KR20030082116A - 배터리 충전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 충전 장치의 충전 상태 및 현재 동작 상태 등을 정확하게 표시할 수 있도록 구성되어, 사용자가 보다 쉽게 충전 장치의 상태를 파악할 수 있게 되고, 온도 등의 주변 상황에 따른 충전 전류를 다르게 하여 배터리의 수명을 연장할 수 있도록 다수의 입력단으로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 미리 설정된 프로그램에 의하여 연산 및 제어하고, 이 신호를 출력단으로 출력하는 마이크로 컨트롤러부; 상용교류전압을 입력받아 온도 및 전류의 변화에 연동함과 동시에, 상기 입력전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머부; 상기 트랜스포머부에서의 파형을 검출하여 입력전압의 위상 및 주파수를 검출하는 위상 및 주파수 검출부; 상기 트랜스포머부의 출력을 정류하여 정전압으로 변환해주는 정전압회로부; 상기 트랜스포머부의 출력을 상기 마이크로 컨트롤러부의 제어 신호로 위상제어하여 맥류로 출력하는 위상제어부; 상기 배터리의 충전전압, 전류 및 내부온도 검출회로가 있는 배터리 상태 검출부; 상기 트랜스포머부 및 위상제어부의 온도 변화에 따른 내부 온도를 측정하는 내부온도 검출부; 및 현재 동작 상태를 표시하는 상태표시부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함.

Description

배터리 충전 장치{charge device of battery}

본 발명은 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면 마이크로 컨트롤러와 위상제어용 반도체소자를 이용하여 상용교류전압을 트랜스포머를 이용하여 저전압으로 변환시키고, 변환된 저전압의 교류를 위상제어하여 정전류로 배터리를 충전하게 하며, 배터리, 트랜스포머 등의 현재 상태에 적합하도록 충전전류를 일정하게 변화시켜 양호한 충전상태를 유지하게 하고, 배터리 내부 및 충전단자의 단락, 단선, 단자 접촉 불량 및 온도 상승에 의한 에러를 발광 다이오드를 이용하여 각기 다르게 표시하여 그것으로 문제가 발생되는 것을 사전에 제거할 수 있고, 만충전검출을 써모스태트의 동작, -dV 및 충전전류에 따른 시간으로 만충전을 검출하여 과충전이 없게 하여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 배터리 충전 장치에 관한 것이다.

도1은 릴레이를 이용한 종래의 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 도시한 회로도로서, 이를 참조하여 종래 기술을 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이 상용교류전압이 트랜스포머(T1)를 지나 저전압으로 변환되고, 상기 저전압으로 변환된 교류전압은 다시 브리지다이오드(BD1)를 통하여 정류됨으로써, 맥류 상태로 된다.

배터리 접속단자에 배터리(BT1)를 접속시켜도, 스위치(SW1)를 동작시키기 전까지는 릴레이(K1)의 접점이 오픈상태로 있게 된다. 스위치(SW1)를 동작시키면 릴레이(K1)의 코일에 전원이 인가되어 접점이 온되고, 그러면 전기적 접속 상태가 계속 유지되어 스위치(SW1)를 오프시켜도 배터리(BT1)에 정류된 맥류가 계속 공급된다.

한편, 써모스태트(SW2)는 정상 사용 상태에서는 접점이 붙어 있어 접속 상태를 유지하지만, 일정 온도 예를 들면 대략 45℃ 이상이 되면 접점이 떨어진다.

상기 배터리(BT1)는 충전초기에는 내부 화학 반응이 흡열반으로 열을 거의 발생시키지 않으나 충전이 완료된 후에는 발열하여 고온이 된다.

그러면, 상기 써모스태트(SW2)가 동작하여 릴레이(K1)에 전원 공급이 중단되고, 따라서 상기 배터리(BT1)에 공급되던 전류도 차단되어 충전이 완료된다.

발광 다이오드(LED1)는 릴레이(K1)와 동시에 동작하여 충전상태를 표시하고, 다이오드(D3)는 배터리(BT1)의 오접속으로 인해 전류가 역으로 충전 장치에 흘러드는 것을 방지한다.

물론, 릴레이(K1)의 전압은 다이오드(D1,D2)를 통하여 정류된 맥류를 캐패시터(C1)를 통하여 평활시켜 릴레이(K1)의 떨림을 방지한다.

한편, 도2는 트랜지스터를 이용한 종래의 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 도시한 회로도로서, 이를 참조하여 종래의 다른 기술을 설명하면 다음과 같다.

상용교류전압이 트랜스포머(T1)를 지나 저전압으로 변환되고, 이 변환된 교류전압은 다시 브리지다이오드(BD1)를 통하여 정류되며, 캐패시터(C1)를 통하여 평활된다.

상기와 같은 상태에서 배터리(BT1)와 써모스태트(SW2)로 구성된 배터리팩을 단자에 접속후 시작 버튼(SW1)을 누르면 2개의 낸드게이트의 입력으로 구성된 자기유지회로의 출력을 하이로 유지하게 되어 트랜지스터(Q3)를 온시키면서 전류는 트랜지스터(Q3)와 저항(R7)을 통하여 트랜지스터와 저항으로 구성된 정전류 회로를 통하여 배터리에 흐르게 되는데, 이때 정전류 회로의 동작 과정은 저항(R2), 트랜지스터(Q1)와 다이오드(D1)를 통하여 배터리(BT1)에 공급된다.

이 전류의 양은 저항(R2) 양단의 전압으로 트랜지스터(Q2)에 의하여 감지되고, 양단의 이상전압이 발생하면 트랜지스터(Q2)의 에미터, 콜렉터 사이는 온되어 트랜지스터(Q1)의 베이스에 공급되는 전류는 에미터쪽으로 흐르게 되고, 그 때문에 베이스로 흐르는 전류는 감소하고 결과적으로 에미터와 콜렉터간의 저항이 증가되어 전류의 흐름은 감소하게 되어 전류 제한이 이루어져 정전류를 유지하게 된다.

만충전시에는 상기의 릴레이 회로와 같이 써모스태트(SW2)가 동작하여 자기유지회로가 해제되어 낸드게이트의 출력이 로우로 나와 트랜지스터의 동작이 오프된다.

저항(R1)을 통해 트리클 충전용 전류가 흘러 초기 배터리의 충전 준비상태를 만들어 주고, 배터리의 케이스 내의 써모스태트의 불량 또는 단자의 불량 상태에서도 온되지 않아 충전 장치의 안전성을 확보할 수 있다.

다이오드(D1)는 배터리의 오접속으로 인한 전류의 역류를 방지하기 위한 것이고, 발광다이오드(LED1)는 충전상태를 표시하는 램프이다.

그러나 이러한 종래의 릴레이 또는 트랜지스터를 이용한 종래의 충전 장치는 다음과 같은 문제가 있다.

먼저, 릴레이를 이용한 충전 장치는 배터리마다 충전완료 전압이 다를 경우 트랜스포머의 설계를 다르게 하여야 하기 때문에 여러 종류의 트랜스포머를 사용하여야 하며, 이때 릴레이의 전압도 다른 것을 이용하게 되어 여러 종류의 부품을 사용하여야만 하는 문제가 있다.

또한, 전류 제한을 트랜스포머의 2차 권선을 이용함으로써, 트랜스포머의 발열도 큰 단점이 있다.

더불어, 정격전압 입력의 85%에서 충전시간을 규격에 들도록 2차 전압을 결정하게 되고, 110%의 경우 충전 전류가 필요 이상으로 커진 과전류로 브리지다이오드의 용량을 큰 것으로 사용하여야 하며, 배터리에 이로 인한 이상온도 상승이 발생한다. 이때 이상온도상승으로 인하여 배터리의 만충전까지 가지 못하여도 써모스태트가 동작을 하게 되어 충전을 완료하게 되며, 배터리 과열로 그 수명이 단축되는 문제가 있다.

한편, 배터리 내부 온도 검출만을 가지고 충전 완료를 검출하기 때문에 만충전후에도 써모스태트가 동작을 하지 않았을 경우 배터리에 과충전으로 인한 배터리의 수명이 단축된다.

또한, 충전 완료후 트리클 충전이 없어 충전 장치에 삽입된 상태에서 배터리의 자연 방전이 발생하기도 한다.

또한, 기계적으로 동작하는 릴레이를 사용하여 기계적 동작 소음이 발생하고, 접점불량, 접점 마모에 따른 불량이 발생한다.

물론, 단락 또는 단선된 불량 배터리의 충전시 문제를 검출하지 못하는 단점도 있다.

즉, 배터리의 양극(+,-)이 단선되었을 경우, 배터리 내부의 써모스태트가 동작하지 않게 되어 충전이 되지 않아도 충전중으로 표시된다.

또한, 배터리 양극(+,-)이 단락되었을 경우, 트랜스포머와 브리지다이오드에 과도한 전류가 흘러 열이 발생하고, 이로 인하여 부품이 파괴된다.

더불어, 써모스태트가 단선되었을 경우에는 충전 동작을 하지 않게 되고, 단락되었을 경우에는 만충전후 -dV 검출로 충전완료 기능이 없고 써모스태트 동작만으로 충전완료를 검출하기 때문에 계속적인 충전전류를 주게 되어 과충전으로 인한 배터리의 수명이 단축되며, 충전완료를 표시하지 못하게 된다.

더불어, 상기 트랜지스터를 이용한 충전 장치의 경우에도 상기 릴레이를 이용한 충전 장치와 같이 배터리 내부의 단락 및 단선에 대한 동일한 문제점을 갖고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 마이크로 컨트롤러와 위상제어용 반도체소자를 이용하여 상용교류전압을 트랜스포머를 이용하여 저전압으로 변환시키고, 변환된 저전압의 교류를 위상제어하여 정전류로 배터리를 충전하게 하며, 배터리, 트랜스포머 등의 현재 상태에 적합하도록 충전전류를 일정하게 변화시켜 양호한 충전상태를 유지하게 하고, 배터리 내부 및 충전단자의 단락, 단선, 단자 접촉 불량 및 온도 상승에 의한 에러를 발광 다이오드를 이용하여 각기 다르게 표시하여 그것으로 문제가 발생되는 것을 사전에 제거할 수 있고, 만충전검출을 써모스태트의 동작, -dV 및 충전전류에 따른 시간으로 만충전을 검출하여 과충전이 없게 하여 수명을 연장시킬 수 있는 배터리 충전 장치를 제공하는데 있다.

도1은 릴레이를 이용한 종래의 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 도시한 회로도이다.

도2는 트랜지스터를 이용한 종래의 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 도시한 회로도이다.

도3은 본 발명에 의한 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 도시한 블럭 다이아그램이다.

도4는 본 발명에 의한 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 도시한 상세 회로도이다.

도5는 본 발명에 의한 배터리 충전 장치의 다른 전기적 구성을 도시한 상세 회로도이다.

도6은 본 발명에 의한 배터리 충전 장치의 다른 전기적 구성을 도시한 상세 회로도이다.

-도면중 주요 부호의 설명-

10; 마이크로 컨트롤러부20; 트랜스포머부

30; 위상 및 주파수 검출부40; 정전압 회로부

50; 위상 제어부60; 배터리 상태 검출부

70; 내부온도 검출부80; 상태 표시부

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 충전 장치는 다수의 입력단으로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 미리 설정된 프로그램에 의하여 연산 및 제어하고, 이 신호를 출력단으로 출력하는 마이크로 컨트롤러부; 상용교류전압을 입력받아 온도 및 전류의 변화에 연동함과 동시에, 상기 입력전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머부; 상기 트랜스포머부에서의 파형을 검출하여 입력전압의 위상 및 주파수를 검출하는 위상 및 주파수 검출부; 상기 트랜스포머부의 출력을 정류하여 정전압으로 변환해주는 정전압회로부; 상기 트랜스포머부의 출력을 상기 마이크로 컨트롤러부의 제어 신호로 위상제어하여 맥류로 출력하는 위상제어부; 상기 배터리의 충전전압, 전류 및 내부온도 검출회로가 있는 배터리 상태 검출부; 상기 트랜스포머부 및 위상제어부의 온도 변화에 따른 내부 온도를 측정하는 내부온도 검출부; 및 현재 동작 상태를 표시하는 상태표시부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마이크로 컨트롤러부는 현재의 배터리 충전 상태에 따라 위상제어용 반도체 소자를 이용, 위상제어함으로써 배터리에 정전류를 공급한다.

또한, 상기 마이크로 컨트롤러부는 배터리의 온도변화에 따라 충전 정전류 값을 변화시켜 배터리에 공급한다.

또한, 상기 상태표시부는 배터리 접속 불량, 충전, 대기, 충전완료 및 내부 온도상태에 따라 서로 다르게 표시한다.

더불어, 상기 마이크로 컨틀롤러부는 충전시의 배터리 전압 변화와 제어 전류의 시간에 따라 만충전상태를 검출한다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 배터리 충전 장치에 의하면, 종래 충전 장치에서 수행하지 못했던 충전 상태 및 충전 장치의 현재 동작 상태를 정확하게 표시할 수 있도록 구성되어, 사용자가 보다 쉽게 충전 장치의 상태를 파악할 수 있게 되고, 온도 등의 주변 상황에 따른 충전 전류를 다르게 하여 배터리의 수명을 연장할 수 있게 된다.

이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 의한 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 도시한 블럭 다이아그램이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배터리 충전 장치는 다수의 입력단으로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 미리 설정된 프로그램에 의하여 연산 및 제어하고, 이 신호를 출력단으로 출력하는 마이크로 컨트롤러부(10), 상용교류전압을 입력받아 온도 및 전류의 변화에 연동함과 동시에, 상기 입력전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머부(20), 상기 트랜스포머부(20)에서의 파형을 검출하여 입력전압의 위상 및 주파수를 검출하는 위상 및 주파수 검출부(30), 상기 트랜스포머부(20)의 출력을 정류하여 정전압으로 변환해주는 정전압회로부(40), 상기 트랜스포머부(20)의 출력을 상기 마이크로 컨트롤러부(10)의 제어 신호로 위상제어하여 맥류로 출력하는 위상제어부(50), 상기 배터리의 충전전압, 전류 및 내부온도 검출회로가 있는 배터리 상태 검출부(60), 상기 트랜스포머부(20) 및 위상제어부(50)의 온도 변화에 따른 내부 온도를 측정하는 내부온도 검출부(70), 현재 동작 상태를 표시하는 상태표시부(80)로 이루어져 있다.

한편, 도4는 위상제어소자로서 SCR(thyristor)을, 도5는 위상제어소자로 FET(Field Effect Transistor)을, 도6은 위상제어소자로서 트랜지터를 이용한 본 발명에 의한 배터리 충전 장치의 전기적 구성을 각각 도시한 상세 회로도이며, 이를 도3과 함께 상술한 각부의 구성 및 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 트랜스포머부(20)는 상용교류전압을 일정한 비율의 저전압으로 변환하는 트랜스포머(T1)와, 상기 트랜스포머(T1)의 내부에 삽입되어 내부 온도가 대략 135℃로 상승 또는 1차측 권선에 과전류가 흘렀을 때 단선되는 퓨즈(F1)로 이루어져 있다.

또한, 위상 및 주파수 검출부(30)는 상용교류전압이 트랜스포머(T1)에서 변압되어 일정한 주기 및 일정한 교류 전압으로 배터리에 입력되는데, 상기 교류 전압은 저항(R6,R7)을 지나 저전류로 바뀌게 되기 때문에 디지털의 하이와 로우로 변경된다. 상기 방법으로 하이와 로우로 검출된 전압은 하이가 검출되는 경우에는 교류 입력이 +범위에 있는 것이고, 로우로 입력되는 경우는 -범위에 있는 것이다. 상기 방법으로 하이에서 로우로 바뀌는 시간을 하기할 마이크로 컨트롤러부(10) 내부에서 계산하여 입력각상의 현재 상태와 주기를 알 수 있게 되어 위상제어용 반도체 소자(SCR, FET 또는 트랜지스터)의 온,오프되는 시점을 결정하게 된다.

또한, 정전압회로부(40)는 트랜스포머(T1)의 2차측 및 다이오드(D5,D6)를 지나 정류된 전압이 캐패시터(C1)를 지나 직류로 바뀌게 되고, 이 직류 전압은 하기할 상태 표시부(80)의 발광다이오드(LED1)의 전원으로 사용되며, 저항(R1)을 지나 제너다이오드(ZD1)의 브레이크다운 전압을 이용하여 정전압을 유지하게 된다.

상기에서 얻어지는 정전압은 마이크로 컨트롤러부(10)의 동작전압 및 마이크로 컨트롤러부(10)의 내부에 포함되어 있는 아날로그/디지털 컨번터의 기준전압으로도 사용된다.

이어서, 배터리 상태 검출부(60)는 크게 배터리의 충전전압 검출회로, 충전 전류회로 및 배터리 내부 온도 검출회로로 구성되어 있다.

먼저 배터리의 충전 전압은 저항(R10,R11)의 양단 전압으로 저항(R10)과 저항(R11)에 의해 분배된 전압이 마이크로 컨트롤러부(10)의 아날로그/디지털 컨버터에 입력되어 현재 충전 전압이 검출되고, 상기 검출된 전압을 이용하여 배터리의현재 충전 상태를 판단할 수 있고, 배터리의 양단(+,-)의 단락 및 단선, 충전 장치와의 접점 연결을 검출할 수 있다.

배터리의 충전 전류는 저항(R17) 양단의 전압을 검출하여 저항(R16)을 지나 캐패시터(C5)에 의해 평균값을 취하여 마이크로 컨트롤러부(10)의 아날로그/디지털 컨버터에 입력되어 현재 충전 전류를 검출하게 되고, 상기 검출된 전류로 전류가 일정하게 유지되는 정전류를 제어 및 배터리 양단(+,-)의 단락 및 단선, 충전 장치와의 접점 연결을 검출할 수 있다.

배터리 내부 온도는 배터리 팩 내부에 있는 배터리의 (-)단과 연결되어 있는 써모스태트(SW2) 또는 써미스터(TH2)로 검출할 수 있다.

써모스태트(SW2)의 경우 일정한 온도에 따라 온,오프의 검출에 대한 디지털 신호로 오프 상태에서는 로우, 온상태에서는 하이를 검출함으로써 배터리 팩 내부의 온도를 검출한다.

써미스터(TH2)의 경우 온도의 변화에 따라 저항값이 변화하게 되어 저항(R15)과 함께 구성된 전압 분배회로에 의해 변환된 전압값을 저항(R14)를 지나 마이크로 컨트롤러부(10)의 아날로그/디지털 컨버터에 입력되어 현재의 배터리 내부 온도를 검출하여 온도에 따른 충전 전류의 변경 및 충전 장치의 접점과의 연결을 검출한다.

다음으로 내부 온도 검출부(70)는 충전 장치가 장시간 충전하게 될 경우 트랜스포머(T1) 및 위상제어용 반도체소자(Q1,Q4)에서 열이 발생하게 되어 내부의 온도가 상승하게 된다. 이때 계속적인 충전을 하게 되면 과열로 인하여트랜스포머(T1) 내부에 있는 온도 퓨즈(F1)가 단선된다. 상기와 같은 현상을 방지하고자 정전압부에서 나온 전압이 저항(R20)과 온도의 변화에 따라 저항값이 변화하게 되는 써미스터(TH1)와 함께 구성된 전압분배회로에 의해 변환된 전압값이 마이크로 컨트롤러부(10)의 아날로그/디지털컨버터에 입력되어 현재의 충전 장치 내부 온도를 검출하여 충전 장치 내부 온도 변화에 따라 충전 전류를 변경시킨다.

또한 위상 제어부(50)는 트랜스포머(T1)에서 변압된 교류 전압을 위상제어용 반도체 소자(Q1,Q4)를 이용하여 배터리의 충전 상태, 내부 온도, 충전 전류, 및 충전 장치의 내부 온도에 따라 마이크로 컨트롤러부(10)에서 제어된 신호를 가지고, 한주기당 일회의 온,오프에 대한 신호의 폭을 SCR(Q1,Q4)은 트랜지스터(Q2,Q3)를 이용하고(도4 참조), FET(Q1)는 마이크로 컨트롤러부(10)의 포트를 이용하고(도5 참조), 트랜지스터(Q1)는 트랜지스터(Q2)를 이용하여(도6 참조), 게이트 및 베이스에 전압을 가하여 위상제어되어 정류된 맥류를 출력하여 배터리를 정전류로 충전한다.

또한, 상태 표시부(80)는 현재 충전 장치의 상태에 대하여 충전중, 충전완료, 배터리 단자와 충전 장치의 접점간 접촉 불량, 배터리 내부의 고온 및 저온발생, 충전 장치 내부의 고온 및 저온 발생을 발광 다이오드(LED1)로, 각기 다른 동작으로 알려준다.

마이크로 컨트롤러부(10)는 각각의 검출부를 통하여 검출된 충전 전압, 충전 전류, 온도 등의 검출값을 이용하여 배터리의 충전 전류 및 충전 전압, 배터리의 충전 상태, 만충전, 충전완료 등을 판단하여 위상 제어부(50)와 상태표시부(80)를제어한다.

이와 같은 마이크로 컨트롤러부(10)의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

충전 장치의 접점(+,-,TH)에 배터리가 삽입되면 (+),(-) 접점을 통하여 배터리의 전압이 상태 검출부(60)를 통하여 검출되고, (TH)접점을 통하여 온도에 대한 정보가 검출된다.

배터리의 전압은 검출을 받았지만 온도에 대한 검출을 받지 못하였을 경우 (TH)단자 오픈으로 감지하여 상태 표시부(80)에 접점 불량을 나타낸다.

배터리의 삽입이 감지되면 마이크로 컨틀로러부(10)는 위상 제어부(50)를 통하여 충전전압을 서서히 상승시키게 되는데 이때 충전 전류가 따라서 올라가게 되어 일정한 전류가 출력된다.

초기 검출된 전압보다 충전 전압이 상승되면 충전이 시작된다. 이때 전류가 검출되지 않으면 (+)단자 또는 (-)단자 오픈으로 감지하여 상태표시부(80)에 접점 불량을 표시한다.

전류는 상승하여 일정한 전류를 유지하면서 충전을 유지하였을 때 일정 전압 이상으로 전압이 상승하지 못할 경우 (+),(-) 단자의 단락으로 감지하여 상태 표시부(80)에 배터리 단락을 표시한다.

초기의 충전시 배터리팩 또는 충전 장치의 내부 온도가 저온일 경우에 충전 대기 상태로서 일정한 주기로 트리클 충전을 하여 배터리의 온도를 상승시켜 충전을 시작한다.

상기의 경우가 발생하지 않으면 종래에 설정된 전류로 충전을 계속 수행하며 일정한 주기로 전압, 전류, 배터리 팩 내부 온도, 충전 장치의 내부 온도를 검출한다.

상기에서 검출한 전류에 변화가 있을 경우 위상제어부(50)의 위상제어용 반도체 소자(SCR, FET 또는 트랜지스터)의 제어되는 출력을 조절하여 일정 전류를 유지할 수 있게 제어를 한다.

충전 장치의 위상제어용 반도체 소자(Q1,Q4) 및 트랜스포머(T1)에 충전중에 열이 발생되는데 이때 과도한 열이 발생하게 되면 소자의 파괴 또는 트랜스포머 내부에 부착되어 있는 퓨즈(F1)의 단선이 발생할 수 있다.

마이크로 컨트롤러부(10)는 이러한 온도의 변화를 검출하여 기존에 설정해 놓은 온도에 따른 충전전류로 변경하여 초기에 충전되는 정전류보다 낮은 전류로 충전이 되어 발열되는 속도를 늦춰줄 수 있도록 위상제어용 반도체소자를 제어한다.

니카드 또는 수소 전지의 경우 충전이 완료되면 전압이 낮아지는 특징을 가지고 있는데 이것을 -dV라 하고, 충전을 계속하여도 전압의 변동이 없는 경우가 발생하는데 이것을 0dV라 하며, 충전이 완료되면 배터리의 온도가 상승하게 된다.

-dV에 의한 만충전 검출은 배터리 팩 내부에 배터리가 직렬로 연결되어 있기 때문에 각각의 배터리마다의 특성이 조금씩 다를 수 있다. 충전이 시작되어 일정시간 이내에 dV가 검출되면 만충전으로 감지하지 않고 1회더 충전을 하여 전압 상승후 -dV가 검출될 때까지 충전을 하여 만충전으로 판단한다.

0dV의 경우 일정한 시간동안 일정한 전류로 정전류 충전을 하였을 경우, 전압의 변동이 없을 때는 만충전으로 판단한다.

배터리의 만충전 경우에 일정 온도 이상의 온도가 검출되면 만충전으로 판단한다.

마이크로 컨트롤러부(10)는 만충전을 판단하면 위상제어부(50)를 제어하여 급속 충전을 트리클 충전으로 전환, 일정한 주기로 위상제어부(50)를 동작시켜 충전을 하며 상태 표시부에 충전 완료를 표시한다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만, 이것으로만 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형된 실시예도 가능할 것이다. 예를 들면, 본 발명에서 배터리 팩 내부 온도 검출부를 제거하여 마이크로 컨트롤러부에서 그 검출에 대한 동작을 없게 하여 일반적인 충전용 수소배터리 및 니카드 배터리의 충전기로서 사용할 수도 있다.

따라서 본 발명에 의한 배터리 충전 장치에 의하면 종래 충전 장치에서 수행하지 못했던 충전 상태 및 충전 장치의 현재 동작 상태를 정확하게 표시할 수 있도록 구성되어, 사용자가 보다 쉽게 충전 장치의 상태를 파악할 수 있게 되고, 온도 등의 주변 상황에 따른 충전 전류를 다르게 하여 배터리의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 다수의 입력단으로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 미리 설정된 프로그램에 의하여 연산 및 제어하고, 이 신호를 출력단으로 출력하는 마이크로 컨트롤러부;

   상용교류전압을 입력받아 온도 및 전류의 변화에 연동함과 동시에, 상기 입력전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 트랜스포머부;

   상기 트랜스포머부에서의 파형을 검출하여 입력전압의 위상 및 주파수를 검출하는 위상 및 주파수 검출부;

   상기 트랜스포머부의 출력을 정류하여 정전압으로 변환해주는 정전압회로부;

   상기 트랜스포머부의 출력을 상기 마이크로 컨트롤러부의 제어 신호로 위상제어하여 맥류로 출력하는 위상제어부;

   상기 배터리의 충전전압, 전류 및 내부온도 검출회로가 있는 배터리 상태 검출부;

   상기 트랜스포머부 및 위상제어부의 온도 변화에 따른 내부 온도를 측정하는 내부온도 검출부; 및,

   현재 동작 상태를 표시하는 상태표시부를 포함하여 이루어진 배터리의 충전 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러부는 현재의 배터리 충전 상태에 따라 위상제어용 반도체 소자를 이용, 위상제어함으로써 배터리에 정전류를 공급함을 특징으로 하는 배터리의 충전장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러부는 배터리의 온도변화에 따라 충전 정전류 값을 변화시켜 배터리에 공급함을 특징으로 하는 배터리의 충전장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 상태표시부는 배터리 접속 불량, 충전, 대기, 충전완료 및 내부 온도상태에 따라 서로 다르게 표시함을 특징으로 하는 배터리의 충전장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 컨틀롤러부는 충전시의 배터리 전압 변화와 제어 전류의 시간에 따라 만충전상태를 검출함을 특징으로 하는 배터리의 충전장치.