KR101079262B1 - 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기 - Google Patents

리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 낮은 온도 조건 하에서도 전지 잔량을 정확하게 표시할 수 있고 또한 정상적으로 작동될 수 있는, 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기를 개시한다. 본 발명에 따른 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기는 제어부; 제어부와 전기적으로 연결된 리튬 전지부; 제어부와 전기적으로 연결되어 외부의 온도에 관한 정보를 제어부에 전달하는 온도 검출부; 제어부와 전기적으로 연결되며, 온도 검출부에서 검출/전송된 온도 정보에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압이 매칭 저장되어 있어 온도 정보가 입력되면 그에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압을 제어부로 출력하는 제 1 메모리부; 및 제어부에 연결되며, 전지 잔량에 따라 표시되는 다수의 블록이 형성된 전지 잔량 표시부를 포함한다. 제어부는 제 1 메모리부에서 출력된 전지 잔량 표시 기준 전압에 따라 전지 잔량 표시부의 블록을 표시한다. 또한, 본 발명에 따른 기기는 제어부와 연결되며 온도 검출부에서 검출/전송된 온도 정보에 대응하는 최소 컷 오프 전압이 매칭 저장되어 있어 온도 정보가 입력되면 그에 대응하는 최소 컷 오프 전압을 제어부로 출력하는 제 2 메모리부를 더 포함할 수 있다.
리튬 전지, 컷-오프 전압, 전지 잔량 표시

Description

리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기{Device using lithium battery as power supply source}
본 발명은 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기에 관한 것으로서, 특히 낮은 온도 조건 하에서도 전지 잔량을 정확하게 표시할 수 있고 또한 정상적으로 작동될 수 있는 구조를 갖는, 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기에 관한 것이다.
다양한 기기의 전원 공급원으로 사용되고 있는 리튬 전지는 다음과 같은 화학 반응에 의하여 전기를 발생시킨다.
음극 : 4Li → 4Li+ + 4e-
양극 : 2SOCl2 + 4e- → SO2 + S +4Cl-
종합 : 4Li + 2SOCl2 + → 4LiCl + SO2 + S
도 1은 온도대 별 리튬 전지의 전압 특성을 도시한 그래프로서, 위와 같은 화학 반응에 의하여 전압을 발생시키는 리튬 전지는 그 특성상 저온에서는 상온에 서 발생하는 정상적인 출력 전압보다 낮은 출력 전압이 발생한다.
한편, 우리나라의 육군에서 무기로 사용하고 있는 휴대용 지대공 유도 무기("신궁")의 야간 전투 능력을 향상시키기 위하여 야간 조준기가 함께 사용된다. 이 야간 조준기는 빛이 없는 야간에 목표물을 관측할 수 있는 비냉각 열 영상 장비로서, 발사 장비와 연동하며 야간에 표적을 관측하고 조준 및 선도각을 디스플레이한다.
이와 같은 야간 조준기의 전원으로서는 리튬 전지가 사용되고 있으며, 야간 조준기는 출력 전압이 3.6 볼트인 리튬 전지 2개가 직렬 연결되어 7.2 볼트의 출력 전압이 발생하는 리튬 전지부를 전원 공급원으로 이용한다.
그러나, 위에서 설명한 바와 같은 리늄 전지의 전압 특성에 의하여 야간 조준기에서는 다음과 같은 문제점들이 발생한다.
먼저, 동절기에 유도 무기를 운용하기 위하여 야간 조준기를 이용할 때, 리튬 전지의 잔량 표시에 있어 오류가 발생한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 리튬 전지의 출력 전압은 온도의 영향을 받는다. 즉, 주변 온도가 낮을수록 리늄 전지의 출력 전압은 낮아진다.
하기의 표 1은 기기 내에 새로 장착된 리튬 전지 2개로 각각 이루어진 5개의 전원 세트의 출력 전압을 온도별로 측정한 결과를 나타낸다.
40℃ 20℃ 0℃ -20℃ -32℃
제1 전원 세트 6.30 6.15 5.90 5.59 5.10
제2 전원 세트 6.27 6.09 5.83 5.50 5.20
제3 전원 세트 6.35 6.12 5.8 5.59 5.20
제4 전원 세트 6.35 6.24 5.90 5.57 5.20
제5 전원 세트 6.30 6.17 5.83 5.54 5.20
평균출력전압 6.31 6.15 5.85 5.56 5.18
위의 표를 통하여 알 수 있듯이, (직렬로 연결된 2개의) 리튬 전지는 상온에서 정상적인 출력 전압이 6.15 볼트이지만, 저온(-32℃)에서는 그 출력 전압이 5.18 볼트까지 낮아진다.
따라서, 저온의 온도 조건에서는 야간 조준기에는 전지 잔량이 정확하게 표시되지 않는다. 예를 들어, 새로운 리튬 전지를 장착하였음에도 불구하고 전지의 잔량을 나타내는 4개의 블록이 전부 점등되지 않고 1개 내지 3개의 블록만이 점등되며, 따라서 조작자는 착오로 인하여 리튬 전지를 새로 교환하는 경우가 발생한다.
또 다른 문제점으로서는, 저온의 온도 하에서 리튬 전지의 출력 전압(약 5.18 볼트)이 야간 조준기의 정상 동작에 필요한 최소 컷-오프 전압(소모 전류 1.4A에서 약 5.75 볼트)보다 낮기 때문에 야간 조준기의 전원을 온(on)시킨 상태에서도 야간 조준기에 전원이 들어오지 않아 장비의 정상적인 작동이 이루어지지 않는다.
한편, 야간 조준기를 통하여 디스플레이되는 이미지의 불균일함을 보정하기 위하여 전원 스위치를 "오프"시키는 경우가 발생한다. 즉, 이미지를 보정하는 과정에서 순간적으로 과다한 전류가 소모되며, 따라서 리튬 전지의 출력 전압이 최소 컷-오프(cut-off) 전압보다 낮아지기 때문에 이러한 문제점이 발생한다.
본 발명은 리튬 전지를 전원 공급원으로 사용하는 기기에서 발생하는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 낮은 온도 조건 하에서도 전지 잔량을 정확하게 표시할 수 있고 또한 정상적으로 작동될 수 있는, 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기는 제어부; 제어부와 전기적으로 연결된 리튬 전지부; 제어부와 전기적으로 연결되어 외부의 온도에 관한 정보를 제어부에 전달하는 온도 검출부; 제어부와 전기적으로 연결되며, 온도 검출부에서 검출/전송된 온도 정보에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압이 매칭 저장되어 있어 온도 정보가 입력되면 그에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압을 제어부로 출력하는 제 1 메모리부; 및 제어부에 연결되며, 전지 잔량에 따라 표시되는 다수의 블록이 형성된 전지 잔량 표시부를 포함한다.
제어부는 제 1 메모리부에서 출력된 전지 잔량 표시 기준 전압에 따라 전지 잔량 표시부의 블록을 표시한다.
또한, 본 발명에 따른 기기는 제어부와 연결되며 온도 검출부에서 검출/전송된 온도 정보에 대응하는 최소 컷 오프 전압이 매칭 저장되어 있어 온도 정보가 입력되면 그에 대응하는 최소 컷 오프 전압을 제어부로 출력하는 제 2 메모리부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부는 제 2 메모리부에서 출력된 최소 컷-오프 전압으로 구동부/디스플레이부를 구동한다.
이상과 같은 본 발명에 따른, 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기는 낮은 온도 조건 하에서도 전지 잔량을 정확하게 표시할 수 있으며, 또한 낮은 온도 조건에서도 정상적으로 그리고 안정적으로 작동될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른, 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기를 첨부한 도면을 통하여 상세히 설명한다.
한편, 이하의 설명에서는 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는, 휴대용 지대공 유도 무기("신궁")용 야간 조준기를 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 모든 기기들에 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명에 따른 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 야간 조준기의 구성을 도시한 블럭도로서, 본 발명에 따른 야간 조준기는 제어부(10), 제어부(10)와 연결된 리튬 전지부(40), 제어부(10)와 연결된 온도 검출부(20), 제어부(10)와 연결된 제 1 메모리부(30) 및 제어부(10)와 연결된 전지 잔량 표시부(50)를 포함한다.
리튬 전지부 (40)
리튬 전지부(40)는 출력 전압이 3.6 볼트인 2개의 리튬 전지로 이루어지며, 리튬 전지는 직렬 연결되어 이상적으로 7.2 볼트의 출력 전압을 발생시킨다. 리튬 전지부(40)의 출력 전압은 제어부(10)를 통하여 전지 잔량 표시부(50)와 전기적으로 연결된다.
온도 검출부 (20)
온도 검출부(20)는 외부의 온도를 감지하며, 감지된 온도 정보를 제어부(10)로 전송한다. 제어부(10)로 전송된 온도 정보는 제 1 메모리부(30)로 전송된다.
제 1 메모리부 (30)
제 1 메모리부(30)에는 온도 검출부에서 검출/전송된 온도 정보에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압이 매칭된 데이터가 저장되어 있다. 즉, 제 1 메모리부(30)에는 하기 표 2와 같은 온도 정보에 대응되는 전지 잔량 표시 기준 전압이 저장되어 있다.
전지 잔량 블록 상태/온도 20℃ 이상 0℃~20℃ 0℃~-20℃ -20℃~-32℃
4개 블록 점등 6.00V 이상 5.75V 이상 5.50V 이상 5.20V 이상
3개 블록 점등 6.00~5.9V 5.75~5.65V 5.50~5.45 5.20~5.15V
2개 블록 점등 5.90~5.85V 5.65~5.60V 5.45~5.04V 5.15~5.10V
1개 블록 점등 5.85~5.80V 5.60~5.55V 5.40~5.35V 5.10~5.05V
모든 블록 소등 5.80V 이하 5.55V 이하 5.35V 이하 5.05V 이하
제 1 메모리부(30)는 제어부(10)으로부터 온도 정보가 입력되면 그에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압을 제어부(10)로 출력한다.
제어부(10)는 제 1 메모리부(10)로부터 출력된 전지 잔량 표시 기준 전압에 따라 전지 잔량 표시부(50)를 구동한다.
전지 잔량 표시부(50)
제어부(10)에 의하여 구동되는 전지 잔량 표시부(50)에서는 제어부(10)에서의 전지 잔량 표시 기준 전압에 의하여 전지 잔량을 나타내는 블록의 개수가 선택되어 구동한다.
예를 들어, 온도 검출부(20)에서 검출된 외부 온도가 상온, 즉 20℃ 이상인 경우, 제어부(10)는 제 1 메모리부(30) 매칭에 저장된 데이터에 따라 리튬 전지부(40)의 출력 전압이 6.0V 이상일 경우에 전지 잔량 표시부(50)의 전지 잔량을 나타내는 블록 모두(4개)를 "온(on)"시킨다.
그러나, 예를 들어, 온도가 -20℃~-32℃인 저온 조건에서 리튬 전지부(40)의 출력 전압이 5.2V로 낮아질지라도, 제어부(10)는 전지 잔량을 나타내는 전지 잔량 표시부(50)의 블록 모두(4개)를 "온(on)"시킨다. 이는 저온에서 리튬 전지의 출력 전압이 5.20V일지라도 리튬 전지가 정상적인 출력 전압을 발생시키는 것을 의미한다.
이와 같은 구성에 의하여 외부 온도 조건의 변화에 따라 리튬 전지부(40)의 출력 전압이 변화할지라도 리튬 전지부(40)의 잔량이 전지 잔량 표시부(50)에 정확하게 디스플레이될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 야간 조준기는 온도 조건에 따라 값이 다른 구동부(60; 또는 디스플레이부)의 최소 컷-오프 전압에 대한 데이터가 저장되어 있는 제 2 메모리부(70)를 더 포함할 수 있다.
제 2 메모리부(70)에는 표 3과 같이 온도 조건에 대응되는 최소 컷 오프 전압이 매칭 저장되어 있다.
온도 20℃ 이상 0℃~20℃ 0℃~-20℃ -20℃~-32℃
최소 컷-오프 전압 5.75V 5.50V 5.30V 5.00V
제어부(10)는 온도 검출부(20)로부터 전송된 온도 정보를 제 2 메모리부(70)로 출력하고, 제 2 메모리부(70)는 입력된 온도 정보에 대응되는 최소 컷 오프 전압을 제어부(10)로 출력한다.
예를 들어, 온도 검출부(20)에서 검출된 외부 온도가 -20℃~-32℃인 경우, 제 2 메모리부(70)는 제어부(10)으로부터 입력된 온도 정보에 대응하는 5.00볼트의 최소 컷-오프 전압을 제어부(10)로 출력한다. 제어부(10)는 제 2 메모리부(70)로부터 출력된 5.00 볼트의 최소 컷-오프 전압에 따라 구동부(60; 디스플레이)의 최소 컷-오프 전압을 설정하고 구동부(60)가 구동을 제어한다.
따라서, 외부 온도 조건의 변화에 따라 리튬 전지부(40)의 출력 전압이 변화할지라도 리튬 전지부(40)의 출력 전압에 맞추어 기기의 구동부/디스플레이(60)의 최소 컷-오프 전압이 설정됨으로써 기기는 안정적으로 그리고 정상적으로 작동될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 온도대 별 리튬 전지의 전압 특성을 도시한 그래프.
도 2는 본 발명에 따른, 리튬 전지를 전원 공급원으로 이용하는 기기의 구성을 도시한 블럭도.

Claims (2)

  1. 리튬 전지를 전원 공급원으로 사용하는 기기에 있어서,
    제어부;
    제어부와 전기적으로 연결된 리튬 전지부;
    제어부와 전기적으로 연결되어 외부의 온도에 관한 정보를 제어부에 전달하는 온도 검출부;
    제어부와 전기적으로 연결되며, 온도 검출부에서 검출/전송된 온도 정보에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압이 매칭 저장되어 있어 온도 정보가 입력되면 그에 대응하는 전지 잔량 표시 기준 전압을 제어부로 출력하는 제 1 메모리부; 및
    제어부에 연결되며, 전지 잔량에 따라 표시되는 다수의 블록이 형성된 전지 잔량 표시부를 포함하고,
    제어부는 제 1 메모리부에서 출력된 전지 잔량 표시 기준 전압에 따라 전지 잔량 표시부의 블록을 표시하며,
    제어부와 연결되며 온도 검출부에서 검출/전송된 온도 정보에 대응하는 최소 컷 오프 전압이 매칭 저장되어 있어 온도 정보가 입력되면 그에 대응하는 최소 컷 오프 전압을 제어부로 출력하는 제 2 메모리부를 더 포함하여, 제어부는 제 2 메모리부에서 출력된 최소 컷-오프 전압으로 구동부/디스플레이부를 구동하는 리튬 전지를 전압 공급원으로 사용하는 기기.
  2. 삭제
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