KR970011060B1 - 노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전방법 - Google Patents

Abstract

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Description

노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전방법

제1도는 일반적인 노트북 컴퓨터의 전원공급장치 구성도.

제2도는 종래 밧데리 충전방법을 설명하기 위한 파형도.

제3도는 본 발명 노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전신호 흐름도.

제4도는 본 발명 밧데리 충전방법을 설명하기 위한 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102 : 직류-직류 변환부 103 : 밧데리

105 : 마이콤 106 : 충전모드 구동부

본 발명은 노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전에 관한 것으로, 특히 밧데리에 전원을 래피드 충전이나 퀵충전 모드로 충전을 완료한 후 일정시간 휴지기 기간을 거친 후 밧데리를 재충전하여 보충충전을 함으로써 밧데리의 충전효율을 높이고자 한 노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전방법에 관한 것이다.

일반적인 노트북 컴퓨터의 밧데리 충전방법은 밧데리를 퀵충전모드나 래피드 충전모드로 충전시켜서 충만상태로 인식하면 충전을 일시 중단하고 휴지시간을 소정시간 가진 다음 트릭클(Trickle) 충전모드로 충전을 시키게 된다.

제1도는 상기와 같은 충전기능을 갖는 일반적인 노트북 컴퓨터의 전원 공급장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 아답터(100)에 연결되고 외부의 제어에 따라 상기 아답터(100)로부터 얻어진 직류전압을 각각 다른 포트를 통해 출력하는 아답터 연결부(101)와, 상기 아답터 연결부(101)에서 출력된 직류전압을 외부의 제어신호에 의해 스위칭되어 각각의 전압레벨이 다른 정전압으로 변환시켜 시스템 보드에 입력하는 직류/직류 변환부(102)와, 상기 아답터(100)로부터 변환되어 입력되는 직류전압을 아답터 연결부(101)를 통해 충전하는 밧데리(103)와, 상기 밧데리(103)의 충전전압 검출 및 전압충전시 발생되는 열원을 전기적 신호로 검출하는 충전전압 및 온도검출부(104)와, 상기 시스템 보드로부터 출력되는 전압 및 충전전압 그리고 온도검출부(104)의 검출값에 따라 시스템 보드로의 전압 단결정, 밧데리(103)의 충전차단 결정 및 밧데리(103)의 충전조건을 결정하고 노트북 컴퓨터의 전원공급장치 전체 시스템 동작을 제어하는 마이콤(105)과, 상기 마이콤(105)에서 결정된 충전조건에 따라 스위치되어 밧데리(103)의 충전속도를 조절하는 충전모드 구동부(10)와, 상기한 시스템 보드로부터 출력된 제어신호에 따라 스위칭되는 스위칭부(107)와, 상기 스위칭부(107)의 스위칭에 따라 스위치되어 각각의 제어신호를 출력하는 스위칭제어부(108)와, 상기 스위칭제어부(108)에서 출력된 제어신호에 따라 펄스폭 변조신호를 발생하여 상기 직류/직류 변환부(102)의 동작을 제어하는 펄스폭 변조 발생부(109)와, 상기 아답터 연결부(101)로부터 출력되는 직류전압을 일정레벨의 정전압으로 만들어 상기한 마이콤(105)에 구동원으로 입력하는 정전압기(110)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 일반적인 노트북 컴퓨터의 전원공급장치의 작용을 첨부한 도면 제2도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

초기에 메인 스위치(도면에 미도시)를 턴-온시키면 아답터(100)를 통해 직류로 변환된 전압이 아답터 연결부(101)를 통한 후 정전압기(110)에서 일정레벨의 정전압(5V)이 되어 마이콤(105)에 구동전원으로써 인가된다.

이에 따라 마이콤(105)은 그의 입, 출력포트 및 내부에 구비된 램을 클리어시키게 된다.

이와 같은 상태에서 상기한 마이콤(105)은 아답터 착탈 검출수단(도면에는 미도시) 및 충전전압 및 온도 검출부(104)를 통해 아답터(100) 및 밧데리(103)의 착탈유무를 판단하여 아답터(100)가 시스템에 접속되어 있고, 밧데리(103)가 접속되어 있으면 스위칭 제어부(108)를 턴-온시켜 펄스폭 변조 발생부(109)를 동작시키게 된다.

상기 펄스폭 변조 발생부(109)는 스위칭 제어부(108)에 의해 동작하여 직류/직류 변화부(102)의 제1내지 제3정전압부(102a-102c)를 스위칭시키게 된다.

이에 따라 아답터(100)로부터 입력되는 직류전압(16V)이 아답터 연결부(101)를 통해 교류성분은 제거된후 상기한 직류/직류 변환부(102)의 제1내지 제3정전압부(102a∼102c)에 입력된다.

상기 제1정전압(102a)는 입력된 전압을 트랜스(T1)로 강압 및 승압하고 그 강압 승압된 전압을 다이오드(D1), 인덕턴스(L1), 콘덴서(C1), (C2)로 일정레벨의 정전압으로 변환시켜 33V, -25V를 시스템 보드에 전달하게 되고, 또한 제2, 제3정전압부(102b), (102c)는 아답터 연결부(101)를 통해 입력된 16V의 전압을 다이오드(D3), 콘덴서(C5)와 다이오드(D4), 콘덴서(C6)로 일정레벨의 정전압으로 변환시켜 3.3V 및 5V의 정전압을 시스템 보드에 동작전압으로 전달하게 된다.

한편, 상기한 밧데리(103)는 아답터(100)로 변환되어 입력되는 전압을 충전하게 되는데, 스위칭부(107) 내의 메인스위치인 트랜지스터(Tr3)가 차단되었을 경우 충전전압 및 온도검출부(104)는 밧데리(103)에 충전되는 전압 및 전압충전시 발생되는 열원을 감지하여 상기한 마이콤(105)에 입력시키게 된다.

이에 따라 마이콤(105)은 밧데리(103)에 충전된 전압 또는 밧데리 온도에 따라 충전조건을 결정하여 충전을 하게 된다.

즉, 상기 밧데리(103)에 전압을 충만시켜야 할 경우에는 포토(P1)를 통해 제어신호를 출력시켜 충전모드 구동부(106)내의 제1스위칭 부재(Tr1)를 도통시킨다.

상기 제1스위칭 부재(Tr1)가 도통이 됨에 따라 밧데리(103)에는 전압이 충전되며 상기와 같이 밧데리(103)에 전압이 충전되고 있는 상태에서 충전전압 및 온도검출부(104)를 통해 계속해서 충전전압상태 및 밧데리의 현온도를 검출한다.

이 검출과정에서 충만 충전조건이 되면 상기한 제1스위칭 부재(Tr1)를 차단시켜 충전을 중단한다.

그리고 일정시간이 경과하면 충전모드 구동부(10)내의 제2스위칭 부재(Tr2)를 도통시켜 밧데리(103)를 충전시킨다(제2도 참조).

여기서 밧데리(103)에 전압을 충전시킬때 제1, 또는 제2스위칭 부재(Tr1) (Tr2)를 제어하여 충전을 하는 것은 밧데리(103)에 전압을 충전하는 속도를 조절하기 위한 것이고, 상기에서는 제1스위칭 부재(Tr1)를 도통시켜 충전하는 것을 래피트 충전모드라 말하며, 래피드 충전모드로 충전을 한 후 일정시간 휴지기를 갖고재차 제2스위칭 부재(Tr2)를 도통시켜 충전하는 것을 트릭클 충전모드라 말한다.

아룰러 드릭클 충전모드로 충전을 하는 것을 밧데리(103)의 자가 방전량을 보충함으로써 밧데리(103)의 충전량을 충만한상태로 유지하기 위함이다.

한편, 시스템에 전원을 공급하면서 밧데리(103)에 전원을 충전하기 위해서는 스위칭부(107)내의 메인스위치인 트랜지스터(Tr3)가 도통된 상태이고, 이 경우에는 상기한 바와 같이 펄스폭 변조 발생부(109)를 동작시켜 시스템에 전원을 공급하는 상태에서 그 나머지 전류량을 밧데리(103)에 충전을 하게 되며 이때의 충전모드를 퀵충전모드라 말하며 이의 충전방법은 전술한 래피드 충전방법과 동일하다(제2도 참조).

그러나 이러한 일반적인 노트북 컴퓨터의 전원공급장치는 래피드나 퀵충전모드로 밧데리를 충전시킨 후 밧데리의 용량을 측정하여 보면 충전된 량은 내부 특성에 의해 80%∼82% 정도 밖에 안된다.

이는 밧데리의 충전된 전압과 밧데리의 온도를 감지하여 충만상태로 인식하면 더 이상 충전을 하지 않는데 기인하며, 이것는 밧데리 특성상 밧데리를 충전시키면 밧데리의 온도가 상승하게 되고 밧데리의 온도가 45℃ 이상이 되면 실질적으로 밧데리를 충전시키고 있지만 밧데리에 손상만 줄뿐 충전되는 전류량은 거의 없다.

또한 밧데리 충전시 밧데리의 온도가 50℃∼55℃ 근처에서 충만상태로 인식되며 이 경우에는 밧데리에 충전되는 량이 85% 미만에 머물게 된다.

이로 인해 충전된 밧데리를 이용 시스템을 동작시킬 경우 그만큼 동작시간이 짧아지는 단점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 밧데리에 전원을 래피드 또는 퀵모드로 충전을 완료한 후 일정시간 휴지기를 거친 후 밧데리를 재충전하여 보충충전을 함으로써 밧데리의 충전효율을 높이도록 노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전방법을 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은 아답터 전원 입력시 시스템을 초기화시키는 과정과, 스위치상태와 밧데리, 교류/교류변환 아답터 및 외부상태를 검색하고 외부상태를 실행하는 과정과, 밧데리의 충전조건을 검색하여 충전조건이면 밧데리의 충전모드를 검색하는 충전모드 검색과정과, 상기 검색한 결과 모드에 따라 충전동작을 실행하여 밧데리에 전압을 래피드 또는 퀵모드로 충전시키는 밧데리 충전과정과, 충만충전이면 휴지기를 갖는 휴지기과정과, 상기 휴지기과정후 래피드 및 퀵모드시와 같은 크기의 전류로 밧데리를 충전시키는 밧데리 보충충전과정과, 저전류로 밧데리의 자가방전량을 보충하는 크리클모드 충전과정으로 이루어짐으로써 달성되는 것으로, 이하 본 발명을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용되는 노트북 컴퓨터의 전원공급장치는 전술한 제1도의 일반적인 노트북 컴퓨터의 전원공급장치와 동일하며, 제3도는 본 발명 노트북 컴퓨터의 보충충전신호 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 아답터 전원 입력시 시스템을 초기화시키는 과정과, 스위치상태와 밧데리, 교류/직류변환 아답터 및 외부상태를 검색하고 외부상태를 실행하는 과정과, 밧데리의 충전조건을 검색하여 충전조건이면 밧데리의 충전모드를 검색하는 충전모드 검색과정과, 상기 검색한 결과모드에 따라 충전동작을 실행하여 밧데리에 전압을 래피드 또는 퀵모드로 충전시키는 밧데리 충전과정과, 충만충전이면 휴지기를 갖는 휴지기과정과, 상기 휴지기과정후 래피드 및 퀵모드시와 같은 크기의 전류로 밧데리를 충전시키는 밧데리 보충충전과정과, 저전류로 밧데리의 자가방전량을 보충하는 트리클모드 충전과정으로 이루어진 것이다.

이와같이 이루어진 본 발명의 작용, 효과를 제1도, 제3도 및 제4도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 제1도에 도시된 바와 같이, 초기에 메인스위치(도면에 미도시)를 턴-온시키면 아답터(100)를 통해 직류변화된 전압이 아답터 연결부(101)를 통한 후 정전압기(110)에서 일정레벨의 정전압(5V)이 되어 마이콤(105)에 구동전원으로써 인가된다.

이에 따라 마이콤(105)은 그의 입, 출력포트 및 내부에 구비된 램을 클리어시키게 된다.

이와 같은 상태에서 상기한 마이콤(105)은 아답터 착탈 검출수단(도면에 미도시) 및 충전전압 및 온도검출부(104)를 통해 아답터(100) 및 밧데리(103)의 착탈 유무를 판단하여 아답터(100)가 시스템에 접속되어 있고, 밧데리(103)가 접속되어 있으면 스위칭 제어부(108)를 턴-온시켜 펄스폭 변조 발생부(109)를 동작시키게 된다.

상기 펄스폭 변조 발생부(109)는 스위칭 제어부(108)에 의해 동작하여 직류/직류 변환부(102)의 제1내지 제3정전압부(102a∼102c)를 스위칭시키게 된다.

이에 따라 아답터(100)로부터 입력되는 직류전압(16V)이 아답터 연결부(101)를 통해 교류성분은 제거된후 상기한 직류/직류 변환부(102)의 제1 내지 제3정전압부(102a∼102c)에 입력되다.

상기 제1정전압부(102a)는 입력된 전압을 트랜스(T1)로 강압 및 승압하고 그 강압 및 승압된 전압을 다이오드(D1), 인덕턴스(L1), 콘덴서(C1), (C2)로 일정레벨의 정전압으로 변환시켜 33V, -25V를 시스템 보드에 전달하게 되고, 또한 제2, 제3정전압부(102b), (102c)는 아답터 연결부(101)를 통해 입력된 16V의 전압을 다이오드(D3), 콘덴서(C5)와 다이오드(D4), 콘덴서(C6)로 일정레벨의 정전압으로 변환시켜 3.3V 및 5V의 정전압을 시스템 보드에 동작전압으로 전달하게 된다.

한편, 상기한 밧데리(103)는 아답터(100)로 변환되어 입력되는 전압을 충전하게 되는데, 스위칭부(107) 내의 메인스위치인 트랜지스터(Tr3)가 차단되었을 경우 시스템 보드내로 동작전압이 차단되고, 아울러 충전전압 및 온도검출부(104)는 밧데리(103)에 충전되는 전압 및 전압충전시 발생되는 열원을 감지하여 상기한 마이콤(105)에 입력시키게 된다.

이에 따라 마이콤(105)은 밧데리(103)에 충전된 전압 또는 밧데리 온도에 따라 충전조건을 결정하여 충전을 하게 된다.

즉, 현재 충전조건으로 판단되면 밧데리 충만 플래그가 세트되어 있는가를 검색하여 충만플래그가 세트되어 있으면 포트(P2)를 통해 제어신호를 출력시켜 충전모드 구동부(106)내의 제1스위칭 부재(Tr1)를 도통시키다.

상기 제1스위칭 부재(Tr1)가 도통이 됨에 따라 밧데리(103)에 전압이 충전되고 있는 상태에서 충전전압 및 온도검출부(104)를 통해 계속해서 충전전압 상태 및 밧데리의 현온도를 검출한다.

이 검출과정에서 충만 충전조건이 되면 상기한 제1스위칭 부재(Tr1)를 차단시켜 충전을 중단한다(제4도 참조).

여기서 밧데리(103)에 전압을 충전시킬때 제1스위칭 부재(Tr1)를 제어하여 충전을 하는 것은 밧데리(103)에 전압을 충전하는 속도를 조절하기 위한 것이고, 상기에서는 제1스위칭 부재(Tr1)를 도통시켜 충전하는 것을 래피드 충전모드라 말한다.

한편, 시스템에 전원을 공급하면서 밧데리(103)에 전원을 충전하기 위해서는 스위칭부(107)내의 메인스위치인 트랜지스터(Tr3)가 도통된 상태이고, 이 경우에는 전술한 바와 같이 펄스폭 변조 발생부(109)를 동작시켜 시스템에 전원을 공급한 상태에서 그 나머지 전류량을 밧데리(103)에 충전을 하게 되며 이 때의 충전모드를 퀵충전모드라 말하며 이의 충전방법은 전술한 래피드 충전방법과 동일하다(제4도 참조).

이와 같은 방법으로 래피드 충전모드나 퀵충전모드를 진행시켜 밧데리를 충전하던 충만충전이 인식되면 제4도에 도시한 B와 C구간 동안 일정 휴지시간을 취한다.

이후 일정 휴지시간이 지나면 충전모드 구동부(106)내의 제1스위칭 부재(Tr1)를 제4도에 도시한 C∼D구간의 타이밍과 같이 일정주기로 소정시간 도통 및 차단시켜 보충충전을 실시한다.

소정 시간 간격을 밧데리의 용량 및 특성에 맞추어 간격을 정한다.

이와 같이 하여 보충충전을 완료하면 기존과 같이 제2스위칭 부재(Tr2)를 도통시켜 트릭클 충전모드로 충전을 시키게 된다.

여기서 트릭클 충전모드로 밧데리를 충전시키는 의미는 기존과 같이 밧데리의 자체적인 자가 방전량을 보충하기 위한 것이며 이의 동작은 기존과 동일하다.

아울러 트릭클 충전모드시 밧데리에 흘려주는 전류는 셀(cell)당 5mA 정도면 충분한 량이며 또한 밧데리전압이 제4도에서와 같이 셀당 1.1V 미만인 구간에서의 제2스위칭 부재(Tr2)를 도통시키는 이유는 밧데리에 전압이 낮은 경우, 즉 방전량이 많은 경우에는 밧데리 충전시 급속하게 많은 전류를 밧데리에 인가하게 되면 밧데리에 손상을 줄 위험이 있으므로 처음에는 서서히 전류를 흘러서 밧데리를 충전시킨 다음 일정전압 이상으로 밧데리가 충전되면 이후 래피드나 퀵충전모드로 급속충전을 시켜 0.6℃ 이상의 전류를 충전시킨다.

상기에서 0.6C란 밧데리가 흘릴 수 있는 최대 전류, 즉 밧데리 최대 전류 스펙(spec)을 1C라고 하면 60%이상의 전류를 의미한다.

일예로써 1500m/AH의 니켈-망간(Ni-Mn) 밧데리의 경우 1C의 의미는1500mA을 의미하여 0.6C는 1500m/AH의 60%를 의미한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 래피드나 퀵충전모드로 만충전을 한 후 보충충전을 행함으로써 기존에 비해 밧데리의 충전량을 5∼6% 향상시킬 수 있으며, 이는 보충충전을 실행한 밧데리로 시스템을 가동하면 기존보다 더 많은 시간을 가동할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 아답터 전원 입력시 시스템을 초기화시키는 과정과, 스위치상태와 밧데리, 교류/직류변환 아답터 및 외부상태를 검색하고 외부상태를 실행하는 과정과, 밧데리의 충전조건을 검색하여 충전조건이면 밧데리의 충전모드를 검색하는 충전모드 검색과정과, 상기 검색한 결과모드에 따라 충전동작을 실행하여 밧데리에 전압을 래피드 또는 퀵모드로 충전시키는 밧데리 충전과정과, 충만충전이면 휴지기를 갖는 휴지기과정과, 상기 휴지기과정후 래피드 및 퀵모드시와 같은 크기의 전류로 밧데리를 충저시키는 밧데리 보충충전과정과, 저전류로 밧데리의 자가방전량을 보충하는 트리클모드 충전과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전방법.
2. 제1항에 있어서, 밧데리 보충충전과정은 보충충전완료시까지 충전단계와 휴지기단계를 소정주기로 반복 수행함으로 특징으로 한 노트북 컴퓨터의 밧데리 보충충전방법.