KR100508747B1 - 배터리 충전장치 및 방법 - Google Patents

배터리 충전장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100508747B1
KR100508747B1 KR10-2003-0039648A KR20030039648A KR100508747B1 KR 100508747 B1 KR100508747 B1 KR 100508747B1 KR 20030039648 A KR20030039648 A KR 20030039648A KR 100508747 B1 KR100508747 B1 KR 100508747B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
voltage
charging
battery
charging voltage
Prior art date
Application number
KR10-2003-0039648A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040109991A (ko
Inventor
이원우
최진섭
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR10-2003-0039648A priority Critical patent/KR100508747B1/ko
Priority to US10/858,612 priority patent/US7612539B2/en
Priority to TW093117612A priority patent/TWI348802B/zh
Priority to DE102004029482A priority patent/DE102004029482B4/de
Priority to CNB2004100766182A priority patent/CN100446381C/zh
Publication of KR20040109991A publication Critical patent/KR20040109991A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100508747B1 publication Critical patent/KR100508747B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

충전효율을 향상시키기 위한 배터리 충전장치 및 방법이 개시된다. 배터리 충전장치의 제1 전류 생성부는 배터리를 충전하기 위한 충전전류를 생성하고, 충전전압 유지부는 충전전류에 따라 충전되는 배터리의 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압을 비교하여 충전전압 유지모드 전환시점을 판단하여, 유지모드 전환시점 이후에 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성함에 따라 충전전류를 조절한다. 따라서, 충전된 배터리의 전압을 유지하기 위한 고정전압 모드 시점을 정확히 판단할 수 있어, 배터리 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 충전장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHARGING OF BATTERY}
본 발명은 배터리 충전장치(Battery Charging Apparatus) 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 충전 효율을 향상시키기 위한 배터리 충전장치 및 방법에 관한 것이다.
기술이 발전함에 따라 간편하게 휴대할 수 있는 휴대용 전기장치들의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 이러한, 휴대용 전기장치는 예를 들어, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 카세트 레코더 또는 이동 통신단말기 등이 있다.
상기한 휴대용 전기장치들의 전원 공급시스템은 어댑터의 사용이 불가능한 장소에서 시스템을 구동시키기 위한 배터리(battery)를 사용하도록 하고 있다. 이때, 휴대용 전기장치들에 사용되는 배터리는 대부분 재충전이 가능하여 충전기(charger)를 통해 전원을 재충전한 후 재사용할 수 있다.
상기 충전기는 정전압 충전방식 또는 정전류 충전방식에 의해 배터리를 충전한다.
상기 정전압 충전방식은 교류(AC) 전원을 정류한 후 배터리의 정격 전압으로 변환하여 배터리의 충전전원으로 공급하며, 배터리의 충전상태에 따라 충전전원의 공급을 제어한다.
한편, 정전류 충전방식은 배터리의 충전동작이 진행됨에 따라 상승하는 배터리의 단자 전압의 상승과 무관하게 항상 일정한 전류를 공급하면서 충전하는 방식이다.
이러한, 정전류 충전방식은 항상 일정한 전류로 배터리의 충전을 수행할 수 있어, 배터리가 충전전압에 도달하는데 걸리는 충전시간이 줄어들고, 충분한 충전을 할 수 있다. 반면에, 충전전압에 도달한 배터리에 계속적으로 전류를 공급하면 과충전이 발생되어 배터리가 파손되는 등의 문제점이 있다.
상기한 바와 같이, 충전시간이 단축되는 정전류 충전방식의 경우 배터리가 충전전압에 도달하는 시점을 정확히 파악하고, 그 시점에서 전류를 차단해야 하는 문제점이 있다.
또한, 상기한 충전방식들은 배터리를 충전전압까지 충전시키는 동작만을 수행하는데, 충전된 배터리가 일정시간 경과하면 방전되는 현상을 해결할 수 없는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 배터리 충전모드와 배터리의 충전전압 유지모드의 전환시점을 정확하게 판단하여 충전 효율을 향상시키기 위한 배터리 충전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 배터리의 충전 효율을 향상시키기 위한 배터리 충전 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 배터리 충전장치의 제1 전류 생성부는 배터리를 충전하기 위한 충전전류를 생성하고, 충전전압 유지부는 충전전류에 따라 충전되는 배터리의 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압을 비교하여 충전전압 유지모드 전환시점을 검출하여, 충전전압 유지모드 전환 이후에 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성함에 따라 충전전류를 조절한다.
본 발명의 제2 특징에 따른 배터리 충전장치의 제1 전류 생성부는 배터리를 충전하기 위한 충전전류를 생성하고, 전압 검출부는 배터리의 전압을 검출하며, 오프셋 제거부는 전압 검출부에서 검출된 배터리 전압의 오프셋을 제거하고, 비교기는 오프셋 제거부에서 출력되는 배터리 전압이 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점인 충전전압 유지모드 전환시점을 검출하며, 제1 버퍼는 배터리 전압의 출력을 안정화시키고, 제2 버퍼는 미리 설정된 충전전압의 출력을 안정화시키며, 제2 전류 생성부는 제1 버퍼의 출력전압과 제2 버퍼의 출력전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성하고, 충전전압 유지모드 전환 이후에 충전전류는 충전전압 유지전류가 증가할수록 감소되고, 충전전압 유지전류가 감소할수록 증가된다.
본 발명의 제3 특징에 따른 배터리 충전방법은 소정의 충전전류에 의해 배터리를 충전하고, 충전되는 배터리의 전압을 검출하며, 검출된 배터리의 전압이 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점을 검출하고, 배터리 전압이 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점 이후에 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성하며, 생성된 충전전압 유지전류에 따라 충전전류를 조절하여 미리 설정된 충전전압 레벨까지 충전된 배터리의 전압을 유지하고, 충전전압 유지모드 전환 이후에 충전전류는 충전전압 유지전류가 증가할수록 감소되고, 충전전압 유지전류가 감소할수록 증가된다.
따라서, 본 발명은 충전된 배터리의 전압을 유지하기 위한 충전전압 유지모드인 고정전압 모드 시점을 정확히 판단할 수 있어, 배터리 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 충전장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 충전전압 유지부의 상세 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치는 배터리(100)를 충전하기 위한 충전전류를 생성하는 전류 생성부(110), 충전전류를 생성하기 위한 전압을 출력하는 제1 OP 앰프(120), 충전전류에 따라 충전되는 배터리(100)의 배터리 전압(V1)을 검출하는 전압 검출부(130), 검출된 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 인접하는 충전전압 유지모드 전환시점을 판단하고, 충전전압 유지모드 전환시점 이후에 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류(I2)를 생성하여 충전전류를 조절하는 충전전압 유지부(140) 및 충전전류의 레벨을 조절하는 충전전류 제어부(150)를 포함한다.
여기서, 전류 생성부(110)는 제1 OP 앰프(120)의 출력전압에 따른 제1 전류(I1-1)를 생성하는 제1 전류원(112) 및 제1 전류원(112)에서 생성된 제1 전류(I1-1)에 따른 제2 전류(I1-2)를 생성하여 배터리(100)로 출력하는 제2 전류원(114)을 포함한다. 상기 제1 전류(I1-1)와 제2 전류(I1-2)는 동일한 전류이고, 배터리(100)는 제2 전류원(114)으로부터 입력되는 제2 전류(I1-2)에 의해 충전된다. 또한, 상기 제1 전류원(112)의 출력단에 제1 저항(R1)이 연결된다.
이때, 제1 전류원(112)은 마스터(Master) 전류원이고, 제2 전류원(114)은 제1 전류원(112)에서 생성된 전류와 동일한 전류를 생성하는 슬레이브(Slave) 전류원이다. 또한, 제1 전류원(112)은 제1 OP 앰프(120)의 출력전압이 커질수록 낮은 전류를 생성하고, 제1 OP 앰프(120)의 출력전압이 작을수록 큰 전류를 생성한다.
상기 제1 OP 앰프(120)는 부(-) 입력단자에 기준전압(V2)의 입력단이 연결되고, 정(+) 입력단자에 제1 전류원(112)의 출력단이 접속된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배터리(100)가 제2 전류원(114)으로부터 입력되는 충전전류인 제2 전류(I1-2)에 의해 미리 설정된 충전전압(Vchg)까지 충전되는 고정전류 모드(Constant Current Mode)의 동작을 설명한다.
상기 제1 전류원(112)은 제1 OP 앰프(120)의 출력전압에 따른 충전전류인 제1 전류(I1-1)를 생성하고, 제2 전류원(114)은 제1 전류원(112)에서 생성된 제1 전류(I1-1)과 동일한 제2 전류(I1-2)를 생성하여 배터리(100)로 출력한다. 이때, 배터리(100)는 제2 전류원(114)으로부터 입력되는 제2 전류(I1-2)에 의해 미리 설정된 충전전압(Vchg)까지 충전된다.
여기서, 충전전류인 제1 전류(I1-1)는 제1 OP 앰프(120)의 부(-) 입력단자에 입력되는 기준전압(V2)과 제1 저항(R1)에 의한 V2/R1이고, 항상 일정값이 유지되는 고정 전류(Constant Current)이다.
즉, 제1 전류원(112)에서 출력되는 제1 전류(I1-1)가 미리 설정된 고정 전류(V2/R1)보다 작아지면, 제1 OP 앰프(120)의 정(+) 입력단자에 입력되는 전압(V3)이 낮아져, 제1 OP 앰프(120)의 출력전압이 낮아진다. 따라서, 제1 OP 앰프(120)의 출력전압이 낮아짐에 따라 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 증가된다.
한편, 제1 전류원(112)에서 출력되는 제1 전류(I1-1)가 설정된 고정 전류(V2/R1)보다 높아지면, 제1 OP 앰프(120)의 정(+) 입력단자에 입력되는 전압(V3)이 높아져, 제1 OP 앰프(120)의 출력전압이 높아진다. 따라서, 제1 OP 앰프(120)의 출력전압이 높아짐에 따라 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 감소된다.
상기 제1 OP 앰프(120), 제1 전류원(112) 및 제1 저항(R1)은 부궤환(negative feedback)구조를 가지므로, 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)는 항상 일정한 값을 가지도록 조절된다. 따라서, 제2 전류원(114)에서 생성되어 배터리(100)로 공급되는 제2 전류(I1-2)도 항상 일정한 값을 가진다.
이어, 미리 설정된 충전전압까지 충전된 배터리(100)의 전압을 유지하기 위한 충전전압 유지모드 동작을 설명한다. 상기 충전전압 유지모드를 이하에서는 고정전압 모드(Constant Voltage Mode)라 칭한다.
전압 검출부(130)는 제2 전류(I1-2)에 의해 충전되는 배터리(100)의 배터리 전압(V1)을 검출하고, 검출된 배터리 전압(V1)을 충전전압 유지부(140)로 출력한다.
충전전압 유지부(140)는 전압 검출부(130)로부터 입력되는 배터리 전압(V1)과 미리 설정된 충전전압(Vchg)을 비교하고, 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 인접하는 전압(V4)에 도달하는 고정전압 모드 전환시점을 검출한다.
또한, 충전전압 유지부(140)는 전압 검출부(130)로부터 입력되는 배터리 전압(V1)과 미리 설정된 충전전압(Vchg)의 차이에 상응하는 충전전압 유지전류(I2)를 생성하여, 고정전압 모드 전환시점 이후에 제1 전류(I1-1)를 조절한다.
전류 제어부(150)는 제1 전류원(112)에서 출력되는 제1 전류(I1-1)의 레벨을 조절하여 배터리(100)가 미리 설정된 충전전압(Vchg)까지 충전되는데 소요되는 충전시간을 조절한다.
즉, 전류 제어부(150)는 레벨 조절 전류(I4)를 생성하고, 생성된 레벨 조절 전류(I4)를 소오싱(Sourcing) 또는 싱킹(Sinking)하여 제1 전류(I1-1)의 레벨을 조절한다. 이때, 레벨 조절 전류(I4)에 의해 제1 전류(I1-1)가 조절되면, 배터리(100)로 입력되는 제2 전류(I1-2)도 조절된다.
따라서, 레벨 조절 전류(I4)가 증가하면, 제1 전류(I1-1)의 레벨이 증가하여 충전시간이 감소되고, 레벨 조절 전류(I4)가 감소하면, 제1 전류(I1-1)의 레벨이 감소하여 충전시간이 증가된다.
상기한 충전전압 유지부(140)의 동작을 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 충전전압 유지부(140)는 제2 OP 앰프(200), 비교기(210), 제1 버퍼(buffer)(220), 제2 버퍼(230), 제3 전류원(240) 및 커런트 미러(Current Mirror)(250)를 포함한다.
제2 OP 앰프(200)는 정(+) 입력단자를 통해 전압 검출부(130)에서 검출된 배터리 전압(V1)을 입력받고, 부(-) 입력단자를 통해 미리 설정된 충전전압(Vchg)을 입력받아 배터리 전압(V1)이 불안정하여 발생하는 오프셋(offset)을 제거하여 제1 버퍼(220)로 출력한다. 이때, 제1 버퍼(220)는 제2 OP 앰프(200)로부터 입력되는 배터리 전압(V1)의 출력을 안정화시켜 출력한다.
여기서, 배터리 전압(V1)의 오프셋은 제2 OP 앰프(200)의 부(-) 입력단자에 접속된 입력저항(R2)과 출력단에 접속되는 부궤환 저항(R3)에 따른 제2 OP 앰프(200)의 이득(Gain)에 따라 조절된다. 즉, 제2 OP 앰프(200)의 이득이 커질수록 배터리 전압(V1)의 오프셋이 감소된다.
제2 버퍼(230)는 부(-) 입력단자를 통해 입력되는 미리 설정된 충전전압(Vchg)의 출력을 안정화시킨다.
제3 전류원(240)은 제1 버퍼(220)로부터 출력되는 배터리 전압(V1)과 제2 버퍼(230)로부터 출력되는 미리 설정된 충전전압(Vchg)의 차이에 따른 충전전압 유지전류(I2)를 생성하고, 커런트 미러(250)는 제3 전류원(240)에서 생성된 충전전압 유지전류(I2)를 증폭하여 출력한다.
여기서, 충전전압 유지전류(I2)는 제1 전류원(112)에서 생성되는 충전전류인 제1 전류(I1-1)를 조절한다. 즉, 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)는 제1 저항(R1)을 걸리는 전류(I3)와 충전전압 유지부(140)의 커런트 미러(250)에서 출력되는 충전전압 유지전류(I2)가 합해진 전류이다. 이때, 충전전압 유지전류(I2)의 방향과 제1 저항(R1)에 걸리는 전류(I3)의 방향이 다르다. 따라서, 충전전압 유지전류(I2)가 증가할수록 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)는 감소하고, 충전전압 유지전류(I2)가 감소할수록 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)는 증가한다.
비교기(210)는 부(-) 입력단자에 입력되는 미리 설정된 충전전압(Vchg)과 정(+) 입력단자에 입력되는 오프셋이 제거된 배터리 전압(V1)을 비교하고, 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 인접하는 전압(V4)에 도달하면, 고정전압 모드 전환시점을 알리는 검출신호(detect signal)를 출력한다. 예를 들어, 비교기(210)는 미리 설정된 충전전압(Vchg)이 4.1V인 경우, 배터리 전압(V1)이 4.08V에 도달하는 시점에 검출신호를 출력한다.
이때, 배터리 전압(V1)의 미세 변동에 따라 비교기(210)에서 출력되는 검출신호의 출력이 변동되는 것을 방지하기 위하여 비교기(210)는 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 인접하는 전압(V4)에 인접하는 시점을 검출하고, 그에 따른 검출신호를 출력하는 것이다.
상기 비교기(210)에서 검출신호에 따라 배터리(100)의 충전전압을 유지하는 고정전압 모드(Constant Voltage Mode)가 동작된다.
즉, 비교기(210)에서 검출신호가 출력되는 고정전압 모드 전환시점에서는 제1 버퍼(220)의 출력전압과 제2 버퍼(230)의 출력전압이 동일하므로, 제3 전류원(240)에서 충전전압 유지전류(I2)가 생성되지 않고, 그에 따라 커런트 미러(250)로 입력되는 전류가 없다.
한편, 고정전압 모드 전환 이후에 전압 검출부(130)에서 검출된 배터리 전압(V1)이 증가하면, 제1 버퍼(220)의 출력전압이 증가한다. 따라서, 고정전압 모드 전환시점에서 제1 버퍼(220)의 출력과 제2 버퍼(230)의 출력이 동일하였으나, 배터리 전압(V1)이 증가하여 제1 버퍼(220)의 출력전압이 증가하면, 제1 버퍼(220)에서 출력되는 배터리 전압(V1)과 제2 버퍼(230)에서 출력되는 미리 설정된 충전전압(Vchg)의 차가 발생하고, 제3 전류원(240)은 두 전압 차이에 따른 충전전압 유지전류(I2)를 생성한다. 이때, 생성된 충전전압 유지전류(I2)는 커런트 미러(250)에서 증폭되어 출력된다.
또한, 배터리 전압(V1)이 점점 증가하면, 제1 버퍼(220)의 출력전압도 증가하고, 제2 버퍼(230)의 출력전압과의 차이도 증가하여, 제3 전류원(240)에서 생성되는 충전전압 유지전류(I2)도 점점 증가한다. 따라서, 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 도달하면, 제3 전류원(240)에서 생성된 충전전압 유지전류(I2)와 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1)와 동일해지므로, 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 0이 되고, 그에 따라 제2 전류원(114)에서 생성되어 배터리(100)로 공급되는 제2 전류(I1-2)도 0이 되어, 배터리(100)의 충전동작이 중지된다.
이어, 배터리(100)가 방전되면, 전압 검출부(130)에서 검출된 배터리 전압(V1)이 작아지고, 그에 따라 제1 버퍼(220)의 출력전압이 감소하여, 제2 버퍼(230)의 출력전압과의 차이가 감소한다. 따라서, 제3 전류원(240)에서 생성되는 충전전압 유지전류(I2)가 감소하므로, 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 증가하고, 그에 따라 제2 전류원(114)에서 생성되어 배터리(100)로 공급되는 제2 전류(I1-2)가 증가한다. 따라서, 증가한 제2 전류(I1-2)에 따라 방전된 배터리(100)의 충전동작이 이루어진다.
즉, 고정전압 모드로 전환된 이후에 전압 검출부(130)에서 검출된 배터리 전압(V1)이 높아지면, 충전전압 유지부(140)에서 출력되는 충전전압 유지전류(I2)가 증가하여 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 감소하고, 그에 따라 제2 전류원(I1-2)에서 생성되어 배터리(100)로 제공되는 제2 전류(I1-2)가 감소된다.
또한, 배터리 전압(V1)이 낮아지면, 충전전압 유지부(140)에서 출력되는 충전전압 유지전류(I2)가 감소하여 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 증가하고, 그에 따라 제2 전류원(114)에서 생성되어 배터리(100)로 제공되는 제2 전류(I1-2)가 증가한다.
상기한 바와 같이, 충전전류인 제1 전류(I1-1)와 충전전압 유지전류(I2)의 변화 상태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 배터리 전압의 변화에 따른 충전전류와 충전전압 유지전류의 변화상태를 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 비교기(210)에서 검출신호가 출력되기 이전에는 제1 전류(I1-1)에 의해 배터리(100)가 충전되는 고정전류 모드로 동작된다. 이때, 충전전압 유지부(140)에서 출력되는 충전전압 유지전류(I2)는 0(Zero)이다.
한편, 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 인접하는 전압(V4)에 도달하는 시점에 비교기(210)에서 검출신호가 출력되고, 그 이후에는 배터리 전압(V1)이 증가함에 따라 충전전압 유지부(140)에서 출력되는 충전전압 유지전류(I2)가 증가하고, 충전전압 유지전류(I2)가 증가함에 따라 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)는 감소하고, 그에 따라 제2 전류원(114)에서 생성되어 배터리(100)로 제공되는 제2 전류(I1-2)는 감소한다.
이어, 배터리 전압(V1)이 증가하여 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 도달하면, 충전전압 유지부(140)에서 출력되는 충전전압 유지전류(I2)가 증가하여 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)와 동일해진다. 이때, 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)는 0이고, 그에 따라 제2 전류원(114)에서 생성되어 배터리(100)로 제공되는 제2 전류(I1-2)도 0이다.
또한, 배터리(100)가 방전되어 배터리 전압(V1)이 감소되면, 충전전압 유지부(140)에서 출력되는 충전전압 유지전류(I2)가 감소함에 따라 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 증가하고, 그에 따라 제2 전류원(114)에서 생성되어 배터리(100)로 제공되는 제2 전류(I1-2)가 증가되어, 방전된 배터리(100)가 충전된다.
이와 같이 구성되어 동작되는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 충전 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 배터리 충전을 수행하기 위한 플로우 챠트이다.
먼저, 배터리 충전장치는 제1 전류원(112)에서 생성되는 충전전류(I1)에 의해 배터리(100)를 충전시킨다(S400).
이어, 전압 검출부(130)는 충전전류에 의해 충전되는 배터리(100)의 배터리 전압(V1)을 검출하고(S410), 충전전압 유지부(140)는 검출된 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 인접하는 전압(V4)에 도달하는지를 판단한다(S420).
위의 단계(S420)에서 배터리 전압(V1)이 미리 설정된 충전전압(Vchg)에 인접하는 전압(V4)에 도달하면, 충전전압 유지부(140)는 고정전압 모드 전환시점임을 판단하고(S430), 배터리 전압(V1)과 미리 설정된 충전전압(Vchg)의 차에 따른 충전전압 유지전류(I2)를 생성한다(S440).
이어, 충전전압 유지부(140)는 충전전압 유지전류(I2)를 출력하고, 제1 전류원(112)에서 생성되는 제1 전류(I1-1)가 조절되고, 그에 따라 제2 전류원(114)에서 생성되는 제2 전류(I1-2)가 조절되어 배터리(100)로 제공되며, 배터리(100)는 조절된 제2 전류(I1-2)에 의해 충전된 전압 레벨을 유지한다(S450).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치는 충전전류 제어부(150)에 의해 제1 전류원(112) 및 제2 전류원(114)에서 생성되는 충전전류인 제1 전류(I1-1) 및 제2 전류(I1-2)의 레벨을 조절할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 충전장치는 충전되고 있는 배터리의 전압을 검출하고, 검출된 배터리 전압의 오프셋을 제거한 후 미리 설정된 충전전압과 비교하여, 배터리 전압이 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점인 고정전압 모드 전환시점을 검출한다. 또한, 배터리 충전장치는 고정전압 모드 전환시점 이후에 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성하여 배터리를 충전하는 충전전류를 조절한다.
그러므로, 본 발명은 오프셋이 제거된 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압을 비교하여 배터리 충전이 이루어지는 고정전류 모드와 충전된 배터리의 전압을 유지하기 위한 고정전압 모드의 전환시점을 정확히 판단할 수 있어 고정전압 모드 전환시점 이후에 배터리에 공급되는 충전전류를 효율적으로 제어하여 배터리 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 소정 기준전압 및 소정의 저항에 의해 생성되는 충전전류의 레벨을 레벨 조절 전류를 생성하여 기준전압 또는 저항의 변경없이 간편하게 충전전류의 레벨을 조절할 수 있는 효과도 있다.
본 발명은 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 충전전압 유지부의 상세 회로도이다.
도 3은 배터리 전압의 변화에 따른 충전전류와 충전전압 유지전류의 변화상태를 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 배터리 충전을 수행하기 위한 플로우 챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 배터리 110 : 전류 생성부
120 : 제1 OP 앰프 130 : 전압 검출부
140 : 충전전압 유지부 150 : 충전전류 제어부
200 : 제2 OP 앰프 210 : 비교기
220 : 제1 버퍼 230 : 제2 버퍼
250: 커런트 미러

Claims (12)

  1. 배터리를 충전하기 위한 충전전류를 생성하는 제1 전류 생성부; 및
    상기 충전전류에 따라 충전되는 상기 배터리의 배터리 전압과 미리 설정된 충전전압을 비교하여 충전전압 유지모드 전환시점을 검출하고, 상기 충전전압 유지모드 전환 이후에 상기 배터리 전압과 상기 미리 설정된 충전전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성하여 상기 충전전류를 조절하는 충전전압 유지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전전압 유지부는
    상기 배터리의 전압을 검출하는 전압 검출부;
    상기 배터리 전압이 상기 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점인 상기 충전전압 유지모드 전환시점을 검출하는 비교기;
    상기 배터리 전압의 출력을 안정화시키는 제1 버퍼;
    상기 미리 설정된 충전전압의 출력을 안정화시키는 제2 버퍼;
    상기 제1 버퍼의 출력전압과 상기 제2 버퍼의 출력전압의 차이에 따른 상기 충전전압 유지전류를 생성하는 제2 전류 생성부를 포함하고,
    상기 충전전압 유지모드 전환 이후에 상기 충전전류는 상기 충전전압 유지전류가 증가할수록 감소되고, 상기 충전전압 유지전류가 감소할수록 증가되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전압 검출부에서 검출된 상기 배터리 전압의 오프셋을 제거하여 상기 비교기 및 상기 제1 버퍼로 출력하는 오프셋 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 오프셋 제거부는 정(+) 입력단자에 상기 검출된 배터리 전압을 입력받고, 부(-) 입력단자에 이득을 조절하는 제1 및 제2 저항이 연결되는 오피(OP) 앰프인 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2 전류 생성부는
    상기 충전전류를 생성하는 전류원; 및
    상기 충전전류를 증폭하는 커런트 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 전류 생성부는
    입력되는 전압에 따른 상기 충전전류를 생성하는 제1 전류원; 및
    상기 제1 전류원에서 생성된 상기 충전전류를 상기 배터리로 제공하는 제2 전류원을 포함하고,
    상기 제1 전류원은 상기 입력되는 전압이 높을수록 낮은 전류를 생성하고, 상기 입력되는 전압이 낮을수록 높은 전류를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  7. 제6항에 있어서, 정(+) 입력단자에 상기 제1 전류원에서 생성되는 상기 충전전류에 따른 전압을 입력받고, 부(-) 입력단자에 상기 충전전류를 생성하기 위한 소정의 기준전압을 입력받아 상기 충전전류에 상응하는 전압을 출력하는 오피 앰프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 충전전류의 레벨을 조절하기 위한 레벨 조절 전류를 생성하는 전류 제어부를 더 포함하고,
    상기 충전전류는 상기 레벨 조절 전류가 증가할수록 증가되고, 상기 레벨 조절 전류가 감소할수록 감소되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  9. 배터리를 충전하기 위한 충전전류를 생성하는 제1 전류 생성부;
    상기 배터리의 전압을 검출하는 전압 검출부;
    상기 전압 검출부에서 검출된 상기 배터리 전압의 오프셋을 제거하는 오프셋 제거부;
    상기 오프셋 제거부에서 출력되는 배터리 전압이 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점인 상기 충전전압 유지모드 전환시점을 검출하는 비교기;
    상기 오프셋이 제거된 배터리 전압의 출력을 안정화시키는 제1 버퍼;
    상기 미리 설정된 충전전압의 출력을 안정화시키는 제2 버퍼;
    상기 제1 버퍼의 출력전압과 상기 제2 버퍼의 출력전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성하는 제2 전류 생성부를 포함하고,
    상기 충전전압 유지모드 전환 이후에 상기 충전전류는 상기 충전전압 유지전류가 증가할수록 감소되고, 상기 충전전압 유지전류가 감소할수록 증가되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 충전전류의 레벨을 조절하기 위한 레벨 조절 전류를 생성하는 전류 제어부를 더 포함하고,
    상기 충전전류는 상기 레벨 조절 전류가 증가할수록 증가되고, 상기 레벨 조절 전류가 감소할수록 감소되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
  11. 소정의 충전전류에 의해 배터리를 충전하는 단계;
    상기 충전되는 배터리의 전압을 검출하는 단계;
    상기 검출된 배터리의 전압이 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점을 검출하는 단계;
    상기 배터리 전압이 상기 미리 설정된 충전전압에 인접하는 시점 이후에 상기 배터리 전압과 상기 미리 설정된 충전전압의 차이에 따른 충전전압 유지전류를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 충전전압 유지전류에 따라 상기 충전전류를 조절하여 상기 미리 설정된 충전전압 레벨까지 충전된 상기 배터리의 전압을 유지하는 단계를 포함하고,
    상기 충전전압 유지모드 전환 이후에 상기 충전전류는 상기 충전전압 유지전류가 증가할수록 감소되고, 상기 충전전압 유지전류가 감소할수록 증가되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 충전전류의 레벨을 조절하기 위한 레벨 조절 전류를 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 충전전류는 상기 레벨 조절 전류가 증가할수록 증가되고, 상기 레벨 조절 전류가 감소할수록 감소되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
KR10-2003-0039648A 2003-06-19 2003-06-19 배터리 충전장치 및 방법 KR100508747B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0039648A KR100508747B1 (ko) 2003-06-19 2003-06-19 배터리 충전장치 및 방법
US10/858,612 US7612539B2 (en) 2003-06-19 2004-06-02 Battery charger circuits using constant current/constant voltage mode using maintenance offset currents and methods of operating the same
TW093117612A TWI348802B (en) 2003-06-19 2004-06-18 Battery charger circuits using constant current/constant voltage mode using maintenance offset currents and methods of operating the same
DE102004029482A DE102004029482B4 (de) 2003-06-19 2004-06-18 Verfahren und Schaltung zum Laden einer Batterie
CNB2004100766182A CN100446381C (zh) 2003-06-19 2004-06-21 使用恒流/恒压模式的电池充电电路及运行该电路的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0039648A KR100508747B1 (ko) 2003-06-19 2003-06-19 배터리 충전장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040109991A KR20040109991A (ko) 2004-12-29
KR100508747B1 true KR100508747B1 (ko) 2005-08-17

Family

ID=33562860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0039648A KR100508747B1 (ko) 2003-06-19 2003-06-19 배터리 충전장치 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7612539B2 (ko)
KR (1) KR100508747B1 (ko)
CN (1) CN100446381C (ko)
DE (1) DE102004029482B4 (ko)
TW (1) TWI348802B (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005022338A1 (de) * 2005-05-13 2006-11-16 Texas Instruments Deutschland Gmbh Integrierte Treiberschaltungsstruktur
DE102005061207B4 (de) 2005-12-21 2014-01-23 Austriamicrosystems Ag Schaltungsanordnung zur Energieversorgung und Verfahren
US8154247B2 (en) * 2007-06-14 2012-04-10 Nokia Corporation Portable telecommunications device
CN101546916B (zh) * 2008-03-27 2013-08-21 立锜科技股份有限公司 电池充电器及其控制方法
CN101364742B (zh) * 2008-06-16 2010-06-02 广州南科集成电子有限公司 锂电池充电器控制集成电路及其恒流恒压控制电路
CN102270855B (zh) * 2010-06-02 2014-02-19 无锡华润矽科微电子有限公司 一种充电控制电路及其充电方法
US8698458B2 (en) * 2010-07-08 2014-04-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack having boosting charge function and method thereof
US8872505B2 (en) 2010-10-28 2014-10-28 Infineon Technologies Ag Accessory presence detection
CN102068257B (zh) * 2010-12-30 2014-07-09 河南华南医电科技有限公司 心内膜三维标测用压控恒流源电路
CN102270873B (zh) * 2011-07-30 2014-04-16 何庆余 可任意设定充电电压和充电电流的恒流恒压脉冲充电机
CN102611179A (zh) * 2012-04-05 2012-07-25 朱虹 高性能恒定电流充电器
TWI473323B (zh) 2012-12-13 2015-02-11 Ind Tech Res Inst 充電電池的充電方法及其相關的充電架構
CN103532201B (zh) * 2013-10-28 2015-06-24 无锡中星微电子有限公司 一种电池快速充电电路
CN105098862A (zh) * 2014-05-19 2015-11-25 中兴通讯股份有限公司 一种充电控制方法、装置及终端
CN104656731B (zh) * 2014-12-25 2018-11-30 延锋伟世通电子科技（上海）有限公司 压控电流源控制器
US10396582B2 (en) * 2015-07-01 2019-08-27 Maxim Integrated Products, Inc. Master slave charging architecture with communication between chargers
TWI619059B (zh) * 2017-05-05 2018-03-21 行政院原子能委員會核能硏究所 光切換裝置
TWI621866B (zh) * 2017-05-05 2018-04-21 致茂電子股份有限公司 電池芯半成品測試方法
WO2021163286A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 The Noco Company Dynamic battery charging system and method, and battery charging device
CN111799497B (zh) * 2020-06-30 2022-04-15 欣旺达电子股份有限公司 电池化成***及电池化成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970013560A (ko) * 1995-08-31 1997-03-29 김광호 직렬로 연결된 복수개의 전지를 균등하게 충전시키는 방법 및 장치
KR0173961B1 (ko) * 1996-06-24 1999-05-01 김광호 모드변환형 배터리 충전장치
KR20010078034A (ko) * 2000-02-08 2001-08-20 이데이 노부유끼 배터리 충전장치, 배터리팩 및 2차 배터리를 충전하는 방법
KR20030004613A (ko) * 2001-07-05 2003-01-15 엘지전자 주식회사 다중 배터리 쾌속 충전장치 및 충전방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2455393A1 (de) 1974-11-22 1976-05-26 Hubertus Hamm Ladegeraet fuer akkumulatoren von elektrisch angetriebenen kameras
US4302713A (en) 1979-04-24 1981-11-24 General Electric Company Fixed gating sequence apparatus and method for an inverter
JP3384027B2 (ja) 1993-05-14 2003-03-10 ソニー株式会社 充電方法および充電器
US5710506A (en) * 1995-02-07 1998-01-20 Benchmarq Microelectronics, Inc. Lead acid charger
US6081097A (en) 1998-01-19 2000-06-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for charging lithium secondary battery
CN1303160A (zh) * 2000-01-01 2001-07-11 李德鍊 锂离子电池充电器
US6522118B1 (en) 2001-04-18 2003-02-18 Linear Technology Corporation Constant-current/constant-voltage current supply

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970013560A (ko) * 1995-08-31 1997-03-29 김광호 직렬로 연결된 복수개의 전지를 균등하게 충전시키는 방법 및 장치
KR0173961B1 (ko) * 1996-06-24 1999-05-01 김광호 모드변환형 배터리 충전장치
KR20010078034A (ko) * 2000-02-08 2001-08-20 이데이 노부유끼 배터리 충전장치, 배터리팩 및 2차 배터리를 충전하는 방법
KR20030004613A (ko) * 2001-07-05 2003-01-15 엘지전자 주식회사 다중 배터리 쾌속 충전장치 및 충전방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004029482B4 (de) 2008-12-11
KR20040109991A (ko) 2004-12-29
CN1578051A (zh) 2005-02-09
US7612539B2 (en) 2009-11-03
CN100446381C (zh) 2008-12-24
DE102004029482A1 (de) 2005-02-24
US20050007075A1 (en) 2005-01-13
TW200509499A (en) 2005-03-01
TWI348802B (en) 2011-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100508747B1 (ko) 배터리 충전장치 및 방법
US7180268B2 (en) Circuits capable of trickle precharge and/or trickle discharge
US5994875A (en) Battery charging apparatus and method with charging mode convertible function
US6144187A (en) Power measurement for adaptive battery charger
US7474079B2 (en) Battery charger with backup charging circuit
US7521898B2 (en) Charger, DC/DC converter including that charger, and control circuit thereof
US6617826B2 (en) Charging device capable of dynamically adjusting charging power
US20070114849A1 (en) Electrical load with preferential source
KR20090114335A (ko) 충전 배터리 전류의 부하 전류 의존도 감소
US10601238B2 (en) Charging apparatus and charging control circuit thereof and charging control method
US20080174279A1 (en) Battery charging system and method thereof
JP2007288982A (ja) 充電回路およびその充電方法
US20080315845A1 (en) Battery Full-Charge Detection for Charge-and-Play Circuits
US20060103350A1 (en) [an equalizing-charge charger]
US20080116854A1 (en) Current control in rechargeable electronic devices
KR101734704B1 (ko) 온도 검출을 이용하는 배터리 충전 방법 및 배터리 충전기
JP2008048600A (ja) 電子機器、充電装置、充電制御回路および充電制御方法
US7701178B2 (en) Charge control that keeps constant input voltage supplied to battery pack
JP2005278302A (ja) 充電装置及び充電方法
JP2004260909A (ja) 多入力電源の充電装置
JP2022058076A (ja) 電源供給装置およびその電源供給方法
KR100518007B1 (ko) 충방전배터리 충전장치 및 방법
KR101002285B1 (ko) 배터리 충전기를 이용한 시스템 전원 공급장치
JPH07245884A (ja) 充電器及び被充電電池の充電方法
US8072203B2 (en) Method and apparatus for regulating electrical power from a non-perpetual power source

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120801

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130731

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee