KR20070049315A - Mobile telecommunication terminal having battery charging apparatus for setting charge current and method for charging thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 충전 기술에 관련되며 특히, 어댑터를 이용하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging technology, and more particularly, to a battery charging device and a method of a mobile communication terminal using an adapter.
본 발명에 따른 충전 전류를 세팅하는 충전 장치는 외부의 어댑터와 연결되고 부하 조절이 가능한 가변 부하부와, 어댑터에서 공급된 전원 전압을 측정하는 전압 측정부와,가변 부하부의 부하 값을 떨어뜨리면서 그에 따라 전압 측정부에서 측정되는 전압값이 임계치 이상 떨어지는 경우 그 직전에 측정된 전압값으로부터 어댑터가 공급하는 최대 전류값을 산출하는 최대 전류 산출부를 포함하는 어댑터 전류 측정부와, 어댑터에서 공급된 전원 전류를 정전류로 변환하여 배터리(500)에 공급하는 충전부와, 어댑터 전류 측정부로부터 산출된 최대 전류 값을 공급받고, 어댑터로부터 충전부에 공급되는 충전전류를 설정하는 충전 제어부를 포함한다.The charging device for setting the charging current according to the present invention is connected to an external adapter and the load adjustable load, the voltage measuring unit for measuring the power supply voltage supplied from the adapter, and the load value of the variable load unit while dropping Accordingly, the adapter current measuring unit including a maximum current calculating unit for calculating the maximum current value supplied by the adapter when the voltage value measured by the voltage measuring unit falls below the threshold, and the power current supplied from the adapter. A charging unit configured to convert the current into a constant current and supply it to the battery 500, and a charging control unit configured to receive a maximum current value calculated from the adapter current measuring unit and set a charging current supplied to the charging unit from the adapter.
본 발명에 따르면 최대 전류로 충전함으로써 짧은 시간에 효율적으로 배터리를 충전하는 것이 가능하다. According to the present invention, it is possible to charge the battery efficiently in a short time by charging at the maximum current.
어댑터, 충전, 어댑터 용량, 배터리 충전 Adapter, charging, adapter capacity, battery charging
Description
도 1은 일반적인 리튬-이온 배터리의 실제 충전 곡선,1 is the actual charging curve of a typical lithium-ion battery,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 충전 전류를 세팅하는 배터리 충전장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도,2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a battery charging device for setting charging current according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 전류를 세팅하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 방법을 개략적으로 도시한 흐름도, 3 is a flowchart schematically illustrating a battery charging method of a mobile communication terminal for setting a charging current according to an embodiment of the present invention;
도 4는 일반적인 어댑터의 출력 전류에 따른 출력 전압의 특성 곡선이다.Figure 4 is a characteristic curve of the output voltage according to the output current of a typical adapter.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 어댑터 200: 어댑터 전류 측정부100: adapter 200: adapter current measuring unit
300: 충전 제어부 400: 충전부300: charging control unit 400: charging unit
500: 배터리500: battery
본 발명은 배터리 충전 기술에 관련되며 특히, 어댑터를 이용하는 배터리 충 전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to battery charging technology, and more particularly, to a battery charging device using the adapter and a method thereof.
휴대폰 배터리의 충전은, 외부전원을 충전 IC에 일정한 전원을 공급해주는 어댑터와 어댑터로부터 공급받은 전원을 이용하여 배터리를 충전하는 충전부를 통하여 이루어진다. 최근 이 충전부는 이동통신 단말기 내에 구비된다. 충전부는 휴대폰 배터리의 충전을 위하여 어댑터로부터 공급받은 전원을 이용하여 충전 알고리즘을 구현한다. The mobile phone battery is charged through an adapter that supplies external power to the charger IC and a charging unit that charges the battery using power supplied from the adapter. Recently, this charging unit is provided in a mobile communication terminal. The charging unit implements a charging algorithm using the power supplied from the adapter to charge the mobile phone battery.
도 1은 일반적인 리튬-이온 배터리의 실제 충전 곡선을 도시한 것이다. 충전기는 우선 배터리의 전압을 체크한다. 만약 배터리의 전압이 3.0볼트 이하인 경우, 충전기는 프리-차징(Pre-charging)모드로 정전류 충전을 수행한다. 프리-차징 모드(A)는 배터리의 전압을 3.0볼트까지 끌어올리는 동작을 한다. 이때의 전류는 통상 80밀리 암페어(mA)로 세팅된다. 그 이후에 배터리의 전압이 3.0볼트~4.1볼트까지는 고속충전(Fast-charging) 모드라 해서 많은 양의 전류를 배터리에 공급하여 충전하는 단계이다. 이때의 전류는 어댑터의 전류 용량에 근거하여 계산된다. 그리고 마지막 단계로 4.1볼트-4.2볼트까지는 정전압 충전(Constant-volt charging) 모드(B)로 전압을 일정하게 하여 충전하는 단계이다. 1 shows the actual charging curve of a typical lithium-ion battery. The charger first checks the voltage of the battery. If the battery's voltage is less than 3.0 volts, the charger performs constant current charging in pre-charging mode. The pre-charging mode A operates to raise the voltage of the battery to 3.0 volts. The current at this time is usually set to 80 milliamps (mA). After that, when the voltage of the battery is 3.0 volts to 4.1 volts, it is a fast-charging mode, and a large amount of current is supplied to the battery to charge. The current at this time is calculated based on the current capacity of the adapter. The final step is to charge up to 4.1 volts to 4.2 volts with constant voltage charging in constant-volt charging mode (B).
일반적으로 고속 충전 모드에서의 전류 세팅은 어댑터의 전류 용량에 근거한다. 따라서 충전용 어댑터의 종류에 따라 공급되는 전류 용량이 다르다. 그리고 같은 어댑터에서도 전류 용량이 많게는 100밀리 암페어 이상 차이가 나는 경우도 있다. In general, the current setting in fast charge mode is based on the current capacity of the adapter. Therefore, the current capacity supplied varies depending on the type of charging adapter. And even with the same adapter, there can be more than 100 milliamps of current difference.
이런 경우 충전용 어댑터의 전류 용량이 충분함에도 불구하고 고정된 전류를 사용함으로써 충전시간을 낭비하는 문제가 있다. In this case, although the current capacity of the charging adapter is sufficient, there is a problem of wasting the charging time by using a fixed current.
본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 다양한 용량의 어댑터에 대해 최적의 충전전류를 구현하는 것을 목적으로 한다. The present invention is derived from this background, and aims to realize the optimal charging current for adapters of various capacities.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 충전장치는 고속충전 모드에서 먼저 어댑터에서 공급된 전압을 측정한다. 그리고 어댑터와 연결된 가변 부하부의 부하를 조절한 후에 다시 어댑터에서 공급된 전압을 측정한다. 부하 조절 후 전압이 변화되어 임계치 이상의 차가 있을 때에 부하를 가변하기 이전에 측정된 전압값과 부하 값으로부터 최대 전류를 산출한다. 이때에 부하값을 조절한 후에도 측정한 전압에 변화가 없으면 가변 부하부의 부하를 더 조절한다. 그리고 고속 충전 모드에서 산출된 최대 전류가 어댑터에서 충전부에 공급되도록 설정하는 것을 특징으로 한다. The charging device according to an aspect of the present invention for achieving the above object first measures the voltage supplied from the adapter in the fast charging mode. After adjusting the load of the variable load connected to the adapter, measure the voltage supplied from the adapter again. The maximum current is calculated from the measured voltage value and the load value before changing the load when the voltage changes after the load adjustment and there is a difference above the threshold. At this time, if there is no change in the measured voltage even after adjusting the load value, further adjust the load of the variable load part. The maximum current calculated in the fast charging mode may be set to be supplied to the charging unit from the adapter.
본 발명의 이 같은 양상에 따라 본 발명에 따르면 최대 전류로 충전함으로써 짧은 시간에 효율적으로 배터리를 충전하는 것이 가능하다. According to this aspect of the present invention, it is possible to charge the battery efficiently in a short time by charging at maximum current.
전술한 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 실시예들을 통하여 이하에서 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있을 정도로 상세히 설명된다.The foregoing and additional aspects of the invention are described in detail below to enable those skilled in the art to readily understand and reproduce through the embodiments described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 전류를 세팅하는 충전 장치를 갖는 이동통신 단말기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 충전 전류를 세팅하는 충전 장치를 갖는 이동통신 단말기는 외부의 어댑터(100)와 연결되고 부하 조절이 가능한 가변 부하부(210)와, 어댑터(100)에서 공급된 전원 전압을 측정하는 전압 측정부(220)와,가변 부하부(210)의 부하 값을 떨어뜨리면서 그에 따라 전압 측정부(220)에서 측정되는 전압값이 임계치 이상 떨어지는 경우 그 직전에 측정된 전압값으로부터 어댑터(100)가 공급하는 최대 전류값을 산출하는 최대 전류 산출부(230)를 포함하는 어댑터 전류 측정부(200)와, 어댑터(100)에서 공급된 전원 전류를 정전류로 변환하여 배터리(500)에 공급하는 충전부(400)와, 어댑터 전류 측정(200)부로부터 산출된 최대 전류 값을 공급받고, 어댑터(100)로부터 충전부(400)에 공급되는 충전전류를 설정하는 충전 제어부(300)를 포함한다.2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a mobile communication terminal having a charging device for setting a charging current according to an embodiment of the present invention. As shown, the mobile communication terminal having a charging device for setting the charging current according to the present invention is connected to the external adapter 100 and the load adjustable variable load unit 210, the power supplied from the adapter 100 When the voltage value measured by the
어댑터 전류 측정부(200)는 가변부하부(210)와 전압 측정부(220)와 최대 전류 산출부(230)를 포함하고, 어댑터(100)에서 공급되는 최대 전류를 산출하여 충전 제어부(300)에 공급한다.The adapter current measuring unit 200 includes a variable load unit 210, a
가변 부하부(210)는 정전압 특성을 갖는 어댑터(100)와 연결되고, 그 부하값을 가변하여 어댑터(100)로부터 공급되는 전류의 양을 조절할 수 있다. 일 실시예에 있어서 가변 부하부(210)는 가변 저항을 포함하여 그 저항값을 가변함으로써 전류의 양을 조절할 수 있다. 즉, 전압=전류×저항(V=IR)이라는 원칙에 따라 정전압 특성을 갖는 어댑터(100)를 포함한 회로에서 저항값에 변화가 생기면 흐르는 전류의 양에도 변화가 생기는 것이다. 또 다른 실시예에 있어서, 코일이나 트랜지스터를 포함하여 가변 부하부(210)의 부하를 조절할 수도 있다. The variable load unit 210 may be connected to the adapter 100 having a constant voltage characteristic, and adjust the amount of current supplied from the adapter 100 by varying the load value. In one embodiment, the variable load unit 210 may include a variable resistor to adjust the amount of current by varying the resistance value. That is, in the circuit including the adapter 100 having the constant voltage characteristic according to the principle of voltage = current × resistance (V = IR), if the resistance value changes, the amount of current flowing also changes. In another embodiment, the load of the variable load unit 210 may be adjusted by including a coil or a transistor.
본 실시예에 있어서, 가변 부하부(220)는 부하를 일정한 간격으로 변화시키는 것을 특징으로 하되, 제 1 전압을 측정한 후에 부하를 한 단계 감소한다. 일 실시예에 있어서 가변 저항의 저항값을 감소할 수 있다. V=IR 공식에 따라 정전압 특성이 유지되는 한 전류와 저항은 반비례 관계이다. 즉, 일정한 간격으로 부하를 감소시킴으로써 어댑터(100)에서 공급되어 흐르는 전류를 일정하게 증가하도록 조절할 수 있다. In the present embodiment, the
전압 측정부(220)는 어댑터(100)의 전원 전압을 측정하여 그 값을 최대전류 산출부(230)에 제공한다. 도 4는 일반적인 어댑터(100)의 출력 전류에 따른 출력 전압의 특성 곡선이다. 도시된 바와 같이 어댑터(100)의 부하 전류를 증가하면, 부하 전류가 최대 부하 전류(도 4에서는 400mA)에 도달할 때까지 어댑터(100)의 전압은 항상 일정하게 유지된다. 그러나 과도한 부하로 전류를 많이 소비하였을 때에는 어댑터(100)의 출력 전압이 급격히 떨어지는 것을 알 수 있다. The
최대 전류 산출부(230)는 통상적인 마이크로 프로세서 칩일 수 있다. 일 실시예에 있어서 최대 전류 산출부(230)는 전압 측정부(220)로부터 어댑터(100)의 공급 전압값 V1을 입력받고, 가변 부하부(210)의 저항값을 제어한다. 그리고 가변 부하부(210)의 저항값을 변화한 후, 전압 측정부(220)로부터 어댑터(100)의 전압값 V2를 더 입력받는다. 그리고 이때 공급받은 두 전압값의 차가 임계치보다 크면(V1-V2>Vth), 그때의 가변저항값과 V1으로부터 최대 전류를 산출하여 충전제어부(300)에 전달한다. 그러나 제어부(300)는 두 전압값의 차가 임계치 이하이면 가변 부하부(220)의 부하를 한 단계 더 감소한다. 도 4에 도시된 바와 같이 어느 정도 전류가 증가한다 하더라도 어댑터(100)의 출력전압은 일정하기 때문에, 일정한 전류의 증가가 있은 후 전압이 임계치 이상 감소 되었을 때에 최대 전류값을 산출할 수 있기 때문이다. The maximum
충전부(400)는 정전류 회로와 DC/DC 컨버터를 포함한 공지된 구성일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 어댑터(100)에서 공급된 전원 전류 또는 전압을 정전류 또는 정전압으로 변환하여 배터리(500)에 공급한다. The charging unit 400 may be a known configuration including a constant current circuit and a DC / DC converter. In one embodiment, the power supply current or voltage supplied from the adapter 100 is converted into a constant current or a constant voltage and supplied to the
충전 제어부(300)는 이동통신 단말기의 전반적인 동작을 제어하는 통상적인 마이크로 프로세서일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 충전 제어부(300)는 산출된 최대 전류가 충전부(400)에 공급되도록 제어한다. 본 실시예에 있어서, Vth값은 본 발명에 따른 충전 장치를 갖는 이동통신 단말기의 제작 과정에서 임의로 정해진 값일 수 있다. The
본 발명의 특징적인 양상에 따라 충전제어부(300)는 배터리의 측정전압에 따라 고속충전 모드에서 최대전류 산출부(230)에서 산출된 최대 전류를 충전부(400)에 공급되는 충전전류로 설정하는 것을 특징으로 한다. 배터리 충전시 고속 충전 모드에서는 일정한 전류를 지속적으로 공급하여 충전하는 단계이다. 이때에 공급될 충전 전류를 산출된 최대 전류 즉 최적화된 전류값으로 설정하는 것이다. According to a characteristic aspect of the present invention, the
본 실시예에 있어서, 충전부(400)는 고속 충전 모드에서 최적화된 최대 전류를 공급하여 충전함으로써 짧은 시간에 효율적으로 배터리(500)를 충전할 수 있는 효과가 있다. In the present exemplary embodiment, the charging unit 400 may charge the
이하에서는 본 발명에 따른 충전 전류를 세팅하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 전류를 세팅하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. Hereinafter, a battery charging method of a mobile communication terminal for setting a charging current according to the present invention. 3 is a flowchart illustrating a battery charging method of a mobile communication terminal for setting a charging current according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 있어서, 충전 전류를 세팅하는 이동통신 단말기의 배터리 충전 방법은 어댑터(100)로부터 공급된 제 1전압을 측정하는 단계와, 가변 부하부(210)의 부하값을 감소하는 단계와, 상기 저항값을 감소한 후에 상기 어댑터(100)로부터 공급된 제 2전압을 측정하는 단계와, 상기 제 1전압과 상기 제 2전압의 차가 임계치 이상이면 상기 제 1전압으로부터 최대 전류값을 산출하는 단계와, 상기 어댑터(100)로부터 산출된 최대전류가 충전부에 공급되도록 설정하는 단계를 포함한다. In the present embodiment, the battery charging method of the mobile communication terminal for setting the charging current, the step of measuring the first voltage supplied from the adapter 100, reducing the load value of the variable load unit 210, Measuring a second voltage supplied from the adapter 100 after reducing the resistance value; calculating a maximum current value from the first voltage if a difference between the first voltage and the second voltage is greater than or equal to a threshold; And setting the maximum current calculated from the adapter 100 to be supplied to the charging unit.
먼저 전압 측정부(220)는 어댑터(100)에서 공급된 전압 V1을 측정한다(단계 S10). 그리고 전압 측정부(220)는 측정한 V1을 최대전류 산출부(230)에 전달한다. 그리고 최대 전류 산출부(230)는 V1을 입력받은 후에 가변부하부(210)의 부하값을 감소하도록 제어한다(단계 S20). 그 후에 전압 측정부(220)는 가변 부하부(210)에서 부하값의 변화가 있은 후에 어댑터(100)에서 공급된 전압 V2를 측정한다(단계 S30). 이때에 어댑터(100)는 정전압 특성을 가지므로, 부하값이 감소함에 따라 그 전압값은 감소해야 한다. 최대 전류 산출부(230)는 V2가 임계치만큼 떨어지면, 즉 V1-V2>Vth관계가 성립하면 최대 전류를 산출한다(단계 S40). Vth는 충분한 변화가 일어났다고 판단 되는 값으로 본 발명에 따른 충전장치를 갖는 이동통신 단말기의 제작과정에서 세팅된 값일 수 있다. 임계치만큼 전압값이 떨어지면 어댑터의 출력 전류와 전압값의 관계에 따라(도 4 참조) V1일 때에 어댑터에서 공급되는 최대 전류임을 알 수 있다. 그 이상 공급되면 오히려 그 출력 전압은 감소하기 때문이다. 그리고 최대 전류 산출부(230)에서는 I=V/R 공식을 이용하여 V1/부하값으로 최대 전류를 산출한다(단계 S50). 최대 전류 산출부(230)는 산출된 최대 전류값을 충전 제어부(300)에 공급한다. 충전 제어부(300)는 배터리의 전압을 체크하여 고속 충전 모드에서는 최대 전류 산출부(230)에서 산출된 최대 전류가 충전부(500)에 공급되도록 설정한다(단계 S60). First, the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다양한 종류의 어댑터에서 지원되는 다양한 최대 전류값을 충전 알고리즘에 적용시킴으로써, 효율적으로 배터리를 충전할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, by applying various maximum current values supported by various types of adapters to the charging algorithm, there is an effect of efficiently charging the battery.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명은 이 같은 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의해 해석되어져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings, it is not limited thereto, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, the invention should be construed by the appended claims, which are intended to cover such obvious variations.
Claims (3)
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