의 충전전압으로 강하시키는 트랜스와, 트랜스에서 출력된 교류를 정류하여 직류로 하는 다이오드로 이루어진 정류회로와, 정류회로의 출력전압과 제어회로로부터의 신호로 스위칭회로가 스위칭되는 듀티를 제어하는 CV/CC 제어회로 및 절연용 PC 회로를 구비한다. 전원회로는 반드시 스위칭전원으로 할 필요는 없다. 전원회로는 입력된 교류의 100V 를 트랜스로 강압하여 정류하고, 정류된 직류를 안정화시키는 회로로 할 수도 있다.

스위칭소자 (3) 는 FET 나 트랜지스터 등의 반도체 스위칭소자이다. 스위칭소자 (3) 는 전지 (1) 가 만충전될 때까지는 온이 되어 전지 (1) 에 충전전류를 공급하고, 전지 (1) 가 만충전되면 오프로 전환되어 전류를 차단한다.

충전제어회로 (4) 는 전지 (1) 가 장착되면 스위칭소자 (3) 를 온으로 하여 충전을 개시한다. 전지 (1) 가 만충전되면 스위칭소자 (3) 를 오프로 하여 충전을 종료한다. 또, 충전제어회로 (4) 는 전지 (1) 가 만충전되어 스위칭소자 (3) 를 오프로 한 후, 소정의 지연시간이 경과한 후에 만충전 표시기 (7) 에 만충전임을 표시하는 신호를 출력한다.

충전제어회로 (4) 는 전압검출회로 (6) 에서 입력된 전압신호로 전지 (1) 의 만충전을 검출한다. 충전제어회로 (4) 는 전지 (1) 타입에 따라 다른 방법으로 전지 (1) 의 만충전을 검출한다. 충전될 전지가 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지인 경우, 전지 전압이 피크 전압이 된 것을 검출하거나 피크 전압에서 △V 저하된 것을 검출하여 만충전을 출력한다. 전지가 리튬이온 2차 전지인 경우 전지 전압이 설정 전압이 된 것을 검출하여 만충전을 검출한다.

충전제어회로 (4) 는 전지 (1) 가 만충전된 후에 만충전 표시기 (7) 에 만충전을 표시시키는 지연시간을 기억하고 있다. 지연시간은 일정치 않고 전지 (1) 가 만충전될 때까지의 시간에 따라 지연시간을 변화시킨다. 전지 (1) 의 충전을 개시하고서 만충전될 때까지 충전시간이 짧은 전지의 지연시간은 충전시간이 긴 전지보다 길게 한다.

도 3 은 잔존 용량이 다른 전지를 충전할 때 전지 전압과 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 이 도면은 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지의 전압, 온도 특성을 나타내고 있다. 이 도면에 나타낸 바와 같이 만충전되면 충전 전압은 피크 전압까지 상승되고, 또 충전되면 피크 전압에서 △V 저하된다. 전지 전압이 피크 전압, △V 저하되는 전압이 되면, 충전제어회로 (4) 는 전지 (1) 가 만충전된 것으로 판정하여 스위칭소자 (3) 를 오프로 하여 충전을 정지시킨다.

충전전류가 차단된 후에 전지 온도는 여운 (오버슈트) 에 의해 더 상승된다. 충전시간이 짧은 전지, 다시말하면 잔존 용량이 많아서 만충전에 가까운 전지 온도는 잔존 용량이 적어서 충전시간이 긴 전지에 비하여 커진다. 실제 사용상태에서 만충전된 전지가 충전기에 세팅되어 재충전되는 경우가 있다. 이 전지는 잔존 용량이 매우 많아 만충전 후 온도 상승이 특히 커진다.

충전제어회로 (4) 는 도 4 의 그래프에 나타낸 바와 같이 충전시간의 장단으로 지연시간을 변경한다. 충전시간이 짧은 전지는 만충전 후의 온도 상승이 크기 때문에 지연시간을 길게 하고, 충전시간이 긴 전지는 만충전 후의 온도 상승이 작기 때문에 지연시간을 짧게 한다.

충전제어회로 (4) 가 충전시간에 따라 지연시간을 변경하는 상태를 도 5 내지 도 7 의 그래프에 나타낸다. 도 5 는 충전시간의 함수로서 지연시간을 변화시킨다. 이 도면은 충전시간에 대해 지연시간을 직선적으로 변화시킨다. 단, 충전시간에 대한 지연시간은 반드시 직선 함수로 할 필요는 없고, 각종 함수로 할 수 있다. 도 6 은 충전시간이 특정 시간보다 긴지 짧은지에 의해 지연시간을 장단으로 전환한다. 도 7 은 충전시간에 따라 지연시간을 단계적으로 변경한다. 도 5 와 도 7 에 나타낸 상태에서 지연시간을 변경하는 방법은 잔존 용량이 다른 전지의 만충전을 이상적인 상태로 표시할 수 있다. 도 6 에 나타낸 바와 같이 충전시간의 장단으로 2 단계로 지연시간을 전환하는 방법은 간단한 회로에서 만충전을 표시할 수 있다. 도 5 내지 도 7 에 나타낸 바와 같이, 충전시간에 따라 지연시간을 변화시키는 함수는 충전제어회로 (4) 의 기억회로 (도시 생략) 에 기억된다.

충전제어회로 (4) 는 전지 (1) 의 만충전을 검출하여 스위칭소자 (3) 를 오프로 전환하고, 그 후에 기억된 지연시간이 경과하면 만충전 표시기 (7) 에 만충전을 표시하는 신호를 출력한다. 만충전 표시기 (7) 는 충전제어회로 (4) 에서 만충전 신호가 입력되면, 예컨대 LED 를 점등하거나 점등된 LED 의 발광색을 변경하거나 또 LED 점멸을 변경하고 또 표시 패널에 만충전으로 표시하여 전지가 만충전된 것을 표시한다.

본 발명의 전지의 만충전 표시방법은 전지 온도를 저하시킨 상태에서 만충전으로 표시하면서 만충전을 표시하는 지연시간을 전지에 최적의 시간으로 신속하게 만충전을 표시할 수 있는 특징이 있다. 그것은 본 발명의 만충전 표시방법이 만충전되어 충전을 종료한 후에 전지 온도가 더 높게 상승되는 충전시간이 짧은 전지는 지연시간을 길게 하여 만충전의 표시를 지연시키나, 충전시간이 길어 만충전 후의 온도 상승이 적은 전지는 지연시간을 짧게 하여 신속하게 만충전을 표시하기 때문이다.

특히, 이 방법으로 만충전을 표시하는 방법은 충전시간이 짧은 전지만의 지연시간을 길게 하지만, 이런 종류의 전지는 충전시간이 짧아서 지연시간을 길게 하여도 충전을 개시하고서 만충전으로 표시될 때까지의 시간이 짧아 사용자는 그토록 불편하게 느끼지 않는다. 또, 충전시간이 긴 전지는 지연시간을 짧게 하여 만충전을 표시하기 때문에, 충전을 종료한 후에 신속하게 만충전을 표시할 수 있는 특징이 있다.

도 1 은 전지의 충전상태와 전지의 표면온도의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 2 는 본 발명의 실시예의 전지의 만충전 표시방법에 사용되는 충전기의 블록도이다.

도 3 은 잔존 용량이 다른 전지를 충전할 때 전지 전압과 전지 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4 는 본 발명의 실시예의 만충전 표시의 충전 시간의 장단 (長短) 과 지연 시간의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 5 는 충전 시간에 따라 지연 시간을 변경하는 상태의 일례를 나타낸 그래프이다.

도 6 은 충전 시간에 따라 지연 시간을 변경하는 상태의 다른 일례를 나타낸 그래프이다.

도 7 은 충전 시간에 따라 지연 시간을 변경하는 상태의 다른 일례를 나타낸 그래프이다.

부호의 설명

1 : 전지 2 : 전원 회로

3 : 스위칭소자 4 : 충전제어회로

5 : 온도검출회로 6 : 전압검출회로

7 : 만충전 표시기

Claims (4)

1. 충전전류로 전지를 급속 충전하는 단계와,

   전지의 만충전을 검출한 후 전지의 충전을 정지하는 단계와,

   전지충전의 개시로부터 만충전까지의 충전시간을 기억하는 단계와,

   전지의 만충전을 검출 한 후, 소정의 지연시간을 두고 만충전을 표시하는 단계를 구비하며,

   상기 소정의 지연시간은 전지충전을 개시하고서 만충전될 때까지의 상기 기억된 충전시간에 반비례하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전지의 만충전 표시방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전시간의 함수로서 상기 지연시간을 변화시키는 것을 특징으로 하는 전지의 만충전 표시방법.
3. 제 1 항에 있어서, 충전될 전지가 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지인 것을 특징으로 하는 전지의 만충전 표시방법.
4. 제 1 항에 있어서, 충전전류가 0.5 내지 4A 인 것을 특징으로 하는 전지의 만충전 표시방법.