KR20030029217A

KR20030029217A - 배터리충전장치 및 충전방법

Info

Publication number: KR20030029217A
Application number: KR1020010061475A
Authority: KR
Inventors: 서호진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-14

Abstract

본 발명은 외부로부터의 전원을 배터리에 저장하여 상기 배터리를 충전시키는 충전부를 포함하는 배터리충전장치 및 충전방법에 관한 것이다. 본 충전장치는, 상기 배터리의 잔류용량을 감지하는 잔량감지부와; 상기 배터리의 전원을 방전시키는 방전부와; 상기 배터리의 방전 시 발생하는 방전열을 냉각시키는 냉각부와; 소정의 충전개시 조건에서, 상기 잔량감지부를 통해 감지된 상기 배터리의 잔량이 소정의 적정방전레벨 이하일 경우 상기 배터리의 충전을 개시하고, 상기 적정방전레벨 이상일 경우, 상기 배터리의 전원을 방전시키는 동시에 방전열을 냉각시키도록, 상기 충전부, 상기 방전부 및 상기 냉각부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 배터리의 수명을 연장시키는 한편, 배터리의 손상을 방지할 수 있는 배터리충전장치 및 충전방법을 제공할 수 있다.

Description

배터리충전장치 및 충전방법 {BATTERY CHARGER AND CHARGING METHOD}

본 발명은 배터리 충전장치 및 충전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 수명을 연장시키는 한편, 배터리의 손상을 방지하는 배터리 충전장치 및 충전방법에 관한 것이다.

일반적으로 노트북 컴퓨터, 캠코더, 카세트 레코더 등의 휴대용 전기장치들의 전원공급시스템은 어댑터의 사용이 불가능한 장소에서 시스템을 구동시키기 위해 배터리를 사용하도록 하고 있다. 이때, 사용되는 배터리는 대부분 재충전이 가능하여 충전기를 통해 전원을 충전한 후 재사용할 수 있다.

이러한 배터리의 충전과 방전을 반복하면 메모리효과(Memory Effect)에 의해 배터리의 용량이 줄어드는 경우가 있다. 메모리효과는 배터리를 완전방전 시키지 아니한 상태에서 충전을 시작하는 경우 배터리의 전체용량을 실제보다 작게 인식하게 되는 현상으로서, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 배터리 등에서 특히 많이 생기는 문제점이다.

예를 들어, 사용자가 '100'의 용량을 가진 배터리를 '50%'방전시킨 후 충전 시키고, 다시 '50%'사용(방전)한 후 충전시키는 과정을 반복하면, 배터리의 전체 용량이 자주 사용하는 용량인 50&로 인식되어, 방전 가능한 용량이 원래 용량의 50%정도로 감소한다.

따라서, 충전용 배터리는 만방전 후 만충전시켜 사용하는 것이 가장 바람직하나, 실재 사용자가 사용하는 경우에는 배터리의 완전방전이 보장되지 아니하므로, 배터리의 수명이 조기에 단축되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 배터리의 수명을 연장시키는 것이며, 본 발명의 또 다른 목적은 배터리의 손상을 방지하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 충전장치의 제어블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 배터리 충전방법의 제어흐름도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전방법의 제어흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 배터리 3 : 어댑터

5 : 충전전원공급부10 : 충방전제어부

12 : 잔량감지부14 : 온도감지부

16 : 방전부18 : 냉각부

20 : 타이머22 : 충전선택부

24 : 충방전표시부

상기 목적은 본 발명에 따라, 외부로부터의 전원을 배터리에 충전시키는 충전부를 포함하는 배터리충전장치에 있어서, 상기 배터리의 잔류용량을 감지하는 잔량감지부와; 상기 배터리의 전원을 방전시키는 방전부와; 상기 배터리의 방전 시 발생하는 방전열을 냉각시키는 냉각부와; 소정의 충전개시 조건에서, 상기 잔량감지부를 통해 감지된 상기 배터리의 잔량이 소정의 적정방전레벨 이하일 경우, 상기 배터리의 충전을 개시하고, 상기 적정방전레벨 이상일 경우, 상기 배터리의 전원을 방전시키는 동시에 방전열을 냉각시키도록, 상기 충전부, 상기 방전부 및 상기 냉각부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리충전장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 냉각부는 상기 배터리와 상기 방전부 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 것이 바람직하며, 상기 냉각부는 냉각팬을 갖는 것이 가능하다.

또한, 상기 배터리의 온도를 감지하는 온도감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 배터리의 방전 시 상기 온도감지부를 통해 감지되는 상기 배터리의 온도에 따라 상기 냉각팬의 회전속도를 조절함으로써, 냉각효율을 높이는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 배터리의 충전개시 시간을 선택하기 위한 선택부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하인 경우, 상기 선택부를 통해 입력된 상기 충전개시 시간이 되면, 외부로부터의 전원이 상기 배터리에 충전되도록 상기 충전부를 제어하도록 하여, 충전개시 시간을 예약할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배터리가 방전중임을 표시하는 방전표시부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리의 방전 중에는 상기 방전표시부에 상기 배터리의 방전중임이 표시되도록 제어하는 것이 바람직하며, 상기 방전표시부는 LED인 것이 가능하다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야에 따르면, 배터리의 충전방법에 있어서, 상기 배터리의 잔량을 감지하는 단계와; 감지된 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이상인지 판단하는 단계와; 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이상일 경우 상기 배터리의 전원을 방전하는 단계와; 상기 배터리 방전 시 발생하는 열을 냉각시키는 단계와; 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하인지 판단하는 단계와; 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하로 판단된 경우 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충전방법에 의해서도 달성된다.

그리고, 상기 배터리의 충전개시 시간을 설정하는 단계와; 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하로 판단된 경우 상기 설정된 충전개시 시간인지를 판단하는 단계와; 상기 설정된 충전재시 시간일 경우 상기 배터리의 충전을 시작하는 단계를 더 포함하여 충전개시 시간을 예약할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리충전장치의 제어블럭도이다. 도면에 도시된 바오 같이 본 충전장치는 외부로부터의 전원이 입력되는 어댑터(3)와, 어댑터(3)로부터 입력되는 전원을 배터리(1)에 저장하여 배터리(1)를 충전시키는 충전전원공급부(5)를 포함한다. 또한, 본 충전장치는 배터리(1)의 잔량을 감지하는 잔량감지부(12), 배티러의 전원을 방전시키는 방전부(16), 배터리(1)의 온도를 감지하는 온도감지부(14), 배터리(1) 및 방전부(16)를 냉각시키는 냉각부(18)와, 사용자의 충전개시 선택을 위한 충전선택부(22), 배터리(1)의 상태를 나타내는 충방전표시부(24), 타이머(20)와, 이들을 제어하여 배터리(1)를 충전 및 방전시키는 충방전제어부(10)를 포함한다.

어댑터(3)는 외부에서 공급되는 교류전원을 소정의 직류전원으로 변환시키고, 충전전원공급부(5)는 충방전제어부(10)의 제어에 따라 어댑터(3)로부터 직류전원을 공급받아 배터리(1)의 충전용 충전전압을 제공하여 배터리(1)를 충전시킨다.

잔량감지부(12)는 충전을 위해 장착된 배터리(1)의 잔류용량을 산출하여 충방전제어부(10)에 전달한다.

방전부(16)는 충방전제어부(10)의 제어에 따라, 배터리(1)에 남아있는 전원을 강제로 방전시키며, 커패시터, 저항 등으로 이루어진 더미로드(dummy load) 회로 등을 사용할 수 있다.

충방전제어부(10)는 잔량감지부(12)로부터 산출된 잔량이 소정 기준 이상일 경우, 배터리(1)에 남아있는 전원을 방전부(16)를 통해 강제방전시킴으로써 배터리(1)가 완전방전상태가 되도록 한다. 여기서, 충방전제어부(10)가 배터리의 완전방전상태로 인식하게 되는 배터리잔량의 기준은, 배터리잔량이 3%정도 남은 상태인 로우 로우 배터리(low low battery) 포인트인 것이 바람직하다.

온도감지부(14)는 배터리(1)의 전원를 방전부(16)를 통해 방전시키는 경우, 배터리(1) 및 방전부(16)의 온도를 감지하여 충방전제어부(10)에 감지값을 전달한다.

냉각부(18)는 충방전제어부(10)의 제어에 따라 배터리(1) 및 방전부(16)를 냉각시킨다. 여기서 냉각부(18)는 냉각팬 등을 사용하는 것이 가능하다.

이에 따라, 배터리(1)를 방전부(16)를 통해 방전시키는 경우, 충방전제어부(10)는 온도감지부(14)를 통해 감지된 방전부(16) 및 배터리(1)의 온도를 분석하여 과열상태인지를 판단하고, 방전부(16) 및 배터리(1)가 소정 기준온도 이상의 과열상태로 판단되는 경우 냉각부(18)의 냉각팬을 가동시켜 방전부(16) 및 배터리(1)를 냉각시킨다.

여기서, 충방전제어부(10)는 온도감지부(14)를 통해 감지되는 배터리(1) 및 방전부(16)의 온도에 따라 냉각팬의 속도를 조절함으로써 효율적인 냉각을 도모하는 것이 가능하다. 또한, 방전중인 배터리(1)의 전원이 냉각팬에 공급되도록 함으로써, 방전효율을 높이는 한편 전원을 절약할 수 있다.

한편, 충전선택부(22)는 사용자가 배터리(1)의 충전을 선택하기 위한 구성으로써, 사용자는 충전선택부(22)를 통해 배터리(1)의 충전개시를 선택할 수 있을 뿐만 아니라, 소정 시간 이후에 충전이 개시되도록 배터리(1)의 충전시간을 예약하여 설정할 수 있다.

충전선택부(22)를 통해 사용자가 배터리(1)의 충전개시시간을 설정하면, 충방전제어부(10)는 사용자가 설정한 시간에 따라 타이머(20)를 세팅하여 충전개시시간까지의 시간을 카운팅하는 한편, 설정시간에 도달할 때까지 충전전원공급부(5)를 제어하여 배터리(1)로 공급되는 전원을 차단한다. 사용자가 설정한 충전개시시간이 되면, 충방전제어부(10)는 어댑터(3)로부터 입력되는 직류전원이 배터리(1)에 공급되도록 충전전원공급부(5)를 제어하여 배터리(1)를 충전시킨다.

충방전표시부(24)는 배터리(1)가 충전중인지, 방전중인지를 사용자에게 표시한다. 따라서, 충방전표시부(24)는 충방전 상태에 따라 각기 다른 색의 LED를 점멸하여 표시하며, LCD 등의 장치를 이용하여 사용자에게 배터리(1)의 상태를 표시하는 것이 가능하다.

이러한 구성을 갖는 배터리충전장치의 제어흐름도는 도 2에 도시된 바와 같다. 먼저, 소정의 감지수단을 통해 배터리(1)가 장착되었음을 감지함으로써 자동으로 충전기능이 선택되거나, 사용자가 충전선택부(22)를 통해 배터리(1) 충전기능을 선택하는 등의 방법으로 배터리(1)의 충전이 선택된다(S10).

배터리(1)의 충전이 선택되면 충방전제어부(10)는 잔량감지부(12)를 통해 배터리잔량을 검출한다(S12). 충방전제어부(10)는 잔량감지부(12)를 통해 검출된 배터리잔량을 분석하여, 배터리잔량이 설정기준 이하인 만방전상태인지를 판단한다(S14).

이때, 배터리(1)의 잔량이 설정기준 이하인 만방전상태로 판단되면, 충방전제어부(10)는 어댑터(3)로부터의 직류전원이 배터리(1)에 공급되도록 충전전

원공급부(5)를 제어하여 배터리(1)를 충전시킨다(S16).

한편, 잔량감지부(12)로부터 검출된 배터리잔량이 설정기준 이상인 것으로 판단되면, 충방전제어부(10)는 방전부(16)를 통해 배터리(1)의 전원을 강제 방전시킨다(S18). 이때, 충방전제어부(10)는 온도감지부(14)를 통해 감지된 방전부(16) 및 배터리(1)의 온도를 분석하여 방전부(16) 및 배터리(1)의 온도가 기준 온도 이상의 과열상태인지를 판단하고(S20), 방전부(16) 및 배터리(1)가 소정 기준온도 이상의 과열상태로 판단되는 경우 냉각부(18)의 냉각팬을 가동시켜 방전부(16) 및 배터리(1)를 냉각시킨다(S22).

충방전제어부(10)는 배터리(1)를 방전 및 냉각시키는(S18~S22) 한편, 배터리잔량을 검출하여 배터리(1) 잔량이 설정기준 이하에 도달하였는지를 판단한다(S14).

배터리(1)의 충전이 개시된 후(S16), 충방전제어부(10)는 배터리(1)가 만충전 되었는지를 판단하고(S24), 충전이 끝나면 충전전원공급부(5)를 제어하여 배터리(1)로 공급되는 전원을 차단한다(S26).

한편, 사용자가 배터리(1)의 충전개시시간을 예약 설정한 경우 본 충전제어방법은 도 3에 도시된 바와 같다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 충전선택부(22)를 통해 배터리(1)의 예약충전을 선택하면(S50), 충방전제어부(10)는 사용자가 설정한 시간에 따라 타이머(20)의 시간을 설정한다(S52).

충방전제어부(10)는 장착된 배터리(1)의 잔량이 설정기준 이하인지를 판단하고(S54), 배터리잔량이 설정기준을 초과하는 경우 배터리(1)에 남아있는 전원을 방전 시키는 한편 냉각부(18)를 통해 방전에 따른 방전열을 냉각시킨다(S56).

배터리잔량이 설정기준 이하인 만방전상태로 판단된 경우, 충방전제어부(10)는 타이머(20)를 확인하여 충전개시시간에 도달하였는지를 판단한다(S58). 이때, 충전개시시간에 도달하지 아니한 경우, 충방전제어부(10)는 충전전원공급부(5)를 제어하여 배터리(1)에 전원이 공급되지 아니하도록 함으로써, 배터리(1)가 미리 충전되는 것을 방지한다.

한편, 충전개시 시간에 도달한 경우, 충방전제어부(10)는 충전전원공급부(5)를 제어하여 배터리(1)에 전원을 공급함으로써, 배터리(1)를 충전시킨다(S60).

이와 같이, 본 발명은 배터리의 전원을 강제방전시킬 수 있는 방전부를 구비하여, 충전하고자 하는 배터리를 만방전 상태까지 강제방전시킨 후 다시 충전시킴으로써 배터리의 메모리효과를 예방할 뿐만 아니라, 강제방전 시 발생하는 방전열을 냉각시킬 수 있는 냉각부를 구비하여 배터리가 손상되는 것을 방지한다. 또한, 본 발명은 예약충전을 위한 충전선택부 및 타이머를 더 포함하여 사용자가 원하는 시간에 충전이 선택되도록 함으로써 심야전력 등을 사용한 충전도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 배터리의 수명이 연장시키는 한편, 배터리의 손상을 방지하는 배터리의 충전장치 및 그 제어방법이 제공된다.

Claims

외부로부터의 전원을 배터리에 충전시키는 충전부를 포함하는 배터리충전장치에 있어서,

상기 배터리의 잔류용량을 감지하는 잔량감지부와;

상기 배터리의 전원을 방전시키는 방전부와;

상기 배터리의 방전 시 발생하는 방전열을 냉각시키는 냉각부와;

소정의 충전개시 조건에서, 상기 잔량감지부를 통해 감지된 상기 배터리의 잔량이 소정의 적정방전레벨 이하일 경우, 상기 배터리의 충전을 개시하고, 상기 적정방전레벨 이상일 경우, 상기 배터리의 전원을 방전시키는 동시에 방전열을 냉각시키도록, 상기 충전부, 상기 방전부 및 상기 냉각부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리충전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각부는 상기 배터리와 상기 방전부 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 배터리충전장치.
제 1항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 냉각부는 냉각팬을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리충전장치.
제 3 항에 있어서,

상기 배터리의 온도를 감지하는 온도감지부를 더 포함하고,

상기 제어부는, 상기 배터리의 방전 시 상기 온도감지부를 통해 감지되는 상기 배터리의 온도에 따라 상기 냉각팬의 회전속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 배터리충전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배터리의 충전개시 시간을 선택하기 위한 선택부를 더 포함하고,

상기 제어부는 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하인 경우, 상기 선택부를 통해 입력된 상기 충전개시 시간이 되면, 외부로부터의 전원이 상기 배터리에 충전되도록 상기 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리충전장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배터리가 방전중임을 표시하는 방전표시부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리의 방전 중에는 상기 방전표시부에 상기 배터리의 방전중임이 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리충전장치.
배터리의 충전방법에 있어서,

상기 배터리의 잔량을 감지하는 단계와;

감지된 상기 배터리의 잔량이 소정기준 이상인지 판단하는 단계와;

상기 배터리의 잔량이 소정기준 이상일 경우 상기 배터리의 전원을 방전하는 단계와;

상기 배터리 방전시 발생하는 열을 냉각시키는 단계와;

상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하인지 판단하는 단계와;

상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하로 판단된 경우 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충전방법.
제 7 항에 있어서,

상기 배터리의 충전개시 시간을 설정하는 단계와;

상기 배터리의 잔량이 소정기준 이하로 판단된 경우 상기 설정된 충전개시 시간인지를 판단하는 단계와;

상기 설정된 충전재시 시간일 경우 상기 배터리의 충전을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충전방법.