KR20000014599A - 배터리 충전장치 및 충전방법 - Google Patents

배터리 충전장치 및 충전방법 Download PDF

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개시된 배터리 충전장치 및 충전방법은 셀룰러폰 등의 각종 전자제품에 사용되는 배터리를 충전할 때 만충전 상태후 과충전 또는 자연방전으로 인한 충전전압 레벨의 다운(down) 현상을 방지하도록 하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리 충전장치 및 충전방법은 전원부에서 인가되는 AC 전압을 정류 및 평활하여 DC 레벨화하는 정류/평활 회로부와, 스위칭 제어신호에 따라 정류/평활 회로부에서 출력되는 전압을 스위칭하는 스위칭 수단과, 스위칭 수단의 스위칭에 따라 인가되는 DC 레벨화된 전압을 배터리에 충전전압으로 인가하여 충전을 수행하는 충전부와, 충전부에서 충전중인 배터리의 전압과 충전기준전압을 비교하여 배터리의 충전작용을 제어하고, 만충전 상태 이후 최적의 충전전압상태를 유지하기 위해 정류/평활 회로부에서 출력되는 전압을 충전부에 단속적으로 공급할 수 있도록 스위칭 제어신호를 스위칭 수단으로 출력하며, 배터리의 충전상태를 사용자에게 알려주기 위하여 제어신호를 출력하는 충전제어부와, 충전제어부의 제어에 따라 충전중인 배터리의 충전상태를 표시하는 표시부로 구성된다.
따라서, 본 발명은 만충전 상태 이후 배터리의 충전전압 레벨이 다운되지 않고 최적의 충전상태를 유지할 수 있도록 함으로써 배터리의 수명을 연장하는 효과를 제공한다.

Description

배터리 충전장치 및 충전방법
본 발명은 배터리 충전장치 및 충전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀룰러폰 등의 각종 전자제품에 사용되는 배터리를 충전할 때 만충전 상태후 과충전 또는 자연방전으로 인한 충전전압 레벨의 다운(down) 현상을 방지하도록 하는 배터리 충전장치 및 충전방법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자제품에는 사용후 다시 충전하여 사용할 수 있는 충전용 배터리를 사용한다.
이와 같은 배터리를 전자제품에 사용한 후에는 소모된 배터리를 충전장치에 결합하여 충전시키게 되는데, 이 경우 충전장치에 결합된 배터리에 일정시간동안 충전전류를 흐르게 하여 충전전압을 상승시킴으로써 배터리의 충전이 수행되도록 한다.
도 1은 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 배터리 충전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 배터리 충전장치는 전원부(1)에서 인가되는 AC 전압을 정류 및 평활하여 DC 레벨화하는 정류/평활 회로부(2)와, 정류/평활 회로부(2)에 의해 DC 레벨화된 전압을 충전가능한 배터리에 충전전압으로 인가하여 충전하는 충전부(3)와, 충전중인 배터리의 전압을 검출하여 기준전압과 비교하여 충전부(3)에 결합된 배터리의 충전작용을 제어하는 충전제어부(4)와, 충전제어부(4)의 제어에 따라 현재 충전중인 배터리의 상태를 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 표시하는 표시부(5)로 구성되어 있다.
상술한 표시부(5)는 발광다이오드(LED)로 구성되어 있으며, 충전초기상태인 경우에는 빨간색으로, 만충전 상태인 경우에는 녹색으로 점등되도록 하는 것이 일반적이다.
이와 같이 구성된 종래의 배터리 충전장치는 우선, 사용자에 의해 소모된 배터리가 충전장치의 충전부(3)에 결합되면 충전제어부(4)에서는 현재 충전부(3)에 결합된 배터리의 전압상태를 체크하게 된다.
충전제어부(4)의 배터리 전압상태 체크결과 충전이 필요한 경우에는 표시부(5)로 제어신호를 출력하여 사용자에게 충전이 필요한 상태임을 알리도록 한다.
그 후 전원부(1)를 통해 AC 전압이 인가되기 시작하고, 전원부(1)에서 출력되는 AC 전압은 정류/평활 회로부(2)를 통해 DC 레벨화되어 배터리를 충전하기 위한 충전전압으로 충전부(3)에 인가된다.
그러면 충전부(3)에서는 정류/평활 회로부(2)에서 인가된 DC 레벨화된 충전전압에 따라 배터리를 충전시키게 된다.
이와 같이 배터리를 충전하는 동안 충전제어부(4)에서는 충전부(3)에 결합된 배터리의 충전전압을 지속적으로 검출하여 기준전압과 비교하게 된다.
이처럼 충전제어부(4)에서 배터리 충전전압을 기준전압과 비교한 결과 배터리 충전전압이 기준전압에 도달되면 충전제어부(4)에서는 표시부(5)로 제어신호가 출력되고, 이 제어신호에 따라 표시부(5)가 녹색으로 점등되어 배터리의 충전이 완료됨을 사용자에게 알리게 된다.
즉 도 2에 도시된 바와 같이, 현재 충전되고 있는 배터리의 충전전압이 어느 시점(T)에 초기충전상태(V0)에서 만충전 상태(Vf)에 이르게 되면, 충전제어부(4)에서 충전완료를 알리는 제어신호가 표시부(5)로 출력되어 표시부(5)가 녹색으로 점등되도록 하는 것이다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 배터리 충전장치는 배터리 충전시 만충전 상태에서 계속 충전이 진행되거나 자연방전이 일어나면, 만충전 상태 이후의 배터리의 충전전압 레벨이 점차 다운되기 때문에 최적의 충전상태를 유지하지 못하게 되어 충전된 배터리를 오랫동안 사용하지 못할 뿐만 아니라 이로 인한 배터리의 수명도 단축되는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은 셀룰러폰 등의 각종 전자제품에 사용되는 배터리를 충전할 때 만충전 상태후 과충전 또는 자연방전으로 인한 충전전압 레벨의 다운 현상을 방지하도록 하는 배터리 충전장치 및 충전방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 충전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 충전장치 사용시 배터리의 전압변화를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 배터리 충전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 배터리 충전장치 사용시 배터리의 전압변화를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 배터리 충전방법을 상세하게 나타낸 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 전원부 20 : 정류/평활 회로부
30 : 스위칭 수단 40 : 충전부
50 : 충전제어부 60 : 표시부
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 충전장치 및 충전방법은 전원부에서 인가되는 AC 전압을 정류 및 평활하여 DC 레벨화하는 정류/평활 회로부와, 스위칭 제어신호에 따라 정류/평활 회로부에서 출력되는 전압을 스위칭하는 스위칭 수단과, 스위칭 수단의 스위칭에 따라 인가되는 DC 레벨화된 전압을 배터리에 충전전압으로 인가하여 충전을 수행하는 충전부와, 충전부에서 충전중인 배터리의 전압과 충전기준전압을 비교하여 배터리의 충전작용을 제어하고, 만충전 상태 이후 최적의 충전전압상태를 유지하기 위해 정류/평활 회로부에서 출력되는 전압을 충전부에 단속적으로 공급할 수 있도록 하는 스위칭 제어신호를 스위칭 수단으로 출력하며, 배터리의 충전상태를 사용자에게 알려주기 위하여 제어신호를 출력하는 충전제어부와, 충전제어부의 제어에 따라 현재 충전중인 배터리의 충전상태를 표시하는 표시부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 배터리 충전장치 및 충전방법을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 충전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 배터리 충전장치 사용시 배터리의 전압변화를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 전원부(10)는 충전장치로 소모된 배터리를 충전할 때 필요한 전원을 공급한다.
정류/평활 회로부(20)는 전원부(10)에서 인가된 AC 전압을 정류 및 평활하여 DC 레벨화한다.
스위칭 수단(30)은 후술되는 충전제어부(50)에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 정류/평활 회로부(20)에서 출력되는 전압을 스위칭하여 후술되는 충전부(40)로 인가한다.
이 스위칭 수단(30)은 통상적인 접점 스위치 또는 릴레이 등으로 구성할 수 있으며, 그 이외에 스위칭 역할을 수행하는 것이라면 어느 것을 사용하더라도 무방하다.
충전부(40)는 사용자에 의해 소모된 배터리가 결합되는 부분으로서 스위칭 수단(30)을 통해 인가되는 정류/평활 회로부(20)에 의해 DC 레벨화된 전압을 배터리에 충전전압으로 인가하여 충전을 수행한다.
충전제어부(50)는 충전부(40)에서 충전중인 배터리의 전압과 정류/평활 회로부(20)로부터 출력된 충전기준전압과 비교하여 충전부(40)에 결합된 배터리의 충전작용을 제어하고, 만충전 상태 이후 과충전 또는 자연방전으로 인해 충전전압의 레벨이 다운되는 것을 방지하고 최적의 충전전압상태를 유지하도록 정류/평활 회로부(20)에서 출력되는 전압을 충전부(40)에 단속적으로 공급할 수 있도록 하는 스위칭 제어신호를 스위칭 수단(30)으로 출력하며, 배터리의 충전상태를 사용자에게 알려주기 위하여 제어신호를 후술되는 표시부(60)로 출력한다.
이때 충전제어부(50)에서 스위칭 수단(30)으로 출력되는 스위칭 제어신호는 충전시(V0∼Vf구간)에는 충전부(40)에 결합된 배터리를 충전하도록 '하이'신호가 출력되고, 만충전 상태(T1)가 검출되면 충전부(40)에 결합된 배터리가 과충전되지 않도록 '로우'신호가 출력되고, 이 상태에서 배터리의 충전전압이 방전되어 충전제어부(50)에 기설정된 충전전압 레벨 이하로 떨어지는 시점(T2)에서는 배터리를 다시 충전할 수 있도록 '하이'신호가 출력되며, 다시 만충전 상태가 되는 시점(T3)에서 '로우'신호가 출력된다.
그리고 충전제어부(50)에서 스위칭 수단(30)으로 출력되는 스위칭 제어신호는 만충전 상태 이후 사용자가 충전부(40)에 결합된 배터리를 분리하거나 충전장치의 전원을 오프시키기 이전에는 계속 만충전 상태를 유지할 수 있도록 상술한 바와 같이 하이, 로우신호가 반복적으로 출력되는데, 이때의 스위칭 제어신호는 온도, 습도 등의 외부 환경요인에 따라 그 주기가 달라지게 된다.
표시부(60)는 충전제어부(50)의 제어에 따라 현재 충전중인 배터리의 상태를 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 표시한다.
이 표시부(60)는 전술한 종래 기술과 마찬가지로 발광다이오드(LED)로 구성되어 있으며, 충전초기상태인 경우에는 빨간색으로, 만충전 상태인 경우에는 녹색으로 점등되도록 하는 것이 일반적이다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리 충전장치 및 충전방법의 작용을 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
우선, 사용자에 의해 소모된 배터리가 충전장치의 충전부(40)에 결합되면 충전제어부(50)에서는 현재 충전부(40)에 결합된 배터리의 전압상태를 체크하여(S10), 충전이 필요한지를 판단하게 된다(S20).
이와 같은 충전제어부(50)의 배터리 전압상태 체크결과 충전이 필요한 경우(V0∼Vf구간)에는 표시부(60)로 제어신호를 출력하여 사용자에게 충전이 필요한 상태임을 알리도록 함과 동시에 스위칭 수단(30)으로 '하이'신호의 스위칭 제어신호를 출력되고, 이렇게 충전제어부(50)에서 스위칭 수단(30)으로 '하이'신호가 출력되면 전원부(10)에서 인가되는 AC 전압이 정류/평활 회로부(20)에서 DC 레벨화되어 스위칭 수단(30)을 통해 배터리를 충전하기 위한 충전전압으로 충전부(40)에 인가된다(S30).
그러면 충전부(40)에서는 정류/평활 회로부(20)에서 인가된 DC 레벨화된 충전전압에 따라 배터리를 충전시키게 된다(S40).
이와 같이 배터리를 충전하는 동안 충전제어부(50)에서는 충전부(40)에 결합된 배터리의 충전전압을 지속적으로 검출하여 기준전압(만충전 상태의 배터리전압)과 비교하게 된다.
이처럼 충전제어부(50)에서 배터리 충전전압을 기준전압과 비교한 결과 배터리 충전전압이 기준전압에 도달되면(만충전 상태)(S50), 충전제어부(50)에서는 표시부(60)로 제어신호가 출력되고, 이 제어신호에 따라 표시부(60)가 녹색으로 점등되어 배터리의 충전이 완료됨을 사용자에게 알리게 된다.
또한, 충전제어부(50)에서는 만충전이 되는 시점(T1)에서 충전중인 배터리가 과충전되지 않도록 '로우'의 스위칭 제어신호가 스위칭 수단(30)으로 출력된다(S60).
즉 충전제어부(50)에서 만충전 상태(T1)가 검출되면 스위칭 수단(30)으로 '로우'신호가 출력되어 정류/평활 회로부(20)로부터 출력되는 DC 레벨화된 전압이 충전부(40)에 인가되지 않게 되므로 충전부(40)에 결합된 배터리가 과충전되지 않는 것이다.
이와 같은 상태에서 배터리의 충전전압이 방전되어 충전제어부(50)에 기설정된 충전전압 레벨 이하로 떨어지는 시점(T2)이 검출되면(S70), 충전제어부(50)에서 스위칭 수단(30)으로 배터리를 다시 충전할 수 있도록 '하이'의 스위칭 제어신호가 출력된다.
이에 따라 충전부(40)에 충전전압이 인가되어 배터리가 다시 충전되기 시작하며, 충전제어부(50)에서 다시 만충전 상태(T3)가 검출되면 스위칭 수단(30)으로 '로우'의 스위칭 제어신호를 출력하여 배터리의 과충전을 방지하도록 한다.
이와 같은 만충전 상태 이후 충전제어부(50)에서 출력되는 스위칭 제어신호는 사용자가 충전부(40)에 결합된 배터리를 분리하거나 충전장치의 전원을 오프시키기 이전에는 계속 하이, 로우신호가 반복적으로 출력되어 배터리의 과충전을 방지하고 최적의 충전전압상태를 유지하게 된다.
여기에서, 본 발명에서는 충전제어부(50)에서 스위칭 수단(30)으로 출력되는 스위칭 제어신호가 만충전 상태가 검출되면 '로우'신호가 출력되어 배터리의 과충전을 방지하고, 그 후 배터리 충전전압이 충전제어부(50)에 기설정된 충전전압 레벨 이하로 떨어지면 '하이'신호가 출력되어 배터리를 다시 충전하여 만충전 상태에 이르게 하는 등 외부 환경 요인에 따라 스위칭 제어신호의 주기가 달라지는 것으로 하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외에 만충전 상태 이후 충전제어부(50)에서 스위칭 수단(30)으로 출력되는 스위칭 제어신호의 주기를 항상 일정하게 함으로써 그 주기에 따라 원하는 충전전압범위를 유지할 수 있도록 할 수 있음은 물론이다.
이상에서와 같이 본 발명의 배터리 충전장치 및 충전방법에 의하면, 배터리 충전시 만충전 상태 이후에 배터리 충전전압 레벨이 다운되기 않고 최적의 충전상태가 유지되기 때문에 충전된 배터리를 오랫동안 사용할 수 있음은 물론 이에 따른 배터리의 수명도 연장되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 전원부에서 인가되는 AC 전압을 정류 및 평활하여 DC 레벨화하는 정류/평활 회로부;
    스위칭 제어신호에 따라 상기 정류/평활 회로부에서 출력되는 전압을 스위칭하는 스위칭 수단;
    상기 스위칭 수단의 스위칭에 따라 인가되는 DC 레벨화된 전압을 배터리에 충전전압으로 인가하여 충전을 수행하는 충전부;
    상기 충전부에서 충전중인 배터리의 전압과 충전기준전압을 비교하여 배터리의 충전작용을 제어하고, 만충전 상태 이후 최적의 충전전압상태를 유지하기 위해 상기 정류/평활 회로부에서 출력되는 전압을 상기 충전부에 단속적으로 공급할 수 있도록 하는 스위칭 제어신호를 상기 스위칭 수단으로 출력하며, 배터리의 충전상태를 사용자에게 알려주기 위하여 제어신호를 출력하는 충전제어부; 및
    상기 충전제어부의 제어에 따라 현재 충전중인 배터리의 충전상태를 표시하는 표시부로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 제어신호는;
    충전구간에서는 상기 충전부에 결합된 배터리를 충전하도록 '하이'신호가 출력되고,
    만충전 상태가 검출되면 상기 충전부에 결합된 배터리가 과충전되지 않도록 '로우'신호가 출력되고,
    이 상태에서 배터리의 충전전압이 방전되어 상기 충전제어부에 기설정된 충전전압 레벨 이하로 떨어지는 시점에서는 배터리를 다시 충전할 수 있도록 '하이'신호가 출력되며,
    다시 만충전 상태가 되는 시점에서 '로우'신호가 출력되어 최적의 충전전압상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 제어신호를;
    배터리의 만충전 상태 이후 온도, 습도 등의 외부 환경변화에 관계없이 일정한 주기로 출력하여 그 주기에 따라 원하는 충전전압범위를 유지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  4. 충전부에 결합된 배터리의 전압상태를 체크하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계의 체크결과 충전이 필요한지를 판단하는 제 2 단계;
    상기 제 2 단계의 판단결과 충전이 필요한 경우 충전제어부에서 스위칭 수단으로 '하이'의 스위칭 제어신호가 출력되어 충전부에 충전전압이 인가되도록 하는 제 3 단계;
    인가된 충전전압에 의해 배터리를 충전하는 제 4 단계;
    현재 충전중인 배터리 충전전압이 만충전 상태인지를 판단하는 제 5 단계;
    상기 제 5 단계의 판단결과 배터리가 만충전 상태인 경우 충전제어부에서 스위칭 수단으로 '로우'의 스위칭 제어신호가 출력되어 충전부에 충전전압이 인가되지 않도록 하는 제 6 단계; 및
    상기 제 6 단계의 수행결과 배터리의 충전전압이 충전제어부에 기설정된 충전전압 레벨에 도달되었는가를 판단하여 배터리의 충전전압이 충전제어부에 기설정된 충전전압 레벨에 도달된 경우 상기 제 3 단계를 반복하도록 하는 제 7 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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