KR20040024754A - 배터리 충전시스템 및 충전방법 - Google Patents

배터리 충전시스템 및 충전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 적어도 둘 이상의 충전 가능한 배터리와, 외부로부터의 전원을 상기 배터리에 충전시키는 충전전원공급부를 포함하는 배터리 충전시스템 및 충전방법에 관한 것으로서, 본 충전시스템은 상기 충전전원공급부로부터 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 충전전원감지부와; 상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리 충전 중 유휴전력이 발생하는 것으로 감지된 경우, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 충전제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 두개 이상 복수개의 배터리 충전 시, 충전시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라, 배터리충전 시 전력효율을 증대시킬 수 있다.

Description

배터리 충전시스템 및 충전방법{BATTERY CHARGING SYSTEM AND CHARGING METHOD}
본 발명은 배터리 충전시스템 및 충전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 두개 이상 복수개의 배터리 충전 시, 충전시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라, 배터리충전 시 전력효율을 증대시킬 수 있는 배터리 충전시스템 및 충전방법에 관한 것이다.
노트PC, PDA, Handheld PC 등의 휴대용 컴퓨터장치들의 전원공급시스템은 어댑터의 사용이 불가능한 장소에서 시스템을 구동시키기 위해 배터리를 사용하도록 하고 있다. 이때, 시스템 사용시간을 연장 할 수 있도록 배터리를 두개 이상 구비하도록 하는 경우가 있다.
이러한 휴대용 컴퓨터장치에는 리튬이온 배터리(Li-Ion)나 폴리머 배터리(Polymer) 등 충전 가능한 배터리가 사용된다. 리튬이온 배터리나 폴리머 배터리를 충전하는 경우, 배터리의 충전초기에는 일정한 크기의 전류를 공급하여 배터리를 충전한다. 이를 정전류충전모드라 하며, 일정한 전류가 계속 공급되므로 배터리의 전압은 상승하게 된다. 배터리의 출력전압이 일정수준이 되면 배터리 내부 또는 외부의 충전제어부는 배터리의 과충전을 방지하기 위해 전압이 더 이상 상승하지 않도록 제어한다. 이에 따라, 전압이 일정한 상태에서 배터리의 용량이 증가되며, 이를 정전압충전모드라 한다.
이러한, 종래의 배터리의 충전방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도4는 두개의 배터리를 충전시키는 경우 그 충전 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 5는 충전되는 배터리에 공급되는 전압 및 전류의 변화를 나타낸 그래프이다.
두개의 배터리를 충전하는 경우, 도면에 도시된 바와 같이, 배터리전원공급을 위한 어댑터입력이 감지되면(P10), 제1배터리의 충전이 개시된다(P12). 제1배터리의 충전 시 배터리로 입력되는 전류(i1) 및 전압(v1)은 도 5에 도시된 바와 같다. 배터리의 충전이 시작되면, 먼저 일정한 크기의 전류(i1)가 공급되어 배터리의 전원을 충전한다(t0~t1). 이와 같이 전류(i1)가 일정하게 유지되는 상태(t0~t1)를 정전류충전모드라 한다. 정전류충전모드에서, 배터리의 출력전압은 서서히 상승하게 된다. 배터리의 출력전압이 일정수준이 되면, 배터리 내부 또는 외부의 충전제어부는 배터리의 과충전을 방지하기 위해 입력되는 전압(v1)이 더 이상 상승하지 않도록 제어한다(t1~t2). 이에 따라, 전압(v1)이 일정한 상태(t1~t2)에서 배터리의 용량이 증가되며, 이를 정전압충전모드라 한다. 정전압충전모드 구간 (t1~t2)에서 배터리는 충전이 거의 완료되는 상태이므로, 배터리로 입력되는 전류(i1)는 서서히 감소된다.
여기서, 배터리충전을 제어하는 충전제어부(미도시)는 제1배터리의 상태를 체크하여 배터리충전이 완료되었는지 확인한다(P14). 제1배터리의 충전이 완료된 것으로 확인된 경우, 제2배터리의 충전이 개시된다(P16). 제2배터리 또한 정전류충전모드(t2~t3) 및 정전압충전모드(t3~t4)를 거쳐 충전이 진행되며, 제2배터리의 충전이 완료되면, 배터리의 충전이 완료된다(P18).
이상 설명한 바와 같이, 종래의 배터리충전 기술에 따르면, 어느 하나의 충전이 완료된 후 다른 배터리의 충전이 개시된다. 이러한 순차충전방식으로 복수의 배터리를 하나씩 충전하므로 배터리를 모두 충전하기 위해서는, 비교적 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다.
또한, 배터리의 충전상태가 완충전상태에 가까워지는 정전압충전모드(t1~t2,t3~t4)일 경우, 배터리로 입력되는 전류(i1,i2)는 서서히 감소되므로, 실재 사용 가능은 전원 중 배터리로 입력되지 못한 전류만큼의 유휴전력이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 두개 이상 복수개의 배터리 충전 시, 충전시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라, 충전 시 전력효율을 증대시킬 수 있는 배터리 충전시스템 및 충전방법을 제공하는 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 배터리 충전시스템의 제어블럭도,
도 2는, 본 발명에 따른 배터리충전방법의 흐름도,
도 3은, 도 2에 따른 배터리충전 시, 배터리로 입력되는 전압값 및 전류값의 변화를 나타낸 그래프,
도 4는, 종래의 휴대용 컴퓨터장치에 두개의 배터리가 장착되어있는 경우 그 충전 방법을 나타내는 흐름도,
도 5는, 도 4에 따른 배터리충전 시, 배터리로 입력되는 전류값의 변화를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 어댑터 3 : 어댑터입력감지부
5 : 제1배터리 7 : 제2배터리
12 : 제1충전전원공급부14 : 충전전원감지부
16 : 제2충전전원공급부20 : 충전제어부
상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 둘 이상의 충전 가능한 배터리와, 외부로부터의 전원을 상기 배터리에 충전시키는 충전전원공급부를 포함하는 배터리 충전시스템에 있어서, 상기 충전전원공급부로부터 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 충전전원감지부와; 상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리 충전 중 유휴전력이 발생하는 것으로 감지된 경우, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 충전제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템에 의해 달성된다.
여기서, 상기 충전제어부는 상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리에 공급되는 전압값이 소정수준으로 일정하게 유지되는 경우, 유휴전력이 발생하는 것으로 판단하여, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전제어부는 상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리에 공급되는 전류값이 점차적으로 감소하는 경우, 유휴전력이 발생하는 것으로 판단하여, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 것도 가능하다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야에 따르면, 적어도 둘 이상의 충전 가능한 배터리와, 외부로부터의 전원을 상기 배터리에 충전시키는 충전전원공급부를 포함하는 배터리 충전방법에 있어서, 외부로부터의 전원공급 시, 상기 배터리 중 어느 하나를 충전시키는 단계와; 충전중인 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 단계와; 상기 충전전원의 감지결과에 기초하여, 상기 배터리 충전 중 유휴전력이 발생하는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 유휴전력이 발생하는 것으로 판단된 경우, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리충전방법에 의해서도 달성된다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 충전시스템의 제어블럭도이다. 도면에 도시된바와 같이, 본 배터리 충전시스템은 외부로부터의 전원이 입력되는 어댑터(1)와, 어댑터(1)를 통한 전원입력여부를 감지하는 어댑터입력감지부(3)와, 어댑터(1)로부터 입력되는 전원을 각 배터리(5, 7)에 공급하여 배터리(5, 7)를 각기 충전시키는 충전전원공급부(12, 16)를 포함한다. 또한, 본 충전시스템은 제1배터리(5)로 입력되는 충전전원의 전압 및 전류를 감지하는 충전전원감지부(14)와, 어댑터입력감지부(3)를 통해 외부전원의 입력이 감지되면, 충전전원공급부(12, 16)가 각각의 배터리(5, 7)에 충전전원을 공급하도록 제어하는 충전제어부(20)를 포함한다.
어댑터(1)는 외부에서 공급되는 교류전원을 소정의 직류전원으로 변환시켜, 충전전원공급부(12, 16)에 제공한다. 충전전원공급부(12, 16)는 충전제어부(20)의 제어에 따라, 어댑터(1)로부터의 직류전원을 배터리(5, 7)의 충전용 충전전원으로 변환하여 배터리(5, 7)를 충전시킨다.
충전전원공급부(12, 16)는 충전 초기에는 일정한 전류크기를 갖는 충전전원을 공급하는 정전류충전모드로 배터리를 충전하고, 소정 시간이 경과하면 일정한 전압을 갖는 충전전원을 공급하는 정전압충전모드로 배터리(5, 7)를 충전한다.
충전전원감지부(14)는 제1충전전원공급부(12)로부터 제1배터리(5)에 공급되는 충전전원의 전류값 내지는 전압값을 감지하여 충전제어부(20)에 감지결과를 제공한다.
충전제어부(20)는 어댑터입력감지부(3)를 통해 전원이 공급되고 있음을 감지하면, 먼저 제1충전전원공급부(12)를 제어하여 제1배터리(5)에 전원이 충전되도록 한다.
제1배터리(5)의 충전이 진행되면, 충전제어부(20)는 제1충전전원공급부(12)로부터 제1배터리(5)로 공급되는 충전전원의 전류값 내지는 전압값을 충전전원감지부(14)를 통해 감지하여 제1배터리(5)의 충전모드를 판단한다.
충전제어부(20)의 충전모드 판단결과, 제1배터리(5)의 충전모드가 일정한 전류값의 충전전원이 공급되는 정전류충전모드에서, 일정한 전압값의 충전전원이 공급되는 정전압충전모드로 전환된 것으로 판단되면, 충전제어부(20)는 제2충전전원공급부(16)를 제어하여 제2배터리(7)의 충전이 개시되도록 함으로써, 제1배터리(5)로 유입되지 못한 유효전력이 제2배터리(7)의 충전전원으로 공급되도록 한다.
이에 따라, 제1배터리(5)의 충전상태가 완충전 상태에 가까워지면 제2배터리(7)의 충전이 개시되도록 하여 제1배터리(5)와 제2배터리(7)가 동시에 충전되도록 함으로써, 제2배터리(7)의 충전개시 시점을 앞당겨 전체 배터리 충전시간을 단축시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 배터리 충전시스템을 이용한 배터리 충전방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 충전방법의 흐름도이고, 도 3은 도 2에 따른 배터리충전 시, 배터리로 입력되는 전류값의 변화를 나타낸 그래프이다.
두개의 배터리(5, 7)를 충전시키고자 하는 경우 본 충전방법에 따른 충전방법은 도면에 도시된 바와 같다. 어댑터입력감지부(3)를 통해 배터리전원공급을 위한 어댑터입력이 감지되면(S10), 충전제어부(20)는 먼저 제1충전전원공급부(12)를 제어하여 제1배터리(5)의 충전을 개시하며, 이때 충전모드는정전류충전모드이다(S12). 즉, 제1배터리(5)의 충전이 개시되는 경우, 제1충전전원공급부(12)로부터 제1배터리(5)로 입력되는 충전전류(I1)는 도 3에 도시된 바와 같이 일정한 값을 유지한다(T0~T1). 제1배터리(5)의 충전이 소정 시간 진행되면, 제1충전전원공급부(12)는 충전전원의 전압값을 일정수준으로 유지하여 제1배터리(5)를 충전하는데, 이때 제1배터리(5)로 공급되는 전류값(I1)은 점차적으로 감소하게 된다(T1~T2).
충전제어부(20)는 충전전원감지부(14)를 통해 감지된 제1배터리(5)로 입력되는 충전전원의 전류값 내지는 전압값에 기초하여, 제1배터리(5)의 충전모드가 정전압충전모드(T1~T2)인지 여부를 판단한다(S14). 여기서, 충전전원감지부(14)는 제1충전전원공급부(12)로부터 제1배터리(5)로 공급되는 충전전원의 전압값 내지는 전류값 중 적어도 어느 하나를 감지하여 충전제어부(20)에 제공한다.
충전전원감지부(14)가 전압값을 감지하는 경우, 충전제어부(20)는 제1배터리(5)로 입력되는 충전전원의 전압값이 일정값을 유지하는 것으로 확인된 경우, 제1배터리(5)의 충전모드를 정전압충전모드(T1~T2)로 판단한다.
한편, 충전전원감지부(14)가 전류값을 감지하는 경우, 충전제어부(20)는 제1배터리(5)로 입력되는 충전전원의 전류값이 점차적으로 감소하는 것으로 확인된 경우, 제1배터리(5)의 충전모드를 정전압충전모드(T1~T2)로 판단한다.
충전제어부(20)의 판단결과, 제1배터리(5)의 충전모드가정전압충전모드(T1~T2)로 판단된 경우, 충전제어부(20)는 제2배터리(7)에 충전전원이 공급되도록 제2충전전원공급부(16)를 제어한다(S16). 제1배터리(5) 및 제2배터리(7)가 동시에 충전되는 구간인 T1~T2에서, 제2배터리(7)에 공급되는 충전전원은 제1배터리(5)의 충전 중 발생하는 유휴전원이기 때문에, 제2배터리(7)에 공급되는 전원의 전류(I2)는 점차적으로 증가한다.
제1배터리(5)의 충전이 완료되면, 제2충전원공급부는 충전전원의 전류값을 일정수준으로 유지하여 제2배터리(7)를 충전하는 정전류충전모드로 전환되며(T2~T3). 제2배터리(7)의 충전이 소정 시간 진행되면, 제2충전전원공급부(16)는 정전압충전모드로 전환되어 충전전원의 전압값을 일정수준으로 유지하여 제2배터리(7)를 충전하는데, 이때 제2배터리(7)로 공급되는 전류값(I2)은 점차적으로 감소하게 된다(T3~T4).
이러한 수순으로 제2배터리(7)의 충전이 완료되면, 배터리(5, 7)의 충전이 완료된다(S18).
한편, 상기 설명에서는 두개의 배터리를 충전시키는 경우를 예시하고 있지만, 두개 이상의 복수의 배터리를 충전함에 있어서도 본원발명의 충전방법을 응용할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명은 먼저 충전되는 배터리에 공급되는 충전전원의 전류값 내지는 전압값을 감지하여, 충전 중인 배터리의 충전모드를 확인함으로써, 배터리의 충전상태가 완충전 상태에 가까워졌는지 여부를 판단하고, 배터리가 완충전상태에 가까워진 것으로 판단된 경우, 유휴전력이 또 다른 배터리의 충전이 개시되도록 함으로써, 배터리의 충전개시 시점을 앞당겨 배터리의 충전시간을 단축시키는 한편, 충전 시 전력효율을 증대시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 두개 이상 복수개의 배터리 충전 시, 충전시간을 단축할 수 있을 뿐 아니라, 충전 시 전력효율을 증대시킬 수 있는 배터리 충전시스템 및 충전방법이 제공된다.

Claims (8)

  1. 적어도 둘 이상의 충전 가능한 배터리와, 외부로부터의 전원을 상기 배터리에 충전시키는 충전전원공급부를 포함하는 배터리 충전시스템에 있어서,
    상기 충전전원공급부로부터 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 충전전원감지부와;
    상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리 충전 중 유휴전력이 발생하는 것으로 감지된 경우, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 충전제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전제어부는 상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리에 공급되는 전압값이 소정수준으로 일정하게 유지되는 경우, 유휴전력이 발생하는 것으로 판단하여, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전제어부는 상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리에 공급되는 전류값이 점차적으로 감소하는 경우, 유휴전력이 발생하는 것으로판단하여, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  4. 적어도 둘 이상의 충전 가능한 배터리와, 외부로부터의 전원을 상기 배터리에 충전시키는 충전전원공급부를 포함하는 배터리 충전시스템에 있어서,
    상기 충전전원공급부로부터 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 충전전원감지부와;
    상기 충전전원감지부를 통한 감지결과에 따라, 상기 배터리에 공급되는 전압값이 소정수준으로 일정하게 유지되는 정전압충전모드로 판단될 경우, 다른 배터리에 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 충전제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전시스템.
  5. 적어도 둘 이상의 충전 가능한 배터리와, 외부로부터의 전원을 상기 배터리에 충전시키는 충전전원공급부를 포함하는 배터리 충전방법에 있어서,
    외부로부터의 전원공급 시, 상기 배터리 중 어느 하나를 충전시키는 단계와;
    충전중인 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 단계와;
    상기 충전전원의 감지결과에 기초하여, 상기 배터리 충전 중 유휴전력이 발생하는지 여부를 판단하는 단계와;
    상기 유휴전력이 발생하는 것으로 판단된 경우, 다른 배터리에 상기 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리충전방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유휴전력이 발생하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전압값이 소정수준으로 일정하게 유지되는 경우, 상기 유휴전력이 발생하는 것으로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리충전방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 유휴전력이 발생하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류값이 점차적으로 감소하는 경우, 상기 유휴전력이 발생하는 것으로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  8. 적어도 둘 이상의 충전 가능한 배터리와, 외부로부터의 전원을 상기 배터리에 충전시키는 충전전원공급부를 포함하는 배터리 충전방법에 있어서,
    외부로부터의 전원공급 시, 상기 배터리 중 어느 하나를 충전시키는 단계와;
    충전중인 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나를 감지하는 단계와;
    상기 충전전원의 감지결과에 기초하여, 상기 배터리에 공급되는 충전전원의 전압값이 소정수준으로 일정하게 유지되는 경우 상기 배터리의 충전모드를 정전압충전모드로 판단하는 단계와;
    상기 정전압충전모드로 판단된 경우, 다른 배터리에 유휴전력이 충전전원으로 공급되도록 상기 충전전원공급부를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리충전방법.
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