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KR19980082962A - 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법 - Google Patents

과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법 Download PDF

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KR19980082962A KR1019970018076A KR19970018076A KR19980082962A KR 19980082962 A KR19980082962 A KR 19980082962A KR 1019970018076 A KR1019970018076 A KR 1019970018076A KR 19970018076 A KR19970018076 A KR 19970018076A KR 19980082962 A KR19980082962 A KR 19980082962A
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

가.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법을 제공함에 있다.
다. 발명의 해결방법의 요지
부하에 전원을 공급하는 니켈 카드뮴 배터리와, 상기 소비전류 측정 저항과 연결되고 소정의 제어를 받아 전원증폭부로 전원공급을 온/오프 하는 스위치를 가지고 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리 충전회로에 있어서, 상기 니켈 카드뮴 배터리에 연결되고 소비전류를 측정하기 위한 소비전류 측정 저항과, 상기 니켈 카드뮴 배터리와 병렬로 연결되고 소정의 제어를 받아 충전전류를 니켈 카드뮴 배터리로 공급하는 충전부와, 상기 스위치부를 제어하고 상기 소비전류 측정 저항의 양단전압을 측정하여 기준 설정 값보다 작으면 상기 충전부를 제어하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도
니켈 카드뮴 배터리를 사용하는 단말기에 이용한다.

Description

과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법
본 발명은 니켈 카드뮴 배터리를 충전 회로 및 방법에 관한 것으로, 특히 과충전이나 부족중전을 방지하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 니켈 카드뮴 배터리 충전회로를 나타내는 회로도이다.
니켈 카드뮴 배터리(10)는 부하로 전원을 공급한다. 스위치(20)는 소정의 제어를 받아 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로부터 제공되는 전원을 온/오프 한다. 검출부(50)는 저항 R2와 저항 R3로 구성되고, 상기 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 배터리(10)와 병렬로 연결되어 상기 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 배터리(10)의 전원을 일정 분배율로 분배시켜 분배전압을 발생한다. 제어부(40)는 아날로그/디지털(A/D) 컨버터 단자에서 상기 검출부(50)의 저항(R3)의 전압을 감지하여 급속 충전신호를 발생한다. 또한 제어부(40)는 충전 온/오프 단자를 통해 상기 급속 충전신호를 출력한다. 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)와 병렬로 연결되는 충전부(60)는 알카라인 배터리(62)와, 직류-직류 컨버터(DC-DC converter:이하 DC-DC 컨버터라 한다)(64)와 제너다이오드 그리고 저항 R1으로 이루어진다. 또한 충전부(60)는 제어부(40)의 급속 충전신호의 제어에 의해 충전전류를 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급한다. 상기 알카라인 배터리(62)는 충전전압을 제공한다. DC-DC 컨버터(60)는 상기 충전전압을 니켈 카드뮴 배터리(10)의 전압보다 높은 전압으로 승압하여 출력한다. 제너다이오드는 니켈 카드뮴 배터리로부터 흐르는 역전류를 방지한다. 상기 충전전류가 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급되는 동안 스위치(20)는 오프(Off)된다.
상술한 바와 같이 단말기의 조작에 의하여 전원증폭부(70)가 온인 상태가 되어 신호를 전송할 때, 니켈 카드뮴 배터리(10)에서 전류를 공급하게 되어, 니켈 카드뮴 배터리(10)에서 소비된 전류량은 아래의 수학식 (1)과 같다.
[수학식 1]
상기 Q는 전류소비량, I는 니켈 카드뮴 배터리로부터 공급되는 전류량 그리고 T는 전류의 공급된 시간을 나타낸다. 그리고 소비된 전류량을 충전하기 위해서 데이터북의 데이터에 의해 소비된 전류량의 1.4 ~ 1.6배를 충전한다. 이처럼 기존의 충전방식은 각각의 소비전류가 다른 부하의 평균치 전류를 생각해 정해진 시간과 정해진 전류로 충전한다.
상기와 같은 방식으로 인하여 평균치보다 큰 전류를 소비하는 전원증폭부를 갖는 단말기에서는 니켈 카드뮴 배터리에 풀 충전이 되지 않는다. 따라서 지속적으로 니켈 카드뮴 배터리의 전압이 떨어지게 되어 일정한 시간이 지나면 니켈 카드뮴 배터리의 전압이 동작치 이하로 떨어진다. 이런 동작으로 인해서 단말기가 동작을 멈추게 되거나 계속적인 충전을 필요로 하므로 알카라인 배터리와 니켈 카드뮴 배터리의 수명을 짧게 하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 소비전류량을 계산하여 과충전이나 부족충전을 방지하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로 및 방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래 니켈 카드뮴 배터리 충전회로의 회로도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 과부족 충전 니켈 카드뮴 충전회로의 회로도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리의 과부족 충전과정을 나타낸 흐름도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리 충전회로의 회로도이다.
니켈 카드뮴 배터리(10)는 부하로 전원을 공급한다. 스위치(20)는 소정의 제어를 받아 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로부터 제공되는 전원을 온/오프 한다. 니켈 카드뮴 배터리(10)와 스위치(20)사이에 위치한 저항 R2는 니켈 카드뮴 배터리(10)의 소비전류를 측정하기 위한 소비전류 측정저항이다. 제어부(70)는 스위치 온/오프(SW) 단자와 아날로그/디지탈 컨버터 단자인 제 1컨버터1(A/D1) 단자, 제 2컨버터(A/D2)단자와 그리고 충전 온/오프(CH)단자를 가지고 있다. 상기 스위치 온/오프(SW) 단자는 스위치(20)와 연결되어 스위치(20)의 온/오프를 제어한다. 제 1컨버터 단자, 제 2컨버터 단자는 저항의 양단에 연결되어 저항의 양단전압을 측정한다. 충전단자(CH)는 상기 제 1컨버터, 제 2컨버터 단자에서 측정된 전압의 차에 의해 계산된 소비전류값이 기준 설정값 이하일 때, 급속 충전신호를 DC-DC 컨버터로 출력한다. 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)와 병렬로 연결되는 충전부(60)는 알카라인 배터리(62)와, 직류-직류 컨버터(64)와 제너다이오드 그리고 저항 R1으로 이루어진다. 또한 충전부(60)는 제어부(40)의 급속 충전신호의 제어에 의해 충전전류를 상기 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급한다. 상기 알카라인 배터리(62)는 충전전압을 제공한다. DC-DC 컨버터(60)는 상기 충전전압을 니켈 카드뮴 배터리(10)의 전압보다 높은 전압으로 승압하여 출력한다. 제너다이오드는 역전류를 방지한다. 상기 충전전류가 니켈 카드뮴 배터리(10)로 공급되는 동안 스위치(20)는 오프(Off)된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리의 과부족 충전과정을 나타낸 흐름도이다. 도 2와 도 3을 참조하여 동작설명을 한다.
제어부(70)는 니켈 카드뮴 배터리(10)를 전원 소스(Source)로 하여 스위치(20)을 제어하여 부하인 전원증부(30)로 공급되는 전원 공급을 제어한다. 제어부(70)는 301단계에서 스위치(20)가 온(On) 되었는지를 조사하고 온 되었으면 302단계로 진행한다. 제어부(70)는 302단계에서 제 1컨버터 단자와 제 2컨버터 단자에서 저항 양단전압을 측정하고 이하 수학식 2와 같이 소비전류를 계산한다.
[수학식 2]
전류 I1이 계산되면 제어부(70)는 카드뮴 배터리에서 소모한 전류량을 이하 수학식 3과 같이 계산한다.
[수학식 3]
Q는 니켈 카드뮴 배터리의 소모 전류량이고 T1은 전원증폭부(30)의 동작시간이다.
제어부(70)는 상기의 소모 전류량이 계산되면 303단계에서 계산된 값이 내부 설정된 기준 소모 전류량값보다 큰 값인지를 조사하고 크면 304단계로 진행한다. 제어부(70)는 304단계에서 스위치(20)를 오프(Off)하여 니켈 카드뮴 배터리의 전류공급을 중단한다. 304단계 후에 제어부(70)는 305단계에 충전부(60)를 통해 흐르는 전류(I2)를 이하의 수학식 4와 같이 계산한다. 그리고 나서 충전시간(T2)을 수학식 5와 같이 계산한다.
[수학식 4]
상기 VDC/DC는 DC/DC 컨버터의 출력전압이고, Vf·diode는 제너다이오드의 순방향 전압 그리고 VNi-Cd는 니켈 카드뮴 배터리 전압을 나타낸다.
[수학식 5]
제어부(70)는 계산된 충전시간 동안 306단계에서 충전 온/오프 단자를 통해 급속 충전신호를 충전부(60)로 출력한다. 상기 급속 충전신호가 입력되면 충전부(60)는 충전전류를 니켈 카드뮴 배터리(10)로 제공하여 충전시간 동안 니켈 카드뮴 배터리를 충전한다. 제어부(70)는 307단계에서 충전시간이 초과되었는지를 조사하고 충전시간을 초과했으면 급속 충전신호의 발생을 멈추고 충전을 종료한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 각 세트(Set) 마다 다를 수 있는 부하전류를 측정하여 소모한 전류량을 적정하게 충전할 수 있으므로 과충전이나 부족한 충전을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 부하에 전원을 공급하는 니켈 카드뮴 배터리와, 소정의 제어를 받아 부하로 전원공급을 온/오프하는 스위치를 가지고 과부족 충전을 하는 니켈 카드뮴 배터리 충전회로에 있어서,
    상기 니켈 카드뮴 배터리의 플러스 단자와 상기 스위치의 좌측단에 연결되고 소비전류를 측정하기 위한 소비전류 측정 저항과,
    상기 스위치부를 제어하며 상기 소비전류 측정 저항의 양단전압을 측정하여 기준 설정 값보다 작으면 충전시간을 계산하고 상기 충전시간 동안 급속 충전신호를 출력하는 제어부와,
    상기 니켈 카드뮴 배터리와 병렬로 연결되고 상기 급속 충전신호의 제어를 받아 상기 충전시간 동안 충전전류를 니켈 카드뮴 배터리로 공급하는 충전부로 이루어짐을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로.
  2. 제 1항에 있어서, 충전부가,
    충전전압를 공급하는 알카라인 배터리와,
    상기 알카라인 배터리의 플러스단에 연결되고 상기 충전전압을 입력받아 상기 니켈 카드뮴 배터리보다 높은 전압으로 승압하는 직류/직류 컨버터와,
    상기 직류/직류 컨버터의 출력단에 연결되고 역전류를 방지하기 위한 제너다이오드와,
    상기 제너다이오드의 출력단에 연결되고 충전전류를 측정하기 위한 충전전류 측정저항으로 이루어짐을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 아날로그/디지털 컨버터 단자인 제 1컨버터 단자와 제 2컨버터 단자를 가지고, 소비전류 측정 저항의 양쪽 단자중 하나는 상기 제 1컨버터 단자에 연결하고 다른 하나는 제 2컨버터 단자에 연결하여 상기 제 1컨버터 단자와 제 2컨버터 단자에 각각 입력된 전압의 차에 의하여 소비전류를 측정함을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 충전회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 소비전류의 값이 기준 설정 값보다 작으면 상기 소비 전류 값에서 충전시간을 계산하고 상기 충전시간 동안 니켈 카드뮴 배터리를 충전함을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 충전회로.
  5. 부하에 전원을 공급하는 니켈 카드뮴 배터리와, 소정의 제어를 받아 부하로 전원공급을 온/오프 하는 스위치와, 소비전류를 측정하기 위한 소비전류 측정 저항과, 소정의 제어를 받아 충전전류를 니켈 카드뮴 배터리로 공급하는 충전부와, 상기 스위치부와 충전부를 제어하는 제어부로 이루어지는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전회로의 과부족 충전방법에 있어서,
    상기 제어부에 의해 스위치가 온 되었으면 소비전류 측정저항으로부터 소비전류를 측정하는 제 1과정과,
    소비전류가 기준 설정값 이하인지를 조사하고, 기준 설정값 이하이면 스위치를 오프하는 제 2과정과,
    상기 소비 전류값으로부터 충전시간을 계산하고, 상기 충전시간 동안 급속 충전 신호를 발생하고 니켈 카드뮴 배터리를 충전하는 제 3과정과,
    충전시간을 초과했는지 조사하고 초과했으면 충전을 종료하는 제 4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 과부족 충전 니켈 카드뮴 배터리 충전방법.
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