KR100962097B1 - Recharging Circuit for the Battery of a Vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LC회로의 전해콘덴서에 순간적으로 높은 전압을 여기하고, 인덕터에 의해 전해콘덴서의 전압으로 배터리를 충전하되, 2조의 충전회로가 대칭되도록 구성한 배터리 충전 회로를 제공하기 위해, 발전기에 직렬로 접속되는 제1 및 제2 배터리의 직렬회로와 병렬접속되는 제1 및 제2 LC회로; 상기 회로와 병렬접속되는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며, 제1 LC회로(L1, C2)의 제1 인덕터(L1)는 제1 스위치(SW1)를 통해 발전기의 +단자(PA) 측에 접속되며, 제1 LC회로를 구성하는 제1 인덕터(L1)와 제2 전해콘덴서(C2)의 접점(P2)은 제3 스위치(SW3)를 통해 제1 배터리(BT1) 및 제2 배터리(BT2)의 접점(PB)에 접속되어 지며, 제2 LC회로(L2, C1)의 제2 인덕터(L2)는 제4 스위치(SW4)를 통해 발전기의 -단자(접지) 측에 접속되며, 제2 LC회로를 구성하는 제2 인덕터(L2)와 제1 전해콘덴서(C1)의 접점(P1)은 제2 스위치(SW3)를 통해 제1 배터리(BT1) 및 제2 배터리(BT2)의 접점(PB)에 접속되어 지며, 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)와 그리고 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4) 중 어느 하나가 닫히면 다른 하나는 열리도록 상호 상보적으로 동작하도록 하는 스위칭 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
배터리, 충전회로, LC회로, 상보적, 스위칭 수단
The present invention excites a high voltage to the electrolytic capacitor of the LC circuit instantaneously, and charges the battery to the voltage of the electrolytic capacitor by the inductor, but in order to provide a battery charging circuit configured so that two sets of charging circuits symmetrical, in series with the generator First and second LC circuits connected in parallel with the series circuits of the first and second batteries to be connected; First and second diodes connected in parallel with the circuit, and the first inductor L1 of the first LC circuits L1 and C2 is connected to the + terminal PA side of the generator through the first switch SW1. The contact point P2 of the first inductor L1 and the second electrolytic capacitor C2 constituting the first LC circuit is connected to the first battery BT1 and the second battery BT2 through the third switch SW3. The second inductor L2 of the second LC circuit L2, C1 is connected to the negative terminal (ground) side of the generator through the fourth switch SW4, and the second The contact P1 of the second inductor L2 and the first electrolytic capacitor C1 constituting the LC circuit is the contact PB of the first battery BT1 and the second battery BT2 through the second switch SW3. The first switch SW1 and the third switch SW3 and one of the second switch SW2 and the fourth switch SW4 when the one of the second switch SW2 and the fourth switch SW4 is closed. It further comprises a switching means for It is done.
Battery, Charging Circuit, LC Circuit, Complementary, Switching Means
Description
본 발명은 차량용 배터리의 재충전회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 직렬접속되는 분리된 배터리를 균일하게 충전시키기 위한 차량용 배터리의 재충전회로에 관한 것이다.The present invention relates to a recharging circuit of a vehicle battery, and more particularly to a recharging circuit of a vehicle battery for uniformly charging two separate connected battery connected in series.
일반적으로 소형 승용차의 경우에는 12V의 배터리를 사용하나, 고급형 승용차나 SUV용 승용차의 경우에는 12V 배터리를 두 개 이상 접속하여 24V 이상의 전원을 지원할 수 있도록 구성된다. 그리고, 이와 같이 두 개 이상의 직렬접속된 배터리의 사용은 차량이 대형화 고급화되어 갈수록 높은 전압을 지원하는 전원기기를 차량 내에 갖추어야 하기 때문에, 더욱 더 많이 필요로 되어 가고 있는 실정이다.In general, small passenger cars use 12V batteries, but in high-end cars and SUVs, more than two 12V batteries can be connected to support more than 24V power. In addition, as the use of two or more series-connected batteries increases as the vehicle becomes larger and more advanced, more and more power supply devices supporting high voltage are required in the vehicle.
역으로, 24V 전원을 기본으로 하는 차량이라도 12V 전원을 요구하는 부품이 사용되기 때문에, 24V 전원을 기본으로 하는 차량의 경우에도 12V 전압을 출력할 수 있어야 한다.On the contrary, since a vehicle requiring a 12V power supply is used even in a vehicle based on a 24V power supply, a 12V voltage must be able to be output even in a vehicle based on a 24V power supply.
따라서, 이와 같은 이유로 24V 차량에서는 충전전압의 절반을 12V 배터리 2개를 직렬로 연결하여 사용하게 되며, 결국 충전전압의 절반을 12V 배터리 2개에 균일하게 충전할 필요가 있는 바, 균일하게 충전되지 않으면 충전전압이 불안정할 뿐만 아니라 배터리의 수명에도 악영향을 끼치기 때문이다.Therefore, for this reason, in a 24V vehicle, half of the charging voltage is used by connecting two 12V batteries in series. As a result, half of the charging voltage needs to be uniformly charged in two 12V batteries. If not, the charging voltage is unstable and adversely affects the life of the battery.
그리고, 이러한 24V 차량에서 충전전압의 절반을 12V 배터리 2개에 균일하게 충전하여 전압 밸런스를 유지하는 종래의 방식으로는, DC-DC 컨버터를 이용하는 방법 및 배터리 이퀄라이저를 이용하는 방식이 있었다.In the 24V vehicle, conventional methods of uniformly charging half of the charging voltage to two 12V batteries to maintain voltage balance include a method using a DC-DC converter and a method using a battery equalizer.
그런데, DC-DC 컨버터를 이용하는 전자의 방법은 전류를 많이 뽑아내지 못한다는 단점이 있었으며, 반대로 배터리 이퀄라이저를 이용하는 후자의 방식은 부하에 의해 영향을 받는다는 문제점이 있었다. 더욱이, 이들 두 가지 방식 공히, 배터리의 전압이 어느 정도는 다르게 되어, 배터리의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.However, the former method using a DC-DC converter has a drawback in that it does not draw much current. On the contrary, the latter method using a battery equalizer is affected by a load. Moreover, in both these methods, there is a problem that the voltage of the battery is somewhat different, which shortens the life of the battery.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소위 'Step-down' 방식을 사용하는 벅(Buck) 방식에 의해, LC회로의 전해콘덴서에 순간적으로 높은 전압을 여기하고, 인덕터에 의해 전해콘덴서의 전압으로 12V 배터리를 충전하되, 2조의 충전회로가 대칭되도록 구성한 배터리 충전 회로를 제공함이 목적이다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by a buck method using a so-called 'step-down' method, to excite an instantaneously high voltage to the electrolytic capacitor of the LC circuit, the inductor An object of the present invention is to provide a battery charging circuit configured to charge a 12V battery using a voltage of an electrolytic capacitor, and to configure two sets of charging circuits to be symmetrical.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 차량용 배터리의 재충전회로는, 발전기(ALT)에 의해 적어도 2개 이상의 배터리(BT1, BT2)를 충전시키는 차량용 배터리의 재충전회로로서, 상기 발전기에 직렬로 접속되는 제1 및 제2 배터리(BT1, BT2); 상기 제1 및 제2 배터리의 직렬회로와 병렬접속되는 제1 LC회로(L1, C2); 상기 제1 및 제2 배터리의 직렬회로와 병렬접속되는 제2 LC회로(L2, C1); 상기 제1 LC회로와 병렬접속되는 제2 다이오드(D2); 및 상기 제2 LC회로와 병렬접속되는 제1 다이오드(D1) 를 포함하며, 상기 제1 LC회로(L1, C2)의 제1 인덕터(L1)는 제1 스위치(SW1)를 통해 발전기의 +단자(PA) 측에 접속되며, 제1 LC회로를 구성하는 상기 제1 인덕터(L1)와 제2 전해콘덴서(C2)의 접점(P2)은 제3 스위치(SW3)를 통해 상기 제1 배터리(BT1) 및 제2 배터리(BT2)의 접점(PB)에 접속되어 지며, 상기 제2 LC회로(L2, C1)의 제2 인덕터(L2)는 제4 스위치(SW4)를 통해 발전기의 -단자(접지) 측에 접속되며, 제2 LC회로를 구성하는 상기 제2 인덕터(L2)와 제1 전해콘덴서(C1)의 접점(P1)은 제2 스위치(SW3)를 통해 상기 제1 배터리(BT1) 및 제2 배터리(BT2)의 접점(PB)에 접속되어 지며, 상기 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3) 중 어느 하나가 닫히면 다른 하나는 열리도록 상호 상보적으로 동작하도록 하는 제1 스위칭 수단; 및 상기 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4) 중 어느 하나가 닫히면 다른 하나는 열리도록 상호 상보적으로 동작하도록 하는 제2 스위칭 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. A vehicle battery recharging circuit according to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention is a recharging circuit of a vehicle battery for charging at least two or more batteries (BT1, BT2) by the generator (ALT), First and second batteries BT1 and BT2 connected in series to the generator; First LC circuits L1 and C2 connected in parallel with the series circuits of the first and second batteries; Second LC circuits L2 and C1 connected in parallel with the series circuits of the first and second batteries; A second diode (D2) connected in parallel with the first LC circuit; And a first diode D1 connected in parallel with the second LC circuit, wherein the first inductor L1 of the first LC circuits L1 and C2 is connected to the + terminal of the generator through the first switch SW1. The contact point P2 of the first inductor L1 and the second electrolytic capacitor C2, which is connected to the PA side and constitutes a first LC circuit, is connected to the first battery BT1 through a third switch SW3. ) And the second inductor L2 of the second LC circuits L2 and C1 are connected to the contact point PB of the second battery BT2, and the -terminal (ground) of the generator through the fourth switch SW4. And a contact point P1 of the second inductor L2 and the first electrolytic capacitor C1 constituting the second LC circuit are connected to the first battery BT1 and the second switch SW3. The first switching is connected to the contact point PB of the second battery BT2, and when one of the first switch SW1 and the third switch SW3 is closed, the first switching to operate mutually complementary to open the other. Way; And second switching means for operating mutually complementary to open one of the second switch SW2 and the fourth switch SW4 when the other switch is closed.
바람직하게는, 상기 제1 스위칭 수단은, 상기 제1 인덕터(L1) 및 제2 콘덴서(C2)의 접점(P2)의 전압(V2)을 기준전압과 비교하는 제1 비교부(10)와 상기 제1 비교부의 출력에 의해 상기 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)를 상보적으로 개폐하는 제1 드라이버(20)로 구성되며, 상기 제2 스위칭 수단은, 상기 제2 인덕터(L2) 및 제1 콘덴서(C1)의 접점(P1)의 전압(V1)을 기준전압과 비교하는 제2 비교부(30)와 상기 제2 비교부의 출력에 의해 상기 제4 스위치(SW4) 및 제2 스위치(SW2)를 상보적으로 개폐하는 제2 드라이버(40)로 구성되는 것을 특징으로 하며, Preferably, the first switching means, the
더욱 바람직하게는, 상기 제1 비교부(10)는, 상기 발전기(ALT)의 1/2 전압을 기준전압(1/2ALT)으로 하고, 상기 제1 인덕터(L1) 및 제2 콘덴서(C2)의 접점(P2)의 TP2 전압(V2)을 비교전압으로 하는 제1 비교기를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 비교부(20)는, 상기 발전기(ALT)의 1/2 전압을 기준전압(1/2ALT)으로 하고, 상기 제2 인덕터(L2) 및 제1 콘덴서(C1)의 접점(P1)의 TP1 전압(V1)을 비교전압으로 하는 제2 비교기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,More preferably, the
가장 바람직하게는, 상기 제1 비교기의 출력(TP3)이 레벨쉬프트 회로를 통해, NOR 게이트의 일 입력으로 되며, 상기 NOR 게이트의 타 입력은 상기 레벨 쉬프트 회로의 출력이 딜레이 회로를 통해 TP4로서 인가되며, 상기 제2 비교기의 출력(TP5)은 레벨쉬프트 회로를 통해, AND 게이트의 일 입력으로 되며, 상기 AND 게이트의 타 입력은 상기 레벨 쉬프트 회로의 출력이 인버터 및 딜레이 회로를 통해 TP7로서 인가되는 것을 특징으로 하다.Most preferably, the output TP3 of the first comparator is one input of the NOR gate through the level shift circuit, and the other input of the NOR gate is applied as the TP4 through the delay circuit. The output TP5 of the second comparator is one input of an AND gate through a level shift circuit, and the other input of the AND gate is applied as TP7 through an inverter and a delay circuit. It is characterized by.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 차량용 배터리 충전회로에 의하면, 안정적인 24V 및 12V 전원을 동시에 공급할 수 있으면서도, 배터리 전압 밸런스 유지로 배터리의 수명을 연장할 수 있고, 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하여 교환주기를 파악할 수 있다는 장점이 있다.According to the vehicle battery charging circuit according to the present invention configured as described above, it is possible to supply a stable 24V and 12V power at the same time, while maintaining the battery voltage balance can extend the life of the battery, and monitor and replace the battery status in real time The advantage is that you can identify the cycle.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 재충전회로의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a battery recharging circuit according to the present invention with reference to the accompanying drawings will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 재충전회로의 원리를 설명하는 회로도이고, 도 2는 본 발명의 도 1의 실시예에 따른 배터리 재충전회로의 구체적인 회로도이며, 도 3은 도 2의 회로의 각 지점에서의 타이밍도이다.1 is a circuit diagram illustrating the principle of a battery recharging circuit according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a specific circuit diagram of a battery recharging circuit according to the embodiment of Figure 1 of the present invention, Figure 3 is a circuit of Figure 2 Is a timing diagram at each point.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 충전원리를 설명하면 다음과 같다. First, referring to Figure 1, the charging principle of the present invention will be described.
일례로 DC 28V를 생산하는 발전기(ALT)에, 각각 6개의 셀로 이루어지는 12V 배터리(BT1, BT2)가 직렬접속되어 진다. 한편, 상기 배터리에는 병렬로 2조의 LC회로가 접속되는 바, 제1 LC회로(L1, C2)의 제1 인덕터(L1)는 제1 스위치(SW1)를 통해 발전기의 +단자(PA) 측에 접속되며, 제1 LC회로를 구성하는 상기 제1 인덕터(L1)와 제2 전해콘덴서(C2)의 접점(P2)은 제3 스위치(SW3)를 통해 상기 제1 배터 리(BT1) 및 제2 배터리(BT2)의 접점(PB)에 접속되어 진다. 제2 콘덴서의 타단은 발전기의 -단자(접지)에 접속되어 진다. 아울러, 상기 제1 LC회로와는 병렬로 제2 다이오드(D2)가 접속되어 제2 루프(LP2)를 형성한다. 결국, 발전기(ALT)-제1 스위치(SW1)-제1 인덕터(L1)-제 콘덴서(C2)-발전기(ALT)가 제1 루프(LP1)를 형성하게 되며, 제2 콘덴서(C2)-제3 스위치(SW3)-제2 배터리(BT2)가 제3 루프(LP3)를 형성하게 된다.As an example, 12V batteries BT1 and BT2 each consisting of six cells are connected in series to a generator ALT producing DC 28V. Meanwhile, two sets of LC circuits are connected to the battery in parallel. The first inductor L1 of the first LC circuits L1 and C2 is connected to the + terminal PA side of the generator through the first switch SW1. The contact point P2 of the first inductor L1 and the second electrolytic capacitor C2 constituting the first LC circuit is connected to the first battery BT1 and the second through a third switch SW3. It is connected to the contact point PB of the battery BT2. The other end of the second capacitor is connected to the negative terminal (ground) of the generator. In addition, the second diode D2 is connected to the first LC circuit in parallel to form a second loop LP2. As a result, the generator ALT-the first switch SW1-the first inductor L1-the capacitor C2-generator ALT forms the first loop LP1, and the second capacitor C2- The third switch SW3 and the second battery BT2 form the third loop LP3.
유사하나 역방향으로 대칭이 되도록, 상기 배터리에 병렬로 접속되는 제2 LC회로(L2, C1)의 제2 인덕터(L2)는 제4 스위치(SW4)를 통해 발전기의 -단자(접지) 측에 접속되며, 제2 LC회로를 구성하는 상기 제2 인덕터(L2)와 제1 전해콘덴서(C1)의 접점(P1)은 제2 스위치(SW3)를 통해 상기 제1 배터리(BT1) 및 제2 배터리(BT2)의 접점(PB)에 접속되어 진다. 제1 콘덴서의 타단은 발전기의 +단자(PA)에 접속되어 진다. 아울러, 상기 제2 LC회로와는 병렬로 제1 다이오드(D1)가 접속되어 제5 루프(LP4)를 형성한다. 결국, 발전기(ALT)-제1 콘덴서(C1)-제2 인덕터(L2)-제4 스위치(SW4)-발전기(ALT)가 제4 루프(LP4)를 형성하게 되며, 제1 콘덴서(C1)-제1 배터리(BT1)-제2 스위치(SW2)가 제6 루프(LP6)를 형성하게 된다.The second inductor L2 of the second LC circuits L2 and C1 connected in parallel to the battery is connected to the negative terminal (ground) side of the generator via a fourth switch SW4 so as to be symmetrical in the reverse direction. The contact point P1 of the second inductor L2 and the first electrolytic capacitor C1 constituting the second LC circuit is connected to the first battery BT1 and the second battery through a second switch SW3. It is connected to the contact point PB of BT2). The other end of the first capacitor is connected to the + terminal PA of the generator. In addition, the first diode D1 is connected in parallel with the second LC circuit to form a fifth loop LP4. As a result, the generator ALT-first capacitor C1-second inductor L2-fourth switch SW4-generator ALT forms a fourth loop LP4, and the first capacitor C1 The first battery BT1 and the second switch SW2 form the sixth loop LP6.
상기 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)는 제1 인덕터(L1) 및 제2 콘덴서(C2)의 접점(P2)의 전압(V2)에 의해 개폐되는 바, 상기 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)는 하나가 닫히면 다른 하나는 열리도록 상호 상보적으로 동작하여야 한다.The first switch SW1 and the third switch SW3 are opened and closed by the voltage V2 of the contact point P2 of the first inductor L1 and the second capacitor C2. ) And the third switch (SW3) should be complementary to each other to open one when the other is closed.
마찬가지로, 상기 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4)는 제2 인덕터(L2) 및 제1 콘덴서(C1)의 접점(P1)의 전압(V1)에 의해 개폐되는 바, 상기 제2 스위치(SW2) 및 제4 스위치(SW4) 역시 하나가 닫히면 다른 하나는 열리도록 상호 상보적으로 동작하여야 한다.Similarly, the second switch SW2 and the fourth switch SW4 are opened and closed by the voltage V1 of the contact point P1 of the second inductor L2 and the first capacitor C1. SW4 and the fourth switch SW4 should also operate complementarily to open one when the other is closed.
이상의 제1 스위치(SW1) 및 제3 스위치(SW3)를 서로 상보적으로 온/오프되도록 하는 제1 스위칭 수단을 도 2를 참조하여 설명하면, 상기 제1 인덕터(L1) 및 제2 콘덴서(C2)의 접점(P2)의 전압(V2)을 기준전압과 비교하는 제1 비교부(10)와 상기 비교부의 출력에 의해 제1 스위치(SW1)로서의 제2 FET(Q2) 및 제3 스위치(SW3)로서의 제8 FET(Q8)를 개폐하는 제1 드라이버(20)로 구성된다. Referring to FIG. 2, a first switching means for turning on / off the first switch SW1 and the third switch SW3 as described above will be described with reference to FIG. 2. The first inductor L1 and the second capacitor C2 are described. The second FET Q2 and the third switch SW3 as the first switch SW1 by the
제1 비교부(10)의 기준전압(1/2ALT)은 발전기 전압(ALT)에 접속된 분압용 저항(R)에 의해 정해지는 바, 본 실시예에서는 동일한 분압저항에 의해 발전기(ALT) 전압의 1/2로 설정되어 진다. 상기 기준전압은 제1 비교기의 -입력단자에 인가되어 지며, 상기 제1 비교기의 +입력단자에는 상기 제1 인덕터(L1) 및 제2 콘덴서(C2)의 접점(P2)의 TP2 전압(V2)이 인가되어 진다. 상기 제1 비교기의 출력(TP3)은 레벨쉬프트 회로를 통해, NOR 게이트의 일 입력으로 되며, 상기 NOR 게이트의 타 입력은 상기 레벨 쉬프트 회로의 출력이 딜레이 회로를 통해 TP4로서 인가된다.The
제1 드라이버(20)는, 여러 개의 FET(Q1,Q3,Q4-Q7)와 인버터 등의 소자들로 구성되어 진다.The
이상의 제4 스위치(SW4) 및 제2 스위치(SW2)를 서로 상보적으로 온/오프되도록 하는 제2 스위칭 수단 역시, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 제2 인덕터(L2) 및 제1 콘덴서(C1)의 접점(P1)의 전압(V1)을 기준전압과 비교하는 제2 비교부(30)와 상기 비교부의 출력에 의해 제4 스위치(SW4)로서의 제14 FET(Q14) 및 제2 스위치(SW2)로서의 제9 FET(Q9)를 개폐하는 제2 드라이버(40)로 구성된다. As shown in FIG. 2, the second switching means for causing the above-mentioned fourth switch SW4 and the second switch SW2 to be turned on / off complementary to each other also includes the second inductor L2 and the first capacitor C1. The 14th FET Q14 and the 2nd switch SW2 as a 4th switch SW4 by the 2nd comparing
제3 비교부(30)의 기준전압(1/2ALT)은 역시 발전기 전압(ALT)에 접속된 분압용 저항(R)에 의해 정해지는 바, 역시 동일한 분압저항에 의해 발전기 전압의 1/2로 설정되어 진다. 상기 기준전압은 제2 비교기의 -입력단자에 인가되어 지며, 상기 제2 비교기의 +입력단자에는 상기 제2 인덕터(L2) 및 제1 콘덴서(C1)의 접점(P1)의 TP1 전압(V1)이 인가되어 진다. 상기 제2 비교기의 출력(TP5)은 레벨쉬프트 회로를 통해, AND 게이트의 일 입력으로 되며, 상기 AND 게이트의 타 입력은 상기 레벨 쉬프트 회로의 출력이 인버터를 통하여 반전되고(TP6) 다시 딜레이 회로를 통해 TP7로서 인가된다.The
제2 드라이버(40) 역시, 여러 개의 FET(Q10-Q13,Q15,Q16)와 인버터 등의 소자들로 구성되어 진다.The
도 1에 도시된 이상의 본 발명의 회로에 의한 충전동작을 설명하면, 먼저 제1 LC회로(L1, C2)에 의한 제2 배터리(BT2)의 충전동작은, 초기 제1 스위치(SW1)가 '온'이고 제3 스위치(SW3)가 '오프'일 때, 제1 루프(LP1)가 형성되면서 제1 인덕 터(L1)에는 유도기전력이 형성되고 제2 콘덴서(C2)에는 발전기 전압(28V)의 1/2 정도의 전압이 충전되어 진다. 다음 제1 스위치(SW1)가 '오프'이고 제3 스위치(SW3)가 '온'으로 전환될 때, 제2 루프(LP2)가 형성되면서 제1 인덕터(L1)에 충전된 유도기전력이 제2 콘덴서(C2)에 전압형태로 순간적으로 충전되는 바, 이와 거의 동시에, 마지막으로 제3 루프(LP3)가 형성되면서 상기 제2 콘덴서(C2)에 충전된 전압이 상기 제2 배터리(BT2)에 충전되어 진다.Referring to the charging operation by the circuit of the present invention shown in FIG. 1, first, the charging operation of the second battery BT2 by the first LC circuits L1 and C2 is performed by the initial first switch SW1. On 'and when the third switch SW3 is' off', an induction electromotive force is formed in the first inductor L1 while the first loop LP1 is formed, and the generator voltage 28V is formed in the second capacitor C2. About half of the voltage is charged. Next, when the first switch SW1 is 'off' and the third switch SW3 is turned 'on', the induced electromotive force charged in the first inductor L1 is formed when the second loop LP2 is formed. The capacitor C2 is instantaneously charged in the form of a voltage. At the same time, the voltage charged in the second capacitor C2 is charged to the second battery BT2 while the third loop LP3 is finally formed. It is done.
유사하게, 제2 LC회로(L2, C1)에 의한 제1 배터리(BT1)의 충전동작은, 초기 제4 스위치(SW4)가 '온'이고 제2 스위치(SW2)가 '오프'일 때, 제4 루프(LP4)가 형성되면서 제2 인덕터(L2)에는 유도기전력이 형성되고 제1 콘덴서(C1)에는 발전기 전압(28V)의 1/2 정도의 전압이 충전되어 진다. 다음 제4 스위치(SW4)가 '오프'이고 제2 스위치(SW2)가 '온'으로 전환될 때, 제5 루프(LP5)가 형성되면서 제2 인덕터(L2)에 충전된 유도기전력이 제1 콘덴서(C1)에 전압형태로 순간적으로 충전되는 바, 이와 거의 동시에, 마지막으로 제6 루프(LP6)가 형성되면서 상기 제1 콘덴서(C1)에 충전된 전압이 상기 제1 배터리(BT1)에 충전되어 진다.Similarly, the charging operation of the first battery BT1 by the second LC circuits L2 and C1 is performed when the initial fourth switch SW4 is 'on' and the second switch SW2 is 'off'. As the fourth loop LP4 is formed, an induction electromotive force is formed in the second inductor L2, and a voltage of about 1/2 of the generator voltage 28V is charged in the first capacitor C1. Next, when the fourth switch SW4 is 'off' and the second switch SW2 is turned 'on', the induced electromotive force charged in the second inductor L2 is formed while the fifth loop LP5 is formed. The capacitor C1 is instantaneously charged in the form of a voltage. At the same time, the voltage charged in the first capacitor C1 is charged to the first battery BT1 at the same time as the sixth loop LP6 is formed. It is done.
이제, 이상의 동작을 가능하게 하기 위한 스위칭 동작을 도 2를 참조하여 설명한다. Now, a switching operation for enabling the above operation will be described with reference to FIG.
발전기의 +출력단(PA)의 전압(일례로 약 28V)의 1/2 전압(일례로 약 14V)을 기준전압(1/2ALT)으로 하여, 상기 제1 LC회로의 제1 인덕터(L1) 및 제2 콘덴서(C2)의 접점(P2)의 전압(TP2 전압:V2)이 제1 비교부(10)에 의해 비교되어 지는 바, 제2 콘덴서(C2)의 충전에 의한 TP2 전압이 기준전압보다 높아지면 제1 드라이버(20)의 동작에 의해, 제1 및 제3 스위치(SW1,SW3)의 절환이 이루어진다. 즉, TP2 전압이 기준전압보다 낮으면, 제1 비교부(10)의 출력(단자1)이 '로우'가 되어 제1 스위치(SW1)가 '온' 및 제3 스위치(SW3)가 '오프'로 유지되다가(제1 루프(LP1) 형성: 이때 제2 콘덴서(C2)는 충전모드임), TP2 전압이 기준전압보다 높아지면, 제1 비교부(10)의 출력(단자1)이 '하이'로 되어 제1 드라이버(20)의 동작에 의해, 제1 스위치(SW1)가 '오프' 및 제3 스위치(SW3)가 '온'으로 절환되며(제2 루프(LP2) 형성), 이후 제3 루프(LP3)가 형성되어 짐으로써, 상술한 바와 같은 제2 배터리(BT2)의 충전이 이루어진다(이때 제2 콘덴서(C2)는 방전모드임).The first inductor L1 of the first LC circuit and the half voltage (for example, about 14 V) of the voltage (for example, about 28 V) of the + output terminal PA of the generator are set as the reference voltage (1/2 ALT). Since the voltage (TP2 voltage: V2) of the contact point P2 of the second capacitor C2 is compared by the first comparing
유사하게, 발전기의 +출력단(PA)의 전압(일례로 약 28V)의 1/2 전압(일례로 약 14V)을 기준전압(1/2ALT)으로 하여, 상기 제2 LC회로의 제2 인덕터(L2) 및 제1 콘덴서(C1)의 접점(P1)의 전압(TP1 전압:V1)이 제2 비교부(30)에 의해 비교되어 지는 바, 제1 콘덴서(C1)의 충전에 의한 TP1 전압이 기준전압보다 낮아지면 제2 드라이버(40)의 동작에 의해, 제2 및 제4 스위치(SW2,SW4)의 절환이 이루어진다. 즉, TP1 전압이 기준전압보다 높으면, 제2 비교부(30)의 출력(단자2)이 '하이'가 되어 제4 스위치(SW4)가 '온' 및 제2 스위치(SW2)가 '오프'로 유지되다가(제4 루프(LP4) 형성: 이때 제1 콘덴서(C1)는 충전모드임), TP1 전압이 기준전압보다 낮아지면 제2 드라이버(40)의 동작에 의해, 제2 비교부(30)의 출력(단자2)이 '로우'로 되어 제4 스위치(SW4)가 '오프' 및 제2 스위치(SW2가 '온'으로 절환되며(제5 루프(LP5) 형성), 이후 제6 루프(LP6)가 형성되어 짐으로써, 상술한 바와 같은 제1 배터리(BT1) 의 충전이 이루어진다(이때 제1 콘덴서(C1)는 방전모드임).Similarly, a second inductor of the second LC circuit (1/2 ALT) is used as a reference voltage (1/2 ALT) of a voltage (for example, about 14 V) of the voltage (for example, about 28 V) of the + output terminal PA of the generator. The voltage (TP1 voltage: V1) of L2 and the contact point P1 of the first capacitor C1 are compared by the
전술하였다시피, 제1 드라이버(10)는 접속되는 제1 및 제3 스위치(SW1,SW3)가 서로 상보적으로 절환될 수 있도록 하는 회로이며, 제2 드라이버(40)는 접속되는 제4 및 제2 스위치(SW4,SW2)가 서로 상보적으로 절환될 수 있도록 하는 회로이다.As described above, the
한편, 실제로는 상기 제1 및 제2 비교부의 회로는 더욱 복잡한 바, 제1 비교기(11)의 출력(TP3)이 레벨쉬프터(12)를 거치고, 출력단의 NOR 게이트(15)에 입력되는 바, 상기 NOR 게이트의 다른 하나의 입력은 상기 TP3의 레벨 쉬프터(12) 및 지연소자(14)에 의해 시간 딜레이된 신호(TP4)가 입력되며, 이들의 타이밍도가 도 3의 (a)에 도시되어 있다.On the other hand, the circuit of the first and second comparator is actually more complicated bar, the output TP3 of the
반면, 제2 비교기(31)의 출력(TP5)이 레벨쉬프터(32)를 거치고, 출력단의 AND 게이트(35)에 입력되는 바, 상기 AND 게이트의 다른 하나의 입력은 상기 TP5의 레벨 쉬프터(32) 및 인버터(33)에 의해 반전된 신호(TP6)가 지연소자(34)에 의해 시간 딜레이된 신호(TP7)가 입력되며, 이들의 타이밍도가 도 3의 (b)에 도시되어 있다.On the other hand, the output TP5 of the
정리하자면, 제1 LC회로의 인덕터와 콘덴서의 접점(P2)의 전압에 해당하는 TP2 전압(V2)이 발전기 전압의 1/2 보다 작으면, 제1 비교부(10)의 비교기 전압(TP3)은 '로우'이고, 초기 상황에서 딜레이된 전압(TP4) 역시 '로우' 이므로, 제1 비교부 출력(NOR 게이트 출력)은 '하이'가 되어, 제1 스위치(SW1)는 '온'이고, 제3 스위치(SW3)는 '오프'이다(도 3 (a)의 t0 - t1). 결국 제2 콘덴서(C2)가 충전상태에 있게 된다.In summary, when the TP2 voltage V2 corresponding to the voltage of the contact point P2 of the inductor and the capacitor of the first LC circuit is smaller than 1/2 of the generator voltage, the comparator voltage TP3 of the
그 후, 제2 콘덴서(C2)의 충전으로 인하여 TP2 전압(V2)이 발전기 전압의 1/2 보다 높아지면, 제1 비교부(10)의 비교기 전압(TP3)은 '하이'이고, 딜레이된 전압(TP4) 역시 '하이' 이므로, 제1 비교부 출력(NOR 게이트 출력)은 '로우'가 되어, 제1 스위치(SW1)는 턴오프되고, 제3 스위치(SW3)는 턴온되어, 제2 콘덴서(C2)가 방전되면서, 제2 배터리를 충전하게 된다. 이는 제1 비교부(10)의 딜레이 회로가 딜레이되는 시점(도 3 (a)의 t3)까지 계속된다. Thereafter, when the TP2 voltage V2 becomes higher than 1/2 of the generator voltage due to the charging of the second capacitor C2, the comparator voltage TP3 of the
다시, 제2 콘덴서(C2)의 방전으로 인하여 TP2 전압(V2)이 발전기 전압의 1/2 보다 낮아지면 TP3 출력은 '로우' 상태가 되나, 이 시점(도 3 (a)의 t2)에서는 딜레이 회로가 아직 '하이' 상태이므로 아직 제1 비교부 출력(NOR 게이트 출력)은 계속 '로우'상태이어서 제1 스위치(SW1)는 '오프'이고, 제3 스위치(SW3)는 '온'상태에 계속 있게 되어, 제2 콘덴서(C2)가 방전되면서 제2 배터리(BT2)를 계속 충전하게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 제1 비교부(10)의 딜레이 회로가 딜레이되는 시점(도 3 (a)의 t2)까지 계속된다.Again, when the TP2 voltage V2 becomes lower than 1/2 of the generator voltage due to the discharge of the second capacitor C2, the TP3 output becomes 'low', but at this time (t 2 in FIG. 3 (a)). Since the delay circuit is still 'high', the first comparator output (NOR gate output) is still 'low', so the first switch SW1 is 'off' and the third switch SW3 is 'on'. Since the second capacitor C2 is discharged, the second battery BT2 is continuously charged. That is, as described above, the delay circuit of the
이제, 제2 콘덴서(C2)의 방전으로 인하여 TP2 전압(V2)이 발전기 전압의 1/2 보다 낮은 상태가 계속되고, 게다가 제1 비교부(10)의 딜레이된 전압(TP4) 역시 '로우' 상태로 바뀌게 되면, 제1 비교부 출력(NOR 게이트 출력)은 비로소 '하이'가 되므로, 제1 스위치(SW1)는 다시 턴온되고, 제3 스위치(SW3)는 턴오프되어, 제2 콘덴서(C2)가 충전되기 시작하는 바(도 3 (a)의 t3), TP2 전압이 발전기 전압의 1/2이 될 때(도 3 (a)의 t4)까지 충전되어 진다.Now, the state where the TP2 voltage V2 is lower than 1/2 of the generator voltage due to the discharge of the second capacitor C2 is continued, and the delayed voltage TP4 of the
한편, 제2 LC회로(L2, C1)와 제2 비교부(30)의 동작에 의한 제1 배터리(BT1)의 충전 동작은 상기 제1 LC회로 및 제1 비교부의 동작과 역으로 일어나는 바, 다만, 제2 LC회로(L2, C1)의 제2 인덕터(L2)와 제1 콘덴서(C1)의 접점(P1)의 전압(TP1 전압:V1)은 배터리의 +단자(PA)에 직접 접속되어 있으므로, 도3의 (b)에서 보는 바와 같이, 초기의 TP1의 전압이 발전기 전압의 1/2 보다 높을 경우 (제2 비교부(30)의 비교기 출력(TP5)이 '하이'이며 레벨쉬프트 및 인버터 출력(TP6)이 '로우'일 경우) 에, 제2 비교부(30)의 출력(AND 게이트의 출력)이 '하이'로 되어, 제4 스위치(SW4)가 '온'이고 제2 스위치(SW2)가 '오프' 상태이어서, 제1 콘덴서(C1)가 충전상태가 되며 (도 3 (b)의 t0' - t1'), On the other hand, the charging operation of the first battery BT1 by the operation of the second LC circuit (L2, C1) and the
제1 콘덴서(C1)의 충전에 따라 TP1의 전압이 발전기 전압의 1/2 보다 낮아질 경우 (제2 비교부(30)의 비교기 출력(TP5)이 '로우'로 되며 레벨쉬프트 및 인버터 출력(TP6)이 '하이'로 될 경우) 에, 제2 비교부(30)의 출력(AND 게이트의 출력)이 '로우'로 되어, 제4 스위치(SW4)가 턴오프되고 제2 스위치(SW2)가 턴온되어, 제 콘덴서(C1)가 방전상태가 되면서 제1 배터리(BT1)가 충전되게 되며, 딜레이 회로가 딜레이되는 시점까지 계속되게 된다 (도 3 (b)의 t1' - t3'). When the voltage of TP1 becomes lower than 1/2 of the generator voltage according to the charging of the first capacitor C1 (the comparator output TP5 of the
추가적으로 부연하면, 상기 딜레이 회로는 반드시 필요한 부분은 아니나, 만약 딜레이 회로가 없는 경우, 제1 및 제2 LC 회로의 인덕터와 콘덴서 간의 접점의 비교전압이 발전기 전압의 1/2 부근에 있을 경우, 너무 빈번히 온.오프가 될 수 있어 바람직하지 않으며, 이렇게 딜레이 회로를 둠으로써, 콘덴서에 충전된 전압이 충분히 배터리로 충전될 수 있다는 부가적인 장점도 있다.In addition, the delay circuit is not necessary, but if there is no delay circuit, if the comparison voltage of the contact point between the inductor and the capacitor of the first and second LC circuits is near 1/2 of the generator voltage, It is not preferable because it can be frequently turned on and off, and there is an additional advantage that the voltage charged in the capacitor can be sufficiently charged by the battery by providing such a delay circuit.
따라서, 본 발명의 충전회로에 의하면, PWM 제어가 되면서, 효과적인 충전이 이루어짐과 동시에, 제1 및 제2 배터리의 균등한 충전이 이루어져서 배터리의 수명을 2.5배 이상 연장시키는 장점이 있다.Therefore, according to the charging circuit of the present invention, while the PWM control, the effective charging is achieved, and the first and second batteries are equally charged to have an advantage of extending the life of the battery by 2.5 times or more.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following examples are not intended to limit the scope of the invention, but merely illustrative of the components set forth in the claims of the present invention, which are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention and components of the claims Embodiments including substitutable components as equivalents in may be included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 재충전회로의 원리를 설명하는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating the principle of a battery recharging circuit according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 도 1의 실시예에 따른 배터리 재충전회로의 구체적인 회로도이다.FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a battery recharging circuit according to the embodiment of FIG. 1 of the present invention.
도 3은 도 2의 회로의 각 지점에서의 타이밍도이다.3 is a timing diagram at each point of the circuit of FIG.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
10: 제1 비교부 20: 제1 드라이버10: first comparator 20: first driver
30: 제2 비교부 40: 제2 드라이버30: second comparator 40: second driver
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