KR100521867B1 - A APPARATUS FOR RAPIDLY CHARGING THE NiCd/NiMH BATTERYS SERIALLY AND SIMULTANEOUSLY - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 복수의 배터리를 동시에 급속충전할 수 있는 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치를 제공한다.The present invention provides a nickel cadmium / nickel-metal hydride battery series simultaneous rapid charging apparatus capable of rapidly charging a plurality of batteries at the same time.
이를 위해 본 발명은, 마이콤과, PWM 제어부 및, 배터리 충전부와 배터리 전압 감지부를 각각 갖춘 다수의 충전부를 구비하여 구성된다.To this end, the present invention is configured with a microcomputer, a PWM controller, and a plurality of charging units each having a battery charging unit and a battery voltage sensing unit.
또한, 상기 배터리 충전부는, 마이콤에 의한 하이신호가 비반전단으로 입력되어 4V로 설정된 반전단의 전압과 비교되어 출력단으로 전원전압인 12V를 출력하는 비교기와; 저항을 매개로 비교기의 출력단에 연결된 게이트와, PWM 제어부로부터 인가되는 충전전류를 인가받는 드레인 및, 접점에 연결된 소스를 갖춘 N형 MOSFET 및; 스위치부를 구비하여 구성된다.The battery charging unit may include: a comparator for outputting a 12V, which is a power supply voltage, to the output terminal as compared with the voltage of the inverting terminal set to 4V by a high signal inputted by the microcomputer to the non-inverting terminal; An N-type MOSFET having a gate connected to an output terminal of the comparator via a resistor, a drain receiving a charging current applied from a PWM control unit, and a source connected to the contact point; It is provided with a switch part.
더욱이, 상기 스위치부는, 전원전압에 연결된 베이스와, 접점에 연결된 에미터 및, 저항에 연결된 콜렉터를 갖춘 NPN트랜지스터와; 저항을 매개로 NPN트랜지스터와 연결된 베이스와, 저항에 연결된 에미터 및, 접점에 연결된 콜렉터를 갖춘 NPN트랜지스터 및; 저항을 매개로 NPN트랜지스터과 연결된 베이스와, 접점과 연결된 에미터 및, 접점과 연결된 콜렉터를 갖춘 PNP트랜지스터를 구비하여 구성된다.Furthermore, the switch unit includes: an NPN transistor having a base connected to a power supply voltage, an emitter connected to a contact point, and a collector connected to a resistor; An NPN transistor having a base connected to the NPN transistor through a resistor, an emitter connected to the resistor, and a collector connected to the contact; It is composed of a PNP transistor having a base connected to the NPN transistor via a resistor, an emitter connected to the contact, and a collector connected to the contact.
따라서, 본 발명은, 전력손실이 보다 적으면서 전지로부터의 누설전류가 거의 없는 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a nickel cadmium / nickel-metal hydride battery series simultaneous rapid charging device with less power loss and little leakage current from the battery.
Description
본 발명은 복수의 배터리를 동시에 급속충전할 수 있도록 된 충전장치에 관한 것으로, 특히 전력손실이 보다 적으면서 전지로부터의 누설전류가 거의 없도록 구성된 배터리 직렬 동시 급속충전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device capable of rapidly charging a plurality of batteries at the same time, and more particularly, to a battery series simultaneous rapid charging device configured to have less power loss and little leakage current from a battery.
현재 개발되어 있는 NiCD 및 NiMH 배터리를 복수개(예컨대, 2개 이상의 셀) 급속충전할 수 있도록 된 급속충전기의 충전방식은 병렬 동시 충전방식과, 병렬 순차 충전방식, 그리고 직렬 동시 충전방식의 3가지로 크게 구분할 수 있다.There are three types of fast chargers that can rapidly charge NiCD and NiMH batteries (for example, two or more cells) currently being developed: parallel simultaneous charging, parallel sequential charging, and series simultaneous charging. It can be divided largely.
먼저, 병렬 동시 충전방식은 충전시간이 짧고, 단위 셀에 대한 충전제어가 가능하다는 장점이 있는 반면, 만충전까지의 시간이 동일한 것으로 가정할 경우 직렬방식 보다 n배(여기서, n은 배터리 셀의 수)의 충전전류를 흘려야만 하는 단점이 있다.First, the parallel simultaneous charging method has the advantage that the charging time is short and the charging control for the unit cell is possible, whereas n times the serial method assuming that the time until full charging is the same (where n is the number of battery cells). There is a disadvantage that must flow the charging current of).
다음에, 병렬 순차 충전방식은 단위 셀을 순차적으로 충전하기 때문에 충전전류가 적다는 장점이 있는 반면, 상대적으로 충전시간이 n배(여기서, n은 배터리 셀의 수)로 길어진다는 단점이 있다.Next, the parallel sequential charging method has the advantage that the charging current is small because the unit cells are sequentially charged, whereas the charging time is relatively long by n times (where n is the number of battery cells).
마지막으로, 직렬 동시 충전방식은 충전시간이 짧고, 충전전류가 적다는 장점이 있는 반면, 직렬 연결된 배터리 셀 전체를 통합하여 제어하기 때문에, 각각의 배터리 셀의 충전 불균형 현상으로 인하여 충전효율이 떨어진다는 단점이 있다.Lastly, the series simultaneous charging method has the advantages of short charging time and low charging current, while integrating and controlling all battery cells connected in series, thereby reducing charging efficiency due to unbalanced charging of each battery cell. There are disadvantages.
즉, 현재의 직렬 동시 충전방식의 경우, 충전되어지는 2개 이상의 배터리 전체를 하나로 통괄 제어함으로써 각 배터리간의 충전 불균형 현상이 일어나게 된다. 예컨대, 2개의 배터리를 동시에 충전할 경우, 하나의 배터리가 만충전 보다 더 충전이 되면, 나머지 하나의 배터리는 만충전이 되기 전에 전체 배터리가 만충전 되는 조건에 만족하는 상황이 되므로 충전이 종료되는 것으로 된다. 결과적으로, 나머지 하나의 배터리가 만충전이 되지 않은 상태에서 충전 완료가 되는 충전 불균형 현상이 발생되는 것이다.That is, in the current serial simultaneous charging method, unbalanced charging occurs between batteries by collectively controlling all two or more batteries to be charged as one. For example, when charging two batteries at the same time, if one battery is charged more than full charge, the other battery is in a situation that satisfies the condition that the entire battery is fully charged before being fully charged. do. As a result, a charging imbalance phenomenon occurs that the charging is completed while the other battery is not fully charged.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인에 의한 특허출원 제2002-71549호에 기술한 바와 같은 구성을 갖는 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치를 사용하였다(도 3 및 도 4 참조).Therefore, to solve this problem, a nickel cadmium / nickel-metal hydride battery series simultaneous rapid charging device having a configuration as described in the patent application No. 2002-71549 by the present applicant was used (see FIGS. 3 and 4). .
이와 관련하여, 특허출원 제2002-71549호의 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 구성은, 도 3에 도시된 바와 같이, 소정의 충전제어신호를 출력하여 배터리 충전의 종료를 제어함과 더불어 배터리 크기에 대응하는 소정의 배터리크기 제어신호를 출력하는 마이콤(1)과; 배터리를 충전하기 위한 충전전류(BATT+)를 출력함과 더불어 상기 마이콤(1)으로부터 인가되는 배터리크기 제어신호에 따라 그에 대응하는 듀티비의 신호를 출력하는 PWM 제어부(2) 및; 충전되어질 배터리가 삽입되면서 상기 마이콤(1)으로부터 단자(SW-1∼SW-n)를 통해 소정의 충전제어신호를 인가받아 삽입된 배터리를 충전 및 충전 종료시키는 배터리 충전부(3)와, 이 배터리 충전부(3)에 삽입된 배터리의 크기를 감지하여 그에 대응하는 감지신호를 단자(AAA_IN-1∼AAA_IN-n)를 통해 상기 마이콤(1)에 인가하는 배터리크기 감지부(4) 및, 상기 배터리 충전부(3)에서 충전중인 배터리의 충전전압을 감지하여 충전중인 배터리의 전압에 대응하는 비교출력전압을 상기 마이콤(1)에 인가하는 배터리전압 감지부(5)를 각각 갖춘 다수의 충전부(CB1∼CBn)를 구비하여 구성된다.In this regard, the configuration of the nickel-cadmium / nickel-metal hydride battery serial rapid charging apparatus of Patent Application No. 2002-71549, as shown in FIG. 3, outputs a predetermined charge control signal to control the termination of battery charging. In addition, the microcomputer (1) for outputting a predetermined battery size control signal corresponding to the battery size; A PWM controller (2) for outputting a charging current (BATT +) for charging the battery and outputting a signal having a duty ratio corresponding to the battery size control signal applied from the microcomputer (1); A battery charging unit 3 for charging and terminating the inserted battery by receiving a predetermined charging control signal from the microcomputer 1 through terminals SW-1 to SW-n while the battery to be charged is inserted; Battery size detecting unit 4 for sensing the size of the battery inserted into the charging unit 3 and applying a corresponding detection signal to the microcomputer 1 through the terminals AAA_IN-1 to AAA_IN-n, and the battery The charging unit 3 detects the charging voltage of the battery being charged, and includes a plurality of charging units CB1 to each provided with a battery voltage detection unit 5 for applying a comparative output voltage corresponding to the voltage of the battery being charged to the microcomputer 1. CBn).
그리고, 상기 배터리 충전부(3)가, 상기 마이콤(1)으로부터 단자(SW-1)를 통해 인가되는 충전제어신호를 저항(R11)을 통해 인가받는 베이스와, 접지단에 연결된 에미터 및, 저항(R12,R13)을 매개로 전원전압에 연결된 콜렉터를 갖춘 NPN트랜지스터(Q11)와; 상기 저항(R12,R13) 사이에 연결되면서 상기 저항(R12)을 매개로 전원전압에 연결된 베이스와, 상기 저항(R12)과 병렬로 전원전압에 연결된 에미터를 갖춘 PNP트랜지스터(Q12); 저항(R14)을 매개로 상기 PNP트랜지스터(Q12)의 콜렉터에 연결된 게이트와, 상기 PWM 제어부(2)로부터 인가되는 충전전류(BATT+)를 인가받는 드레인 및, 저항(R15)과 병렬로 연결되면서 접점(a2)에 연결된 소스를 갖춘 N형 MOSFET(Q13); 상기 PWM 제어부(2)로부터 인가되는 충전전류(BATT+)가 애노드단에 인가되는 다이오드(D11); 이 다이오드(D11)의 캐소드단과 점점(a2) 사이에 연결된 배터리 충전단자(P11,P12;P14,P13) 및; 상기 단자(P13)와 접점(a2) 사이에 연결된 단자(P15,P16)을 구비하여 구성됨으로써, 상기 마이콤(1)이 만충전을 인지하게 되면, 충전제어신호를 상기 배터리 충전부(3)에 인가하여 상기 NPN트랜지스터(Q11)와, 상기 PNP트랜지스터(Q12) 및, N형 MOSFET를 온시켜 충전을 종료시킴으로써 각 단위 셀에 대한 충전을 개별적으로 제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.In addition, the battery charging unit 3, the base to receive the charge control signal applied from the microcomputer 1 through the terminal (SW-1) through the resistor (R11), an emitter connected to the ground terminal, and a resistor An NPN transistor Q11 having a collector connected to the supply voltage via R12 and R13; A PNP transistor Q12 having a base connected between the resistors R12 and R13 and connected to a power supply voltage via the resistor R12, and an emitter connected to the power supply voltage in parallel with the resistor R12; A gate connected to the collector of the PNP transistor Q12 via a resistor R14, a drain receiving the charging current Batt + applied from the PWM control unit 2, and a contact connected in parallel with the resistor R15. an N-type MOSFET Q13 having a source connected to (a2); A diode D11 to which a charging current Batt + applied from the PWM controller 2 is applied to an anode end; Battery charging terminals P11, P12; P14, and P13 connected between the cathode terminal of the diode D11 and the a2; By having terminals P15 and P16 connected between the terminal P13 and the contact a2, when the microcomputer 1 recognizes full charge, a charge control signal is applied to the battery charger 3. Thus, the charging for each unit cell can be individually controlled by turning on the NPN transistor Q11, the PNP transistor Q12, and the N-type MOSFET to terminate charging.
따라서, 먼저 하나의 배터리가 만충전 되면, 이 만충전된 배터리는 충전상태에서 제외되고, 나머지 배터리에 대해서는 급속 충전이 계속하여 이루어지게 되며, 마지막 하나의 배터리가 만충전될 때까지 이러한 충전동작을 계속하게 됨으로써, 각 단위 셀에 대한 충전을 개별적으로 제어하여 충전되는 각각의 배터리가 균일하게 만충전될 수 있게 된다.Therefore, when one battery is fully charged first, the fully charged battery is excluded from the charging state, and rapid charging is continuously performed for the remaining batteries, and such charging operation is performed until the last one battery is fully charged. By continuing, the charging for each unit cell is controlled individually so that each battery to be charged can be evenly charged.
이상 기술한 바와 같이, 특허출원 제2002-71459호의 특징적 구성 및 작용·효과를 갖는 다이오드를 이용한 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 많은 장점에도 불구하고, 그 구성에 있어서, 다이오드를 구비하여 구성된 회로이기 때문에, 자체 소비전력이 많으며, 또 역방향으로 상당량의 누설전류가 발생하게 된다.As described above, in spite of many advantages of the nickel cadmium / nickel-metal hydride battery series simultaneous rapid charging device using the diode having the characteristic construction, operation and effect of Patent Application No. 2002-71459, in the configuration, a diode is provided. Since the circuit is configured in such a manner, the power consumption of the circuit itself is high, and a large amount of leakage current is generated in the reverse direction.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 전력손실이 보다 적으면서 전지로부터의 누설전류가 거의 없도록 구성된 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a nickel cadmium / nickel-metal hydride battery rapid charging apparatus configured to have less power loss and less leakage current from a battery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 충전중인 배터리가 만충전조건에 도달하면, 소정의 충전제어신호를 출력하여 배터리 충전의 종료를 제어함과 더불어 배터리 크기에 대응하는 소정의 배터리 크기 제어신호를 출력하는 마이콤과; 배터리를 충전하기 위한 충전전류를 출력함과 더불어 마이콤으로부터 인가되는 배터리 크기 제어신호에 따라 그 대응하는 듀티비의 신호를 출력하는 PWM 제어부 및; 충전되어질 배터리가 삽입되면서 마이콤으로부터 단자를 통해 소정의 충전제어신호를 인가받아 삽입된 배터리를 충전 및 충전 종료시키고, N형 MOSFET와 연동되는 스위치부를 갖춘 배터리 충전부와, 배터리 충전부에서 충전중인 배터리의 충전전압을 감지하여 충전중인 배터리의 전압에 대응하는 비교출력전압을 마이콤에 인가하는 배터리 전압 감지부를 각각 갖춘 다수의 충전부를 구비하여 구성된 배터리 직렬 동시 급속충전장치에 있어서,According to the present invention for achieving the above object, when the battery being charged reaches the full charge condition, and outputs a predetermined charge control signal to control the end of the battery charge and a predetermined battery size control signal corresponding to the battery size A microcomputer to output; A PWM controller which outputs a charging current for charging the battery and outputs a signal having a duty ratio corresponding to the battery size control signal applied from the microcomputer; When the battery to be charged is inserted, a predetermined charging control signal is applied from the microcomputer through a terminal to charge and terminate the inserted battery, and a battery charger including a switch unit interlocked with an N-type MOSFET, and the battery being charged in the battery charger. In the battery series simultaneous rapid charging device comprising a plurality of charging units each having a battery voltage sensing unit for sensing the voltage and applying a comparative output voltage corresponding to the voltage of the battery being charged to the microcomputer,
상기 배터리 충전부가,The battery charging unit,
상기 마이콤이 단자를 통해 BP-1로 5V의 하이신호를 내보내면, 이 신호가 비반전단으로 입력되어 4V로 설정된 반전단의 전압과 비교되어 출력단으로 전원전압인 12V를 출력하는 비교기와;A comparator for outputting a 12V power supply voltage to the output terminal when the microcomputer sends a high signal of 5V to the BP-1 through the terminal, the signal is input to the non-inverting stage and compared with the voltage of the inverting stage set to 4V;
저항을 매개로 상기 비교기의 출력단에 연결된 게이트와, 상기 PWM 제어부로부터 인가되는 충전전류를 인가받는 드레인 및, 접점에 연결된 소스를 갖춘 N형 MOSFET 및;An N-type MOSFET having a gate connected to an output terminal of the comparator via a resistor, a drain receiving a charging current applied from the PWM control unit, and a source connected to a contact point;
전원전압에 연결된 베이스와, 접점에 연결된 에미터 및, 저항에 연결된 콜렉터를 갖춘 NPN트랜지스터와; 저항을 매개로 NPN트랜지스터와 연결된 베이스와, 저항에 연결된 에미터 및, 접점에 연결된 콜렉터를 갖춘 NPN트랜지스터 및; 저항을 매개로 NPN트랜지스터과 연결된 베이스와, 접점과 연결된 에미터 및, 접점과 연결된 콜렉터를 갖춘 PNP트랜지스터를 갖춘 스위치부를 구비하여 구성되며,An NPN transistor having a base connected to a power supply voltage, an emitter connected to a contact point, and a collector connected to a resistor; An NPN transistor having a base connected to the NPN transistor through a resistor, an emitter connected to the resistor, and a collector connected to the contact; It is composed of a switch unit having a base connected to the NPN transistor via a resistor, an emitter connected to the contact, and a PNP transistor having a collector connected to the contact.
상기 제1충전부의 접점과 연결된 풀업 저항과 직렬로 연결되고, 전원전압과 연결된 누설전류 방지용 다이오드를 갖춘 것을 특징으로 한다.It is connected in series with a pull-up resistor connected to the contact of the first charging unit, characterized in that it has a leakage current prevention diode connected to the power supply voltage.
따라서, 본 발명은, 상기와 같이 구성됨으로써, 전력손실이 보다 적으면서 전지로부터의 누설전류가 거의 없다.Therefore, the present invention is constituted as described above, so that there is little power loss and little leakage current from the battery.
(실시예)(Example)
이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 전체 블록도로서, 그 구성은, 마이콤(1)과, PWM 제어부(2), 다수의 충전부(CB1~CBn) 및, 누설전류 방지용 다이오드(D12)를 구비하여 구성된다.1 is an overall block diagram of a battery series simultaneous rapid charging device according to the present invention, the configuration of the microcomputer 1, the PWM control unit 2, a plurality of charging units (CB1 ~ CBn), and a leakage current prevention diode ( D12).
또한, 상기 다수의 각 충전부(CB1~CBn)는, 스위치부(4)를 갖춘 배터리 충전부(3)와, 배터리 전압 감지부(5)를 갖춘다.Each of the plurality of charging units CB1 to CBn includes a battery charging unit 3 including a switch unit 4, and a battery voltage sensing unit 5.
이하, 본 발명에 따른 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 충전동작을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the charging operation of the battery series simultaneous rapid charging device according to the present invention will be described.
먼저, 제1충전부(CB1)에서 원통형 AA 배터리를 충전하고자 할 경우, 이 AA 배터리는 배터리 충전부(3)의 배터리 삽입단자 사이에 삽입되게 되고, 이와 같이 AA 배터리가 삽입된 상태에서 PWM(Pulse Width Modulation) 제어부(2)로부터의 충전전류(BATT+)가 제1충전부(CB1)의 배터리 충전부(3)에 인가되며, 그에 따라 충전하고자 하는 배터리로 충전전류(BATT+)가 흘러 배터리를 충전하게 된다. 그리고, 상기 충전전류는 충전되는 배터리의 -단자를 통해 제2충전부(CB2)로 인가된다.First, when charging the cylindrical AA battery in the first charging unit (CB1), this AA battery is inserted between the battery insertion terminal of the battery charging unit (3), PWM (Pulse Width) in the state where the AA battery is inserted in this way Modulation) The charging current BATT + from the control unit 2 is applied to the battery charging unit 3 of the first charging unit CB1. Accordingly, the charging current BATT + flows to the battery to be charged to charge the battery. The charging current is applied to the second charging unit CB2 through the negative terminal of the battery to be charged.
상기 제1충전부(CB1)를 거쳐 제2충전부(CB2)로 인가된 충전전류(BATT+)는, 상기와 마찬가지로 제2충전부(CB2)의 제2배터리 충전부(도시되지 않았음)에 인가되어 배터리 삽입단자에 삽입되어 있는 배터리를 충전하면서 충전되는 배터리의 -단자를 통해 다음의 충전부로 인가된다.The charging current BATT + applied to the second charging unit CB2 via the first charging unit CB1 is applied to the second battery charging unit (not shown) of the second charging unit CB2 as described above to insert the battery. It is applied to the next charging section through-terminal of the battery which is being charged while charging the battery inserted in the terminal.
이와 같이 하여, 제n충전부(CBn)에 삽입된 배터리를 충전할 경우, 상기와 마찬가지의 동작에 따라, PWM 제어부(2)로부터의 충전전류(BATT+)가 각각의 충전부를 거쳐 제n충전부(CBn)에 인가됨으로써 배터리 삽입단자 사이에 삽입된 배터리를 충전하게 된다. 그리고, 충전되고 있는 배터리의 -단자로부터의 충전전류(BATT-)가 PWM 제어부(2)로 인가되어 전체 배터리의 충전과 관련한 전류통로를 형성하게 된다.In this way, when charging the battery inserted into the n-th charging unit (CBn), according to the same operation as described above, the charging current (BATT +) from the PWM control unit 2 passes through the respective charging unit n-th charging unit (CBn) ) Is charged to the battery inserted between the battery insertion terminal. Then, the charging current (BATT-) from the negative terminal of the battery being charged is applied to the PWM controller 2 to form a current path related to the charging of the entire battery.
이와 같이, 제1충전부(CB1)의 배터리 충전부(3)의 충전단자에 충전하고자 하는 배터리가 삽입되고 충전이 시작되면, 배터리전압 감지부(5)는 배터리 충전부(3)의 충전전위를 감지하여 충전되고 있는 배터리의 전압을 단자(VBAT-1)를 통해 마이콤(1)에 인가한다.As such, when the battery to be charged is inserted into the charging terminal of the battery charger 3 of the first charger CB1 and charging starts, the battery voltage detector 5 detects the charge potential of the battery charger 3. The voltage of the battery being charged is applied to the microcomputer 1 through the terminal VBAT-1.
상기 단자(VBAT-1)를 통해 마이콤(1)에 인가되는 충전중인 배터리의 충전전압이 만충전 조건에 도달하게 되면, 마이콤(1)은 충전제어신호인 하이레벨 신호를 제1충전부(CB1)의 단자(SW-1)로 출력하여 배터리 충전부(3)에 인가함으로써 배터리 충전부(3)의 충전상태를 제어하게 되고, 이에 따라 배터리 충전부(3)는 충전을 종료하게 된다.When the charging voltage of the battery being charged applied to the microcomputer 1 through the terminal VBAT-1 reaches the full charging condition, the microcomputer 1 receives the high level signal, which is a charging control signal, from the first charging unit CB1. The charging state of the battery charger 3 is controlled by outputting the terminal SW-1 to the terminal SW-1 to control the charging state of the battery charger 3, and thus the battery charger 3 ends the charging.
이하, 본 발명에 따른 배터리 직렬 동시 급속충전장치에 의한 배터리 충전동작을 도 2에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a battery charging operation by the battery series simultaneous rapid charging apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 직렬 동시 급속충전장치 중 제1충전부(CB1)의 상세 회로도로서, 그 구성 및 동작은 다음과 같다.2 is a detailed circuit diagram of the first charging unit CB1 of the battery series simultaneous rapid charging apparatus according to the embodiment of the present invention, the configuration and operation of which are as follows.
한편, 제1충전부 이외의 다른 충전부(CB2~CBn)의 구성 및 동작도 제1충전부(CB1)와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.In addition, since the structure and operation | movement of other charging parts CB2 to CBn other than a 1st charging part are also the same as that of the 1st charging part CB1, detailed description is abbreviate | omitted.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1충전부(CB1)는 배터리 충전부(3)와, 배터리 전압 감지부(5)로 이루어진다.1 and 2, the first charger CB1 includes a battery charger 3 and a battery voltage detector 5.
상기 배터리 충전부(3)는, 상기 마이콤(1)이 단자(SW-1)를 통해 BP-1로 5V의 하이신호를 내보내면, 이 신호가 비반전단으로 입력되어 4V로 설정된 반전단의 전압과 비교되어 출력단으로 전원전압인 12V를 출력하는 비교기(U01 1/n)를 갖춘다.The battery charging unit 3, when the microcomputer 1 sends a high signal of 5V to the BP-1 through the terminal (SW-1), the signal is input to the non-inverting terminal and the voltage of the inverting terminal set to 4V It has a comparator (U01 1 / n) that compares and outputs a power supply voltage of 12V.
또한, 저항(R11)을 매개로 상기 비교기(U01 1/n)의 출력단에 연결된 게이트와, 상기 PWM 제어부(2)로부터 인가되는 충전전류(BATT+)를 인가받는 드레인 및, 접점(a4)에 연결된 소스를 갖춘 N형 MOSFET(Q11)를 갖춘다.In addition, a gate connected to the output terminal of the comparator U01 1 / n through a resistor R11, a drain receiving the charging current Batt + applied from the PWM controller 2, and a contact connected to the contact a4. It has an N-type MOSFET (Q11) with a source.
또한, 전원전압에 연결된 베이스와, 접점(a1)에 연결된 에미터 및, 저항(R19)에 연결된 콜렉터를 갖춘 NPN트랜지스터(Q12)와; 저항(R19)을 매개로 NPN트랜지스터(Q12)와 연결된 베이스와, 저항(R20)에 연결된 에미터 및, 접점(a2)에 연결된 콜렉터를 갖춘 NPN트랜지스터(Q13) 및; 저항(R20)을 매개로 NPN트랜지스터(Q13)과 연결된 베이스와, 접점(a1)과 연결된 에미터 및, 접점(a3)과 연결된 콜렉터를 갖춘 PNP트랜지스터(Q14)를 구비하여 구성된 스위치부(4)를 갖춘다.An NPN transistor Q12 having a base connected to the power supply voltage, an emitter connected to the contact a1, and a collector connected to the resistor R19; An NPN transistor Q13 having a base connected to the NPN transistor Q12 via a resistor R19, an emitter connected to the resistor R20, and a collector connected to the contact a2; A switch unit 4 having a base connected to the NPN transistor Q13 via a resistor R20, an emitter connected to the contact a1, and a PNP transistor Q14 having a collector connected to the contact a3. Equipped.
즉, 상기 스위치부(4)는, N형 MOSFET(Q11)와 연동되는 스위치로서, 바이어스 내장형의 NPN트랜지스터(Q12)와, 메인 스위치인 PNP트랜지스터(Q14), 이를 제어하는 NPN트랜지스터(Q13) 및 바이어스 저항인 저항(R19, R20)으로 구성된다.That is, the switch unit 4 is a switch that is interlocked with the N-type MOSFET Q11, and has a built-in bias NPN transistor Q12, a main switch PNP transistor Q14, and an NPN transistor Q13 for controlling the switch. It consists of resistors R19 and R20 which are bias resistors.
또한, 배터리 전압 감지부(5)는, 저항(R13~R16)의 조합에 의해 2배의 차동증폭기로 동작하는 OP앰프(U02 1/5)와, 저항(R17) 및, 캐패시터(C11)를 구비하여 구성된다.In addition, the battery voltage detecting unit 5 uses the combination of the resistors R13 to R16 to operate the OP amplifier U02 1/5, the resistor R17, and the capacitor C11 that operate as a double differential amplifier. It is provided with.
한편, 본 발명에 따른 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 구성중 하나인 누설전류 방지용 다이오드(D12)는 제1충전부(CB1)의 접점(a3)과 연결된 풀업(Pull up) 저항(R12)과 직렬로 연결되고, 전원전압과 연결된다.On the other hand, the leakage current prevention diode (D12), which is one of the configurations of the battery series simultaneous rapid charging device according to the present invention is in series with the pull-up resistor (R12) connected to the contact (a3) of the first charging unit (CB1). Connected to the supply voltage.
다음에, 배터리 직렬 동시 급속충전장치에 의한 배터리의 충전동작을 설명한다.Next, a battery charging operation by the battery series simultaneous rapid charging device will be described.
우선, BATT+에서 PNP트랜지스터(Q14)를 거쳐 충전단자(P11)를 통해 배터리로 충전전류가 흘러 배터리를 충전하고, 그 충전전류는 충전단자(P12)를 거쳐 다음의 충전단자로 인가된다.First, a charging current flows from the battery to the battery through the charging terminal P11 through BNP + through the PNP transistor Q14, and the charging current is applied to the next charging terminal via the charging terminal P12.
충전단자에 배터리가 삽입되면, 그 전압이 OP앰프(U02 1/5)를 거쳐 상시 마이콤(1)으로 전달된다.When the battery is inserted into the charging terminal, the voltage is always transmitted to the microcomputer 1 via the OP amplifier U02 1/5.
상기와 같이, 출력단으로 비교기(U01 1/n)의 전원전압인 12V가 출력되면, N형 MOSFET(Q11)가 온(ON)되어 배터리로 흐르던 전류가 N형 MOSFET(Q11)로 흐르게 되면서, 제1충전부(CB1)의 배터리 충전이 종료된다.As described above, when 12 V, which is the power supply voltage of the comparator U01 1 / n, is output to the output terminal, the N-type MOSFET Q11 is turned on so that the current flowing to the battery flows to the N-type MOSFET Q11. Battery charging of the first charging unit CB1 is terminated.
한편, 상기 스위치부(4)는, NPN트랜지스터(Q12)의 베이스가 DC 12V에 연결되어 항상 온상태이며, PWM 제어부(2)의 BATT+에서 공급되는 충전전압을 NPN트랜지스터(Q13)에 온조건을 제공하고, 이는 다시 PNP트랜지스터(Q14)의 온조건이 되어 BATT+의 충전전압이 배터리 충전단자(P11)로 공급된다. 이 때, N형 MOSFET(Q11)는 마이콤(1)으로부터 온신호(5V)가 없기 때문에, 오프(OFF)상태가 유지된다.On the other hand, in the switch unit 4, the base of the NPN transistor Q12 is connected to DC 12V and is always in the on state, and the ON voltage is supplied to the NPN transistor Q13 from the charging voltage supplied from the BATT + of the PWM control unit 2. This is again the on condition of the PNP transistor Q14 so that the charging voltage of BATT + is supplied to the battery charging terminal P11. At this time, since the N-type MOSFET Q11 has no on-signal 5V from the microcomputer 1, the OFF state is maintained.
만약, 충전중인 전지가 만충전이 되거나, 전지가 없는 상태일 경우, BP-1로 하이신호(5V)가 공급되고, N형 MOSFET(Q11)가 온상태가 되면, NPN트랜지스터(Q12)의 콜렉터 전위와 NPN트랜지스터(Q13)의 에미터 전위가 등전위가 되기 때문에, NPN트랜지스터(Q13)가 오프가 되어, 결과적으로 메인 스위치인 PNP트랜지스터(Q14)가 오프되게 된다.If the battery being charged is fully charged or there is no battery, when the high signal (5V) is supplied to the BP-1 and the N-type MOSFET Q11 is turned on, the collector potential of the NPN transistor Q12 is And the emitter potential of the NPN transistor Q13 becomes equipotential, the NPN transistor Q13 is turned off, and as a result, the main switch PNP transistor Q14 is turned off.
이는, 충전단자에 접속된 전지에서 충전 오프기간중 BATT+로 누설되는 전류를 방지하는 효과를 갖게 한다.This has the effect of preventing a current leaking into the BATT + during the charge-off period in the battery connected to the charging terminal.
이어, 다음의 충전부, 예컨대 제2충전부(CB2)에 인가된 충전전류는 제1충전부(CB1)에서와 마찬가지로 동작하여 충전하고자 하는 배터리를 충전하면서 충전중인 배터리의 -단자를 통해 다음의 충전부에 인가된다.Subsequently, the charging current applied to the next charging unit, for example, the second charging unit CB2, operates in the same manner as in the first charging unit CB1 and is applied to the next charging unit through the negative terminal of the battery being charged while charging the battery to be charged. do.
그리고, 제n충전부(CBn)에 삽입된 배터리를 충전할 경우, 상기와 마찬가지의 동작에 따라 충전 동작이 이루어지고, 충전전류(BATT-)가 배터리의 -단자로부터 PWM 제어부(2)로 인가되어 전체 배터리의 충전과 관련한 전류통로를 형성하게 된다.When the battery inserted into the n-th charging unit CBn is charged, the charging operation is performed according to the same operation as described above, and the charging current Batt- is applied to the PWM controller 2 from the − terminal of the battery. This will create a current path for charging the entire battery.
이상 기술한 바와 같이, 도 3 및 도 4에 나타낸 기존의 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 구성과 본 발명의 다른 점은, ① 충전전류 바이패스 FET(Q11~Qn1)의 드라이브 TR(도 4의 Q11, Q12, R11~R15)이 비교기(U01 1/n~n/n)로 변경되고(기능은 동일함), ② AAA형 충전단자(P13~Pn3) 및 배터리 크기 감지회로(Q14, Q15, R17~R22)가 삭제되고, AA형 단자와 같이 쓰도록 변경되고(AA 및 AAA형 전지에 동일한 충전전류를 흘림, 전지의 길이는 -극 단자를 보완하여 공용화 함), ③ 풀업 저항(R12; 본 발명)에 직렬로 누설전류 방지용 다이오드(D12)를 추가하며, ④ 블록킹 다이오드인 D11~Dn1이 스위치부(4; Q12~Q14, R19, R20)의 스위치로 변경된 점에 있다.As described above, the conventional nickel cadmium / nickel-metal hydride battery series simultaneous rapid charging device shown in FIGS. 3 and 4 differs from the present invention in that the drive TR of the charge current bypass FETs Q11 to Qn1 is different. (Q11, Q12, R11 to R15 in FIG. 4) are changed to comparators (U01 1 / n to n / n) (the functions are the same), ② AAA type charging terminal (P13 to Pn3) and battery size sensing circuit ( Q14, Q15, R17 ~ R22) are deleted, changed to use with AA type terminal (the same charging current flows to AA and AAA type battery, and battery length is shared by complementing -pole terminal), ③ Pullup The leakage current prevention diode D12 is added in series with the resistor R12 (the present invention), and the blocking diodes D11 to Dn1 are changed to the switches of the switch section 4 (Q12 to Q14, R19 and R20).
한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, it can change and implement variously within the range which does not deviate from the summary of this invention.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전력손실이 보다 적으면서 전지로부터의 누설전류가 거의 없는 니켈카드뮴/니켈수소 배터리 직렬 동시 급속충전장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nickel cadmium / nickel-metal hydride battery series simultaneous rapid charging device with less power loss and little leakage current from the battery.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 전체 블록도,1 is an overall block diagram of a battery series simultaneous rapid charging apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 직렬 동시 급속충전장치 중 제1충전부의 상세 회로도,2 is a detailed circuit diagram of a first charging unit of a battery series simultaneous rapid charging apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 종래의 배터리 직렬 동시 급속충전장치의 전체 블록도,3 is an overall block diagram of a conventional battery series simultaneous rapid charging device,
도 4는 종래의 배터리 직렬 동시 급속충전장치 중 제1충전부의 상세 회로도이다.4 is a detailed circuit diagram of a first charging unit of a conventional battery series simultaneous rapid charging device.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 --- 마이콤,1 --- micom,
2 --- PWM 제어부,2 --- PWM control unit,
3 --- 배터리 충전부,3 --- battery charger,
4 --- 스위치부,4 --- switch unit,
5 --- 배터리전압 감지부,5 --- battery voltage detector,
CB1∼CBn --- 제1∼제n충전부,CB1 to CBn --- first to nth charging parts,
D12 --- 누설전류 방지용 다이오드,D12 --- leakage current prevention diode,
P11,P12 --- 충전단자.P11, P12 --- Charging terminal.
Claims (1)
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