KR20010017923A - 자동차용 배터리의 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 배터리(battery)에 관한 것으로서, 특히, 자동차용 배터리가 방전된 경우에도 자동차에 시동을 걸수 있도록 자동차의 배터리를 충전시키는 자동차의 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는, 완전 방전되지 않은 자동차용 배터리에 전압을 충전하고자 할 경우, 6V 축전지 6개가 직렬 연결된 배터리로부터 출력되는 전압을 자동차 시거잭을 통하여 완전 방전되지 않은 자동차용 배터리에 공급하도록 한다. 즉, 6V 축전지 6개가 직렬 연결된 배터리가 방전이 이루어지면 배터리에 연결되어 있는 써미스터의 저항치가 낮아짐에 따라 양단에 걸리는 전압이 감소하는 바, 써미스터 양단에 걸리는 전압이 배터리에서 자동차용 배터리로 공급되는 전압보다 크면 자동차용 배터리가 충전되고 있음을 나타내는 LED를 발광시키고, 써미스터 양단에 걸리는 전압이 배터리에서 자동차용 배터리로 공급되는 전압보다 작으면 배터리가 완전 방전이 된 상태로 배터리가 방전되었음을 표시하는 LED를 발광시키도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 차량용 배터리가 방전된 경우에도 용이하게 자동차의 시동을 걸 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차용 배터리의 충전 장치{APPARATUS FOR CHARGING BATTERY FOR MORTOR CAR}
본 발명은 자동차의 축전지(이하, 배터리(battery)라고 함)에 관한 것으로서, 특히, 자동차용 배터리가 방전된 경우에도 자동차에 시동을 걸수 있도록 자동차의 배터리를 충전시키는 자동차의 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 배터리는 기관시동에 필요한 전기에너지를 공급하고, 기관 정지시나 또는 발전기(제너레이터) 고장시에는 자동차 전기 장치에 전기 에너지를 공급하는 역할을 수행한다.
또한, 자동차용 배터리는 발전기(제너레이터)로부터 보내오는 전기 에너지를 화학에너지로 변환한 후, 저장시켰다가 필요한 때에 이를 방출함으로써, 발전기(제너레이터)의 출력과 부하상의 시간적 불균형을 조절하는 역할을 수행한다.
도 1은 통상적인 자동차의 배터리 구조도로서, 커버(1), 전극 커버(2), 셀 커넥터(3), 전극(4), 투명 유리(5), 극판 스트랩(6), 축전지 케이스(7), 레일(8), 플라스틱 격리판에 들어있는 양극판(9), 음극판(10)으로 구성되며, 1개의 셀은 극판 수나 크기에 관계없이 약 2.1V의 기전력을 발생시킴에 따라 6V의 축전지는 3개의 셀을, 12V의 축전지는 6개의 셀을 각각 직렬로 연결한다.
이와 같이 구성되는 자동차 배터리에 있어서, 전해액이 들어있는 충전 상태의 배터리를 사용하지않고 방치해두면 시간이 경과함에 따라 배터리 내부에서 화학 작용이 진행되어 자연 방전되는 이른 바, 자기 방전 현상이 발생하게 된다.
상기한 자기 방전은 전해액에 포함된 불순물, 극판격자의 안티몬 함량, 작용물질의 분리와 퇴적에 원인하는 단락 등의 영향을 크게 받고, 전해액의 온도와 비중이 높을수록 자기 방전은 가속된다.
이 때, 자기 방전은 배터리의 노후 정도에 따라 다르나 통상, 하루에 용량의 0.2 내지 1.0% 정도로 진행된다. 즉, 완전 충전된 축전지가 +15℃에서는 약 4개월 정도 지나면 완전 방전되고, 온도가 +40℃에서는 약 2주일 정도 지나면 완전 방전된다. 일반적으로, 온도가 10℃ 상승됨에 따라 자기 방전율은 약 2배로 증가한다.
한편, 운전자의 부주의로 인하여 실내등 또는 조향등을 켜놓고 차에서 내린 경우나 또는 배터리 자체의 불량이거나 발전기(제너레이터)가 불량이면 배터리가 방전되어 자동차의 시동을 걸수 없게 되는 상황이 발생하였다.
이와 같이 배터리가 방전되는 경우, 일반적으로 이용하는 방법으로는 다른 자동차(방전되지 않은 자동차)로부터 점프선을 이용하여 즉, 배터리의 (+)극은 (+)극끼리 (-)극은 (-)극끼리 연결하여 다른 자동차로부터 자동차 시동에 필요한 전원을 공급받아 방전된 자동차에 시동을 걸어야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차의 배터리가 방전되어 자동차의 시동을 걸지 못하는 경우 시거잭을 통하여 자동차의 시동에 필요한 해당 전원까지 배터리를 충전시키므로써, 자동차가 방전된 경우에도 용이하게 자동차에 시동을 걸 수 있도록 한 자동차의 배터리 충전 장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 방전된 자동차용 배터리를 충전시키는 자동차용 배터리의 충전 장치에 있어서, 충전된 전압을 출력하는 배터리와; 상기 배터리에서 출력되는 전압이 상기 자동차용 배터리에 공급될 수 있도록 상기 배터리와 상기 자동차용 배터리를 접속시키는 접속부; 상기 배터리에서 출력되는 전압이 상기 접속부를 통하여 상기 자동차용 배터리에 입력시 상기 자동차용 배터리의 입력 레벨에 적정한 레벨의 전압으로 출력될 수 있도록 제어하고 상기 배터리에서 출력되는 전압을 일정 레벨의 전압으로 강하시켜 출력하는 전압 제어부; 상기 배터리에 연결되어, 상기 배터리가 방전되면 양단에 걸리는 전압이 감소하는 써미스터와; 상기 써미스터 양단에 걸리는 전압과 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 일정 레벨의 전압을 비교하여, 상기 써미스터 양단에 걸리는 전압이 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 전압보다 크면 연결되어 있는 발광 다이오드를 온시키기 위한 전압을 제공하는 제 1 비교부; 제 1 비교부에서 제공되는 전압과 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 일정 레벨의 전압을 비교하여 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 전압이 상기 제 1 비교부에서 제공되는 전압보다 크면 연결되어 있는 발광 다이오드를 온시키기 위한 전압을 제공하는 제 2 비교부를 포함하도록 구성된다.
도 1은 일반적인 자동차용 축전지의 기본 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 배터리의 충전 장치의 블록 구성도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 배터리 충전 장치 110 : 배터리
120 : 써미스터 130 : 전압 제어부
140 : 비교부 150 : 표시부
200 : 접속부 300 : 자동차용 배터리
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 동작을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 배터리가 방전된 경우 배터리를 충전시키는 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도로서, 배터리(110), 써미스터(Thermister)(120), 전압 제어부(130), 비교부(140), 표시부(150)로 구성된다.
그리고, 접속부(200)(이하, 시거잭으로 칭함)는 본 발명에 따른 실시예에서는 통상적으로 자동차에서 이용되고 있는 자동차용 시거잭으로서, 본 발명에 따른 별도의 충전장치(100)와 자동차용 배터리(300)를 접속시키는 역할을 수행한다.
즉, 운전자가 본 발명에 따른 충전 장치(100)를 시거잭(200)에 꽂으면 충전 장치(100)의 배터리(110)에서 출력되는 전압을 자동차용 배터리(300)로 공급시키는 전압 공급 통로 역할을 수행한다.
이하, 본 발명에 따른 자동차용 배터리 충전 장치(100)의 구체적인 동작에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차용 배터리 충전 장치(100)에서 이용하고 있는 배터리(110)는 일반적으로 자동차용 배터리(300)에서 이용되는 전압인 36Ⅴ전압을 제공하기 위하여 6Ⅴ축전지 6개를 직렬 연결 구성되며, 방전시 외부의 어뎁터에 의하여 충전된다.
배터리(110)는 상기한 바와 같이 6V 축전지 6개가 직렬 연결되어 자동차용 배터리(300)에서 필요로하는 적절 레벨의 전압 예를 들면, 28V의 전압을 시거잭(200)을 통하여 자동차용 배터리(300)로 공급하여 자동차용 배터리(300)를 충전시킨다.
전압 제어부(130)는 배터리(110)로부터 출력되는 전압이 시거잭(200)을 통하여 자동차용 배터리(300)로 공급시, 적정 레벨로 출력되고 있는가를 제어하고 후술하는 설명에서 알 수 있는 바와 같이 비교기의 손상을 방지하기 위하여 비교기에 입력되는 전압의 입력 레벨이 적정한 레벨로 입력될 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다.
즉, 전압 제어부(130)는 배터리(110)로부터 시거잭(200)을 통하여 자동차용 배터리(300)로 공급되고 있는 레벨의 전압이 적정 레벨의 전압 예를 들어, 28Ⅴ의 전압이 출력되고 있는가를 검출 및 제어하고, 비교부(140)로의 적정한 레벨의 입력 전압 예를 들면, 10Ⅴ의 전압이 입력될 수 있도록 전압을 다운시켜 비교부(140)의 입력 레벨로 공급한다.
직렬 연결 구성된 배터리(110) 사이에 연결된 써미스터(120)는 일종의 반도체로서 그 전기저항은 부(負)의 온도 특성을 가지고 있기 때문에 온도가 상승하면 저항치가 낮아지게 되어 출력 전압이 낮아지게 되는 특성이 있다.
따라서, 배터리(110)에 연결되어 있는 써미스터(120)는 배터리(110)에서 방전 즉, 배터리(110)의 전압이 시거잭(200)을 통하여 자동차용 배터리(300)로 공급되는 경우 발생되는 열을 감지하게 되면 내부의 저항치가 변화 즉, 저항치가 낮아지면서 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압이 감소하게 된다.
따라서, 감소된 전압이 제 1 비교부(141)의 입력단에 입력하게 된다.
제 1 비교부(141)는 동 도면에서 알 수 있듯이, 일측 입력단은 전압 제어부(130)로부터 출력되는 적정 레벨의 전압이 입력되고 타측 입력단은 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압이 입력되는 바, 전압 제어부(130)로부터 입력되는 전압과 비교하여 즉, 써미스터 양단에 걸리는 전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 제 1 표시부(150)를 구동시킨다.
즉, 제 1 비교부(141)는 전압 제어부(130)로부터 입력되는 적정 레벨의 입력 전압은 기준 전압으로 이용하는 바, R이라고 하고 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압을 T1이라고 할 경우, 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압(T1)이 전압 제어부(130)에서 출력되어 입력되는 전압(R)보다 크면, 이 경우는 상기한 설명에서 알 수 있는 바와 같이 현재 배터리(110)가 방전되고 있는 경우에 해당하는 것으로 이는 자동차용 배터리(300)가 충전중인 경우에 해당한다.
따라서, 제 1 비교부(141)는 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압(T1)이 기준 전압으로 이용되고 있는 전압 제어부(130)에서 출력되는 전압(R)보다 크면 자동차용 배터리(300)가 충전되고 있음(충전중임)을 나타내는 제 1 표시부(151)를 온시키기 위한 전압을 제 1 표시부(151) 및 제 2 비교부(142)로 제공한다.
이 때, 제 1 표시부(151)는 본 발명에 따른 실시예에 있어서 적색 발광 다이오드(Red LED(Light Emitting Diode))를 이용하였는 바, 통상적으로 발광 다이오드는 전자가 에너지가 높은 외측 궤도에서 에너지가 낮은 내측 궤도로 이동할 때, 궤도간의 에너지차에 해당하는 잉여 에너지가 빛으로 발산되는 원리를 이용한 반도체 소자이다.
한편, 제 2 비교부(142)의 일측 입력단은 제 1 비교부(141)에서와 같이 기준 전압으로 이용되는 전압 제어부(130)의 출력 전압이 입력되고 타측 입력단은 제 1 비교부(141)에서 제공되는 전압값이 입력되도록 구성된다.
즉, 제 2 비교부(142)는 배터리 충전 장치(100)의 배터리가 완전방전되었음을 나타내는 제 2 표시부(152)를 구동(온/오프)시키는 역할을 수행하는 바, 일측 입력단으로 입력되는 제 1 비교부(141)에서 제공되는 전압이 제 1 표시부(151)를 온시키는 전압이면 즉, 전압 제어부(130)의 출력 전압보다 크면 제 2 표시부(152)를 오프시키고, 제 1 비교부(141)에서 제공되는 전압이 제 1 표시부(151)를 오프시키는 전압이면 즉, 전압 제어부(130)의 출력 전압보다 작으면 제 2 표시부(152)를 온시키도록 구성된다.
이 때, 제 2 표시부(152)는 배터리(110)가 완전 방전 즉, 자동차용 배터리(300)가 충전이 다 되었음을 표시하는 발광 다이오드로서, 본 발명의 실시예에서는 녹색 발광 다이오드(Green LED)를 이용하였다.
여기서, 제 1 비교부 및 제 2 비교부(141, 142)의 구성에 있어서, 본 발명의 실시예에서는 제 1 비교부(141)는 일측 입력단으로 입력되는 전압 제어부(130)의 출력 전압과 타측 입력단으로 입력되는 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압을 비교하여 비교 결과에 따라 제 1 표시부(151)를 구동시키도록 구성되고, 제 1 비교부(142)는 일측 입력단으로 입력되는 제 1 비교부(141)의 비교 결과에 따른 전압과 타측 입력단으로 입력되는 써미스터 양단에 걸리는 전압을 비교하여 그 비교결과에 따라 제 2 표시부(152)를 구동시켜 제 1 비교부(141)에 연동하도록 제 2 비교부(142)를 구성하였으나, 제 1 비교부(141) 및 제 2 비교부(142)의 일측 입력단에 전압 제어부(130)의 출력 전압이 입력되고, 타측 입력단에는 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압이 입력되도록하여 제 1 비교부(141)는 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압이 전압 제어부(130)의 출력 전압보다 큰 경우에 제 1 표시부(151)를 구동시키도록 하고, 제 2 비교부(142)는 써미스터(120) 양단에 걸리는 전압이 전압 제어부(130)의 출력 전압보다 작은 경우에 제 2 표시부(152)를 구동시키도록 구성할 수 있음을 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자들은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 배터리 충전 장치의 배터리에서 완전 방전되지 않은 자동차용 배터리로 자동차 시동에 필요한 전압을 제공하여 순간 충전시키므로써, 자동차용 배터리가 방전된 상태에서도 자동차에 시동을 걸 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (3)

  1. 방전된 자동차용 배터리를 충전시키는 자동차용 배터리의 충전 장치에 있어서,
    충전된 전압을 출력하는 배터리와;
    상기 배터리에서 출력되는 전압이 상기 자동차용 배터리에 공급될 수 있도록 상기 배터리와 상기 자동차용 배터리를 접속시키는 접속부;
    상기 배터리에서 출력되는 전압이 상기 접속부를 통하여 상기 자동차용 배터리에 입력시 상기 자동차용 배터리의 입력 레벨에 적정한 레벨의 전압으로 출력될 수 있도록 제어하고 상기 배터리에서 출력되는 전압을 일정 레벨의 전압으로 강하시켜 출력하는 전압 제어부;
    상기 배터리에 연결되어, 상기 배터리가 방전되면 양단에 걸리는 전압이 감소하는 써미스터와;
    상기 써미스터 양단에 걸리는 전압과 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 일정 레벨의 전압을 비교하여, 상기 써미스터 양단에 걸리는 전압이 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 전압보다 크면 연결되어 있는 발광 다이오드를 온시키기 위한 전압을 제공하는 제 1 비교부;
    제 1 비교부에서 제공되는 전압과 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 일정 레벨의 전압을 비교하여 상기 전압 제어부에서 강하되어 출력되는 전압이 상기 제 1 비교부에서 제공되는 전압보다 크면 연결되어 있는 발광 다이오드를 온시키기 위한 전압을 제공하는 제 2 비교부를 포함하는 자동차용 배터리 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비교부에 연결되는 발광 다이오드는 상기 자동차용 배터리가 충전중임을 표시하고, 상기 제 2 비교부에 연결되는 발광 다이오드는 상기 배터리가 완전 방전되었음을 표시하는 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속부는 자동차 시거잭인 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 충전 장치.
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