KR19990063540A

KR19990063540A - 충전 장치

Info

Publication number: KR19990063540A
Application number: KR1019980059861A
Authority: KR
Inventors: 요시나리 히구치; 히로타카 히라노
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2018-12-29
Also published as: KR100570452B1

Abstract

배터리팩의 배터리 셀을 충전하기 위한 충전 회로와; 배터리 셀의 검출된 전압에 대한 정보와 배터리팩으로부터의 누산된 충전 전류의 양에 대한 정보 및 배터리팩을 사용하는 전자기기의 전력 소비에 대한 정보를 제공받는 계산 유닛과; 계산 유닛의 계산 결과를 표시하기 위한 디스플레이 유닛을 포함하는 충전 장치가 제공되는데, 상기 계산 유닛은 충전중인 배터리 셀의 현재의 충전 용량과 현재의 충전 용량에 의한 상기 배터리팩을 사용하는 전자기기의 가용 기간을 계산하고 이들을 디스플레이 유닛 상에 표시하도록 배치된다.

Description

충전 장치

배경 기술

본 발명은 카메라 일체형 비디오 테이프 레코더(camera integrated video tape recorder)(이하, 비디오 카메라로 칭함), 휴대용 전화기 및 퍼스널 컴퓨터와 같은 전자 장치의 전원으로 사용되는 배터리팩(battery pack)을 충전하는데 적절한 충전 장치에 관한 것이다.

지금까지, 리튬 이온 셀, NiCd 셀 및 니켈 수소 셀과 같은 2차 배터리로 구성된 배터리팩이 비디오 카메라, 휴대용 전화기 및 퍼스널 컴퓨터와 같은 전자 장치의 전원으로서 사용되어 왔다.

이러한 배터리팩의 배터리 셀을 충전하기 위한 여러 충전 장치가 종래부터 또한 제안되어 왔다. 충전되고 있는 배터리 셀의 충전 용량을 나타내도록 정렬된 충전 장치로서, 배터리 셀의 충전 용량이 90%에 도달했는지 아닌지를 판별하고 나타내는 장치가 제안되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 충전 장치는 충전되고 있는 배터리 셀이 얼마나 충전되었는지에 대한 비율의 지시를 제공하지 않기 때문에, 사용자가 충전 상태를 정확하게 알 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

또한, 사용자가 충전 정도, 즉 배터리 셀이 얼마나 충전되었는지를 알 수 없다는 문제점과 사용자가 필요로 하는 촬영 기간에 대해 계획된 방법으로 전기가 충전될 수 없어서, 불필요하게 충전 시간을 필요로 한다는 문제점을 갖게되는데, 상기 충전 정도는 예를들면, 배터리팩을 사용하는 비디오 카메라와 같은 전자 장치가 현재 충전 시점에서 얼마나 오랜 시간동안 구동될 수 있는지를 나타내는 것이다.

충전중인 배터리팩의 배터리 셀의 충전을 중단하고 배터리팩을 실제로 전자기기, 예를들면 비디오 카메라에 부착하여, 배터리 셀의 잔여 가용 기간 및 용량을 확인하기 위해서 전원 장치를 온 시키는 방법이 제안되어 있지만, 이것은 사용자에게 성가신 일이며 불편함을 주게된다.

이러한 문제점을 고려하여, 사용자가 충전되고 있는 배터리팩의 현재 충전 용량과, 상기 현재의 충전 용량만큼 충전된 배터리팩을 사용하는 전자기기의 가용 기간을 알 수 있도록 하는 충전 장치를 제공하여, 사용자에 대한 유용성을 향상시키는 것이 본 발명의 목적이다.

상기 언급된 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 충전 장치는 배터리팩의 배터리 셀을 충전시키기 위한 충전 회로와; 상기 배터리팩으로부터의 상기 배터리 셀의 검출된 전압에 대한 정보와 누산된 충전 전류의 양 및 상기 배터리팩을 사용하는 전자기기의 전력 소모에 대한 정보를 공급받는 계산 수단; 및 상기 계산 유닛의 계산 결과를 나타내기 위한 디스플레이 유닛을 포함하고, 충전되고 있는 배터리 셀의 현재 충전 용량과 상기 현재의 충전된 용량에 의한 상기 배터리팩을 사용하는 전자기기의 가용 기간을 상기 계산 유닛이 계산하고 이들을 디스플레이 유닛 상에 나타내도록 정렬된다.

이러한 본 발명에 따르면, 계산 유닛이 충전중인 배터리 셀의 현재의 충전 용량과 현재의 충전 용량에 의한 배터리팩을 사용하는 전자기기의 가용 기간을 계산하고 이들을 디스플레이 상에 표시하기 때문에, 사용자는 충전중인 배터리 셀의 현재의 충전 용량과 현재의 충전 용량에 의한 충전중인 배터리팩을 사용하는 전자기기의 가용 기간을 쉽게 알 수 있고 이러한 전자기기를 편리하게 사용할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 이점은 첨부된 도면과 연계한 하기의 설명으로부터 더욱 명백해지는데, 도면에서 유사한 부분은 유사한 도면 부호를 갖는다.

도 1은 본 발명의 충전 장치의 구조적인 예를 도시하는 도면.

도 2는 배터리팩의 구조적인 예를 도시하는 도면.

도 3은 예증적인 지시를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명을 설명하기 위한 순서도.

♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠

1 : 충전 장치 2 : AC 어댑터

4 : 배터리팩 6 ; 디스플레이 유닛

5, 10 : 마이크로컴퓨터 13, 14 : 연산 증폭기

20 : 배터리 셀

본 발명의 충전 장치의 양호한 실시예가 도면을 참조하여 하기에 설명될 것이다. 도 1은 본 발명의 충전 장치가 비디오 카메라, 즉 전자기기에 내장되는 예를 도시한다. 도 1에서, 충전 장치(1)는 비디오 카메라에 내장되고 상기 비디오 카메라와 충전 장치(1)에 전원을 공급하기 위한 AC 어댑터(2)가 상용 전원 장치에 연결된다. 상기 비디오 카메라의 구조는 관련 기술분야에 공지되어 있으며, 따라서 그 상세한 설명은 본원에서 생략하기로 한다.

상기 충전 장치(1)는 휴대시 상기 비디오 카메라를 구동하기 위한 배터리팩(4)의 배터리 셀(20)을 충전하기 위한 충전 회로(3)를 구비한다. 상기 충전 회로(3)는 종래 기술의 충전 회로와 동일하게 구성된다. 상기 배터리팩(4)은 적어도 배터리 셀의 검출된 전압과 누산된 충전 전류에 대한 정보를 얻기 위한 배터리 계산 처리 수단(4a)과 이러한 정보를 전달하기 위한 통신 처리 수단(4b)을 구비한다.

도 2는 배터리팩(4)의 예증적인 구조를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 배터리팩(4)의 배터리 셀(20)의 양극은 배터리팩(4)의 + 단자(TM₁)에 연결되고 배터리 셀(20)의 음극은 전류 검출 저항기(7)를 통해 배터리팩(4)의 - 단자(TM₂)에 연결된다.+ 단자(TM₁)와 - 단자(TM₂)는 충전 장치(1)에서 충전 회로(3)의 출력측의 + 및 - 단자에 연결된다.

배터리팩(4)에 내장된 마이크로컴퓨터(10)는 직렬의 레귤레이터, 리셋 회로 및 다른 회로를 포함하는 마이크로컴퓨터 전원(16)으로부터의 전원을 공급받고 이 전원에 의해 동작된다. 마이크로컴퓨터(10)의 충전 전류 검출 입력 단자(D11)는 충전 전류를 검출하기 위해 제공된 연산 증폭기(13)의 출력 단자와 연결되고 방전 전류 검출 입력 단자(D12)는 방전 전류를 검출하기 위해 제공된 연산 증폭기(14)의 출력 단자와 연결된다. 마이크로컴퓨터(10)의 인터럽트 입력 단자는 두 입력의 NAND 게이트(15)의 출력 단자와 연결되는데, 상기 NAND 게이트(15)의 두 입력 단자는 연산 증폭기(13 및 14)의 출력 단자와 각각 연결되고 그 출력 단자는 예를들면 풀업 저항기(pull-up resistor; R₈)를 통해 전원 장치 단자와 연결된다. 마이크로컴퓨터(10)의 온도 검출 입력 단자는 배터리 셀(20)의 주변 온도를 검출하기 위한 온도 센서(19)의 출력 단자와 연결되고, 그 전압 검출 입력 단자는 배터리 셀(20)의 단자 전압을 검출하기 위한 전압 검출 회로(18)의 출력 단자와 연결되고, 그 접지 단자는 배터리 셀(20)의 음극과 연결되며 하기에 설명되는 충전 장치(1)의 계산 수단을 구성하는 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)와 통신하기 위한 입/출력 단자(TMC)는 버퍼 증폭기(11 및 12)와 연결된다. 충전 전류 검출 입력 단자(D11), 방전 전류 검출 입력 단자(D12), 온도 검출 입력 단자 및 전압 검출 입력 단자와 같이 그 입력이 아날로그인 단자는 A/D 입력 포트이고, 따라서, 마이크로컴퓨터(10)는 이들 아날로그 입력을 디지털 입력으로 변환하기 위한 A/D 변환기를 포함한다.

전압 검출 회로(18)는 저항기(R₉및 R₁₀)로 구성된 분압 저항기(voltage dividing resistor)를 포함하여 배터리 셀(20)의 단자간 전압을 검출한다. 전압 검출 회로(18)에 의해 검출된 전압의 값은 상기 언급된 마이크로컴퓨터(10)의 전압 검출 입력 단자에 제공된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(10)는, 마이크로컴퓨터(10)의 전압 검출 입력 단자로 제공되는 전압 검출 회로(18)로부터의 전압의 검출된 값에 기초하여 배터리 셀(20)의 단자간 전압을 알 수 있다.

예를들면 온도 검출 서미스터(thermistor)로 구성된 온도 센서(19)는 배터리 셀(20)의 근처에 또는 배터리 셀(20)과 접촉하여 배치된다. 상기 온도 센서(19)에 의해 검출된 온도는 마이크로컴퓨터(10)의 온도 검출 입력 단자에 제공된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(10)는 온도 검출 입력 단자로 제공되는 검출된 온도에 기초하여 배터리 셀(20)의 온도를 알 수 있다.

연산 증폭기(13)의 비반전 입력 단자는 저항기(R₃) 및 전류-전압 검출 저항기(R₇)를 통해 배터리 셀(20)의 음극과 연결되고 그 반전 입력 단자는 증폭기 이득을 설정하기 위한 음의 피드백 저항기(R₂) 및 저항기(R₁)와 연결된다. 따라서, 연산 증폭기(13)는 저항기(R₁및 R₂)의 저항비(R₂/R₁)에 대응하여 배터리팩(4) 내에서 흐르는 전류(충전동안 흐르는 전류)의 값을 증폭함으로써 얻어진 전압을 그 출력 단자에서 출력한다. 한편, 연산 증폭기(14)의 비반전 입력 단자는 저항기(R₆) 및 전류 검출 저항기(R₇)를 통해 배터리 셀(20)의 음극과 연결되고 그 반전 입력 단자는 음의 피드백 저항기(R₅) 및 저항기(R₄)와 연결된다. 따라서, 연산 증폭기(14)는 저항기(R₄및 R₅)의 저항비(R₅/R₄)에 대응하여 배터리팩(4)을 흐르는 전류(충전동안 흐르는 전류)의 값을 증폭함으로서 얻어진 전압을 그 출력 단자에서 출력한다.

트랜지스터 스위치(Tr1)는 예를들면 전계 효과 트랜지스터인데, 게이트가 마이크로컴퓨터(10)의 스위칭 제어 출력 단자(SW1)와 연결되고 드레인과 소스 사이에 저항기(R₁)가 연결된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(10)의 스위칭 제어 출력 단자(SW1)로부터의 신호 레벨이 예를들면 하이(H)로 될 때, 상기 언급된 트랜지스터 스위치(Tr1)는 온 상태로 된다. 이 때문에, 저항기(R₁)의 저항은 거의 제로가 되고(단지 트랜지스터 스위치(Tr1)의 내부 저항만이 남아 있다), 따라서 저항기(R₁및 R₂)의 저항비(R₂/R₁)에 대응하여 설정된 연산 증폭기(13)의 증폭기 이득을 증가시킨다. 마이크로컴퓨터(10)의 스위칭 제어 출력 단자(SW1)로부터의 신호 레벨이 로우(L)가 될 때, 트랜지스터 스위치(Tr1)는 오프 상태로 된다. 이 때문에, 출력 단자(13)의 증폭기 이득은 저항기(R₁및 R₂)의 저항비(R₂/R₁)에 대응하는 값, 즉 트랜지스터 스위치(Tr1)가 온 일 때의 증폭기 이득보다 작은 증폭기 이득을 갖게된다. 이와 유사하게, 트랜지스터 스위치(Tr2)도 또한 전계 효과 트랜지스터로 구성되는데, 게이트가 스위칭 제어 출력 단자(SW2)에 연결되고 드레인과 소스 사이에 저항기(R₄)가 연결된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(10)의 스위칭 제어 출력 단자(SW2)로부터의 신호 레벨이 하이(H)일 때, 상기 언급된 트랜지스터 스위치(Tr2)는 온 상태로 된다. 이 때문에, 저항기(R₄)의 저항은 거의 제로가 되고(단지 트랜지스터 스위치(Tr2)의 내부 저항만이 남아 있다), 따라서 연산 증폭기(14)의 증폭기 이득을 증가시킨다. 마이크로컴퓨터(10)의 스위칭 제어 출력 단자(SW2)로부터의 신호 레벨이 로우(L) 상태로 될 때, 트랜지스터 스위치(Tr2)는 오프 상태로 된다. 이 때문에, 출력 단자(14)의 증폭기 이득은 감소된다.

여기서, 마이크로컴퓨터(10)는 죤 동작 모드(런 타임)동안 충전 전류 검출 입력 단자(D11)와 방전 전류 검출 입력 단자(D12)의 레벨을 계속 감시하고 이들 단자(D11 및 D12)의 레벨이 특정 레벨 이상이 되면 스위칭 제어 출력 단자(SW1 및 SW2) 둘 다의 레벨을 로우 레벨이 되도록 한다. 이 때문에, 트랜지스터 스위치(Tr1 및 Tr2) 둘 다는 오프 상태로 되고 연산 증폭기(13 및 14)의 증폭기 이득은 감소된다. 따라서, 마이크로컴퓨터(10)는 그 증폭기 이득이 감소된 연산 증폭기(13 및 14)로부터 출력된 값을 사용함으로써 배터리팩(4)을 통해 흐르는 전류의 값(충전/방전동안 흐르는 전류의 값)을 측정할 수 있다. 따라서, 충전/방전동안 흐르는 전류의 값을 찾음으로써 누산된 충전 전류/방전 전류의 값을 계산하는 것이 가능하다.

배터리 셀 전압(V), 충전 전류(I), 누산된 충전 전류의 양(Q), 온도 의존 계수(h1(T) 및 h2(T))의 데이터는 배터리팩(4)에서 본 실시예에서 충전 장치(1)의 계산 수단을 구성하는 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)로 제공된다.

배터리팩을 사용하는 비디오 카메라의 전력 소비(W)의 데이터도 또한 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)로 제공된다.

상기 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)는 충전되는 배터리팩(4)의 배터리 셀(20)의 충전된 용량과 배터리팩(4)을 사용하는 비디오 카메라의 가용 기간을 계산하고 이들을 하기에 설명되는 디스플레이 유닛(6) 상에 나타내기 위해서 도 4에 도시된 순서도에 따라 동작한다.

디스플레이 유닛(6) 상의 충전 용량 지시기(charged capacity indicator; 30)는 예를들면 a, b, c, d 및 e로 이루어진 5 개의 단으로 구성되며 도 3에 도시된 바와 같이 최상부의 단을 점멸하도록 구성된다. 예를들면, 상기 지시기(a)는 충전 용량이 0 내지 20%일 때 점멸하고, 충전 용량이 20 내지 40%일 때 상기 지시기(a)는 점등되고 상기 지시기(b)는 점멸하며, 충전 용량이 40 내지 60%일 때 상기 지시기(a 및 b)는 점등되고 상기 지시기(c)가 점멸하며, 충전 용량이 60 내지 80%일 때 상기 지시기(a, b 및 c)는 점등되고 상기 지시기(d)는 점멸하며, 충전 용량이 80 내지 100%일 때 상기 지시기(a, b, c, d)는 점등되고 상기 지시기(e)는 점멸하며, 충전 용량이 100% 이상일 때 상기 지시기(a, b, c, d 및 e)는 점등된다.

현재의 충전 용량만큼 충전된 배터리팩을 사용하는 비디오 카메라의 가용 기간은 도 3에서 예를들면 229분으로 도시된 바와 같이 디스플레이 유닛(6) 상에 지시기(31)로서 숫자에 의해 표시된다.

다음으로, 본 실시예에 의한 충전 장치(1)에 의해 배터리팩(4)의 배터리 셀(20)을 충전하는 일 예가 도 4의 순서도에 따라 설명될 것이다.

먼저, 전원이 AC 어댑터(2)로부터 비디오 카메라의 충전 장치(1)로 공급되고 충전될 배터리팩(4)은 비디오 카메라의 소정의 위치에 부착되어 있다. 이 때, 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)는 부착된 배터리팩이 단계(S1)에서 충전가능한지를 판단한다. 부착된 배터리팩이 예를들면 건전지(dry battery)라서 충전이 불가능한 경우, 충전은 완료된다.

부착된 배터리팩(4)이 충전 가능한 경우, 충전 전류가 충전 장치(1)의 충전 회로(3)로부터 배터리팩의 배터리 셀(20)로 제공되고, 프로세스는 단계(S2)로 진행한다. 단계(S2)에서, 충전 장치(1)의 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)는 배터리팩(4)으로부터 전송된 배터리 셀 전압(V), 충전 전류(I), 누산된 충전 전류의 양(Q) 및 온도 의존 계수(h1(T), h2(T))의 데이터를 수신한다. 비디오 카메라의 전력 소비(W)에 대한 데이터도 또한 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)에 제공된 메모리에 저장된다.

다음으로, 프로세스는 단계(S3)로 진행하여 충전 용량과 현재의 충전 용량에 의한 촬영 가능 기간을 계산한다. 충전 용량은 하기의 표현에 의해 나타나는 누산된 충전 전류의 잔여량(S)과 배터리 셀(20)의 전체 용량 사이의 비율에 의해 구해질 수 있다.

누산된 충전 전류의 잔여량(S)= (Q-g(W)×h2(T))

여기서, g(W)는 비디오 카메라의 동작 가능한 최소 전압에서 배터리 셀(20)의 완전 방전까지의 누산된 방전 양이고 전력 소비(W)에 의존한다.

이 때, 누산된 충전 전류(S)의 잔여량(S)은 온도 의존이 고려되지 않을 때 하기와 같이 계산될 수 있다:

S=Q-g(W)

충전 용량=S/배터리 셀의 전체 용량

충전된 현재의 충전 용량에 의해 촬영 가능한 기간은 하기와 같이, 즉 누산된 충전 전류(S)의 잔여량을 온도 계수(h1(T))로 승산함으로써 구해질 수 있다:

촬영 가능 기간(R)=S×f(W)×h1(T)

여기서, f(W)는 누산된 충전 전류의 잔여량(Q)을 촬영 가능한 기간으로 변환하기 위한 계수이고 비디오 카메라의 전력 소비(W)에 의존한다.

이 경우 온도 의존성이 고려되지 않으면, 촬영 가능한 기간(R)은 다음과 같다:

R=S×f(W)

다음으로, 계산된 충전 용량과 촬영 가능한 기간이 단계(S4)에서 표시될 수 있는지가 판정된다. 이들을 표시하는 것이 가능할 때, 충전 용량과 촬영 가능한 기간은 충전 장치(1)의 디스플레이 유닛(6) 상에 지시(30 및 31)와 같이 표시된다. 상기 언급된 프로세스는 충전 종료까지 반복된다.

상기 설명된 바와 같이, 본 발명은 충전 장치(1)의 계산 처리 마이크로컴퓨터(5)가 충전중인 배터리 셀(20)의 현재의 충전 용량과 배터리팩(4)을 사용하는 비디오 카메라의 현재 충전 용량에 의한 촬영 가능한 기간을 계산하고 이들을 디스플레이 유닛(6) 상에 표시하도록 구성되기 때문에, 사용자는 충전중인 배터리 셀(20)의 현재의 충전 용량과 현재의 충전 용량만큼 충전된 배터리팩(4)을 사용하는 비디오 카메라의 촬영 가능한 기간을 쉽게 알 수 있고 비디오 카메라를 편리하게 사용할 수 있다.

본 발명의 충전 장치(1)가 비디오 카메라에 설치된 실시예가 설명되었지만, 상기 충전 장치(1)는 다른 전자기기에 설치될 수 있고 또한 상기 충전 장치(1)는 전자기기와 개별적으로 제공될 수도 있다.

상기 실시예에서 충전 용량이 5 단계로 표시되었지만, 연속적으로 또는 다른 방식으로 표시될 수 있음은 말할 필요도 없다.

따라서, 본 발명은 상기 상술된 실시예에 제한되지 않고 본 발명의 영역과 취지 내에서 다른 여러 방식으로 구현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims

배터리팩의 배터리 셀을 충전하기 위한 충전 회로와;

상기 배터리 셀의 검출된 전압에 대한 정보와 상기 배터리팩으로부터의 누산된 충전 전류의 양에 대한 정보 및 상기 배터리팩을 사용하는 전자기기의 전력 소비에 대한 정보를 제공받는 계산 수단; 및

상기 계산 수단의 계산 결과를 표시하기 위한 디스플레이 수단을 포함하고;

상기 계산 수단은 충전 중인 상기 배터리 셀의 현재의 충전 용량과 현재의 충전 용량에 의한 상기 배터리팩을 사용하는 상기 전자기기의 가용 기간을 계산하고 이들을 상기 디스플레이 수단 상에 표시하는 충전 장치.
제 1항에 있어서, 상기 배터리 셀의 온도에 대한 정보가 상기 계산 수단에 제공되는 충전 장치.
제 1항에 있어서, 상기 충전 용량은 상기 디스플레이 수단 상에서 단계적으로 표시되고 지시기의 최상부 단계는 점멸되는 충전 장치.
배터리팩의 배터리 셀을 충전하기 위한 충전 회로와;

상기 배터리 셀의 검출된 전압에 대한 정보와 상기 배터리팩으로부터의 누산된 충전 전류의 양에 대한 정보 및 상기 배터리팩을 사용하는 상기 전자기기의 전력 소비에 대한 정보를 제공받는 계산 수단; 및

상기 계산 수단의 계산 결과를 표시하기 위한 디스플레이 수단을 포함하고,

상기 계산 수단은 충전 중인 상기 배터리 셀의 현재의 충전 용량과 현재의 충전 용량에 의한 상기 배터리팩을 사용하는 상기 전자기기의 가용 기간을 계산하고 이들을 상기 디스플레이 수단 상에 표시하는 배터리팩이 부착된 전자기기.
제 4항에 있어서, 상기 배터리 셀의 온도에 대한 정보가 상기 계산 수단에 제공되는 배터리팩이 부착된 전자기기.
제 4항에 있어서, 상기 충전 용량은 상기 디스플레이 수단 상에서 단계적으로 표시되고 지시기의 최상부는 점멸되는 배터리팩이 부착된 전자기기.
제 4항에 있어서, 상기 전자기기는 비디오 카메라인 배터리팩이 부착된 전자기기.