KR101204118B1 - 전원제어방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대형 기기에서 연료전지를 사용하도록 하는 전원제어방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에서, 임베디드 컨트롤러(110)는 교류-직류어댑터(300)와, 접속전지 검출부(140)를 통하여 배터리 장착부(150)에 접속된 배터리(210) 또는 연료전지(220)를 검출하고, 그 중에서 어느 하나로부터 선택적으로 전원을 공급하여 시스템을 구동한다. 이때, 임베디드 컨트롤러(110)는 교류-직류 어댑터(300)가 접속된 경우, 접속된 전지가 연료전지(220)이면 경로제어회로(120) 및 충전회로(130)를 차단하여 연료전지(220)의 충전을 차단한다. 반면, 임베디드 컨트롤러(110)는 접속된 전지가 배터리(210)이면, 배터리(210)의 상태정보에 따라 배터리(210)를 충전한다. 그리고, 교류-직류 어댑터(300)가 접속되지 않은 경우, 임베디드 컨트롤러(110)는 접속된 전지(210 또는 220)로부터 전원을 공급받아 시스템을 구동한다. 이에 따라, 본 발명은 교류-직류어댑터(300), 배터리(210) 및 연료전지(220)를 선택적으로 이용할 수 있고, 복잡한 부가회로 없이 연료전지를 사용하여 휴대형 기기의 사용시간을 연장할 수 있다.
연료전지, 충전회로, 전원제어

Description

전원제어방법 및 장치{Method and Apparatus of Power Control}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어장치의 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》
100 : 본체부 110 : 임베디드 컨트롤러
120 : 경로제어회로 130 : 충전회로
140 : 접속전지 검출부 150 : 배터리 장착부
200 : 전지부 210 : 배터리
220 : 연료전지 300 : 교류-직류 어댑터
본 발명은 전원제어방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 휴대형 기기에서 연료전지를 이용하는 경우, 기존 배터리와 병행하여 선택적으로 구동전원을 이용하도록 하는 전원제어방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 휴대형 기기에 공급되는 전원은 상용교류전원을 각 기기별 직류 전원으로 변환하는 교류-직류어댑터를 이용하거나, 내장 또는 외장 배터리를 이용한다. 특히, 휴대형 기기는 이동성을 주목적으로 하여 배터리의 용량이 중요한 요건이었다. 최근, 휴대형 기기에 리튬 2차전지가 많이 사용되고 있다. 상기 리튬 2차전지는 메모리현상이 없고 작동전압이 3.7V로 높으며 출력이 안정적이다. 또한, 리튬 2차전지는 배터리의 잔량 확인이 니켈류의 배터리보다 정확한 장점이 있다. 반면, 리튬 2차전지는 기기마다 형태가 다르게 제작되어 호환이 불가능한 경우가 발생되고, 가격도 다른 종류의 충전지에 비하여 비싸며 무게가 무겁고, 폐기시에 환경을 오염시키는 단점이 있다.
이에, 최근 연료전지의 개발 및 상용화가 가시화되고 있다. 상기 연료전지는 도시가스, LPG, 메탄올, 메탄, 수소, 가솔린 등의 화학연료를 이용하여 수소와 산소가 가지고 있는 화학 에너지를 전기화학반응에 의하여 직접 전기 에너지로 변환시키는 고효율의 무공해 발전장치이다. 이러한 연료전지의 공기극(cathode)에는 산소가 공급되고, 연료극(anode)에는 수소가 공급되어 물의 전기분해 역반응으로 전기화학반응이 진행되어 전기, 열, 물이 발생한다. 이러한 연료전지 중에서 휴대형 기기에 사용되는 직접메탄올 연료전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell)와 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)는 에너지밀도가 상기 리튬 2차전지에 비해 3배 정도 크며, 폭발 위험성이 전혀 없고, 폐기시 공해를 발생시키지 않으며, 카트리지 형태의 메탄올 저장용기를 교환함으로써(refuel) 거의 무제한으로 사용이 가능하다. 따라서, 연료통만 지니고 다니면 얼마든지 오랫동안 연료전지의 사용이 가능하므로, “1회 충전시 가능한 사용시간” 이란 말이 전혀 무의미하게 된다.
이러한 연료전지를 휴대형 기기의 배터리 장착부에 접속하여 사용하는 경우, 교류-직류어댑터로부터의 전원이 충전을 위하여 연료전지에 공급되는 문제점이 발생한다. 이에 따라, 종래의 휴대형 기기는 배터리 및 충전회로와 연료전지가 호환되지 않아 연료전지를 교류-직류어댑터 접속구에 접속해야만 하고, 연료전지를 별도로 보관해야 하는 불편함이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 장착부에 연료전지를 장착하여 연료전지와 배터리를 선택적으로 사용하는 전원제어방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 연료전지가 사용되는 경우, 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용한 충전을 차단하는 전원제어방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연료전지를 사용하여 휴대형 기기의 사용시간을 연장하는 전원제어방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원제어방법은 연료전지, 배터리 및 교류-직류 어댑터 중 어느 하나로부터 전원을 공급받는 단계와, 상기 전원이 상기 교류-직류 어댑터로부터 공급되는 전원인 경우, 상기 연료전지 또는 상기 배터리의 충방전 동작을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 또는 상기 연료전지는, 자신의 상태정보 또는 레벨신호를 전송 하여 전지종류를 진단하도록 하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 레벨 신호는, 상기 배터리의 접속에 따라 배터리 접속신호는 하이 레벨이고, 연료전지 접속신호는 로우 레벨이거나, 상기 연료전지의 접속에 따라 배터리 접속신호는 로우 레벨이고, 연료전지 접속신호는 하이 레벨인 것이 바람직하다.
상기 상태정보는, 상기 배터리의 충전용량, 충전전압, 충전전류 및 온도를 포함하고, 상기 연료전지의 남은 용량, 전압, 전류를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 충방전동작 제어단계는, 상기 연료전지가 검출된 경우, 상기 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용한 상기 연료전지의 충전을 차단하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 충방전동작 제어단계는, 상기 배터리가 검출된 경우, 상기 검출된 상태정보에 따라 상기 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 다른 양상에 따른 전원제어방법은 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용하여 시스템을 구동하는 단계, 연료전지의 접속을 검출하는 단계, 그리고 상기 연료전지가 접속된 경우, 상기 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용한 상기 연료전지의 충전을 차단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양상에 따른 전원제어방법은 연료전지로부터 공급되는 전원을 이용하여 시스템을 구동하는 단계, 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 검출하는 단계, 그리고 상기 교류-직류어 댑터로부터 공급되는 전원을 이용하여 상기 시스템을 구동하고, 상기 연료전지의 충전을 차단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원제어장치는 배터리를 충전하는 충전회로, 연료전지 및 상기 배터리의 접속을 감지하는 접속전지 검출부, 그리고 교류-직류 어댑터, 상기 연료전지 및 상기 배터리의 접속 여부에 따라 상기 충전회로의 충전동작을 제어하는 임베디드 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
전원을 선택적으로 공급하고, 상기 배터리 또는 상기 연료전지의 충방전 경로를 제어하는 경로제어회로를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 배터리 또는 상기 연료전지가 장착되는 소정 공간을 형성하는 배터리 장착부를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 연료전지와 배터리를 선택적으로 사용하고, 교류-직류어댑터로부터 전원이 공급되는 경우, 연료전지로의 충전을 차단한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어방법 및 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어장치의 블럭 구성도이다.
도 1에서, 본 발명에서 본체부(100)에는 배터리(210) 또는 연료전지(220)가 장착되는 배터리 장착부(150)가 구비된다.
상기 배터리(210)는 충전되어 있는 전원을 공급한다. 이러한 배터리(210)는 리튬이온 2차전지가 구비되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 배터리(210) 내부에는 배터리 셀을 보호하기 위한 보호회로(미도시)와, 배터리의 충전전류, 충전전압, 충전용량, 그리고 온도와 같은 상태정보를 검출하여 본체부(100)로 전송하는 게이징회로(미도시)가 구비된다.
그리고, 상기 연료전지(220)는 메탄올, 메탄, 가솔린과 같은 연료를 이용하여 수소와 산소의 화학반응을 통하여 발생하는 전기에너지를 전원으로 공급한다. 이러한 연료전지(220) 내부에도 배터리(210)와 같이 연료전지(220)의 남은 용량, 전압, 전류 등의 상태정보를 검출하여 전송하는 게이징회로(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 연료전지(220)는 배터리 장착부(210)에 장착될 수 있도록 배터리(210)와 동일한 형태로 제작되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 배터리 장착부(150)에는 배터리(210) 및 연료전지(220)가 접속되는 단자부(미도시)가 구비된다. 상기 단자부는 일반적인 형태인 5단자 핀으로 구비될 수도 있고, 연료전지(220)의 접속을 검출하는 별도의 핀으로 추가될 수도 있다.
상기 단자부에는 연료전지(220) 또는 배터리(210)의 접속을 검출하는 접속전지 검출부(140)가 연결된다. 상기 접속전지 검출부(140)는 배터리(210) 또는 연료전지(220)가 접속되는 경우, 배터리 접속신호(BCS) 또는 연료전지접속신호(FCS)를 다양한 형태로 본체부(100)의 임베디드 컨트롤러(110)로 전송한다. 예를 들면, 접속전지 검출부(140)는, 배터리(210)가 접속되면 배터리 접속신호(BCS)는 '하이(HIGH)'레벨, 연료전지 접속신호(FCS)는 '로우(LOW)'레벨로 전송하고, 연료전 지(220)가 접속되면 배터리 접속신호(BCS)는 '로우(LOW)'레벨, 연료전지 접속신호(FCS)는 '하이(HIGH)'레벨로 전송한다.
그리고, 본체부(100)에는 교류-직류어댑터(300)와, 연료전지(220) 또는 배터리(210)의 접속에 따라 인가되는 전원을 상기 시스템에 공급하도록 제어하는 임베디드 컨트롤러(110)가 구비된다. 상기 임베디드 컨트롤러(110)는 교류-직류어댑터(300)로부터 전원이 공급되는 경우, 경로제어회로(120) 및 충전회로(130)를 제어하여 배터리(210)와 연료전지(220)의 충방전동작을 제어한다.
상기 경로제어회로(120)는 임베디드 컨트롤러(110)의 제어에 따라 교류-직류어댑터(300)로부터의 전원을 상기 시스템에 공급함과 동시에, 배터리(210)가 접속된 경우 배터리(210)를 충전하도록 상기 충전회로(130)로 공급하거나, 연료전지(220)가 접속된 경우 연료전지(220)로의 충전을 차단한다. 그리고, 경로제어회로(120)는 교류-직류어댑터(300)가 접속되지 않은 경우에는 배터리(210) 또는 연료전지(220)로부터의 전원을 상기 시스템에 공급할 수도 있다.
상기 충전회로(130)는 배터리(220)의 상기 게이징회로와의 통신을 통하여 수신되는 충전상태정보(CI)를 임베디드 컨트롤러(110)에 전달한다. 그리고, 충전회로(130)는 임베디드 컨트롤러(110)의 제어에 따라 교류-직류어댑터(300)로부터의 전원을 이용하여 배터리(200)를 충전하거나, 연료전지(220)로의 충전을 차단한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 에에 따른 전원제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. 이는 도 1에 도시된 임베디드 컨트롤러(110)에 의하여 수행된다.
도 2의 제 10단계(S10)에서, 임베디드 컨트롤러(110)는 교류-직류어댑터(300)의 접속 여부를 검출한다. 교류-직류어댑터(300)가 접속되어 전원이 인가되는 경우, 제 12단계(S12)에서 임베디드 컨트롤러(110)는 상기 공급되는 전원을 이용하여 상기 시스템에 전원을 공급한다.
제 14단계(S14)에서 임베디드 컨트롤러(110)는 접속전지 검출부(140)로부터 전송되는 신호(FCS, BCS)에 따라 배터리 장착부(150)에 장착된 전지의 종류를 확인한다. 장착된 전지가 연료전지(220)이면, 다시 말하여 접속전지 검출부(140)로부터 연료전지 접속신호(FCS)가 '하이' 레벨이고, 배터리 접속신호(BCS)가 '로우' 레벨인 경우, 제 16단계(S16)에서 임베디드 컨트롤러(110)는 경로제어회로(120) 및 충전회로(130)를 차단하여 연료전지(220)로의 충전을 방지한다. 이때, 연료전지(220)는 내부의 상기 게이징 회로로부터 연료전지(220)의 남은 용량, 전압, 전류와 같은 연료전지상태정보(FI)를 충전회로(130)를 경유하거나 직접 임베디드 컨트롤러(110)에 전송(S17)하여 연료전지(220)의 상태를 표시하게 하는 것이 바람직하다.
그리고, 제 14단계(S14)에서 접속된 전지가 배터리(210)인 경우, 다시 말하여 접속전지 검출부(140)로부터 연료전지 접속신호(FCS)가 '로우' 레벨이고, 배터리 접속신호(BCS)가 '하이' 레벨인 경우, 제 18단계(S18)에서 임베디드 컨트롤러(110)는 충전회로(130)를 통하여 배터리(210)의 충전전압, 충전전류, 충전용량, 그리고 온도와 같은 배터리(210)의 상태정보를 확인한다. 이어서, 제 19단계(S19)에서 임베디드 컨트롤러(110)는 배터리(210)를 충전하도록 경로제어회로(120) 및 충전회로(130)를 제어한다. 이에 따라, 교류-직류 어댑터(300)로부터 공급되는 전 원은 상기 시스템에 공급됨과 동시에, 경로제어회로(120) 및 충전회로(130)를 경유해서 배터리(210)로 공급되어 충전된다.
한편, 제 10단계(S10)에서 교류-직류어댑터(300)가 접속되지 않은 경우, 임베디드 컨트롤러(110)는 배터리(210) 또는 연료전지(220)의 접속을 감지하여(S20) 접속된 전지로부터의 전원을 이용하여 상기 시스템을 구동한다(S21).
상기의 과정을 통하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어방법 및 장치는 배터리와 연료전지를 선택적으로 이용하여 전원을 공급하고, 교류-직류어댑터로부터 전원이 공급되는 경우, 연료전지의 충전은 차단하고 배터리는 충전한다.
그리고, 본 발명은 연료전지를 이용하여 시스템을 구동하는 도중 교류-직류어댑터가 접속되는 경우, 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용하여 시스템을 구동하고, 연료전지의 충전을 차단할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 배터리 장착부에 장착되는 배터리와 연료전지를 선택적으로 이용하여 전원을 공급하고, 교류-직류어댑터가 접속되면 연료전지의 충전을 차단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 연료전지 및 배터리를 선택적으로 호환하여 사용할 수 있게 한다. 이 결과, 본 발명은 휴대형 기기의 사용시간을 연장할 수 있다.

Claims (11)

  1. 연료전지, 배터리 및 교류-직류 어댑터 중 어느 하나로부터 전원을 공급받는 단계와,
    상기 전원이 상기 교류-직류 어댑터로부터 공급되는 전원인 경우, 상기 연료전지 또는 상기 배터리의 충방전 동작을 제어하는 단계 및,
    상기 배터리 또는 상기 연료전지가 자신의 상태정보 또는 레벨신호를 전송하여 전지종류를 진단하도록 하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용하여 시스템을 구동하는 단계,
    연료전지의 접속을 검출하는 단계, 그리고
    상기 연료전지가 접속된 경우, 상기 교류-직류어댑터로부터 공급되는 전원을 이용한 상기 연료전지의 충전을 차단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원제어방법.
  8. 삭제
  9. 배터리를 충전하는 충전회로,
    연료전지 및 상기 배터리의 접속을 감지하는 접속전지 검출부, 그리고
    교류-직류 어댑터, 상기 연료전지 및 상기 배터리의 접속 여부에 따라 상기 충전회로의 충전동작을 제어하는 임베디드 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전원제어장치.
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