KR960016371B1 - 배터리 충전회로 - Google Patents

Abstract

요약없슴

Description

배터리 충전회로

제1도는 종래의 배터리 충전회로의 블럭도.

제2도는 본 발명에 따른 배터리 충전회로.

제3도는 제2도의 동작파형도.

제4도는 제2도의 동작흐름도.

제5도는 제2도에서 메모리가 없을 때의 동작흐름도.

본 발명은 배터리 충전회로, 특히 충전회로에 공급되는 전원이 오프된 후 다시 복전되었을 때에 전원 오프중 배터리의 착탈 유무를 감지하여 그에 따른 충전동작을 수행하는 배터리 충전회로에 관한 것이다.

종래의 일반적인 배터리 충전회로는 충전 도중 또는 충전후 공급전원이 오프되었다가 다시 복전되면, 먼저 CPU 또는 자체 하드웨어 회로를 초기화시킨 다음 배터리가 삽입되었는가를 판별한다. 그 결과, 만약 배터리가 삽입되어 있다면 다시 충전을 개시하고, 주기 또는 비주기별로 배터리의 전압등을 측정하여 만충전 여부를 검색하게 된다.

제1도는 상기한 종래의 일반적인 배터리 충전회로를 나타낸다. 제1도는 전원부 및 충전부 그리고 중앙처리장치인 CPU를 가지고 배터리 충전하는 회로이다. CPU는 배터리의 특성 및 측정된 배터리전압, 온도등을 기반으로 배터리의 만충전 상태를 측정하고, 그 결과 만충전으로 판단되면 충전을 완료시킨 다음, 세류충전을 배터리의 자연방전등을 보상해 주게 된다.

그러나 종래의 배터리 충전회로에 따르면, 충전이 완료되어 만충전된 배터리가 삽입되어 있을 때에 입력전원이 오프되었다가 다시 복전될 경우, 이미 만충전된 배터리를 다시 충전을 하게 되어, 배터리의 과충전을 유발하게 되는 문제점을 가지고 있다. 즉, 복전됨에 따라 먼저 CPU를 초기화시킨 다음, 배터리가 삽입되어 있으므로 다시 충전을 개시한게 된다. 따라서 만충전된 배터리가 다시 충전되고, 그 결과 배터리는 과충전 상태가 된다. 배터리를 과충전하게 되면 배터리의 수명이 단축되는 문제점이 발생된다.

따라서 본 발명의 목적은 전원이 오프되었을 때에도 이미 만충전된 배터리의 착탈 여부를 감지하여, 배터리가 삽입되어 있는 상태일 때에는 전원이 다시 온되더라도 만충전된 상태로 판단하도록 하여, 배터리의 과충전을 방지할 수 있는 배터리 착탈감지부를 가지는 배터리 충전회로를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전원부와, 전원이 오프되더라도 배터리의 착탈상태를 감지해 주는 배터리 착탈감지부와, 상기 배터리 착탈감지부의 감지신호에 따라 착탈 유무를 판정하고 그에 따라 충전동작을 제어하는 충전제어부와, 상기 충전제어부에 제어되어 배터리를 충전하는 충전부를 구비함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면 제2도 내지 제5도를 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에 따르면, 본 분야의 통상 지식인들에게는 본 발명이 모두 이해되어질 것이며, 실시 가능할 것이다.

제2도는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로, 배터리 착탈감지부를 가지는 배터리 충전회로이다.

제2도의 구성을 살펴보면, 회로의 동작전원을 공급하는 전원부(21)와, 배터리(20)에 충전전류를 공급하기 위한 충전부와, 전원이 오프되더라도 배터리의 착탈상태를 감지해 주는 배터리 착탈감지부(25)와, 상기 배터리 착탈감지부(25)의 감지신호에 따라 착탈 유무를 판정하고 그에 따라 충전부를 제어하는 충전제어부(23)로 구성되어 있다.

제3도는 제2도의 동작 파형도이다.

제3도를 참조하여 제2도의 동작을 설명한다.

먼저 배터리 착탈감지부의 동작을 살펴본다. 전원이 공급되기 이전에는 배터리 착탈감지부(25)내 캐패시터 C1의 전압 V_D는 0볼트이다. 전원이 들어오면 충전제어부(27)에서 착탈감지 제어신호 P2를 "하이"로 출력하게 되고, 그에 따라 NPN 트랜지스터 Q4의 컬렉터가 0(V)가 된다. 따라서 PNP 트랜지스터 Q3도 턴온 상태로 되며 전원부의 전압 V_R이 R9 및 D2을 통하여 상기 캐패시터 C1을 충전시키게 된다. 이때 다이오드 D1및 D2의 컷인(cut-in) 전압을 0.7볼트라고 하면, 캐패시터의 전압 V_D는 [V_R-0.7(V)]가 되며, 이 전압은 NPN 트랜지스터 Q2를 턴온시키게 된다. Q2가 턴온되면 그에 따라 PNP 트랜지스터 Q1도 턴온되며, 그 결과로 배터리전압 V_B가 R10과 D1을 통하여 C1에 가해지게 된다. 이때 상기 캐패시터 C1의 전압 V_D는 두가지 경우를 갖는다. 즉, V_R이 V_B보다 큰 경우에는 상기 V_D는 V_R-0.7이 되고, 그반대로 V_R이 V_B보다 작은 경우에 V_D는 V_B-0.7이 된다. 따라서 만일 충전이 진행되는 도중 또는 충전완료후 전원이 오프되어 전원전압 V_R이 0볼트로 된다고 해도, 배터리가 계속 삽입되어 있으면 V_D는 [V_B-0.7(V)]의 전압을 유지하게 된다. 그러나 전원 오프시에 1회라도 배터리가 이탈될 경우에는 캐피시터 C1의 전압 V_D는 R4, R3, Q2에 의해 방전되어 0(V)가 된다.

상기 캐패시터의 전압 V_D는 충전제어부(27)에 피드백되므로, 충전제어부(27)는 배터리 착탈 여부를 판단할 수 있다. 그러므로, 전원오프 후에 다시 전원이 들어 왔을시, 충전제어부의 A/D 변환기로 C1의 전압 V_D를 읽으면 전원 오프도중에 배터리가 계속 삽입되어 있었는지의 여부를 판별할 수 있다. 즉 충전제어부내의 비교전압 V_I를 V_B보다 훨씬 낮은 임계전압이라고 하면

V_D>V_I이면 배터리는 전원 오프중 계속 접촉되어 있었음

V_D>V_I이면 배터리는 전원 오프중 이탈되었었음

으로 판정할수 있다.

다음에 충전제어부(27)의 동작을 살펴본다. 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 충전제어부(27)는 착탈감지부(25)의 캐패시터 C1의 전압을 읽어들일 수 있는 장치가 필요하다. 이러한 목적으로 A/D 변환기가 사용되고 있다. 또한 읽어들인 데이타를 저장하거나 또는 저장된 데이타를 불러내어 사용하기 위해서는 메모리가 필요하며, 이러한 목적으로 E²PROM이 사용된다. 또한 상기한 동작들을 제어학 위해서 CPU가 사용되고 상기 CPU로부터 제어신호가 출력되는 제어출력포트를 구비하고 있다.

제4도의 흐름도는 충전제어부내에 EEPROM이나 백업 메모리(back-up memory)가 있을 경우의 제어동작의 흐름을 보여주고 있다.

상기 CPU의 제어동작을 살펴보면, 정전후 다시 복전되어 충전회로에 전원이 들어오면, CPU는 조정부를 초기화하고 출력포트 P1과 P2를 "로우"로 출력한다. 다음에 A/D 변환기의 AD1 포트로 착탈감지부의 캐패시터 전압 V_D를 읽어 이 전압이 임계전압 V_I보다 낮으면 단전 시간동안에 배터리가 이탈되었던 것으로 판단한다. 이때에는 제어신호 P2를 "하이"로 출력한뒤, 정상적인 충전동작으로 들어간다. 즉 배터리가 삽입되기를 기다렸다가 배터리가 삽입되면 충전시간등 충전관련 데이타를 초기화하고 만충전 플래그를 "0"으로 만든다.

비교전압(V_L)을 통상의 배터리 전압보다 훨씬 낮은 임계전압이라고 하면, 배터리의 삽입여부는 A/D 변환기의 AD2 포트를 감시하여 V_B전압이 임계전압 V_L보다 높은 것으로 측정되면 배터리가 삽입된 것으로 판단한다.

그리고 배터리가 만충전이 될때까지 출력포트 P1을 "하이"로 하여 충전을 계속하면서 그때의 충전 데이타를 E²PROM에 주기 또는 비주기적으로 기억시킨다. 만충전이 다된 경우에는 만충전 플래그를 "1"로 처리하고 배터리 이탈을 감시하며 다음의 충전에 대비하게 된다.

그러나 복전후 V_D가 V_I보다 높을 경우에는 출력포트 P2를 "하이"로 처리하고 E²PROM의 만충전 플래그를 조사한다. 전원이 들어오기 이전의 상태에서 배터리가 충전이 다된 상태였다면 만충전 플래그가 1로 세트되었을 것이므로 다시 재충전을 하지 않고 만충전 표시를 한 다음 다른 배터리의 충전을 기다리게 된다. 또한 정전 이전 상태에서 배터리가 만충전되기 이전의 충전 도중에 전원이 나갔었다면, 만충전 플래그가 "0"일 것이다 . 이때는 E²PROM에서 충전시간등의 이전 충전데이타를 불러내어 이를 바탕으로 재충전에 들어가게 된다. 모든 경우에 있어서, 전원 오프 이전의 최후 충전 배터리가 만충전이 된 경우에만 만충전 플래그가 "1"로 세트된다.

제5도의 흐름도는 충전제어부에 백업 메모리를 가지지 않는 경우의 CPU 제어동작을 나타낸다. 이때는 전원이 나갔을때 이전의 충전데이타를 유지시켜줄 백업 메모리가 없기 때문에, 단지 초기 V_D의 전압을 가지고 만충전 여부만을 판단하게 된다.

즉, 전원이 다시 복구되어 회로에 인가되면 CPU는 충전제어부를 초기화하고, A/D 변환기로 V_D을 읽어 이 전압이 임계전압 V_I보다 크면 전원이 오프되기 이전의 충전 배터리가 만충전이 되었던 것으로 판정하며 만충전 표시를 한 다음 다음의 충전을 기다리게 된다. 반대로 V_D가 V_I보다 작을 경우에는 A/D 변환기의 AD2 포트를 감시하여 배터리의 삽입을 기다렸다가, 배터리가 삽입되면 P2를 "로우"로 출력하고 배터리가 만충전이 될때까지 충전을 계속하게 된다. 상기 두가지 경우 모두 전원이 오프되기 전에 최후로 충전된 배터리가 만충전이 된 이후에만 P2를 "하이"로 출력한다.

즉 제4도의 흐름도에서는 출력포트 P2는 배터리의 착탈 여부만을 감지하기 위하여 사용되며, 만충전 여부는 백업 메모리에 기억되었으나, 백업 메모리가 없는 제5도의 흐름도에서는 출력포트 P2는 전원 오프전의 최후 충전배터리가 만충전이 된 상태에서만 "하이"로 출력된다. 따라서 복전되기 이전의 충전배터리가 전원이 오프된 동안 이탈되지 않고 만충전이 된 상태를 유지하고 있을 경우에만 V_D가 V_I보다 높게 읽히게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원 충전회로에서는 배터리 충전중에 전원이 오프되는 경우에 이를 감지하여 다시 전원이 온될때에 과충전이 일어나지 않도록 한다.

일반적인 충전용 배터리는 과충전에 의해서 그 수명이 짧아지게 되며 특히 최근에 사용이 거론되고 있는 차세대 배터리인 Ni-MH 배터리는 그 영향이 더욱 큰 것으로 알려져 있다. 따라서 본 발명을 적용하면 전원이 오프되는 경우에도 배터리의 착탈을 감지하여 만충전되었던 배터리가 다시 배터리에 전원이 공급될때에 처음부터 재충전에 들어가는 문제점에 기인하는 과충전에 의한 배터리 손상을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 배터리 충전회로에 있어서, 동작전원을 인가받아 배터리를 충전하는 충전부와, 상기 배터리의 착탈 여부를 감지하는 배터리 착탈감지부와, 상기 배터리 착탈감지부의 감지신호에 의해 배터리 착탈 여부를 판정하고 그에 따라 충전부를 제어하는 충전제어부를 구비함을 특징으로 하는 배터리 충전회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 배터리 충전회로가 백업 메모리를 구비하여 배터리 충전 데이타를 저장할 수 있음을 특징으로 하는 배터리 충전회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 배터리 착탈감지부는 전원이 오프된 때에도 배터리 착탈 여부를 감지하여 충전제어부에 감지신호를 공급함을 특징으로 하는 배터리 충전회로.