KR20040019158A - 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 및 그 운용방법 - Google Patents

무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 및 그 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선가입자망 단말기의 주제어부를 이용하는 배터리 충전 장치 및 그 운용방법에 관한 것으로, 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치에 있어서; 입력되는 직류전원의 전류를 해당 제어신호에 의하여 조절상태로 출력하는 조절부와; 상기 조절부로부터 출력되는 전류의 흐르는 방향을 일정하게 하는 다이오드와; 상기 다이오드를 통하여 인가되는 전류에 의하여 충전을 하는 배터리와; 상기 배터리의 온도변화를 감지하여 해당 신호를 아날로그 신호로 출력하는 서미스터와; 상기 배터리의 전압변화를 감지하여 해당 신호를 아날로그 신호로 출력하는 검출부와; 상기 서미스터와 검출부로부터 출력되는 아날로그 신호를 입력하고 분석처리하여 상기 배터리의 충전상태를 감지하고, 해당 제어신호를 상기 조절부에 출력하는 주제어부로 이루어지는 특징 등에 의하여, 단말기의 전체 크기를 작게하고, 제조원가를 싸게 하며, 이동이 용이하고 외관을 미려하게 하며, 또한 배터리의 수명 연장과 안정성을 제고하는 효과가 있다.

Description

무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 및 그 운용방법{A CHARGING DEVICE AND A OPERATING METHOD THERE OF FOR WLL CELLULAR PHONE}
본 발명은 무선가입자망(WLL) 단말기의 배터리 충전 장치 및 그 운용방법에 관한 것으로, 특히, 무선가입자망(WLL) 단말기의 주제어부를 이용하여 배터리 충전을 제어하는 것에 관한 것이다.
유선(LINE)의 연결 없이 통신을 할 수 있는 통신장비를 무선통신장비라고 하며, 상기와 같은 무선통신장비의 통신용 단말기는 휴대단말기 또는 이동단말기(이하 단말기라 함)라고 한다.
상기와 같은 단말기는 통신을 무선으로 할 수 있으나, 이동하면서 동작하기 위한 전원을 내장된 배터리로부터 공급받는다.
또한, 무선통신 기술의 발달에 의하여 유한한 무선주파수 자원을 매우 많은 다수의 가입자가 동시에 통신할 수 있는 코드분할다중방식(CDMA: CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS)이라는 경제성 있는 기술이 개발되었다.
무선가입자망(WLL: WIRELESS LOCAL LOOP)은 전화국과 단말기 사이의 선로 또는 회선을, 유선 대신 무선 시스템을 사용하여 구성하는 방식으로, 1970년대 초, 미국의 AT&T Bell 연구소에서 농어촌 지역과 같이 인구밀도가 희박한 지역에 전화를 가설할 경우 들어가는 막대한 비용을 줄이기 위해 처음 고안하였고, 무선 시스템의 기술은 아날로그 방식의 주파수 분할다중접속방식(FDMA: FREQUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS)과 디지털 방식의 시분할다중접속방식(TDMA: TIME DIVISIONMULTIPLE ACCESS)과 코드분할다중방식(CDMA: CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS) 등이 있으며, 한정된 주파수 자원으로 최대의 가입자가 통신을 할 수 있는 CDMA 방식을 적용하고 있는 추세이다.
상기 무선가입자망(WLL)은 교환기로부터 가입자 단말기까지를 유선으로 연결하는 기존 가입자망에 비하여 가입자 선로 구축이 용이하고 서비스 개시까지의 소요 기간이 단축되며, 설치비용이 거리에 관계없이 거의 일정하여 투자비용이 절감되고, 투자비 회수가 빠르며, 가입자 통화량의 증가에 따라 신속하게 망을 확장할 수 있다.
한편, WLL은 무선 채널을 통신 매체로 이용한다는 관점에서 이동통신망과 유사한 특성을 갖지만, 해당 단말기의 이동성이 셀(CELL) 단위로 극히 제한되므로, 전파환경 측면에서 이동통신 보다 훨씬 양호하다는 장점이 있다.
이하, 종래 기술에 의한 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
종래 기술을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도1 은 종래 기술에 의한 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 기능 구성도 이다.
상기 첨부된 도1을 참조하면, 종래 기술에 의한 무선가입자망(WLL) 단말기의 배터리 충전장치는, 직류전원(DC)을 입력받고 일정하게 전류를 출력되도록 하는 조절부(REGULATOR)(10)와,
상기 조절부(10)로부터 출력되는 전류가 반대 방향으로 흐르지 못하도록 하는 다이오드(DIODE)(20)와,
상기 다이오드(20)를 통하여 인가되는 전류를 이용하여 충전(CHARGING) 되는 배터리(BATTERY)(30)와,
상기 배터리(30)의 충전에 따른 온도 변화를 감지하여 해당 신호를 출력하는 열센서(40)와,
상기 배터리(30)의 충전에 따른 전압변화와 열센서(40)로부터 출력되는 신호를 인가받고 상기 배터리(30)를 충전하는 전류의 량을 제어하므로써, 급속충전 및 만충전 단계 등으로 제어하는 충전제어부(50)와,
상기 직류전원(DC)이 입력되는 경우, 상기 직류전원을 인가받아 정상동작하고, 상기 직류전원이 입력되지 않는 경우는 상기 배터리(30)로부터 출력되는 전원을 도면에 도시되지 않은 별도의 경로를 통하여 인가받아 정상동작하는 단말기(60)로 이루어져 구성된다.
이하, 상기와 같은 구성의 종래 기술에 의한 무선가입자망 단말기(60)의 배터리 충전장치를 상기 첨부된 도1을 참조하여 상세히 설명한다.
무선가입자망(WLL)의 단말기(60)는 동작을 위한 직류 전원이 필요하며, 상기 직류 전원은 외부로부터 인가되어 상기 단말기(60)에 공급되는 동시에 조절부(10)에 의하여 일정한 전류로 출력되고, 다이오드(20)를 통하여 정해진 방향으로 흐르게된다.
상기 다이오드(20)로부터 출력되는 전류는 배터리(30)를 충전(CHARGING)하고, 상기 배터리(30)는 2차 전원으로써, 일반적으로 NiCd(NICKEL CADMIUM), NiMH(NICKEL METAL-HYDRIDE), Li-ION(LITHIUM-ION) 등을 이용하는충방전(RECHARGEABLE) 배터리(BATTERY)이다.
상기 배터리(30)는 단말기(60)에 내장되는 것이지만, 상기 무선가입자용 단말기(60)의 이동성이 극히 제한되므로, 단말기의 크기도 비교적 크고 따라서, 배터리(30)도 크기에 제약을 받지 않는다,
상기와 같이 다이오드(20)로부터 일정하게 출력되는 전류를 입력받은 배터리(30)는 충전되고, 상기 배터리(30)는 충전과정에서 여러 가지의 독특한 특성이 발생되며, 일 예로, 만충전이 되면 배터리의 전압이 하락하고, 충전전압 상승률이 감소하는 동시에 일정한 시간동안 전압변화가 없으며, 내부 온도가 급격히 상승한다.
상기 배터리(30)를 충전하는 방법은 일정한 시간동안 충전하거나 또는 상기와 같은 배터리의 충전특성을 이용하는 등의 여러 가지 방법이 있으나, 신속하게 충전하기 위하여 충전초기에는 과전류를 공급하여 급속충전하고, 어느 정도 충전이 되었으면, 배터리의 수명 및 안전성 등을 고려하여 약한 전류를 공급하여 서서히 충전한다.
즉, 상기 다이오드(20)로부터 출력되는 과전류에 의하여 초기에는 배터리(30)가 급속 충전되고, 상기 배터리(30)가 어느 정도 충전되면 내부 전압 상승률이 감소하며 어느 지점에서는 일정기간동안 전압변동이 없게되는 전압변화가 발생한다.
상기와 같은 배터리(30)의 전압변화를 상기 충전제어부(50)에서 감지하고, 상기 충전제어부(50)는 상기 조절부(10)를 제어하여 충전전류의 량이 적절하게 출력되도록 제어한다.
또한, 상기 충전제어부(50)는 상기 배터리(30)의 내부 온도 변화를 감지하는 열센서(40)로부터 출력되는 제어신호에 의하여 상기 조절부(10)를 제어하는데, 이는 배터리의 수명을 연장하고 충전의 안전성 등을 고려한 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 배터리(30) 충전 초기에 급속충전을 위하여 많은 과전류를 흘리므로, 적절한 제어가 이루어지지 않는 경우에 배터리(30)의 수명을 단축하는 동시에 단말기(60) 자체에도 심각한 영향을 주는 문제가 있다.
또한, 상기 배터리(30)의 충전을 위한 충전제어부와 주변회로를 위한 인쇄회로기판(PCB)이 필요하므로, 무선가입자망 단말기(60)의 전체 크기를 소형화하기 어렵고, 제품원가를 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 단말기에 내장되는 주제어부의 기능을 일부 이용하여 배터리를 안전하게 충전하는 동시에 단말기의 크기를 작게하고 원가를 줄일 수 있는 배터리 충전 제어 장치와 그 운용방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치에 있어서; 입력되는 직류전원의 전류를 해당 제어신호에 의하여 조절상태로 출력하는 조절부와; 상기 조절부로부터 출력되는 전류의 흐르는 방향을 일정하게 하는 다이오드와; 상기 다이오드를 통하여 인가되는 전류에 의하여 충전을 하는 배터리와; 상기 배터리의 온도변화를 감지하여 해당 신호를 아날로그 신호로 출력하는 서미스터와; 상기 배터리의 전압변화를 감지하여 해당 신호를아날로그 신호로 출력하는 검출부와; 상기 서미스터와 검출부로부터 출력되는 아날로그 신호를 입력하고 분석처리하여 상기 배터리의 충전상태를 감지하고, 해당 제어신호를 상기 조절부에 출력하는 주제어부로 이루어지는 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 배터리의 충전을 위하여 주제어부는 운용에 필요한 계수들을 모두 초기화하는 초기과정과; 상기 과정에서 운용계수의 값을 초기화 한 후, 입출력부를 제어하여 하이레벨의 신호를 조절부에 출력하므로써 배터리 충전전류가 흐르도록 하는 충전과정과; 상기 과정에 의하여 충전전류가 흐르는 상태에서 상기 주제어부는 충전제어를 위한 운용을 소정 검사시간동안 중지하는 홀드과정과; 상기 과정에 의한 소정 시간이 지난 후, 상기 주제어부에 의하여 충전시간 계산, 배터리의 전압과 온도를 측정하는 측정과정과; 상기 과정에서 측정된 값을 이용하여 충전시간, 전압강하, 전압정지, 온도상승률, 온도감지 방법으로 연산처리하고 설정된 소정 레벨에 적합한지 또는 아닌지를 판단하는 연산과정과; 상기 과정에서 각각 설정된 소정 레벨에 적합한 것으로 판단되면 상기 입출력부를 제어하여 로우레벨의 신호를 조절부에 출력하고 배터리 충전전류를 차단하는 중지과정과; 상기 과정에 의하여 배터리 충전을 중지한 후 배터리의 트리클 충전을 하는 경우는 트리클 충전을 한 후 종료하고, 트리클 충전을 하지 않는 경우는 즉시 종료하는 트리클 과정으로 이루어지는 특징이 있다.
도1 은 종래 기술에 의한 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 기능 구성도 이고,
도2 는 본 발명에 의한 무선가입자망 단말기 배터리 충전장치의 기능 구성도 이며,
도3 은 본 발명에 의한 무선가입자망 단말기 배터리 충전장치의 운용 순서도 이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **
10,100 : 조절부 20,110 : 다이오드
30,120 : 배터리 40 : 열센서
50 : 충전제어부 60 : 단말기
130 : 서미스터 140 : 풀업저항
150 : 변환부 160 : 검출부
162 : 제1 저항 164 : 제2 저항
170 : 제어부 180 : 입출력부
190 : 주제어부
이하, 본 발명에 의한 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 및 그 운용방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도2 는 본 발명에 의한 무선가입자망 단말기 배터리 충전장치의 기능 구성도 이며, 도3 은 본 발명에 의한 무선가입자망 단말기 배터리 충전장치의 운용 순서도 이다.
상기 첨부된 도2를 참조하면, 본 발명에 의한 무선가입자망 단말기의 배터리 충전창치는, 입력되는 직류전원(DC)의 전류를 해당 제어신호에 의하여 조절상태로 출력하는 조절부(100)와,
상기 조절부(100)로부터 출력되는 전류가 역방향으로 인가되지 않도록 흐르는 방향을 일정하게 하는 다이오드(DIODE)(110)와,
상기 다이오드(110)를 통하여 인가되는 전류에 의하여 충전(CHARGING)을 하는 배터리(BATTERY)(120)와,
상기 배터리(120)의 온도변화를 감지하여 해당 신호를 아날로그(ANALOG) 신호로 출력하는 것으로써, 풀업(PULL-UP) 저항(140)과 직렬(SERIAL) 연결되어 상기 배터리(120)의 온도변화를 검출하고, 상기 검출된 온도변화를 아날로그 신호로 출력하는 서미스터(THERMISTOR)(130)와,
상기 배터리(120)의 전압변화를 감지하여 해당 신호를 아날로그(ANALOG) 신호로 출력하는 것으로, 상기 배터리(120)에 연결되는 제1 저항(R1)(162)과 접지(GROUND)에 연결되는 제2 저항(R2)(164)이 직렬(SERIAL)로 연결되고, 상기 제1 및 제2 저항(162,164)의 연결 접점에서 배터리(BATTERY)(120)의 전압변화를 검출하여 출력하는 검출부(160)와,
상기 서미스터(130)와 검출부(160)로부터 출력되는 아날로그 신호를 입력하고 분석처리하여 상기 배터리(120)의 충전상태를 감지하고, 해당 제어신호를 상기 조절부(100)에 출력하는 것으로써, 상기 서미스터(130)와 검출부(160)로부터 각각 인가되는 아날로그(ANALOG) 신호를 디지털(DIGITAL) 신호로 변환하여 출력하는 변환부(ADC: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER)(150); 상기 변환부(150)로부터 출력되는 디지털 신호를 입력 및 분석처리하여 상기 배터리(120)의 충전상태를 인지하고, 배터리(120)의 충전전류를 제어하는 신호를 출력하는 제어부(170); 상기 제어부(170)의 신호에 의하여 상기 조절부(100)의 전류흐름을 제어하는 신호를 출력하는 입출력부(180)로 이루어지는 SOC(SYSTEM ON A CHIP)의 주제어부(MSM: MOBILE STATION MODEM)로 구성된다.
또한, 상기 첨부된 도3을 참조하면, 본 발명에 의한 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 운용방법은, 배터리(120)의 충전(CHARGING)을 위하여 주제어부(190)는 운용에 필요한 계수(FACTOR)들을 모두 초기화(INITIALIZING)하는 것으로써, 상기 주제어부(190)가 충전제어를 중지(HOLD)하도록 하는 대기시간 값(T(CHK)); 충전시간방법(TIME CHARGE)에 의한 충전시간 값(TIME OUT); 이전과정에 의하여 측정되는 배터리 전압값(V(BAT-1))과 현재과정에 의하여 측정되는 배터리 전압값(V(BAT))의 차이값(DELTA_V); 이전과정에 의하여 측정되는 배터리 온도값(V(TEMP-1))과 현재과정에 의하여 측정되는 배터리 온도값(V(TEMP-1))의 차이값(DELTA_TEMP); 충전(CHARGING) 하는 경우에 배터리(120)가 넘지 말아야 하는 최대온도값(MAX_TEMP); 트리클(TRICKLE) 충전의 실행여부를 결정하는 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부); 트리클 충전의 주기(DURATION) 시간을 결정하는주기값(T:TRICKLE ON/OFF)을 각각 설정된 원래의 값으로 초기화(INITIALIZING)하는 초기과정(S10)과,
상기 초기과정(S10)에서 운용계수(OPERATING FACTOR)의 값을 초기화(INITIALIZING) 한 후, 입출력부(180)를 제어하여 하이레벨(HIGH LEVEL)의 신호, 일 예로, '1'의 신호가 조절부(100)에 출력되도록 하므로써 배터리 충전전류가 흐르도록 하는 충전과정(S20)과,
상기 충전과정(S20)에 의하여 충전전류가 흐르는 상태에서 상기 주제어부(190)는 설정된 소정 대기시간(T(CHK))동안 충전제어를 위한 운용작업을 중지(HOLD)하고, 다른 운용의 작업을 할 수 있도록 하는 홀드과정(S30)과,
상기 홀드과정(S30)에 의한 대기시간(T(CHK))이 지난 후, 상기 주제어부(190)에 의하여 충전시간(TIME CHARGE) 계산, 배터리(120)의 전압(V)과 온도(TEMP.)를 측정하는 것으로써, 상기 현재의 충전시간값(TIMEOUT)으로부터 대기시간값(T(CHK))을 빼는 연산결과의 값을 충전시간값(TIMEOUT)으로 설정하여 시간의 경과를 측정하는 제1 과정(S40); 이전에 측정된 배터리 전압값(V(BAT-1))을 별도로 저장하고, 현재의 배터리 전압값(V(BAT))을 측정하여 저장하는 제2 과정(S50); 이전에 측정된 배터리 온도값(V(TEMP-1)을 별도로 저장하고, 현재의 배터리 온도값(V(TEMP))을 측정하여 저장하는 제3 과정(S60)으로 이루어지는 측정과정과,
상기 측정과정에서 측정된 값들을 이용하여 충전시간(TIME CHARGE), 전압강하(VOLTAGE DROP), 전압정지(VOLTAGE PLATEAU), 온도상승률(RATE OF TEMPERATURE INCREASE), 온도감지(TEMPERATURE CUTOFF) 방법으로 연산처리하고 설정된 소정 레벨(LEVEL)에 적합한지 또는 아닌지를 판단하는 것으로써, 현재의 충전시간값(TIMEOUT)이 0 보다 작거나 같은지를 판단하는 제1 연산과정(S70); 현재 측정된 배터리 전압값(V(BAT))으로부터 이전에 측정된 배터리 전압값(V(BAT-1))을 뺀(-) 값이 설정된 소정의 전압차이값(DELTA_V)보다 작은(<)지를 판단하는 제2 연산과정(S80); 현재 측정된 배터리 전압값(V(BAT)으로부터 이전에 측정된 배터리 전압값(V(BAT-1)을 뺀 값이 0 값과 같은(=)지를 판단하는 제3 연산과정(S90); 현재 측정된 배터리 온도값(V(TEMP))으로부터 이전에 측정된 배터리 온도값(V(TEMP-1))을 뺀(-) 값이 설정된 소정의 온도차이값(DELTA_TEMP) 보다 큰지(>)를 판단하는 제4 연산과정(S100); 현재 측정된 배터리 온도값(V(TEMP))이 설정된 소정의 최대온도값(MAX_TEMP)보다 큰(>)지를 판단하는 제5 연산과정(S110)으로 이루어지는 연산과정과,
상기 연산과정에서 각각 설정된 소정 레벨의 판단기준에 적합한 것으로 판단되면 상기 입출력부(180)를 제어하여 로우레벨(LOW LEVEL)의 신호. 일 예로 '0'의 값을 조절부(100)에 출력하므로써 배터리 충전전류를 차단하는 중지과정(S120)과,
상기 중지과정(S120)에 의하여 배터리(120) 충전(CHARGING)을 중지한 후, 배터리(120)의 트리클 충전(TRICKLE CHARGE)을 하는 경우는 트리클 충전을 한 후 종료하고, 트리클 충전을 하지 않는 경우는 즉시 종료하는 것으로써, 상기 초기과정(S10)에서 트리클 충전(TRICKLE CHARGE)을 할 것인지를 결정하는 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부)이 설정되어 있는지 판단하고, 상기의 판단결과 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부)이 설정되어 있지 않는 경우는 종료로 진행하는트리클판단과정(S130); 상기 트리클 판단과정(S130)에서 판단하여 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부)이 설정되어 있는 경우는 상기 초기과정(S10)에서 설정된 주기값(T:TRICKLE ON/OFF)에 의하여 충전을 하는 트리클충전과정(S140)으로 이루어지는 트리클 과정으로 구성된다.
이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 것으로, 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 및 그 운용방법을 상기 도2 및 도3을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 주제어부(MSM: MOBILE STATION MODEM)(190)는 디지털 CDMA 방식 단말기에서 통신신호 프로토콜을 처리하는 것이며, 다양한 기능을 하나의 칩(CHIP)에 집적화(INTEGRATED)한 SOC(SYSTEM ON A CHIP)로써, 아날로그 신호를 입력받고 디지털 신호로 변환하여 출력하는 ADC(ANALOG 세 DIGITAL CONVERTOR)와 프로그램으로 제어를 할 수 있는 일반목적의 입출력부(GPIO: GENERAL PURPOSE INPUT OUTPUT) 등과 같은 기능이 일체로 내부에 구성되어 있다.
상기 무선가입자망(WLL) 단말기의 배터리(120)를 충전하기 위한 직류전원(DC)이 인가되면, 상기 조절부(100)에서 일정하게 제어된 충전전류가 출력되고, 상기와 같이 조절부(100)를 통하여 출력되는 충전전류는 다이오드(110)에 의하여 한쪽 방향으로 흐르고 반대방향으로는 흐르지 않게 된다.
상기와 같이 다이오드(110)를 통하여 인가되는 충전전류는 NiCd/NiMH/Li-Ion 등으로 이루어지는 충방전용 배터리(120)에 입력되어 상기 배터리(120)를 충전(CHARGING)하게 된다.
상기와 같이 충전되는 배터리(120)의 내부 전압 변화는 상기 제1 저항(162)과 제2 저항(164)으로 이루어지는 검출부(160)에 의하여 소정의 레벨로 검출되고, 상기 주제어부(190)의 변환부(ADC)(150)에 인가되며, 상기 제1 저항(162)과 제2 저항(164)은 전류소모를 줄이기 위하여 큰 값의 저항을 사용한다.
또한, 상기와 같이 충전되는 배터리(120)의 내부 온도 변화는 상기 서미스터(130)에 의하여 검출되는 것으로, 상기 서미스터(130)와 풀업저항(140)의 저항 비례에 의하여 검출되는 신호는 상기 주제어부(190)의 변환부(ADC)(150)에 인가된다.
상기 서미스터(130)는 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하는 가변저항인 RNTC(NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT THERMISTOR)를 사용할 수 있고, 반대의 특성으로써 온도가 증가함에 따라 저항이 증가하는 가변저항인 PTC(POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT THERMISTOR)를 사용할 수 있다.
상기와 같이 검출부(160)와 서미스터(130)에 의하여 각각 검출된 배터리(120)의 내부 전압과 내부 온도에 해당하는 신호는 상기 변환부(150)에 의하여 디지털 신호로 변환되고, 상기와 같이 디지털 신호로 변환된 신호는 제어부(170)에 인가되어 분석처리된다.
상기 주제어부(190)의 제어부(170)는 분석처리된 결과를 이용하여 배터리(120)의 충전(CHARGING)을 제어하는 신호를 상기 입출력부(180)에 출력하고, 상기 입출력부(180)는 상기 제어부(1700)로부터 인가되는 제어신호에 의하여 하이레벨인 '1'의 신호 또는 로우레벨인 '0'의 신호를 출력한다.
상기와 같이 주제어부(190)의 입출력부(180)로부터 출력되는 신호는조절부(100)에 인가되고, 상기 조절부(100)는 상기 입출력부(180)로부터 인가되는 신호에 의하여 상기 직류전원(DC)에 의하여 인가되는 충전전류를 다이오드(110)로 출력하거나 또는 출력하지 않게 된다.
일 예로, 상기 조절부(100)는 상기 입출력부(180)로부터 하이레벨의 제어신호가 인가되면 상기 직류전원(DC)에 의한 충전전류를 다이오드(110)에 출력하고, 로우레벨의 제어신호가 인가되면 상기 직류전원(DC)에 의한 충전전류를 다이오드(110)에 출력하지 않는 기능을 하는 것으로써, 일 예로, 전류를 일정하게 흐르게 하는 레귤레이터(REGULATOR) 회로를 사용하기도 하고 간단하게 트랜지스터(TRANSISTOR)를 사용할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명의 무선가입자망 단말기 배터리 충전장치를 이용하는 운용방법은, 상기 주제어부(190)를 구성하는 제어부(170)에 의하여 대기시간값(T(CHK))과, 충전시간값(TIMEOUT)과, 전압차이값(DELTA_V)과, 온도차이값(DELTA_TEMP)과, 최대온도값(MAX_TEMP)과, 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부)과, 주기값(T:TRICKLE ON/OFF) 등의 계수를 초기값으로 설정(INITIALIZING)한다(S10).
상기와 같이 초기과정(S10)에 의하여 주제어부(190)의 제어부(170)는 계수값들을 초기화 한 후, 상기 입출력부(180)에 해당 제어신호를 출력하여 상기 입출력부(180)가 하이레벨의 '1' 신호를 조절부(100)에 출력하도록 한다(S20).
상기 충전과정(S20)에 의하여 하이레벨의 신호를 입력받은 조절부(100)는 입력되는 직류전원(DC)을 다이오드(110)로 출력하므로, 상기 배터리(120)가 충전된다.
상기 무선가입자망 단말기에는 주제어부(MSM)(190)가 하나로 구성되고, 상기 주제어부(190)가 배터리 충전제어를 하는 동안에 다른 기능을 수행하지 못하며, 상기 충전제어는 일정한 시간 간격을 가지고 제어하여도 무리가 없으므로, 대기시간(T(CHK)) 동안 다른 작업 또는 기능을 수행하도록 한다(S30).
즉, 상기 홀드과정(S30)에 의하여 상기 대기시간(T(CHK)) 동안, 상기 주제어부(190)는 배터리 충전제어를 하지 않고 다른 기능의 작업을 수행하지만, 상기에서 이미 제어된 상태의 조절부(100)는 배터리 충전을 계속하도록 충전전류를 다이오드(110)에 출력한다(S30).
상기 홀드과정(S30)이 지난 후에, 상기 주제어부(190)는 다시 배터리 충전제어를 시작하여, 현재의 충전시간값(TIMEOUT)으로부터 대기시간값(T(CHK))을 빼는 연산을 하고, 상기의 연산결과를 새로운 현재 충전시간값(TIMEOUT)으로 설정한다(S40).
또한, 상기 주제어부(190)는 이미 측정된 배터리(120)의 내부전압값을 이전 배터리 전압값(V(BAT-1))으로 설정하는 동시에 상기 검출부(160)를 통하여 배터리(120)의 내부전압을 다시 측정하여 현재의 배터리 전압값(V(BAT))으로 설정한다(S50).
또한, 상기 주제어부(190)는 이미 측정된 배터리(120)의 내부온도값을 이전 배터리 내부온도값(V(TEMP-1))으로 설정하는 동시에 상기 서미스터(130)를 통하여 배터리(120)의 내부온도를 다시 측정하여 현재의 배터리 내부온도값(V(TEMP))으로 설정한다(S60).
상기 주제어부(190)는 상기 측정과정(S40,S50,S60)에 의하여 측정된 배터리(120)의 이전 및 현재 전압값과 온도값들을 이용하여 충전시간(TIME CHARGE), 전압강하(VOLTAGE DROP), 전압정지(VOLTAGE PLATEAU), 온도상승률(RATE OF TEMPERATURE INCREASE), 온도감지(TEMPERATURE CUTOFF) 방식의 제어에 필요한 결과를 연산한다.
즉, 상기 주제어부(190)의 제어부(170)는, 현재의 충전시간값(TIMEOUT)이 '0'의 값과 작거나 같은지를 판단하고, 클 경우는 상기 충전과정(S20)으로 궤환하여, 충전이 계속 진행되도록 하며, 상기 충전시간값(TIMEOUT)이 '0'의 값이거나 '0' 보다 작은값일 경우는 설정된 소정시간동안 충전이 된 것으로써, 상기 입출력부(180)를 제어하여 로우레벨의 '0' 신호가 조절부(100)에 출력되도록 하므로써, 일시적으로 충전을 차단하는 것으로써, 설정된 시간동안 배터리(120)를 강제 충전하는 것이다.
상기와 같이 충전시간(TIME CHARGE)에 의하여 설정된 소정 시간동안 충전이 완료된 후, 배터리(120)의 충전을 중지하고, 상기 초기과정(S10)에서 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부)이 설정되어 있는지를 판단하고(S130), 설정되어 있지 않는 경우는 충전을 완전 종료하며, 상기 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부)이 설정되어 있는 경우는 상기 초기과정(S10)에 의하여 설정된 주기값(T:TRICKLE ON/OFF)에 의하여 T:TRICKLE ON 동안 입출력부(180)에 로우레벨의 '0' 신호를 출력하며, T:TRICKLE OFF 동안 입출력부(180)에 하이레벨의 '1' 신호를 출력하므로서 배터리의 트리클충전을 하고(S140) 충전을 완전 종료한다.
또한, 상기 연산과정에서 주제어부(190)는 현재의 배터리 내부 전압값(V(BAT))으로부터 이전의 배터리 내부전압값(V(BAT-1))을 빼는 연산을 한 후에, 상기 초기과정(S10)에 의하여 설정된 전압차이값(DELTA_V)보다 작은값인지를 판단하며, 상기의 판단결과 큰 값의 경우는 상기 충전과정(S20)으로 궤환(FEEDBACK)하고, 작은값일 경우는 상기 중지과정(S120)으로 진행하는 전압강하(VOLTAGE DROP) 충전제어방식 또는 방법을 수행한다(S80).
또한, 상기 연산과정에서 주제어부(190)는 현재의 배터리 내부 전압값(V(BAT))으로부터 이전의 배터리 내부전압값(V(BAT-1))을 빼는 연산을 한 후에, 상기 결과의 값이 '0'의 값인지를 판단하며, 상기의 판단결과 '0'의 값이 아닌 경우는 상기 충전과정(S20)으로 궤환(FEEDBACK)하고, '0'의 값일 경우는 상기 중지과정(S120)으로 진행하는 전압정지(VOLTAGE PLATEAU) 충전제어방식 또는 방법을 수행한다.
또한, 상기 연산과정에서 주제어부(190)는 현재의 배터리 내부온도값(V(TEMP))으로부터 이전의 배터리 내부온도값(V(TEMP-1))을 빼는 연산을 한 후에, 상기 결과의 값이 상기 초기과정(S10)에서 설정된 온도차이값(DELTA_TEMP)보다 큰지를 판단하며, 상기의 판단결과 큰 값이 아닌 경우는 상기 충전과정(S20)으로 궤환(FEEDBACK)하고, 상기 온도차이값(DELTA_TEMP)보다 큰 값일 경우는 상기 중지과정(S120)으로 진행하는 온도상승률(RATE OF TEMPERATURE INCREASE) 충전제어방식을 수행한다.
또한, 상기 연산과정에서 주제어부(190)는 현재의 배터리내부온도값(V(TEMP))이 상기 초기과정(S10)에서 설정된 최대온도값(MAX_TEMP)보다 큰지를 판단하며, 상기의 판단결과 큰 값이 아닌 경우는 상기 충전과정(S20)으로 궤환(FEEDBACK)하고, 상기 최대온도값(MAX_TEMP)보다 큰 값일 경우는 상기 중지과정(S120)으로 진행하는 온도감지(TEMPERATURE CUTOFF) 충전제어방식을 수행한다.
상기와 같은 다양한 충전제어방식은 하나만 사용하여도 되고, 복수 이상을 사용하여도 되지만, 충방전용 배터리(120)의 수명 보호 및 안전성을 고려하여 여러 방식의 충전제어를 병행한다,
또한, 상기와 같은 충전제어방식을 수행한 후에도, 배터리의 충전 완성도를 높이기 위하여 트리클 과정에 의한 트리클 충전(TRICKLE CHARGE)을 하는데, 상기 초기과정(S10)에서 제어값(TRICKLE CHARGE 실행여부)이 설정되었는지 또는 설정되지 않았는지를 판단하고(S130), 설정된 경우는 상기 초기과정(S10)에서 설정된 주기값(T:TRICKLE ON/OFF)에 의하여 일정한 시간동안 충전을 하지 않는 유휴시간을 갖고 다시 일정한 시간동안 충전을 하고, 충전제어를 완전하게 종료한다.
다시 설명하면, 상기 충전제어방식은 중복 선택하여 적용하므로서, 배터리(120)의 수명을 연장하게 되는 동시에 열발생 등에 의한 파손 위험을 줄이는 등의 안정성을 제고하게 된다.
또한, 상기 다양한 충전제어방식을 도3의 순서로 간략히 표시하면, 다음과 같다.
충전제어방식 도3에 의한 순서
TIME CHARGE S10,S20,S30,S40,S70,S120
VOLTAGE DROP S10,S20,S30,S50,S80,S120
VOLTAGE PLATEAU S10,S20,S30,S50,S90,S120
RATE OF TEMPERATURE INCREASE S10,S20,S30,S60,S100,S120
TEMPERATURE CUTOFF S10,S20,S30,S60,S110,S120
TRICKLE CHARGE S130,S140
따라서, 상기 본 발명은 무선가입자망 단말기의 충방전용 배터리를 충전하는데 있어서, 별도의 충전제어부(50)와 부가회로를 사용하지 않으므로, 크기를 작게하며, 제조원가를 싸게 할 수 있는 동시에 다양한 충전제어방식을 적용하므로써, 배터리의 수명을 연장하고 안전성을 제고한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 무선가입자망 단말기의 주제어부(MSM)에 함께 구비되는 다양한 기능 중에서 일부 여유 기능을 이용하여 배터리의 충전을 제어하므로, 단말기의 전체 크기를 작게하고, 제조원가를 싸게 하는 공업적 이용효과가 있다.
또한, 단말기를 소형으로 제작하므로 이동이 용이하고 외관을 미려하게 하는 사용상 편리한 효과가 있다,
또한, 다양한 충전제어방식을 동시에 사용할 수 있으므로, 배터리의 수명 연장과 안정성을 제고하는 공업적 이용효과가 있다.

Claims (8)

  1. 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치에 있어서,
    입력되는 직류전원의 전류를 해당 제어신호에 의하여 조절상태로 출력하는 조절부와,
    상기 조절부로부터 출력되는 전류의 흐르는 방향을 일정하게 하는 다이오드와,
    상기 다이오드를 통하여 인가되는 전류에 의하여 충전을 하는 배터리와,
    상기 배터리의 온도변화를 감지하여 해당 신호를 아날로그 신호로 출력하는 서미스터와,
    상기 배터리의 전압변화를 감지하여 해당 신호를 아날로그 신호로 출력하는 검출부와,
    상기 서미스터와 검출부로부터 출력되는 아날로그 신호를 입력하고 분석처리하여 상기 배터리의 충전상태를 감지하고, 해당 제어신호를 상기 조절부에 출력하는 주제어부로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 주제어부는,
    상기 서미스터와 검출부로부터 각각 인가되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 변환부와,
    상기 변환부로부터 출력되는 디지털 신호를 입력 및 분석처리하여 상기 배터리의 충전상태를 인지하고, 배터리의 충전전류를 제어하는 신호를 출력하는 제어부와,
    상기 제어부의 신호에 의하여 상기 조절부의 전류흐름을 제어하는 신호를 출력하는 입출력부로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 배터리에 연결되는 제1 저항과 접지에 연결되는 제2 저항이 직렬로 연결되고, 상기 제1 및 제2 저항의 연결 접점에서 배터리의 전압변화를 검출하여 상기 주제어부로 출력하고,
    상기 서미스터는 풀업저항과 직렬 연결되어 상기 배터리의 온도변화를 검출하고, 상기 검출된 신호를 상기 주제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치.
  4. 배터리의 충전을 위하여 주제어부는 운용에 필요한 계수들을 모두 초기화하는 초기과정과,
    상기 과정에서 운용계수의 값을 초기화 한 후, 입출력부를 제어하여 하이레벨의 신호를 조절부에 출력하므로써 배터리 충전전류가 흐르도록 하는 충전과정과,
    상기 과정에 의하여 충전전류가 흐르는 상태에서 상기 주제어부는 충전제어를 위한 운용을 소정 대기시간동안 중지하는 홀드과정과,
    상기 과정에 의한 소정 시간이 지난 후, 상기 주제어부에 의하여 충전시간 계산, 배터리의 전압과 온도를 측정하는 측정과정과,
    상기 과정에서 측정된 값을 이용하여 충전시간, 전압강하, 전압정지, 온도상승률, 온도감지 방법으로 연산처리하고 설정된 소정 레벨에 적합한지 또는 아닌지를 판단하는 연산과정과,
    상기 과정에서 각각 설정된 소정 레벨에 적합한 것으로 판단되면 상기 입출력부를 제어하여 로우레벨의 신호를 조절부에 출력하고 배터리 충전전류를 차단하는 중지과정과,
    상기 과정에 의하여 배터리 충전을 중지한 후 배터리의 트리클 충전을 하는 경우는 트리클 충전을 한 후 종료하고, 트리클 충전을 하지 않는 경우는 즉시 종료하는 트리클 과정으로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 운용방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 초기과정은,
    상기 주제어부가 충전제어를 중지하도록 하는 대기시간 값과,
    충전시간방법에 의한 충전시간 값과,
    이전과정에 의한 배터리 전압값과 현재과정에 의한 배터리 전압값의 차이값과,
    이전과정에 의한 배터리 온도값과 현재과정에 의한 배터리 온도값의 차이값과,
    충전시 배터리가 넘지 말아야 하는 최대온도값과,
    트리클 충전의 실행여부를 결정하는 제어값과,
    트리클 충전의 주기의 시간을 결정하는 주기값을 각각 설정된 원래의 값으로 초기화하는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 운용방법.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 측정과정은,
    상기 현재의 충전시간값으로부터 대기시간값을 빼는 연산결과의 값을 충전시간값으로 설정하여 시간의 경과를 측정하는 제1 과정과,
    이전에 측정된 배터리 전압값을 별도로 저장하고, 현재의 배터리 전압값을 측정하여 저장하는 제2 과정과,
    이전에 측정된 배터리 온도값을 별도로 저장하고, 현재의 배터리 온도값을 측정하여 저장하는 제3 과정으로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 운용방법.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 연산과정은,
    현재의 충전시간값이 0 보다 작거나 같은지를 판단하는 제1 연산과정과,
    현재 측정된 배터리 전압값으로부터 이전에 측정된 배터리 전압값을 뺀 값이 설정된 소정의 전압차이값보다 작은지를 판단하는 제2 연산과정과,
    현재 측정된 배터리 전압값으로부터 이전에 측정된 배터리 전압값을 뺀 값이0 값과 같은지를 판단하는 제3 연산과정과,
    현재 측정된 배터리 온도값으로부터 이전에 측정된 배터리 온도값을 뺀 값이 설정된 소정의 온도차이값보다 큰지를 판단하는 제4 연산과정과,
    현재 측정된 배터리 온도값이 설정된 소정의 최대온도값보다 큰지를 판단하는 제5 연산과정으로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 운용방법.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 트리클 과정은,
    상기 초기과정에서 트리클 충전을 할 것인지를 결정하는 제어값이 설정되어 있는지 판단하고, 상기의 판단결과 제어값이 설정되어 있지 않는 경우는 종료로 진행하는 트리클판단과정과,
    상기 과정에서 판단하여 제어값이 설정되어 있는 경우는 상기 초기과정에서 설정된 주기값에 의하여 충전을 하는 트리클충전과정으로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 무선가입자망 단말기의 배터리 충전장치 운용방법.
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