KR19990005256A - 전자기기의 충전전류 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기기의 충전전류 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 아답터를 통해 인가되는 외부전원을 공급전원으로 사용하거나 상기 외부전원을 공급전원으로 사용할 수 없는 곳에서 2차전지를 공급전원으로 사용하는 포터블형 전자기기에 있어서, 2차전지의 방전전류가 감지되면 충전요구를 위한 리셋신호를 출력하는 방전전류 감지수단과, 2차전지의 전압, 온도 등의 전지정보와, 상기 방전 전류 감지수단에서 출력되는 신호에 따라 2차전지의 과충전을 방지하기 위한 충전 제어신호를 출력하는 충전 제어수단과, 상기 충전 제어수단에서 출력되는 충전 제어신호에 따라 스위치 구동상태를 가변시켜 2차전지의 만충전시 아답터를 통해 인가되는 충전전류를 차단하여 과충전을 방지하는 스위치 구동수단으로 이루어져 있어, 2차전지의 만충전시 과충전을 방지하여 2차전지의 수명 저하 및 성능저하를 방지하고, 전지의 안전성을 확보하기 위한 효과가 있다.

Description

전자기기의 충전전류 제어장치 및 그 방법

본 발명은 2차전지를 구비하는 전자기기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게 말하자면, 수소전지나 리튬이온전지 등의 2차전지를 전원공급원으로 사용하는 전자기기에서 전지의 충전상태를 기억하여 만충전시 재충전되는 것을 방지하기 위한 전자기기의 충전전류 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 휴대용 전화기,카세트,노트북 PC 등의 포터블형 전자기기는 아답터를 통한 외부전원이 공급되지 않는 상태에서도 사용할 수 있도록 충, 방전을 반복하는 2차전지를 전원 공급수단으로 채용하여 사용하고 있다.

상기의 2차전지는 그 사용용도에 따라 주로 대용량의 전류를 흐르는데 사용되는 것으로 잠수함이나 전동기, 자동차 등에 사용되어지는 연축전지와 각종 휴대용전자기기,컴퓨터,전화기,카오디오,빌딩의 비상전원등으로 사용되는 저용량의 전류를 흐르는데 사용하는 알칼리축전지 즉, 니카드 전지가 있으며, 상기한 2차전지를 전원 공급수단으로 사용하기 위해서는 외부에서 인가되는 교류전원을 아답터를 통하여 변환된 직류전원으로 상기 2차전지에 인가되어 충전 동작하게되며, 충전 종료조건아 종료될 때까지 지속적으로 충전을 수행한다.

충전종료조건으로 주로 -△V방식과 dT/dt방식이 사용되며, -△V방식은 전지의 전압이 만충전될 때까지 상승하다가 만충전이후에 감소하는 특성을 이용한 것으로 전압이 설정값 이상 감소할 경우 충전을 종료하는 방식이며, dT/dt방식은 2차전지의 온도가 만충전부근에서 급격히 상승하는 특성을 이용한 것으로 온도가 단위시간당 설정값 이상으로 상승할 경우 충전을 종료하는 방식이다.

그러나 상기한 종래의 기술은 만충전된 2차전지를 충전할 경우 충전종료조건이 감지될 때까지 불필요한 과 충전이 발생되어 전지의 수명과 성능 및 2차전지의 안전성까지 저하시키는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 2차전지의 만충전시 전지정보와 방전전류 감지수단의 셋신호에 의해 플립플릅의 출력신호를 결정하여 출력하고, 상기에서 출력된 충전제어 신호에 의해 스위치 구동수단을 제어하여 아답터에서 인가되는 충전전류를 차단하고, 설정된 휴지시간이 경과후 2차전지의 자기방전을 보상하기 위한 트리클 충전신호를 출력함에 따라, 2차전지의 만충전시 과충전을 방지하여 2차전지의 수명 저하 및 성능저하를 방지하고, 전지의 안전성을 확보하기 위한 목적을 가진 전자기기의 충전전류 제어장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 아답터를 통해 인가되는 외부전원을 공급전원으로 사용하거나 상기 외부전원을 공급전원으로 사용할 수 없는 곳에서 2차전지를 공급전원으로 사용하는 포터블형 전자기기에 있어서, 2차전지의 방전전류가 감지되면 2차전지의 충전이 가능하도록 충전요구를 위한 리셋신호를 출력하는 방전전류 감지수단과, 2차전지의 전압, 온도 등의 전지정보와, 상기 방전 전류 감지수단에서 출력되는 신호에 따라 2차전지의 과충전을 방지하기 위한 충전 제어신호를 출력하는 충전 제어수단과, 상기 충전 제어수단에서 출력되는 충전 제어신호에 따라 스위치 구동상태를 가변시켜 2차전지의 만충전시 아답터를 통해 인가되는 충전전류를 차단하여 과충전을 방지하는 스위치 구동수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 또다른 본 발명은, 아답터가 접속되어 외부전원이 인가되고, 충전되지 아니한 2차전지가 접속되어 있을 때 충전전류를 상기 2차전지에 충전하기 위해 충전제어 신호를 출력하는 단계와, 2차전지의 만충전이 판단되면, 2차전지 과충전을 방지하기 위해 충전제어 신호를 출력하는 단계와, 2차전지의 방전전류가 감지되어 리셋신호가 인가되면, 2차전지의 충전이 가능하도록 충전제어 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자기기의 충전전류 제어장치 구성 블럭도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자기기의 충전전류 제어방법 동작 순서도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자기기의 충전전류 제어를 위한 플립플릅 기능도표이다.

상기한 목적을 구체적으로 달성하여 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.

첨부한 도 1에 도시되어 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 전자기기의 충전전류 제어장치의 구성은, 가정용 교류전압(AC)을 충전에 알맞은 설정된 임의의 전압 값으로 다운시킨 후 직류전압(DC)으로 변환하여 출력하거나, 차량용 배터리 등의 여러 배터리의 직류전압(DC)을 충전에 알맞은 설정된 임의의 직류전압(DC)으로 다운시켜 출력하는 아답터(10)와, 충전제어신호에 의해 스위치상태가 가변되어 상기 아답터(10)에서 출력되는 충전 전류를 2차전지에 공급 또는 차단하는 스위치 구동수단(20), 상기 스위치 구동수단(20)의 구동상태에 따라 상기 아답터(10)에서 출력되는 충전전류에 의해 충전되며, 기기의 구동을 위헤 충전된 전류를 방전시키는 2차전지(30), 상기 2차전지(30)의 방전 전류를 감지하여 2차전지의 충전이 가능하도록 충전요구 신호를 출력하는 방전전류 감지수단(40)과, 상기 아답터(10)를 통한 외부전원이 인가되어지면, 2차전지(30)의 방전을 차단하여 충전모드를 설정한 후 전류충전을 수행하고, 외부전원의 비인가시 상기 2차전지(30)에 충전된 전류를 구동전원으로 사용하는 부하(60)와, 상기 2차전지(30)에서 출력하는 전지의 전압, 온도 등의 전지정보와 상기 방전전류 감지수단(40)의 출력신호를 입력신호로 하여 상기 2차전지(30)의 충전상태를 제어하기 위한 신호를 상기 스위치 구동수단(20)에 출력하고, 상기 2차전지(30)의 전원을 공급전원으로 하여 충전제어 출력신호가 변경되기전까지 현재의 출력신호를 계속 유지하며, 상기 부하(60)의 휴지시 전지의 자기방전을 보상하기 위해 트리클충전을 제어하는 충전제어 수단(50)으로 이루어진다.

상기에서 있어서, 충전제어 수단(50)은, 상기 2차전지(30)에서 출력되는 전지정보를 입력받아 전지의 충전상태신호를 출력하고, 인가되는 충전신호에 의해 상기 2차전지(30)에 충전되는 아답터(10)의 충전전류를 제어하고, 부하(60)의 휴지시 전지의 자기방전을 보상하기 위해 트리클충전을 제어하기 위해 스위치 구동수단(20)에 충전제어 신호를 출력하는 충전 제어부(51)와, 상기 충전 제어부(51)에서 출력되는 신호와, 방전전류 감지수단(40)에서 출력되는 신호를 입력신호로 하여 설정된 충전신호를 상기 충전 제어부(51)에 출력하고, 상기 2차전지의 전원을 공급전원으로 하여 상기 입력신호(40,51)에 의해 충전제어부(51)에 출력되는 신호가 변경되기전까지 현재의 출력신호를 계속 유지하는 플립플릅부(52)로 구성한다.

그리고 첨부한 도 2는 상기 첨부한 도 1의 구성에 의한 전자기기의 충전전류 제어방법으로써, 그 동작상태를 첨부한 도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

아답터(10)를 통해 인가되는 외부전원을 공급전원으로 사용하거나 상기 외부전원을 공급전원으로 사용할 수 없는 곳에서 2차전지(30)를 공급전원으로 사용하는 포터블형 전자기기를 부하(60)로 사용함에 있어서, 아답터(10)를 통한 외부전원과 2차전지(30)의 전원이 부하(60)에 인가되어지면, 상기 부하(60)는 아답터(10)를 통해 인가되는 외부전원을 구동전원으로 사용하며, 2차전지(30)에서 인가되는 전원은 차단하고, 충전 전류가 상기 2차전지(30)에 충전되어지도록 제어한다.

따라서, 아답터(10)가 접속되어 외부전원이 인가되고, 2차전지(30)가 접속되어 있을 때 충전전류를 상기 2차전지(30)에 충전하기 위해 스위치를 구동 '온'시키는 제어 신호를 충전 제어수단(50)은 상기 스위치 구동수단(20)에 출력한다(S100,S110,S120).

따라서 충전 제어수단(50)의 충전 제어부(51)는 2차전지(30)의 충전상태에 따라 출력되는 서로 다른 전지정보를 판독하여 2차전지의 충전상태 신호를 출력한다.

플립플릅부(52)는 상기 충전 제어부(51)의 충전상태 신호와 방전전류 감지수단(40)의 출력신호를 입력신호로 하여 출력신호를 결정하여 출력단인 Q단자로 출력하여 상기 충전 제어부(51)로 출력한다.

또한 2차전지(30)를 구동전원으로 사용하여 아답터(10)를 통한 외부전원이 차단되어도 현재의 출력단 Q단자의 정보를 외부전원이 인가되어 변경될 때까지 지속적으로 메모리하고, 외부전원의 재인가시 메모리된 Q단자의 출력을 상기 충전 제어부(51)에 인가하여 2차전지(30)의 만충전시 과충전을 제어한다.

따라서 충전 제어수단(50)의 충전 제어부(51)는 플립플릅부(51)의 출력단 Q 단자의 출력이 가변되었는가를 판단한다(S130).

상기에서 플립플릅부(51)의 출력단 Q 단자의 출력이 가변되지 않은 경우, 즉 충전 제어부(51)는 2차전지(30)에 충전상태가 만충전상태가 아닌 충전 전류의 충전중인 상태인 신호인 '로우'신호를 플립플릅부(52)의 입력단 S단자 출력하고, 방전전류 감지수단(40)은 2차전지(30)의 방전 전류가 감지되지 않음에 따라 플립플릅부(52)의 입력단 R단자에 '로우'신호를 입력하여 출력단 Q단자로부터 종래의 신호를 계속 유지하는 신호변화가 없는 상태로 충전 제어부(51)에 출력한다.

따라서 충전 제어부(51)는 2차전지(30)에 충전전류를 계속 충전하기 위한 한 충전 제어신호를 스위치 구동수단(20)에 출력한다(S140).

또한 2차전지의 전지정보를 판독하여 2차전지가 만충전인가를 판단하고, 상기에서 2차전지가 만충전일 때, 충전완료신호를 플립플릅에 출력한다(S150,S160).

하지만 상기에서 플립플릅부(52)의 출력신호가 가변되어'하이'신호가 출력된 경우, 충전 제어부(51)는 2차전지(30)가 만충전상태인 전지 정보를 판단하여 플립플릅부(52)의 입력단 S단자에 '하이'신호를 출력하고, 방전전류 감지수단(40)은 2차전지(30)의 방전 전류가 감지되지 않음에 따라 플립플릅부(52)의 입력단 R단자에 '로우'신호를 입력하여 출력단 Q단자로부터 '하이'신호를 충전 제어부(51)에 출력한다.

따라서 상기 충전 제어부(51)는 2차전지(30)가 만충전상태임을 판단하고, 상기 2차전지(30)에 충전전류의 과충전을 방지하기 위한 스위치 구동수단(20)에 충전 제어신호인 '오프'신호를 출력한다(S200,S210).

또한 충전 제어부(51)는 상기에서 2차전지(30)가 만충전됨에 따라, 충전중 2차전지의 열폭주로 인한 자체 손실과, 누설전류로 인해 발생하는 충전량감소를 보정하기 위해 2차전지(30)의 만충전시 일정시간의 휴지시간을 설정하고, 상기의 휴지시간이 경과하면 자기방전 보상을 위한 미세한 트리클(Trickle) 전류를 2차전지(30)에 흘려보내주는 트리클 충전 개시후 플립플릅부(52) 출력단 Q단자의 신호변화를 비교하는 단계(S130) 리턴 한다(S220,S230).

하지만 상기에서 플립플릅부(52)의 출력신호가 '로우'신호인 경우, 즉 2차전지(30)의 방전전류의 상태가 설정된 한계전류 이하로 떨어졌을 때, 방전전류 감지 수단(40)은 충전을 요구하기 위한 리셋신호인 '하이'신호를 플립플릅부(52)의 R단자에 입력되고, 2차전지의 전지 정보에 따라 출력되는 충전 제어부(51)에서 출력되는'로우'신호를 S단자에 입력하면, 출력단 Q단자는 '로우'신호를 충전 제어부(51)에 출력하고, 충전 제어부(51)는 상기 플립플릅부(52)의 출력신호에 따라 2차전지(30)에 충전전류의 충전이 필요한 것으로 판단하여 스위치 구동수단(20)에 충전 제어 신호를 출력하여 2차전지(30)에 충전전류를 충전시킨다(S300,S310).

상기에서 플립플릅부(52)가 2차전지(30)를 공급전원으로 사용함에 따라, 아답터(10)를 통해 공급되는 전원의 차단 후 재공급으로 인한 2차전지(30)의 재충전시도시 충전 제어수단(50)은 플립플릅부(52)의 출력단 Q단자의 출력이 '하이'신호일 경우, 2차전지(30)로 급속충전이 이루어지지 못하도록 스위치 구동수단(20)을 제어하며, 상기의 플립플릅부(52)의 출력단 Q단자의 출력이 '로우'신호일 때, 비로소 충전 제어수단(50)은 2차전지(30)에 급속충전이 이루어지도록 스위치 구동수단(20)을 제어한다.

또한 사용자가 2차전지(30)를 포터블용 전자기기에서 제거할 경우, 상기의 충전제어 수단(50)의 플립플릅부(52)는 공급전원이 단절됨에 따라 초기상태가 되고, 사용자가 다시 2차전지(30)를 상기 포터블형 전자기기에 부착시 충전 제어수단(50)은 아답터(10)를 통해 인가되는 충전전류가 상기 2차전지(30)에 충전되도록 제어한다.

따라서 사용자에 의해 포터블형 전자기기에서 2차전지(30)의 교환이 이루어지면 충전 제어 수단(50)은 2차전지(30)에 급충전을 수행하도록 제어한다.

상기한 실시예는 가장 바람직한 실시예를 설명한 것으로써, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 실시예로부터 용이하게 설명할 수 있는 것도 본 발명에 포함된다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예서 2차전지의 만충전시 전지정보와 방전전류 감지수단의 셋신호에 의해 플립플릅의 출력신호를 결정하여 출력하고, 상기에서 출력된 신호에 의해 충전제어 신호를 스위치 구동수단을 제어하여 아답터에서 인가되는 충전전류를 차단하고, 설정된 휴지시간이 경과후 2차전지의 자기방전을 보상하기 위한 트리클 충전신호를 출력함에 따라, 2차전지의 만충전시 과충전을 방지하여 2차전지의 수명 저하 및 성능저하를 방지하고, 전지의 안전성을 확보할 수 있는 효과를 가진 전자기기의 충전전류 제어장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 아답터를 통해 인가되는 외부전원을 공급전원으로 사용하거나 상기 외부전원을 공급전원으로 사용할 수 없는 곳에서 2차전지를 공급전원으로 사용하는 포터블형 전자기기에 있어서, 2차전지의 방전전류가 감지되면 2차전지의 충전이 가능하도록 충전요구를 위한 리셋신호를 출력하는 방전전류 감지수단과, 2차전지의 전압, 온도 등의 전지정보와, 상기 방전 전류 감지수단에서 출력되는 신호에 따라 2차전지의 과충전을 방지하기 위한 충전 제어신호를 출력하는 충전 제어수단과, 상기 충전 제어수단에서 출력되는 충전 제어신호에 따라 스위치 구동상태를 가변시켜 2차전지의 만충전시 아답터를 통해 인가되는 충전전류를 차단하여 과충전을 방지하는 스위치 구동수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기기의 충전전류 제어장치.
2. 청구한 1항에 있어서, 충전 제어수단은, 2차전지에서 출력되는 전지정보를 입력받아 전지의 충전상태신호를 출력하고, 인가되는 충전신호에 의해 상기 2차전지에 충전되는 아답터의 충전전류를 공급 및 차단하기 위해 충전제어 신호를 상기 스위치 구동수단에 출력하는 충전 제어부와, 전지의 정보를 판독한 상기 충전 제어부의 출력신호를 셋입력으로하고, 방전전류 감지수단의 출력신호를 리셋입력으로하여 출력되는 신호를 충전신호로 충전제어부에 출력하는 플립플릅부를 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어장치.
3. 청구항 2에 있어서, 충전 제어부는 2차전지의 만충전시 과충전을 방지하기 위한 제어 신호를 출력하고, 설정된 임의 휴지시간이 경과후 2차전지의 자기방전을 보상하기 위한 트리클 충전 제어를 더 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어장치.
4. 청구항 2에 있어서, 플립플릅부는 아답터를 통해 인가되는 외부전원이 차단되면, 2차전지의 전원을 공급전원으로 하여 출력신호를 지속적으로 유지하고, 외부전원의 재인가시 상기에서 지속적으로 유지되는 출력신호에 의해 2차전지의 충전을 제어하는 것을 더 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어장치.
5. 청구항 2항에 있어서, 플립플릅부는 2차전지의 탈거시 출력신호가 리셋되고, 2차전지의 재부착시 2차전지의 급속충전을 제어하기 위한 셋팅신호를 출력하는 것을 더 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어장치.
6. 아답터가 접속되어 외부전원이 인가되고, 충전되지 않이한 2차전지가 접속되어 있을 때 충전전류를 상기 2차전지에 충전하기 위해 충전제어 신호를 출력하는 단계와, 2차전지의 만충전이 판단되면, 2차전지 과충전을 방지하기 위해 충전제어 신호를 출력하는 단계와, 2차전지의 방전전류가 감지되어 리셋신호가 인가되면, 2차전지의 충전이 가능하도록 충전제어 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기기의 충전전류 제어 방법.
7. 청구항 6에 있어서, 충전제어부는 2차전지의 충전상태에 따라 출력되는 서로 다른 전지정보를 판독하여 2차전지의 충전상태 신호를 플립플릅 부에 출력하고, 플립플릅부에서 출력되는 출력신호를 판단하여 해당하는 충전제어 신호를 스위치 구동수단에 출력하는 단계와, 플립플릅부는 상기 충전제어부에서 출력된 충전상태 신호와 방전전류 감지수단의 출력신호를 입력신호로 하여 플립플릅의 기능에 따라 출력신호를 결정후 출력단 Q단자에서 상기 충전제어부에 출력하는 단계를 더 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어 방법
8. 청구항 6에 있어서, 충전전류를 2차전지에 충전중 플립플릅부 출력이 가변되었는가를 판단하고, 상기에서 출력신호가 가변되지 않은 경우 2차전지의 계속 충전을 위한 충전 제어 신호를 스위치 구동신호에 출력하는 단계와, 전지정보에 의해 2차전지의 충전상태가 만충전으로 판단되면, 2차전지의 과 충전을 방지하기 위한 충전완료신호를 출력하는 단계와, 상기 출력신호와 방전전류 감지수단의 신호를 조합하여 충전 종료신호를 출력하는 단계를 더 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어장치 방법.
9. 청구항 6에 있어서, 플립플릅부의 출력신호가 '하이'신호로 가변된 경우, 2차전지의 만충전으로 판단하여 과충전을 방지하기 위한 충전제어신호를 스위치 구동수단에 출력하여 아답터를 통해 인가되는 충전전류를 차단하는 단계와, 설정된 휴지시간이 경과되면 2차전지의 자기방전을 보상하기 위한 트리클 충전을 위한 제어신호를 출력하는 단계를 더 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어 방법.
10. 청구항 6에 있어서, 플립플릅부의 출력신호가 '로우'신호로 가변된 경우, 스위치 구동수단으로 충전제어 신호를 출력하여 아답터에서 인가되는 충전전류를 2차전지에 충전하는 단계를 더 포함하여 이루어진 전자기기의 충전전류 제어장치 방법.