KR20070063963A

KR20070063963A - 배터리의 만충 상태 유지 장치

Info

Publication number: KR20070063963A
Application number: KR1020050124408A
Authority: KR
Inventors: 변영식
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-20

Abstract

본 발명은 배터리의 만충 상태 유지 장치에 관한 것으로, 특히 배터리 충전 시 만충 상태가 된 후에 계속 해당 만충 상태를 유지하도록 한 배터리의 만충 상태 유지 장치에 관한 것으로, 배터리의 내부 셀에 충전된 전압의 크기를 감지하여 디지털화시켜 주는 배터리 AD 변환부와; 상기 배터리 AD 변환부에서 디지털화시킨 전압 값을 기 설정된 배터리 만충전 상태의 전압 값과 비교하여 그 결과에 따라 오프/온 동작을 제어하는 마이크로 프로세서부와; 상기 마이크로 프로세서부의 오프/온 제어에 따라 상기 배터리가 충전기에 연결된 배터리 식별자 경로를 오프시켰다가 온시켜 주는 스위치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함으로써, 사용자 입장에서 조금이라도 더 충전된 상태에서 배터리를 충전기에서 분리할 수 있으며, 이에 만충전을 위해 배터리를 분리했다가 다시 결속해야 하는 불편함을 제거할 수 있다.

Description

배터리의 만충 상태 유지 장치 {Apparatus for Maintaining a Full Charged State of a Battery}

도 1은 종래의 이동 통신 단말기용 충전기에서 배터리 충전을 위한 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 만충 상태 유지 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 만충 상태 유지 장치에 대한 동작을 나타낸 순서도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21: 배터리(Battery) 21-1: 셀(Cell)

R1, R2: 저항 ID: 배터리 식별자 단자

GND: 접지 단자 BATT: 배터리 단자

22: 충전기(Charger) SW: 스위치

23: 배터리 AD(Analog to Digital) 변환부(Converter)

24: 마이크로 프로세서부(Micro-processor)

25: 스위치부

Q1, Q2: 트랜지스터(Transistor)

본 발명은 배터리의 만충 상태 유지 장치에 관한 것으로, 특히 배터리 충전 중 만충 상태가 된 후에 계속 해당 만충 상태를 유지하도록 한 배터리의 만충 상태 유지 장치에 관한 것이다.

일반적인 이동 통신 단말기용 충전기는, 이동 통신 단말기의 배터리를 충전할 시에 CC(Constant Current) 모드(Mode) 및 CV(Constant Voltage) 모드를 거쳐 만충전 전압(또는, 만충전 전류)에 이르렀을 경우에, 해당 배터리로의 충전 경로를 차단하게 된다.

이때, 상기 충전 경로를 차단한 후에는, 상기 배터리에 충전된 전류가 다시 외부로 흘러나오는 방전 상태에 놓이게 되는데, 해당 방전 상태에서 상기 배터리에 충전된 전류를 외부로 방출하게 된다. 그런 후에, 표준 충전기의 경우에 상당수가 일정 전압 레벨 이하(즉, 약 0.1(V) 내외)까지 전압 강하가 일어나야만 다시 충전 모드로 돌아가게 되어 다시 상기 배터리를 충전하게 된다.

이와 같은 일정 전압 레벨 이하까지의 전압 강하는 무시할 수 있을 정도로 작게 여길 수도 있으나, 실제 이동 통신 단말기의 순수 대기 시간으로 환산하게 되 면 최소 5 ~ 10시간의 대기 시간이 만충전 시에 비해 짧아지는 결과를 초래하게 된다.

다시 말해서, 전날 야간에 이동 통신 단말기의 배터리를 충전하기 시작하여 일단 한 번의 충전 상태에 이른 후에는, 다음날 아침에 이동 통신 단말기를 충전기로부터 분리할 때까지 해당 충전기에 거치해 놓은 상태나 분리해 놓은 상태에 상관없이 동일하게 해당 배터리의 방전 상태에 놓이게 되어, 일정 전압 레벨 이하(즉, 약 0.1(V) 내외)까지 전압 강하가 일어나게 된다는 것이다.

그리고, 실제 표준 충전기의 경우에 세밀한 전압 모니터링을 수행하지 않는 등의 이유로, 이동 통신 단말기의 배터리가 충전기에 결속되어 있는 상태에서 배터리의 만충전 이후에 배터리 방전 상태에서 재충전가지의 전압 구간이 비교적 큰 편인데, 이를 대기 시간으로 환산하면 최소 5 ~ 10시간 이상이 된다.

그러면, 종래의 이동 통신 단말기용 충전기에서 배터리 충전을 위한 구성을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(11)와, 충전기(12)로 이루어지는데, 해당 배터리(11)에는 셀(11-1)과, 저항(R1)과, 배터리 식별자 단자(ID)와, 접지 단자(GND)와, 배터리 단자(BATT)를 포함하며, 해당 충전기(12)에는 스위치(SW)와, 저항(R2)과, 배터리 식별자 단자(ID)와, 접지 단자(GND)와, 배터리 단자(BATT)를 포함한다.

상술한 바와 같은 구성에 있어서, 배터리(11)를 충전하기 위해서 해당 배터리(11)를 충전기(12)에 삽입하였을 경우에, 해당 충전기(12)에서는 배터리 단자(BATT)를 통해 해당 배터리(11)의 전압을 체크함과 동시에, 배터리 식별자 단자 (ID)를 통해 해당 배터리(11)의 식별자를 체크하여 해당 배터리(11)가 결속되었는지를 확인하게 된다.

여기서, 상기 배터리 식별자는 상기 배터리(11)의 내부 접지 단자(GND)로 연결된 제1저항(R1)과, 상기 충전기(12)의 내부 전원(V)으로 연결된 제2저항(R2)으로 체크되어진다.

그리고, 상기 배터리(11)의 결속 시에 이미 약속된 각각의 저항(R1, R2)에 배분되는 전압으로, 인증 제품 여부 및 용량 등을 확인하며, 상기 충전기(12)의 내부 스위치(SW)의 온/오프를 제어하여 충전 경로를 개방할 것이지 폐쇄할 것인지를 판단하게 된다.

그런 후에, 상기 배터리(11)가 일단 한 번의 만충전 상태에 도달하게 되면, 상기 충전기(12)에서는 상기 스위치(SW)를 오프시켜 상기 충전 경로를 차단한 후에, 상기 배터리(11)의 전압을 모니터링하여 일정 전압에 도달했을 경우에 상기 스위치(SW)를 온시켜 상기 충전 경로를 다시 열어 재충전을 시작하도록 한다.

이때, 종래의 이동 통신 단말기용 충전기의 경우에 일반적으로 만충전 전압은 약 4.2(V)이며, 다시 충전을 시작하는 전압의 크기는 4.1(V) 내외이다.

이와 같이, 종래의 이동 통신 단말기용 충전기는, 이동 통신 단말기의 배터리가 한 번 만충전 상태에 도달하면 해당 배터리가 일정 전압까지 떨어지기 전까지는 재충전을 수행하지 않으므로, 해당 배터리에 충전된 전류를 외부로 방출하게 되는 단점이 있었다. 또한, 해당 배터리가 일정 전압까지 떨어지기 전에 다시 만충전 상태로 만들기 위해서는, 반드시 사용자가 해당 충전기에서 해당 배터리를 분리 했다가 다시 결속해야 하는 불편한 점도 있었다.

전술한 바와 같은 단점 내지는 불편한 점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 배터리 충전 시 만충 상태가 된 후에 계속 해당 만충 상태를 유지하도록 한 배터리의 만충 상태 유지 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이동 통신 단말기용 충전기의 충전 특성을 보완하여 해당 이동 통신 단말기가 항상 만충전 상태를 유지할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이동 통신 단말기의 배터리를 만충전한 후에도 이동 통신 단말기용 충전기와 결속 상태에서 계속해서 만충전 상태를 유지하도록 함으로써, 사용자 입장에서 만충전된 상태에서 이동 통신 단말기의 배터리를 충전기에서 분리할 수 있도록 하며, 이에 만충전을 위해 배터리를 분리했다가 다시 결속해야 하는 불편함을 제거할 수 있는데, 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 만충 상태 유지 장치는, 배터리의 내부 셀에 충전된 전압의 크기를 감지하여 디지털화시켜 주는 배터리 AD 변환부와; 상기 배터리 AD 변환부에서 디지털화시킨 전압 값을 기 설정된 배터리 만충전 상태의 전압 값과 비교하여 그 결과에 따라 오프/온 동작을 제어하는 마이크로 프로세서부와; 상기 마이크로 프로세서부의 오프/온 제어에 따라 상기 배터리가 충전기에 연결된 배터리 식별자 경로를 오프시켰다가 온시켜 주는 스위치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 마이크로 프로세서부는 상기 배터리가 상기 결속된 상태에서 상기 배터리의 내부 셀이 만충전 상태로 전환된 것을 인식한 후에 상기 배터리 AD 변환부에서 디지털화시킨 전압 값을 인가받는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 마이크로 프로세서부는 내부 GPIO(General Purpose Input Output) 단자를 이용하여 상기 스위치부를 오픈시켰다가 쇼트시켜 주는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스위치부는 두 개의 PNP형 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이동 통신 단말기의 배터리 만충전 후 충전기와의 결속 상태에서 충전 경로가 차단된 다음에 배터리가 순수 방전 상태에 놓여 시간이 경과하여 전압 강하가 시작되는 시점에서, 해당 이동 통신 단말기가 이것을 인지하는데, 해당 충전기가 새롭게 분리되었다가 충전된 것처럼 인식하여 시간의 지체 없이 바로 해당 배터리를 재충전하도록 해 준다.

다시 말해서, 본 발명은 이동 통신 단말기 내부의 ADC(Analog to Digital Converter) 회로를 이용하여, 새롭게 구성된 배터리 식별자 핀을 제어하는 구조를 형성함으로써, 배터리의 만충전 후 일정 레벨 이상 방전된 이동 통신 단말기에 부 착된 배터리를 강제로 재충전시켜 주도록 한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 만충 상태 유지 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(21)와, 충전기(22)와, 배터리 AD 변환부(23)와, 마이크로 프로세서부(24)와, 스위치부(25)를 포함하여 이루어진다.

상기 배터리(21)에는 셀(21-1)과, 저항(R1)과, 배터리 식별자 단자(ID)와, 접지 단자(GND)와, 배터리 단자(BATT)를 포함하며, 상기 충전기(22)에는 스위치(SW)와, 저항(R2)과, 배터리 식별자 단자(ID)와, 접지 단자(GND)와, 배터리 단자(BATT)를 포함하여 이루어진다.

상기 배터리 AD 변환부(23)는 배터리 전압 모니터링 회로로서, 상기 배터리(21)의 내부 셀(21-1)에 충전된 전압의 크기를 감지하여 해당 감지된 아날로그의 전압 값을 디지털화시키며, 해당 디지털로 변환된 전압 값을 상기 마이크로 프로세서부(24)로 인가한다. 예를 들어, 상기 배터리 AD 변환부(23)는 상기 배터리(21)의 전압을 약 3(V)부터 4.5(V)까지 256단계로 나누어 세밀하게 모니터링하도록 한다.

상기 마이크로 프로세서부(24)는 상기 배터리(21)의 내부 셀(21-1)이 만충전 상태로 전환된 후에 상기 배터리 AD 변환부(23)로부터 디지털 전압 값을 인가받아 해당 인가받은 디지털 전압 값을 내부 메모리에 기 설정되어 있는 배터리 만충전 상태의 전압 값과 비교하며, 해당 디지털 전압 값이 해당 배터리 만충전 상태의 전 압 값보다 작은 경우에 상기 스위치부(25)를 오프시켰다가 온시켜 준다.

그리고, 상기 마이크로 프로세서부(24)는 상기 배터리 AD 변환부(23)로부터 인가되는 디지털 전압 값이 내부 메모리에 기 설정되어 있는 배터리 만충전 상태의 전압 값보다 작고 내부 메모리에 기 설정되어 있는 배터리 재충전을 수행할 전압 값보다 큰지를 확인하여, 내부의 GPIO 단자를 이용하여 상기 스위치부(25)를 오픈(Open)시켰다가 쇼트(Short)시켜 준다.

상기 스위치부(25)는 상기 마이크로 프로세서부(24)의 오프/온 제어에 따라 상기 배터리(21)와 충전기(22)의 배터리 식별자 단자(ID) 사이, 즉 상기 배터리(21)와 충전기(22)를 서로 연결하고 있는 배터리 식별자 경로를 오프시켰다가 온시켜 상기 충전기(22)로 하여금 상기 배터리(21)가 분리되었다가 다시 결속된 것으로 인식되도록 하여 상기 배터리(21)의 재충전을 수행하도록 해 준다.

그리고, 상기 스위치부(25)는 예를 들어, 두 개의 PNP형 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하는데, 상기 마이크로 프로세서부(24)의 GPIO 단자를 오픈시키는 경우에, 해당 제2트랜지스터(Q2)는 베이스 단자를 통해 상기 마이크로 프로세서부(24)로부터 '로우'레벨의 전압이 걸리게 되어 오프 상태가 되며, 이에 해당 제2트랜지스터(Q2)의 이미터 단자가 해당 제1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 연결되어 있으므로, 해당 제1트랜지스터(Q1)도 베이스 단자를 통해 '로우'레벨의 전압이 걸리게 되어 오프 상태가 되며, 이에 따라 상기 배터리(21)와 충전기(22)를 서로 연결하고 있는 배터리 식별자 경로를 오프시켜 상기 배터리(21)가 상기 충전기(22)로부터 분리되었음으로 인식시켜 준다. 반면에, 상기 마이크로 프로세서부(24)의 GPIO 단자 를 쇼트시키는 경우에, 해당 제2트랜지스터(Q2)는 베이스 단자를 통해 상기 마이크로 프로세서부(24)로부터 '하이'레벨의 전압이 걸리게 되어 온 상태가 되며, 이에 해당 제2트랜지스터(Q2)의 이미터 단자가 해당 제1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 연결되어 있으므로, 해당 제1트랜지스터(Q1)도 베이스 단자를 통해 '하이'레벨의 전압이 걸리게 되어 온 상태가 되며, 이에 따라 상기 배터리(21)와 충전기(22)를 서로 연결하고 있는 배터리 식별자 경로를 온시켜 상기 배터리(21)가 상기 충전기(22)와 다시 결속되었음으로 인식시켜 준다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 만충 상태 유지 장치에 대한 동작을 도 3의 순서도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 배터리(21)의 만충전 후에 해당 배터리(21)와 충전기(22)가 서로 결속된 상태에 있어서, 배터리 전압 모니터링 기능을 수행하는 배터리 AD 변환부(23)에서는 상기 배터리(21)의 내부 셀(21-1)에 충전된 전압의 크기를 상기 배터리(21)의 내부 배터리 단자(BATT)를 통해 감지하는데, 예를 들어 상기 배터리(21)의 내부 셀(21-1)에 충전된 전압을 약 3(V)부터 4.5(V)까지 256단계로 나누어 세밀하게 모니터링하게 된다.

즉, 상기 배터리 AD 변환부(23)는 상기 배터리(21)의 내부 셀(21-1)에 충전된 전압 값을 감지하여 해당 감지된 아날로그의 전압 값을 디지털 전압 값으로 변환시켜 마이크로 프로세서부(24)로 인가하게 된다.

이에, 상기 마이크로 프로세서부(24)에서는 상기 배터리(21)가 상기 충전기 (22)에 결속된 상태에서 상기 배터리(21)의 내부 셀(21-1)이 만충전 상태로 전환된 경우인지를 인식하며(단계 S31), 그런 다음에 상기 배터리 AD 변환부(23)로부터 디지털 전압 값을 인가받는다(단계 S32).

그리고, 상기 마이크로 프로세서부(24)는 상기 배터리 AD 변환부(23)로부터 인가받은 디지털 전압 값을 내부 메모리에 기 설정되어 있는 배터리 만충전 상태의 전압 값과 비교하는데, 해당 디지털 전압 값이 해당 배터리 만충전 상태의 전압 값보다 작은지를 확인하게 된다(단계 S33).

만약에, 상기 제33단계(S33)에서 디지털 전압 값이 배터리 만충전 상태의 전압 값보다 크거나 같은 경우에는 상기 제32단계(S32)를 다시 수행하도록 하며, 반면에 상기 제33단계(S33)에서 디지털 전압 값이 배터리 만충전 상태의 전압 값보다 작은 경우에는 스위치부(25)를 오프시켰다가 온시켜 주게 된다.

다시 말해서, 상기 마이크로 프로세서부(24)는 디지털 전압 값이 배터리 만충전 상태의 전압 값보다 작은 경우에 내부의 GPIO 단자를 이용하여 상기 스위치부(25)를 오픈시켰다가 쇼트시켜 주게 된다.

다르게는, 상기 마이크로 프로세서부(24)는 상기 배터리 AD 변환부(23)에서 감지한 상기 배터리(21)의 전압 값을 소정의 시간 간격으로 인가받아, 해당 인가받은 디지털 전압 값이 내부 메모리에 기 설정되어 있는 배터리 만충전 상태의 전압 값보다 작고 내부 메모리에 기 설정되어 있는 배터리 재충전을 수행할 전압 값보다 큰지를 확인하는데, 이때 해당 디지털 전압 값이 해당 배터리 만충전 상태의 전압 값보다 작고 해당 재충전 시작 전압 값보다 큰 경우에 상기 스위치부(25)를 오프시 켰다가 온시켜 주게 된다.

이에 따라, 상기 스위치부(25)에서는 상기 마이크로 프로세서부(24)의 오프시켰다가 온시키는 제어에 따라 상기 배터리(21)와 충전기(22)의 배터리 식별자 단자(ID) 사이, 즉 상기 배터리(21)와 충전기(22)를 서로 연결하고 있는 배터리 식별자 경로를 오프시켰다가 온시켜 상기 충전기(22)로 하여금 상기 배터리(21)가 분리되었다가 다시 결속된 것으로 인식되도록 함으로써, 상기 충전기(22)가 상기 배터리(21)를 재충전하도록 해 준다(단계 S34).

다시 말해서, 상기 마이크로 프로세서부(24)가 내부 GPIO 단자를 오픈시키는 경우에, 상기 마이크로 프로세서부(24)는 '로우'레벨의 제어 신호를 상기 스위치부(25)로 인가하게 되며, 이에 상기 스위치부(25)의 제2트랜지스터(Q2)는 베이스 단자를 통해 상기 마이크로 프로세서부(24)로부터 '로우'레벨의 제어 신호를 인가받아 오프 상태가 되어 스위칭 동작을 수행하지 않게 되며, 이에 따라 해당 제2트랜지스터(Q2)의 이미터 단자가 자신의 베이스 단자에 연결되어 있는 상기 스위치부(25)의 제1트랜지스터(Q1)도 해당 베이스 단자를 통해 '로우'레벨의 제어 신호가 인가받아 오프 상태가 되어 스위칭 동작을 수행하지 않게 되며, 결국에 상기 배터리(21)와 충전기(22)를 서로 연결하고 있는 배터리 식별자 경로를 오프시켜 상기 배터리(21)가 상기 충전기(22)로부터 분리되었음으로 인식시켜 주게 된다.

반면에, 상기 마이크로 프로세서부(24)가 내부 GPIO 단자를 쇼트시키는 경우에, 상기 마이크로 프로세서부(24)는 '하이'레벨의 제어 신호를 상기 스위치부(25)로 인가하게 되며, 이에 상기 제2트랜지스터(Q2)는 베이스 단자를 통해 상기 마이 크로 프로세서부(24)로부터 '하이'레벨의 제어 신호를 인가받아 온 상태가 되어 스위칭 동작을 수행하게 되며, 이에 따라 상기 제1트랜지스터(Q1)도 베이스 단자를 통해 '하이'레벨의 제어 신호를 인가받아 온 상태가 되어 스위칭 동작을 수행하게 되며, 결국에 상기 배터리(21)와 충전기(22)를 서로 연결하고 있는 배터리 식별자 경로를 온시켜 상기 배터리(21)가 상기 충전기(22)와 다시 결속되었음으로 인식시켜 주게 된다.

이상과 같이, 본 발명에 의해 이동 통신 단말기용 충전기의 충전 특성을 보완하여 이동 통신 단말기의 배터리를 만충전한 후에도 이동 통신 단말기용 충전기와 결속 상태에서 계속해서 만충전 상태를 유지하도록 함으로써, 사용자 입장에서 조금이라도 더 충전된 상태에서 배터리를 충전기에서 분리할 수 있으며, 이에 만충전을 위해 배터리를 분리했다가 다시 결속해야 하는 불편함을 제거할 수 있다.

Claims

배터리의 내부 셀에 충전된 전압의 크기를 감지하여 디지털화시켜 주는 배터리 AD 변환부와;

상기 배터리 AD 변환부에서 디지털화시킨 전압 값을 기 설정된 배터리 만충전 상태의 전압 값과 비교하여 그 결과에 따라 오프/온 동작을 제어하는 마이크로 프로세서부와;

상기 마이크로 프로세서부의 오프/온 제어에 따라 상기 배터리가 충전기에 연결된 배터리 식별자 경로를 오프시켰다가 온시켜 주는 스위치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리의 만충 상태 유지 장치.
제1항에 있어서,

상기 마이크로 프로세서부는 상기 배터리가 상기 결속된 상태에서 상기 배터리의 내부 셀이 만충전 상태로 전환된 것을 인식한 후에 상기 배터리 AD 변환부에서 디지털화시킨 전압 값을 인가받는 것을 특징으로 하는 배터리의 만충 상태 유지 장치.
제1항에 있어서,

상기 마이크로 프로세서부는 내부 GPIO(General Purpose Input Output) 단자를 이용하여 상기 스위치부를 오픈시켰다가 쇼트시켜 주는 것을 특징으로 하는 배터리의 만충 상태 유지 장치.
제1항에 있어서,

상기 스위치부는 두 개의 PNP형 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 만충 상태 유지 장치.