KR200307548Y1 - 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치 - Google Patents

이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 상세하게는 전원 공급단과, 제 1그라운드단과, 제 2그라운드단을 구비하는 충전 장치에 있어서, 상용 전원(110/220V)을 입력받아 정류하여 출력하며, 상기 제 1그라운드단에 접지되는 정류부와, 상기 정류부로부터 인가되는 전원을 통해 상기 전원 공급단으로 충전 전압을 인가하여 장착되는 상기 배터리를 충전하고, 상기 제 1그라운드단에 상기 정류부와 공통으로 접지되는 충전부와, 상기 전원 공급단과 상기 제 2그라운드단으로 연결되는 선로 및 상용 전원측에 연결되고, 상기 배터리의 장착 여부를 검출하는 장착 검출부와, 상기 장착 검출부로부터 상기 배터리의 장착이 검출되면 상용 전원을 온/오프하여 상기 정류부와 상기 충전부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기와 같이 구성된 본 고안에 따르면 포토 트라이악과 트라이악으로만 구성된 회로를 통해 배터리의 장착 여부를 확인하고, 배터리가 장착된 경우에만 정류부와 충전부로 전원을 인가하여 배터리가 충전되도록 함으로써 회로를 간략화시킬 수 있고, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다.

Description

이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치{SAVE ELECTRICITY TYPE BATTERY CHARGE APPARATUS FOR MOBILITY DEVICE}
본 고안은 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 상세하게는 충전 장치에 배터리가 충전되는 경우에만 각 구성부에 전원을 공급하도록 함으로써 불필요한 전력 소모를 방지하는 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 충전 장치는 상용 전원(110/220V)의 전원을 인가받아 정류부를 통해 직류 전원으로 정류하고, 충전부에서 정류된 직류 전원을 이용하여 배터리를 충전시킨다. 한편 충전부는 배터리의 충전 전원의 크기에 따라 충전을 온/오프하는데, 배터리의 충전 전원이 일정 레벨 이상이면 충전을 오프시킨다.
그러나 이러한 종래의 배터리 충전 장치는 배터리의 충전 대기시에도 항시 전류가 인가되기 때문에 불필요한 전력을 소모하는 문제점이 있다.
그리하여 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 특허출원 2001-045715호, 실용신안등록출원 2001-023084호와 같이 충전 장치가 충전시에만 구동하고 충전 대기시에는 정류부로 인가되는 전원을 차단시켜 소비 전력을 최소화시켜 전력의 낭비를 줄이도록 하는 절전형 배터리 충전 장치가 본 출원인에 의해 개발되었다.
이러한 절전형 배터리 충전 장치를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 회로도이고, 도 2는 종래의 절전형 배터리 충전 장치중 스위칭 수단의 구성을 도시한 회로도이며, 도 3은 종래의 절전형 배터리 충전 장치중 선택 스위칭부의 구성을 도시한 회로도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 절전형 배터리 충전 장치(10)는,정류부(11)와, 충전부(12)와, DC-DC 컨버터(13)와, A/D 컨버터(14)와, CPU(15)와, 스위칭 수단(16)과, 비상 스위칭 수단(17)과, 선택 스위칭부(18)로 구성된다.
먼저 정류부(11)는 상용 전원(110/220V)을 입력받아 정류하여 출력하고, 충전부(12)는 정류부(11)로부터 인가되는 전원을 통해 복수의 배터리(B)를 충전한다.
DC-DC 컨버터(13)는 배터리(B)의 전원 또는 충전부(12)의 전원을 공급받아 일정 레벨의 정전압을 발생시켜 출력한다.
그리고 A/D 컨버터(14)는 배터리(B)의 충전 전원을 검출하여 이를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
CPU(15)는 DC-DC 컨버터(13)로부터 인가되는 정전압으로 구동되고, A/D 컨버터(14)로부터 출력되는 디지털 신호가 기 저장된 데이터와 비교하여 디지털 신호가 일정 범위에 포함되면 스위칭 신호를 출력한다. 여기에서 CPU(15)는 A/D 컨버터(14)로부터 출력된 디지털 신호가 배터리(B)의 만충전 레벨과 동일하면 스위칭 수단(16)을 오프시켜 상용 전원이 정류부(11)로 인가되는 것을 차단시킨다. 여기에서 일정범위는 배터리(B)의 최소 충전 전압에서 최대 충전 전압이다.
또한 스위칭 수단(16)은 CPU(15)로부터 출력되는 스위칭 신호에 의해 스위칭되어 상용 전원을 정류부(11)로 인가 및 차단시킨다. 여기에서 스위칭 수단(16)은 도 2에 도시된 바와 같이 포토 트라이악(16-1)과, 트라이악(16-2)으로 구성된다. 포토 트라이악(16-1)은 CPU(15)로부터 출력되는 스위칭 신호에 따라 온/오프되고, 상용 전원(110/220V)과 정류부(11)를 회로적으로 분리시키도록 사용되며, 트라이악(16-2)은 포토 트라이악(16-1)의 온/오프에 따라 연동되어 정류부(11)로전원을 인가하고, 고전압에서 환경하에서도 스위칭 소자를 보호하기 위해 사용된다.
비상 스위칭 수단(17)은 배터리(B)가 단락되거나 완방전된 경우 외부의 조작에 따라 스위칭되어 상용 전원(110/220V)을 정류부(11)로 인가시켜 충전부(12)의 출력 전원이 DC-DC 컨버터(13)로 인가되도록 스위칭 수단(16)에 입력단 및 출력단에 각각 병렬 연결된다. 여기에서 비상 스위칭 수단(17)은 딥 스위치 등이 사용된다.
또 선택 스위칭부(18)는 CPU(15)의 제어에 따라 스위칭되어 복수의 배터리(B)중 우선 순위에 따라 특정 배터리(B1 또는 B2)에 충전부(12)의 충전 전원을 공급하도록 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 스위치(SW1, SW2)가 각 배터리(B)의 충전부(12)와 DC-DC 컨버터(13) 사이에 연결된다. 한편 복수의 배터리(B)가 충전 단자(도시 생략)에 접속된 상태에서 전류의 방향을 결정하고, 또 어느 하나의 배터리(B1)의 충전 전류가 다른 배터리(B2)로 인가되는 것을 차단 즉, 역전류가 흐르는 것을 차단하도록 도 3에 도시된 바와 같이 애노드가 배터리(B1 및 B2)의 +단자에 연결되고, 캐소드가 DC-DC 컨버터(13)의 입력단에 연결되는 다이오드(D1, D2)가 각각 구비된다.
이하 종래의 절전형 배터리 충전 장치의 동작을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 배터리(B)가 충전 단자에 삽입되면 A/D 컨버터(14)는 배터리(B)로부터 출력되는 전압을 디지털 신호로 변환시켜 CPU(15)로 출력한다. 한편 DC-DC컨버터(13)는 배터리(B)로부터 출력되는 전원으로 동작되어 일정 레벨의 정전압(CPU의 구동 전압)을 CPU(15)로 출력한다.
그러면 CPU(15)는 DC-DC 컨버터(13)로부터 공급되는 전원을 통해 구동되어 A/D 컨버터(14)로부터 입력된 디지털 신호를 기 저장된 데이터와 비교한다. 그리하여 비교 결과 배터리(B)의 전압이 일정 범위 내에 존재하면, 즉 충전이 필요하면 스위칭 수단(16)으로 하이 신호를 출력하여 스위칭 수단(16)을 온시킨다. 스위칭 수단(16)이 온되면 정류부(11) 및 충전부(12)로 상용 전원(110/220V)이 인가되고, 충전부(12)로부터 충전 전원이 출력된다. 이때 CPU(15)는 충전 단자에 복수의 배터리(B1, B2)가 존재하는 경우 우선 순위에 따라 선택 스위칭부(18)의 특정 스위치(SW1)를 제어하여 특정 배터리(B1)를 우선 순위로 충전시킨다. 여기에서는 선택 스위칭부(18)중 특정 스위치(SW1)는 최초 온된 상태를 유지하고, 다른 스위치(SW2)는 최초 오프된 상태를 유지하고 있기 때문에 CPU(15)는 특정 스위치(SW1)로 별도의 제어 신호를 출력하지 않는다.
충전부(12)로부터 충전 전원이 출력되면 이는 선택 스위칭부(18)를 통해 배터리(B)로 인가되어 배터리(B)를 충전시킨다.
이러한 상태에서 CPU(15)는 지속적으로 A/D 컨버터(14)로부터 출력되는 디지털 신호를 확인한다. 이때 만약 배터리(B)가 만충전되어 A/D 컨버터(14)로부터 일정 범위를 초과하는 디지털 신호가 출력되면 CPU(15)는 선택 스위칭부(18)를 오프시켜 DC-DC 컨버터(13)의 동작을 오프시킨다. 그러면 DC-DC 컨버터(13)의 오프에 따라 CPU(15)가 오프되고, CPU(15)로부터 출력된 스위칭 신호가 로우 신호로 되어스위칭 수단(16)이 오프되어 결국 전체 회로로의 전원이 완전히 차단되기 때문에 결국 배터리(B)의 충전이 중단됨과 동시에 정류부(11) 및 충전부(12)를 포함하는 전체 회로로 인가되던 전원이 차단됨으로써 정류부(11) 및 충전부(12)를 포함하는 전체 회로에서 전력이 소비되지 않는다.
한편 A/D 컨버터(14) 및 DC-DC 컨버터(13)는 배터리(B)로부터 출력되는 전원에 의해 지속해서 동작되므로 CPU(15)는 다시 배터리(B)가 방전되면 상기의 과정을 반복 수행하여 배터리(B)를 충전시킨다.
또한 배터리(B)가 충전 단자에서 착탈되어 배터리(B)의 충전 단자의 전류 흐름이 없어지면 CPU(15)는 이를 검출하여 선택 스위칭부(18)가 온되어 있는 경우 순간적으로 오프시켜 DC-DC 컨버터(13)의 동작을 오프시킨다. 그러면 DC-DC 컨버터(13)의 오프에 따라 CPU(15)가 오프되고, CPU(15)로부터 출력된 스위칭 신호가 로우로 되어 스위칭 수단(16)이 오프되어 결국 전체 회로로의 전원이 완전히 차단되어 소비되는 전력이 없다. 한편 선택 스위칭부(18)는 원래의 온 상태로 복귀된다.
또한 배터리(B)가 단락 또는 자연 방전으로 인해 완전 방전 및 충전 전원이 일정 레벨 이하로 떨어진 경우, 사용자가 비상 스위칭 수단(17)을 순간적으로 조작하면 상용 전원(110/220V)이 정류부(11)와 충전부(12)로 인가되고, 충전부(12)의 충전 전원이 DC-DC 컨버터(13)로 인가된다.
DC-DC 컨버터(13)로 충전 전원이 인가되면 DC-DC 컨버터(13)는 구동되어 정전압을 출력한다. DC-DC 컨버터(13)로부터 정전압이 출력되면 CPU(15)가 동작하게되므로, 상기와 같이 동일하게 배터리(B)를 충전시키고, 충전이 완료되면 전체 회로의 전원 공급을 차단시킨다.
그러나 이러한 종래의 절전형 배터리 충전 장치는 CPU, A/D 컨버터, DC-DC 컨버터와 같은 고가의 전자 부품이 다수 사용되어 원가가 상승되고, 사용되는 부품의 수가 많이 회로가 복잡한 문제점이 있다.
따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 기능을 유지한 채로 회로를 단순화시켜 원가를 절감시킬 수 있도록 하는데 있다.
도 1은 종래의 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 회로도
도 2는 종래의 절전형 배터리 충전 장치중 스위칭 수단의 구성을 도시한 회로도
도 3은 종래의 절전형 배터리 충전 장치중 선택 스위칭부의 구성을 도시한 회로도
도 4는 본 고안에 따른 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 회로도
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 정류부 120 : 충전부
130 : 포토 트라이악 140 : 트라이악
B : 배터리 GND1 : 제 1그라운드단
GND2 : 제 2그라운드단 Vcc : 전원 공급단
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은,
전원 공급단과, 제 1그라운드단과, 제 2그라운드단을 구비하는 충전 장치에 있어서,
상용 전원(110/220V)을 입력받아 정류하여 출력하며, 상기 제 1그라운드단에 접지되는 정류부와,
상기 정류부로부터 인가되는 전원을 통해 상기 전원 공급단으로 충전 전압을 인가하여 장착되는 상기 배터리를 충전하고, 상기 제 1그라운드단에 상기 정류부와 공통으로 접지되는 충전부와,
상기 전원 공급단과 상기 제 2그라운드단으로 연결되는 선로 및 상용 전원측에 연결되고, 상기 배터리의 장착 여부를 검출하는 장착 검출부와,
상기 장착 검출부로부터 상기 배터리의 장착이 검출되면 상용 전원을 온/오프하여 상기 정류부와 상기 충전부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 장착 검출부는,
상기 전원 공급단에 캐소드가 연결되고, 상기 제 2그라운드단에 애노드가 연결되어 상기 배터리가 장착되어 상기 제 2그라운드단과 연결되면 발광되는 LED와, 상용 전원에 전기적으로 연결되고, 상기 LED와 대응되는 위치에 설치되어 이로부터 수광되는 빛에 의해 온되어 상용 전원을 타측으로 인가하는 트라이악으로 이루어진 포토 트라이악이다.
여기에서 또한 상기 제어부는,
상용 전원으로부터 상기 정류부로 연결되는 선로 상에 설치되고, 상기 포토 트라이악에 제어단이 연결되어 상기 포토 트라이악이 온되면 이와 연동되어 상용 전원을 상기 정류부로 인가하는 트라이악이다.
이하, 본 고안에 의한 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 고안에 따른 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 회로도이다.
먼저 충전 장치(100)는 배터리(B)가 장착되는 부위에 배터리(B)와 접속되도록 전원 공급단(Vcc)과, 제 1그라운드단(GND1)과, 제 2그라운드단(GND2)이 형성되고, 배터리(B)에도 이와 대응되는 단자가 형성된다.
도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치(100)는, 정류부(110)와, 충전부(120)와, 포토 트라이악(130)과, 트라이악(140)으로 구성된다.
정류부(110)는 상용 전원(110/220V)을 입력받아 정류하여 출력하며, 제 1그라운드단(GND1)에 접지된다.
충전부(120)는 정류부(110)로부터 인가되는 전원을 통해 전원 공급단(Vcc)으로 충전 전압을 인가하여 장착되는 배터리(B)를 충전하고, 제 1그라운드단(GND1)에 정류부(110)와 공통으로 접지된다.
포토 트라이악(130)은 전원 공급단(Vcc)에 캐소드가 연결되고, 제 2그라운드단(GND2)에 애노드가 연결되어 배터리(B)가 장착되어 제 2그라운드단(GND2)과 연결되면 발광되는 LED(131)와, 상용 전원(110/220V)에 전기적으로 연결되고, LED(131)와 대응되는 위치에 설치되어 이로부터 수광되는 빛에 의해 온되어 상용 전원(110/220V)을 타측으로 인가하는 트라이악(132)으로 이루어진다. 여기에서 LED(131)의 캐소드 전단 및 트라이악(132)의 후단에는 전류 제한용 저항(R)이 연결된다. 여기에서 또한 포토 트라이악(130)을 대신하여 다른 스위칭 소자, 즉 트랜지스터류, 다이오드류, 릴레이 등의 사용도 가능하다.
트라이악(140)은 상용 전원으로부터 정류부(110)로 연결되는 선로 상에 설치되고, 포토 트라이악(130)의 출력단에 제어단이 연결되어 포토 트라이악(130)이 온되면 이와 연동되어 상용 전원을 정류부(110)와, 충전부(120)로 인가한다. 여기에서 트라이악(140)을 대신하여 다른 스위칭 소자, 즉 트랜지스터류, 다이오드류, 릴레이 등의 사용도 가능하다.
이하 본 고안에 따른 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치의 동작을 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 배터리(B)가 장착되지 않은 경우에는 충전 장치(100)의 전원 공급단(Vcc)과, 제 1그라운드단(GND1)과, 제 2그라운드단(GND2)이 배터리(B)의 단자와 접속되지 않은 상태이기 때문에 그라운드가 오픈되어 전류 패스가 형성되지 않는다.
그리하여 포토 트라이악(130)이 오프되고, 이와 연동되어 트라이악(140)이 오프되어 상용 전원(110/220V)과 제 1그라운드단(GND1)으로 연결되는 선로가 오픈되어 결국 정류부(110)와, 충전부(120)로 전원 인가가 되지 않는다.
반대로 배터리(B)가 장착되는 경우 전원 공급단(Vcc)과, 제 1그라운드단(GND1)과, 제 2그라운드단(GND2)이 배터리(B)의 단자와 접속된 상태이기 때문에 그라운드가 단락되어 전류 패스가 형성된다. 여기에서 배터리(B) 내부에서 제 1그라운드단(GND1)과, 제 2그라운드단(GND2)은 하나의 그라운드에 접지된다.
그리하여 포토 트라이악(130)이 턴-온되고, 이와 연동되어 트라이악(140)이 턴-온되어 상용 전원(110/220V)과 제 1그라운드단(GND1)으로 연결되는 선로가 단락되어 결국 정류부(110)와, 충전부(120)로 전원 인가가 되어 전원 공급단(Vcc)을 통해 충전 전원이 배터리(B)로 인가되어 배터리(B)가 충전된다.
따라서 포토 트라이악과 트라이악으로만 구성된 회로를 통해 배터리의 장착 여부를 확인하고, 배터리가 장착된 경우에만 정류부와 충전부로 전원을 인가하여배터리가 충전되도록 함으로써 회로가 간략하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치에 의하면, 포토 트라이악과 트라이악으로만 구성된 회로를 통해 배터리의 장착 여부를 확인하고, 배터리가 장착된 경우에만 정류부와 충전부로 전원을 인가하여 배터리가 충전되도록 함으로써 회로를 간략화시킬 수 있고, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 전원 공급단과, 제 1그라운드단과, 제 2그라운드단을 구비하는 충전 장치에 있어서,
    상용 전원(110/220V)을 입력받아 정류하여 출력하며, 상기 제 1그라운드단에 접지되는 정류부와,
    상기 정류부로부터 인가되는 전원을 통해 상기 전원 공급단으로 충전 전압을 인가하여 장착되는 상기 배터리를 충전하고, 상기 제 1그라운드단에 상기 정류부와 공통으로 접지되는 충전부와,
    상기 전원 공급단과 상기 제 2그라운드단으로 연결되는 선로 및 상용 전원측에 연결되고, 상기 배터리의 장착 여부를 검출하는 장착 검출부와,
    상기 장착 검출부로부터 상기 배터리의 장착이 검출되면 상용 전원을 온/오프하여 상기 정류부와 상기 충전부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장착 검출부는,
    상기 전원 공급단에 캐소드가 연결되고, 상기 제 2그라운드단에 애노드가 연결되어 상기 배터리가 장착되어 상기 제 2그라운드단과 연결되면 발광되는 LED와, 상용 전원에 전기적으로 연결되고, 상기 LED와 대응되는 위치에 설치되어 이로부터수광되는 빛에 의해 온되어 상용 전원을 타측으로 인가하는 트라이악으로 이루어진 포토 트라이악인 것을 특징으로 하는 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상용 전원으로부터 상기 정류부로 연결되는 선로 상에 설치되고, 상기 포토 트라이악에 제어단이 연결되어 상기 포토 트라이악이 온되면 이와 연동되어 상용 전원을 상기 정류부로 인가하는 트라이악인 것을 특징으로 하는 이동성 기기용 절전형 배터리 충전 장치.
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