KR19990030995U - Nickel-Hydrogen Battery Pack Protection Circuit - Google Patents
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Abstract
본 고안은 리튬-이온 충전기로 니켈-수소 배터리 팩을 충전시킬 때 발생하는 충전 불가능 문제를 해결하고, 과충전으로 인한 배터리의 파괴를 방지할 수 있도록 한 니켈-수소 배터리 팩 보호회로에 관한 것으로서, 이러한 본 고안은 배터리 팩과 충전기의 접속시 공급되는 전압을 정전압으로 만들어주는 정전압부와; 상기 배터리 팩이 충전기와 접속되었는지 여부를 판단하여 충전 및 방전을 제어하는 제어부와; 커넥터를 통해 공급되는 전원을 충전 전원으로 공급해 주는 충전제어부와; 니켈-수소 배터리의 충전에 필요로 하는 전압으로 승압시켜 주는 승압부와; 배터리의 온도 변화를 전압으로 검출하여 제어부에서 과충전 여부를 결정토록 하는 온도감지부와; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 니켈-수소 배터리 팩에 충전된 전압을 휴대폰 측으로 공급해주는 방전제어부로 구성된 리튬-이온 충전기를 이용한 니켈-수소 배터리 충전회로에 있어서, 상기 니켈-수소 배터리 팩의 전압을 검출하여 제어부로 입력시켜 주는 배터리 전압 감지부와; 니켈-수소 배터리 팩이 만충전되었을시 소정전압(약 0.6V)을 전압강하시켜 충전기가 만충전을 인식할 수 없게함과 동시에 제어부내의 마이컴이 충전시 충전전압을 추적하여 니켈-수소 셀의 만충전 검출방식인 -dV를 감지하여 만충전시키도록 하는 다이오드를 부가 설치한다.The present invention relates to a nickel-hydrogen battery pack protection circuit that solves the unchargeable problem that occurs when charging a nickel-hydrogen battery pack with a lithium-ion charger and prevents the battery from being destroyed due to overcharging. The present invention and the constant voltage unit for making a constant voltage voltage supplied when the battery pack and the charger; A controller for controlling charging and discharging by determining whether the battery pack is connected to a charger; A charging control unit which supplies the power supplied through the connector to the charging power; A boosting unit for boosting a voltage required for charging the nickel-hydrogen battery; A temperature sensing unit configured to detect a temperature change of the battery as a voltage and determine whether to overcharge the control unit; In the nickel-hydrogen battery charging circuit using a lithium-ion charger composed of a discharge control unit for supplying the voltage charged in the nickel-hydrogen battery pack to the mobile phone under the control of the controller, detecting the voltage of the nickel-hydrogen battery pack A battery voltage sensing unit configured to input the control unit to the control unit; When the nickel-hydrogen battery pack is fully charged, the predetermined voltage (approximately 0.6V) is dropped to prevent the charger from recognizing the full charge and the microcomputer in the controller tracks the charging voltage during charging to fully charge the nickel-hydrogen cell. An additional diode is installed to detect and fully charge -dV.
Description
본 고안은 휴대용 전화기의 배터리 팩 보호회로에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 리튬-이온 충전기로 니켈-수소 배터리 팩을 충전시킬 때 발생하는 충전 불가능 문제를 해결하고, 과충전으로 인한 배터리의 파괴를 방지할 수 있도록 한 니켈-수소 배터리 팩 보호회로에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack protection circuit of a mobile phone, and more specifically, to solve the unchargeable problem that occurs when charging a nickel-hydrogen battery pack with a lithium-ion charger, and to prevent destruction of the battery due to overcharging. It relates to a nickel-hydrogen battery pack protection circuit.
일반적으로, 휴대용전화기(이하 휴대폰이라 칭함)는 별도로 장착되는 배터리에 의해 주로 전원을 공급받게 되는데, 이와 같이 휴대폰에 전원을 공급해주는 배터리로는 리튬-이온 배터리를 흔히 이용하고 있다.In general, a portable telephone (hereinafter referred to as a mobile phone) is mainly supplied with power by a battery that is separately mounted. As such, a lithium-ion battery is commonly used as a battery for supplying power to the mobile phone.
그런데, 상기 리튬-이온 배터리 보다 가격이 저렴하고 안전성, 수명 등이 뛰어나 이미 보편화된 니켈-수소 배터리를 이용하여 배터리팩을 만들고자 할 경우, 리튬-이온 배터리와 니켈-수소 배터리가 갖고 있는 고유한 특성차로 인하여, 리튬-이온 배터리 팩만을 충전할 수 있도록 만들어진 충전기에서 충전이 불가능한 문제점을 안고 있었다.However, when a battery pack is made using a nickel-hydrogen battery, which is cheaper than the lithium-ion battery and has a superior safety and lifespan, the characteristics of the lithium-ion battery and the nickel-hydrogen battery are unique. Due to the car, there was a problem in that it is impossible to charge in a charger made to charge only a lithium-ion battery pack.
예를들면, 리튬-이온 배터리의 경우 만충전을 위해 충전기에서의 공급전압이 8.4V 이하이면 가능하지만 니켈-수소의 경우 약 9V 정도의 입력전압이 필요하므로 충전시의 승압 등이 필요하고, 충전방식도 리튬-이온의 경우 정전류충전 후 정전압충전을 해야하나 니켈-수소의 경우 정전류 충전방식을 취하며, 만충전 검출방식도 리튬-이온의 경우 충전전류의 하한치로 정하지만, 니켈-수소는 충전시의 입력전압의 변화를 감시하여 이 전압이 최대 전압 이하로 일정분(-dV)이 떨어지면 만충전으로 인식하는 등의 문제점이 있다.For example, in case of lithium-ion battery, if the supply voltage from the charger is less than 8.4V for full charge, the input voltage of about 9V is required in case of nickel-hydrogen. In the case of lithium-ion, constant voltage charging should be performed after constant current charging. However, nickel-hydrogen takes constant current charging. In the case of lithium-ion, lithium-ion is determined as the lower limit of charging current, but nickel-hydrogen is charged. There is a problem of monitoring the change of the input voltage at the time and recognizing it as full charge when this voltage falls below a maximum voltage (-dV).
이러한 현상에 의해 사용자는 반드시 해당 배터리를 충전시킬 경우에는 그에 맞는 충전기만을 사용해야 하므로 여러 가지 측면에서 제약이 따른다.Due to this phenomenon, the user must use only a charger suitable for charging the corresponding battery, and thus there are limitations in various aspects.
이에 본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로,The present invention is proposed to solve the above problems of the prior art,
본 고안은 리튬-이온 충전기로 니켈-수소 배터리 팩을 충전시킬 때 발생하는 충전 불가능 문제를 해결할 수 있는 니켈-수소 배터리 팩 보호회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.The object of the present invention is to provide a nickel-hydrogen battery pack protection circuit that can solve the unchargeable problem that occurs when charging the nickel-hydrogen battery pack with a lithium-ion charger.
본 고안의 다른 목적은, 리튬-이온 충전기로 니켈-수소 배터리 팩을 충전시킬 때 발생하는 과충전으로 인한 배터리의 파괴를 방지하도록 니켈-수소 배터리 팩 보호회로를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a nickel-hydrogen battery pack protection circuit to prevent destruction of the battery due to overcharging that occurs when charging the nickel-hydrogen battery pack with a lithium-ion charger.
이러한 본 고안의 목적들을 달성하기 위한 기술적인 수단은, 배터리 팩과 충전기의 접속시 공급되는 전압을 정전압으로 만들어 제어부내의 마이콤에 구동 전원으로 공급해주는 정전압부와;Technical means for achieving the objects of the present invention, the constant voltage unit for supplying the drive voltage to the microcomputer in the control unit to make a voltage supplied when the battery pack and the charger connected;
상기 정전압부에서 공급되는 전압으로 구동되어 상기 배터리 팩의 충전기 접속단자중 충전기와 접속되었음을 알려주는 단자의 출력 전압으로 충전기와의 접속 여부를 판단하여 충전제어부를 제어하고 배터리 팩의 온도감지신호 및 배터리의 전압에 따라 충전 및 방전을 제어하는 제어부와;It is driven by the voltage supplied from the constant voltage unit to control the charging control unit by determining whether the connection to the charger by the output voltage of the terminal indicating that the charger is connected to the charger of the battery pack of the battery pack, the battery temperature sensing signal and battery A controller for controlling charging and discharging according to the voltage of the controller;
상기 제어부의 충전 제어에 따라 커넥터를 통해 공급되는 전원을 충전 전원으로 공급해 주는 충전제어부와;A charging control unit for supplying power supplied through the connector to the charging power according to the charging control of the controller;
상기 충전제어부에서 공급되는 전압을 니켈-수소 배터리의 충전에 필요로 하는 전압으로 승압시켜 일정전류가 니켈-수소 셀에 흘러 충전되도록 하는 승압부와;A boosting unit for boosting the voltage supplied from the charging control unit to a voltage required for charging the nickel-hydrogen battery so that a constant current flows and is charged in the nickel-hydrogen cell;
상기 정전압부의 출력전압을 분압하는 저항과 써미스터로 구성되어 배터리의 온도 변화를 전압으로 검출하여 제어부에서 과충전 여부를 결정토록 하는 온도감지부와;A temperature sensing unit comprising a resistor and a thermistor for dividing the output voltage of the constant voltage unit so as to detect a temperature change of the battery as a voltage and determine whether to overcharge the control unit;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 니켈-수소 배터리 팩에 충전된 전압을 휴대폰 측으로 공급해주는 방전제어부로 구성된 리튬-이온 충전기를 이용한 니켈-수소 배터리 충전회로에 있어서,In the nickel-hydrogen battery charging circuit using a lithium-ion charger composed of a discharge control unit for supplying a voltage charged in the nickel-hydrogen battery pack to the mobile phone under the control of the controller,
상기 니켈-수소 배터리 팩의 전압을 검출하여 제어부로 입력시켜 주는 배터리 전압 감지부와;A battery voltage detector for detecting a voltage of the nickel-hydrogen battery pack and inputting it to a controller;
니켈-수소 배터리 팩이 만충전되었을시 소정전압(약 0.6V)을 전압강하시켜 충전기가 만충전을 인식할 수 없게함과 동시에 제어부내의 마이컴이 충전시 충전전압을 추적하여 니켈-수소 셀의 만충전 검출방식인 -dV를 감지하여 만충전시키도록 하는 다이오드를 부가 설치하여 주므로써 달성할 수 있다.When the nickel-hydrogen battery pack is fully charged, the predetermined voltage (approximately 0.6V) is dropped to prevent the charger from recognizing the full charge and the microcomputer in the controller tracks the charging voltage during charging to fully charge the nickel-hydrogen cell. This can be achieved by installing a diode to detect and fully charge -dV, which is a full detection method.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention in detail as follows.
도 1 은 본 고안에 의한 니켈-수소 배터리 팩 보호회로 구성도.1 is a block diagram of a nickel-hydrogen battery pack protection circuit according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 제어부 2 : 충전제어부1 control unit 2 charge control unit
3 : 승압부 4 : 온도감지부3: boosting unit 4: temperature sensing unit
5 : 배터리 전압 감지부 6 : 방전제어부5: battery voltage detection unit 6: discharge control unit
7 : 정전압부 8 : 커넥터7: constant voltage unit 8: connector
도 1 은 본 고안에 의한 니켈-수소 배터리 팩 보호회로 구성도이다.1 is a block diagram of a nickel-hydrogen battery pack protection circuit according to the present invention.
여기서, 참조번호 8은 배터리 팩(BATT)과 충전기를 접속시켜 주는 커넥터이다.Here, reference numeral 8 is a connector connecting the battery pack BATT and the charger.
또한, 참조번호 7은 수개의 저항(R8, R10, R19, R20, R22, R23, R90)과 정전압 레귤레이터(U2), 트랜지스터(Q3, Q10) 및 콘덴서(C2)로 구성되어 충전기에 배터리 팩(BATT)이 접속되어 상기 커넥터(8)의 핀(IDR)에 소정의 전압이 공급되면 이를 이용하여 배터리 전압이 정전압으로 만들어져 제어부(1)내의 마이콤(U1)에 구동 전원으로 공급해주는 정전압부이다.In addition, reference numeral 7 is composed of several resistors (R8, R10, R19, R20, R22, R23, R90), constant voltage regulator (U2), transistors (Q3, Q10), and capacitor (C2). When the BATT is connected and a predetermined voltage is supplied to the pin IDR of the connector 8, the battery voltage is made to be a constant voltage using the constant voltage, and the battery voltage is supplied to the microcomputer U1 in the controller 1 as a driving power.
또, 참조번호 1은 저항(R9, R91)과 마이콤(U1) 및 콘덴서(C6)로 구성되어 상기 정전압부(7)에서 공급되는 전압으로 구동됨과 동시에 상기 정전압부(7)로 부터 입력단자(IDR-IN)에 하이신호가 입력되면 상기 배터리 팩(BATT)이 충전기의 접속단자에 연결되었음을 인식하고 배터리 팩(BATT)의 온도감지신호 및 배터리의 전압에 따라 충전 및 방전을 제어함은 물론 출력단자(IDR-OUT)를 통해 로우신호를 출력시켜 충전기가 배터리에 계속적으로 연결되었음을 인식토록 하는 제어부이다.Further, reference numeral 1 is composed of resistors R9 and R91, a microcomputer U1, and a capacitor C6, and is driven by a voltage supplied from the constant voltage unit 7, and at the same time an input terminal (7) from the constant voltage unit 7 When the high signal is inputted to the IDR-IN), the battery pack (BATT) recognizes that it is connected to the connection terminal of the charger, and controls the charging and discharging according to the temperature detection signal of the battery pack (BATT) and the voltage of the battery, as well as the output. The controller outputs a low signal through the terminal IDR-OUT to recognize that the charger is continuously connected to the battery.
그리고, 참조번호 2는 수개의 저항(R1, R16, R21, R25)과 트랜지스터(Q1) 및 콘덴서(C4)로 구성되어 상기 제어부(1)내 마이콤(U1)의 출력단자(CHG ON)에서 출력되는 충전제어신호에 따라 커넥터(8)를 통해 공급되는 전원을 충전 전원으로 공급해 주는 충전제어부이다.Reference numeral 2 is composed of several resistors R1, R16, R21, and R25, a transistor Q1, and a capacitor C4, and is output from the output terminal CHG ON of the microcomputer U1 in the controller 1. The charging control unit for supplying the power supplied through the connector 8 to the charging power in accordance with the charging control signal.
또한, 참조번호 3은 수개의 저항(R5, R11, R18,, R26)과 정전압 집적회로(U3), 코일(L1), 콘덴서(C5, C8) 및 쇼트키 다이오드(D2)로 구성되어 상기 충전제어부(2)에서 공급되는 전압을 니켈-수소 배터리 팩(BATT)에서 필요로 하는 충전전압으로 승압시켜 일정전류가 니켈-수소 팩에 흘러 충전되도록 하는 승압부이고, 참조번호 4는 상기 정전압부(7)의 출력전압을 분압하는 저항(R6)과 써미스터(RT1)로 구성되어 배터리의 온도 변화를 전압으로 검출하여 제어부(1)에서 과충전 여부를 결정토록 하는 온도감지부이다.Further, reference numeral 3 is composed of several resistors R5, R11, R18, and R26, a constant voltage integrated circuit U3, a coil L1, a capacitor C5 and C8, and a Schottky diode D2 to charge the battery. The booster is a booster for boosting the voltage supplied from the controller 2 to the charge voltage required by the nickel-hydrogen battery pack BATT so that a constant current flows in the nickel-hydrogen pack and is charged. It is composed of a resistor (R6) and thermistor (RT1) for dividing the output voltage of 7) is a temperature sensing unit for detecting the temperature change of the battery as a voltage to determine whether or not overcharge in the control unit (1).
그리고, D1은 니켈-수소 배터리 팩이 만충전되었을시 약 0.6V를 전압강하시켜 충전기가 만충전을 인식할 수 없게 하고, 제어부(1)내의 마이컴(u1)이 충전시 충전전압을 추적하여 니켈-수소 셀의 만충전 검출방식인 -dV를 감지하여 만충전시키도록 하는 다이오드이다.Then, when the nickel-hydrogen battery pack is fully charged, the voltage drop is about 0.6V so that the charger cannot recognize the full charge, and the microcomputer u1 in the control unit 1 tracks the charging voltage when charging the nickel. -It is a diode to detect and fully charge -dV, a full charge detection method of hydrogen cells.
또, 참조번호 5는 수개의 저항(R13-R15)과 콘덴서(C3) 및 다이오드(D3)로 구성되어 상기 니켈-수소 배터리 팩(BATT)의 전압을 검출하여 제어부(1)로 입력시켜 주는 배터리 전압 감지부이고, 참조번호 6은 수개의 저항(R7, R12, R24)과 트랜지스터(Q5) 및 전계효과 트랜지스터(Q4)로 구성되어 상기 제어부(1)에서 출력되는 방전제어신호에 따라 상기 니켈-수소 배터리 팩(BATT)에 충전된 전압을 휴대폰 측으로 공급시켜 방전하는 방전제어부이다.In addition, reference numeral 5 is composed of several resistors (R13-R15), a capacitor (C3) and a diode (D3) to detect the voltage of the nickel-hydrogen battery pack (BATT) to input to the controller 1 A voltage sensing unit, and reference numeral 6 is composed of several resistors R7, R12, and R24, a transistor Q5, and a field effect transistor Q4, according to the discharge control signal output from the control unit 1, Discharge control unit for discharging by supplying the voltage charged in the hydrogen battery pack (BATT) to the mobile phone.
이와 같이 구성되는 본 고안에 의한 니켈-수소 배터리 팩 보호회로는 충전 제어와 방전제어라는 두 가지 측면에서 각각 제어되는데, 이를 분리하여 그 작용을 설명하면 다음과 같다.The nickel-hydrogen battery pack protection circuit according to the present invention configured as described above is controlled in two aspects, namely, charge control and discharge control.
먼저, 배터리 팩(BATT)이 충전기에 연결된 경우 커넥터(8)의 핀(IDR)에 약 4V 정도의 전압이 인가되는데, 이 전압은 정전압부(8)의 저항(R10)을 통해 트랜지스터(Q3, Q10)로 인가되므로 상기 트랜지스터(Q3, Q10)가 차례로 도통되어 배터리 팩(BATT) 전압이 정전압 레귤레이터(U2)를 거쳐 5V의 전압으로 변환되고, 이렇게 변환된 전압은 제어부(1)내의 마이콤(U1)에 공급되므로써 상기 마이콤이 동작을 시작하게 된다.First, when the battery pack BATT is connected to the charger, a voltage of about 4 V is applied to the pin IDR of the connector 8, and the voltage is applied to the transistor Q3, through the resistor R10 of the constant voltage unit 8. Since the transistors Q3 and Q10 are electrically connected to each other, the battery pack batt voltage is converted into a voltage of 5V through the constant voltage regulator U2, and the converted voltage is converted into the microcomputer U1 in the controller 1. The microcomputer starts to operate.
이때, 상기 제어부(1)내의 마이콤(U1)은 상기 정전압부(7)의 출력단자에 연결된 입력단자(IDR-IN)를 통해 하이신호가 입력됨을 인식하여 배터리 팩(BATT)이 충전기와 연결되었음을 알게 되고 그의 출력단자(IDR-OUT)를 통해 로우를 정전압부(7)로 출력시켜 충전기가 배터리에 계속적으로 연결되었음을 인식토록 한다.At this time, the microcomputer U1 in the control unit 1 recognizes that a high signal is input through the input terminal IDR-IN connected to the output terminal of the constant voltage unit 7, thereby indicating that the battery pack BATT is connected to the charger. The controller outputs a low to the constant voltage unit 7 through its output terminal IDR-OUT to recognize that the charger is continuously connected to the battery.
여기서, 상기 커넥터(9)는 충전을 위한 CHARGE단자, SENSE단자, ID-R단자 및 GND단자를 구비한 4핀 커넥터이다.The connector 9 is a 4-pin connector having a CHARGE terminal, a SENSE terminal, an ID-R terminal, and a GND terminal for charging.
또한, 상기 마이콤(U1)은 출력단자(DCHG ON)를 통해 로우신호를 출력시켜 방전제어부(6)의 트랜지스터(Q5) 및 전계효과 트랜지스터(Q4)의 구동을 차례로 차단시키므로 배터리 팩(BATT)의 전압이 다이오드(D1)를 거쳐 약 0.6V 전압강하된 후 상기 커넥터(8)의 핀(CHARGE단자)에 인가되는데, 이는 니켈-수소 배터리 셀의 전압이 만충전시(약 9V) 니켈-수소 배터리팩 보다 약 0.6V 정도 높기 때문에 충전기가 만충전으로 오인하는 것을 미연에 방지하고자 한 것이다.In addition, the microcomputer U1 outputs a low signal through the output terminal DCHG ON, thereby sequentially interrupting the driving of the transistor Q5 and the field effect transistor Q4 of the discharge control unit 6, so that the battery pack Batt After the voltage drops about 0.6V through the diode D1, it is applied to the pin (CHARGE terminal) of the connector 8, which is a nickel-hydrogen battery pack when the voltage of the nickel-hydrogen battery cell is fully charged (about 9V). Since it is about 0.6V higher, it is intended to prevent the charger from being mistaken for full charge.
즉, 리튬-이온 배터리 팩의 만충전 전압이 8.4V이고 니켈-수소 배터리 팩의 만충전 전압이 약 9V정도이므로, 충전시에는 방전제어부(6)의 전계효과 트랜지스터(Q4)를 차단하여 배터리 전압이 다이오드(D1)를 거쳐 0.6V전압강하를 발생시켜 충전기가 만충전을 인식할 수 없게 하고, 마이콤(U1)이 충전시 충전전압을 추적하여 니켈-수소의 만충전 검출 방식인 -dV를 감지하여 만충전시킬 수 있는 것이다.That is, since the full charge voltage of the lithium-ion battery pack is 8.4V and the full charge voltage of the nickel-hydrogen battery pack is about 9V, the battery voltage is blocked by blocking the field effect transistor Q4 of the discharge control unit 6 during charging. A voltage drop of 0.6V is generated through this diode (D1) to prevent the charger from recognizing full charge, and microcomputer (U1) tracks the charge voltage during charging to detect -dV, a full charge detection method of nickel-hydrogen. It can be fully charged.
이렇게 되면, 충전기에서 출력되는 충전전압이 커넥터(8)의 CHG단자를 통해 방전제어부(6)의 전계효과 트랜지스터(Q4)를 거쳐 배터리에 재차 공급되어 충전을 하게 되므로 밧데리 팩(BATT)이 충전을 계속하고 있는 동안 상기 마이콤(U1)은 배터리의 전압을 계속해서 추적할 수 있다.In this case, since the charging voltage output from the charger is supplied to the battery again through the field effect transistor Q4 of the discharge control unit 6 through the CHG terminal of the connector 8, the battery pack is charged. While continuing, the microcomputer U1 can keep track of the voltage of the battery.
상기 커넥터(8)에 연결시킨 배터리 전압이 비교적 저압일 경우에는 상기 마이컴(U1)이 방전제어부(6)의 전계효과 트랜지스터(Q4)를 도통시켜서 충전기가 공급하는 전류를 승압부(3)를 거치지 않고 전계효과 트랜지스터(Q4)를 통해 충전되도록 하므로써 충전효율을 높일 수 있고, 또 충전기가 충전전압을 8.4V이상 공급하지 못하기 때문에 배터리 전압이 8V이상일 경우에는 충전제어부(2)의 트랜지스터(Q2, Q1)를 도통시켜서 승압부(3)를 이용한 충전이 이루어지게 된다.When the battery voltage connected to the connector 8 is relatively low, the microcomputer U1 conducts the field effect transistor Q4 of the discharge control unit 6 so that the current supplied by the charger does not pass through the booster unit 3. The charging efficiency can be increased by charging through the field effect transistor Q4, and since the charger cannot supply more than 8.4V of the charging voltage, when the battery voltage is 8V or more, the transistors Q2, Q1) is conducted to be charged using the booster 3.
또한, 배터리가 과방전이 되어 마이콤(U1)이 정상적으로 동작하지 못할 경우에는 저항(R22, R90)을 접지시켜 충전기가 소용량 배터리로 인식하고 배터리를 저전류로 충전시키고, 마이콤(U1)이 정상적으로 동작할 경우 출력단자(IDR OUT)에 로우신호를 출력시켜 저항(R22)만 접지되도록 하므로써 충전기가 대용량 배터리로 인식하고 배터리를 대전류로 충전시키므로 충전시간을 대폭 단축시킬 수 있는 것이다.In addition, if the battery is over-discharged and the microcomputer U1 does not operate normally, ground the resistors R22 and R90 to allow the charger to recognize the battery as a small capacity battery and charge the battery with low current. In this case, by outputting a low signal to the output terminal (IDR OUT) so that only the resistor (R22) is grounded, the charger recognizes it as a large capacity battery and charges the battery with a large current, thereby greatly reducing the charging time.
한편, 상기 마이콤(U1)은 배터리 팩(BATT)의 전압을 감지하기 위해 그의 출력단자(DCHG ST)를 통해 하이신호를 약 1초간 출력하게 되는데, 상기와 같이 마이콤(U1)의 출력단자(DCHG ST)에서 하이신호가 출력되면, 배터리 팩의 전압이 저항(R15, R13, R14)의 분압비에 따라 분압된 전압이 콘덴서(C3)에 충전된다.On the other hand, the microcomputer U1 outputs a high signal for about 1 second through its output terminal DCHG ST to sense the voltage of the battery pack BATT. The output terminal DCHG of the microcomputer U1 is as described above. When the high signal is output from the ST, the voltage divided by the voltage of the battery pack according to the voltage dividing ratio of the resistors R15, R13, and R14 is charged to the capacitor C3.
상기한 배터리전압 감지부(5)내 콘덴서(C3)의 충전이 완료되면 상기 마이콤(U1)은 그의 출력단자(DCHG ST)를 통해 로우신호를 출력시켜 상기 콘덴서(C3)에 충전된 전하가 방전되도록 한다.When the charging of the capacitor C3 in the battery voltage detecting unit 5 is completed, the microcomputer U1 outputs a low signal through its output terminal DCHG ST to discharge the charge charged in the capacitor C3. Be sure to
즉, 콘덴서(C3)에 배터리 전압을 충전시킬시에는 마이콤(U1)의 출력단자(DCHG ST)에서 하이신호가 출력되므로 다이오드(D3)가 역방향으로 연결되어 배터리 전압이 저항(R15, R13, R14)에 의한 분압만으로 충전되므로 마이콤(U1)의 출력전압이 콘덴서(C3)의 충전에 전혀 영향을 주지않고, 방전시에는 마이콤(U1)의 출력단자(DCHG ST)에서 로우신호가 출력되므로 다이오드(D3)가 순방향으로 연결되어 방전되므로 RC계수값이 상대적 비교값으로 사용하면 충분한 정밀도를 갖을 수 있다.That is, when the battery voltage is charged to the capacitor C3, the high signal is output from the output terminal DCHG ST of the microcomputer U1, so that the diode D3 is connected in the reverse direction so that the battery voltage is connected to the resistors R15, R13, and R14. Since only the partial pressure is charged by the voltage, the output voltage of the microcomputer U1 does not affect the charging of the capacitor C3 at all, and during discharge, a low signal is output from the output terminal DCHG ST of the microcomputer U1. Since D3) is discharged in the forward direction, the RC coefficient can have sufficient precision when used as a relative comparison value.
이와같이 방전되는 전압은 마이콤(U1)의 입력단자(VTG IN)를 통해 입력되어 도시생략된 마이콤 내부의 비교기의 '+'입력단자로 전달되는데, 이때 상기 마이콤(U2)내 비교기의 '-'입력단자(즉, VTG REF단자)에는 정전압 레귤레이터(U2)의 출력에서 만들어진 5V를 저항(R20, R23)으로 분압시켜서 된 2.5V가 입력되고 있음에 따라, 상기 마이콤(U1)은 방전시작부터 그에 내장된 비교기의 결과가 로우로 나타날 때 까지 계수를 하면 그때의 전압값을 읽을 수 있다.The discharged voltage is input through the input terminal VTG IN of the microcomputer U1 and transferred to the '+' input terminal of the comparator inside the microcomputer, which is not shown. In this case, the '-' input of the comparator in the microcomputer U2 is input. As the terminal (that is, VTG REF terminal) is inputted with 2.5V obtained by dividing 5V generated at the output of the constant voltage regulator U2 by the resistors R20 and R23, the microcomputer U1 is built in from the start of discharge. By counting until the result of the comparator is low, you can read the voltage value.
상기와 같이 배터리의 전압을 검출한 결과 약 8V 정도이면, 상기 마이콤(U1)은 출력단자(CHG ON)를 통해 하이신호를 출력하게 되므로 충전제어부(2)의 트랜지스터(Q2, Q1)가 순차적으로 도통되어 승압부(3)의 출력전압을 통해 충전을 시작할 수 있다.As a result of detecting the voltage of the battery as described above, if the microcomputer U1 outputs a high signal through the output terminal CHG ON, the transistors Q2 and Q1 of the charging control unit 2 sequentially. The charge may be conducted to start charging through the output voltage of the booster 3.
즉, 상기 마이콤(U1)의 출력단자(CHG ON)에서 하이신호가 출력되면 충전기에서 공급된 전압은 충전제어부(2)의 트랜지스터(Q1)을 거쳐 승압부(3)의 정전압 집적회로(U3)의 전원으로 공급되므로, 상기 정전압 집접회로(U3)는 콘덴서(C8)에 의해 스위칭 주파수가 결정되고, 저항(R18)에 의해 최대공급전류가 결정되며, 저항 (R5, R26)의 분압비에 의해 원하고자 하는 정전압의 출력전압이 결정된다.That is, when a high signal is output from the output terminal CHG ON of the microcomputer U1, the voltage supplied from the charger passes through the transistor Q1 of the charge control unit 2 and the constant voltage integrated circuit U3 of the boost unit 3. Since the switching voltage is determined by the capacitor C8, the maximum supply current is determined by the resistor R18, and is supplied by the divided voltage ratio of the resistors R5 and R26. The desired output voltage of the constant voltage is determined.
이때, 상기 정전압 집접회로(U3)는 선택된 정전압이 유지되도록 입력단자(SW_DRV)를 ON/OFF 스위칭을 하게 됨에 따라 코일(L1)에 전하를 축적/방출을 거듭할 수 있어 원하는 승압이 이루지게 된다.At this time, the constant voltage collecting circuit U3 switches ON / OFF the input terminal SW_DRV to maintain the selected constant voltage, thereby accumulating and discharging charges in the coil L1, thereby achieving a desired boost. .
본 고안에서는 10V의 정전압에 최대 300mA의 전류가 흐를 수 있도록 설계하였다.In this design, a maximum of 300mA of current is allowed to flow at a constant voltage of 10V.
물론, 상기와 같은 상태로 배터리 팩(BATT)에 충전이 계속되고 있는 동안 제어부(1)내의 마이콤(U1)은 배터리의 전압을 감지하여 배터리가 만충전에 이르른 것으로 판단되면 충전을 종료시키게 된다.Of course, while charging is continued in the battery pack BATT as described above, the microcomputer U1 in the controller 1 senses the voltage of the battery and terminates the charging when it is determined that the battery has reached full charge.
상기와 같이 배터리 팩에 만충전이 이루어지는 것을 감지하는 방법으로는, 니켈-수소 배터리 셀의 경우 급속충전을 진행하는 동안 배터리 셀의 전압이 지속적으로 상승되지만 만충전에 이르면 거꾸로 셀당 약 25.4mV의 전압강하가 발생하게 되는데 이를 이용하였다.As a method of detecting that the battery pack is fully charged as described above, in the case of the nickel-hydrogen battery cell, the voltage of the battery cell is continuously increased during the rapid charging, but when the full charge is reached, the voltage drop of about 25.4 mV per cell is reversed. It was used to generate this.
즉, 상기 마이콤(U1)은 배터리의 전압을 지속적으로 감시하다가 최대전압 보다 낮은 전압이 발생되면(-dV 발생) 만충전으로 인식하게 되며, 이와같이 만충전이 검지되면 상기 마이콤(U1)은 출력단자(CHG ON)를 통해 로우신호를 출력하여 충전제어부(2)의 트랜지스터(Q2, Q1)들이 차례로 오프되어 충전기의 전압이 승압부(3)를 걸쳐 배터리 팩(BATT)내로 공급되는 것을 차단하게 된다.That is, the microcomputer U1 continuously monitors the voltage of the battery and recognizes the full charge when a voltage lower than the maximum voltage is generated (-dV generation). When the full charge is detected, the microcomputer U1 outputs the output terminal ( CHG ON) outputs a low signal so that the transistors Q2 and Q1 of the charging control unit 2 are sequentially turned off to block the voltage of the charger from being supplied into the battery pack BATT across the boosting unit 3.
뿐만 아니라, 상기 제어부(1)내 마이컴(U1)의 출력단자(DCHG ON)에서 하이신호가 출력되어 방전제어부(6)내의 트랜지스터(Q5) 및 전계효과 트랜지스터(Q4)가 차례로 도통되므로 배터리 팩(BATT)의 충전전압이 전부 커넥터(8)의 핀(CHAGE단자)에 전달되어 충전기가 만충전 전압이상임을 인지할 수 있도록 한다.In addition, a high signal is output from the output terminal DCHG ON of the microcomputer U1 in the control unit 1 so that the transistor Q5 and the field effect transistor Q4 in the discharge control unit 6 are sequentially turned on. The charging voltage of the BATT is all transmitted to the pin (CHAGE terminal) of the connector 8 so that the charger can recognize that the charging voltage is higher than the full charge voltage.
한편, 본 고안 회로에서는 과충전을 방지하기 위한 온도감지부(4)가 있는데 이는 니켈-수소 배터리의 경우 과충전시 온도가 상승하는 원리를 이용한 것으로, 통상적으로 니켈-수소 배터리의 경우 섭씨 0∼45도 내에서 충전을 해야하므로 배터리의 보호기능도 포함된다.On the other hand, in the circuit of the present invention there is a temperature sensing unit (4) to prevent overcharging, which uses the principle that the temperature rises during overcharging in the case of nickel-hydrogen battery, typically 0-45 degrees Celsius in the case of nickel-hydrogen battery The battery's protection is included because it needs to be charged inside.
즉, 상기 온도감지부(4)는 정전압 레귤레이터(U2)의 출력전압 5V를 저항(R6)과 써미스터(RT1)로 분압한 결과를 제어부(1)내 마이콤(U1)의 입력단자(THR IN)로 전달하게 되므로, 이는 상기 마이콤(U1)은 내부에 존재하는 또 다른 비교기(도시 생략됨)의 '+'입력단자로 전달되고 '-'입력단자에는 상기와 같이 정전압부(7)에서 출력되는 기준전압인 2.5V가 입력단자(VTG REF)를 통해 공급되는데, 통상 상기 써미스터(RT1)는 상온에서 약 10㏀의 저항값을 가지므로 비교기의 출력은 항상 하이상태가 된다.That is, the temperature sensing unit 4 divides the output voltage 5V of the constant voltage regulator U2 into the resistor R6 and the thermistor RT1 and outputs the result of the input terminal THR IN of the microcomputer U1 in the controller 1. Since the microcomputer (U1) is transmitted to the '+' input terminal of another comparator (not shown) existing therein and the '-' input terminal is output from the constant voltage unit 7 as described above. A reference voltage of 2.5V is supplied through the input terminal VTG REF. In general, the thermistor RT1 has a resistance value of about 10 mA at room temperature, so that the output of the comparator is always in a high state.
그러나, 과충전으로 인해 배터리 팩(BATT)의 온도가 섭씨 50도 이상으로 상승하면 상기 써미스터(RT1)의 저항값은 5.6㏀이하로 떨어져 비교기의 '+'입력단자에 입력되는 전압이 2.5V이하가 되므로 비교기의 출력은 로우가 되므로 상기 마이콤(U1)은 이를 통해 과충전으로 인식하고 상기와 같이 충전을 종료하게 되어 과충전으로 인한 니켈-수소 배터리 셀의 손상을 미연에 방지할 수 있다.However, if the temperature of the battery pack (BATT) rises above 50 degrees Celsius due to overcharging, the resistance value of the thermistor (RT1) falls below 5.6 kV and the voltage input to the '+' input terminal of the comparator is 2.5 V or less. Therefore, since the output of the comparator is low, the microcomputer U1 recognizes the overcharge and terminates the charging as described above, thereby preventing damage to the nickel-hydrogen battery cell due to the overcharge.
이와같이 니켈-수소 배터리 팩 전용 충전기(가정용 차량요 모두 포함함)를 이용하여 니켈-수소 배터리 팩을 충전시킬 수 있으므로 니켈-수소 배터리 팩을 휴대용 전화기에 사용할 수 있다.In this way, the nickel-hydrogen battery pack can be charged using a nickel-hydrogen battery pack charger (including all household vehicles) so that the nickel-hydrogen battery pack can be used in a portable telephone.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 니켈-수소 충전기는 물론 리튬-이온 충전기를 이용하여서도 니켈-수소 배터리를 안전하게 충전시킬 수 있어 배터리 팩을 보호함과 동시에 기능을 대폭적으로 향상시킬 수 있고, 또 사용자의 배터리는 니켈-수소 배터리이고 충전기는 리튬-이온 충전기인 경우에도 정상적인 충전이 가능하므로 사용자가 별도로 니켈-수소 충전기를 구비해야 하는 경제적인 손실과 불편함도 해소시킬 수 있는 등 매우 유용한 고안인 것이다.As described above, according to the present invention, a nickel-hydrogen battery can be safely charged using a lithium-ion charger as well as a nickel-hydrogen charger, thereby protecting the battery pack and significantly improving its function. In addition, since the user's battery is a nickel-hydrogen battery and the charger is a lithium-ion charger, the battery can be charged normally. Therefore, it is possible to solve the economical loss and inconvenience that the user needs to have a nickel-hydrogen charger. It is
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|---|---|---|---|
| KR2019970043696U KR19990030995U (en) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | Nickel-Hydrogen Battery Pack Protection Circuit |
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| KR2019970043696U KR19990030995U (en) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | Nickel-Hydrogen Battery Pack Protection Circuit |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100459281B1 (en) * | 2001-03-29 | 2004-12-03 | 산요덴키가부시키가이샤 | A charger having a plurality of channels |
| US9876374B2 (en) | 2015-03-05 | 2018-01-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Device for controlling charging voltage |
-
1997
- 1997-12-30 KR KR2019970043696U patent/KR19990030995U/en not_active Abandoned
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|---|---|---|---|---|
| KR100459281B1 (en) * | 2001-03-29 | 2004-12-03 | 산요덴키가부시키가이샤 | A charger having a plurality of channels |
| US9876374B2 (en) | 2015-03-05 | 2018-01-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Device for controlling charging voltage |
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