KR100884022B1 - 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 - Google Patents

배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 Download PDF

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Abstract

배터리에 입력 충전 전류를 인가하는 단계, 상기 배터리로부터 출력된 부하 전류를 결정하기 위하여 상기 입력 충전 전류를 중단시키는 단계 및 상기 결정된 부하 전류에 의존하여 상기 입력 충전 전류를 제어하는 단계를 포함하는 배터리 충전 방법이 제공된다.

Description

배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치{A battery charging method and apparatus therefor}
본 발명은 배터리 충전 방법에 관한 것으로 특히 이동 전화들과 같은 휴대용 핸드헬드 장치들내에 통합된 배터리들에 관하여 사용되는 방법들에 관한 것이다.
이동 전화와 같은 휴대용 핸드헬드 장치가 지닌 고유한 요건은 상기 휴대용 핸드헬드 장치의 동작을 둘러보기 위한 필요한 전력 공급을 달성하기에 충분한 성능을 지닌 배터리의 포함이다. 이러한 배터리의 예는 리튬 이온 배터리이다. 리튬 이온 배터리들은 높은 에너지 밀도로 인하여 핸드헬드 장치들에 일반화되어 있다. 하지만, 그들의 완전한 용량에 도달하기 위하여 최대 전압, 전형적으로 4.2V까지 그들을 충전시키는 것이 필요하다. 단지 4.0V까지 충전되는 경우 상기 배터리는 그것의 최대 용량의 약 75%만을 유지할 것이다. 하지만 리튬 이온 배터리를 상기 최대 전압(4.2V)보다 더 높게 충전하는 것은 배터리의 과열, 팽창 및 누전을 초래할 수 있기 때문에 위험할 수 있다.
명백하게, 상기 배터리를 정기적으로 완전하게 하지만 또한 가능한 한 안전하게 재충전하는 것이 필요하다. 핸드헬드 장치들을 가지고 상기 충전 동작이 수행되는 동안 상기 장치가 계속 사용되는 것이 또한 가능하다. 이러한 상황에서 상기 배터리가 충전되고 있는 동안 그것은 장치 동작을 위해 비교적 높은 부하 전류를 또한 제공하고 있을 수 있다. 이것은 완전하게 충전된 상태를 달성하기 위하여 필요한 특별히 정의된 목표 전압이 유지될 수 있다는 것을 보장하는 것에 관해 문제들을 야기할 수 있다.
이전에, 완전한 충전을 달성하려고 시도하기 위하여, 부하가 없는 또는 최소 부하 개회로 배터리 전압(OCV)의 측정은, 완전하게 충전된 상태를 위해 필요한 정의된 목표 전압을 조정하기 위하여 달성되었다. 실제적인 그리고 안전상의 이유 때문에 상기 배터리 전압은 배터리 탭에서 직접 측정되지 않고, 전형적으로 측정 지점과 배터리 탭들 간에 전형적으로 안전 회로 및 어떤 배선이 존재하는 전원 회로내의 어떤 지점에서 측정된다. 불행하게도, 상기 부하 전류와 함께 상기 배터리 단자들과 상기 측정 지점 간의 임피던스는 전압 강하를 초래할 것이어서 상기 배터리에 대한 실제 개회로 전압과 비교하여 낮은 측정된 개회로 배터리 전압을 초래할 것이다. 상기 측정된 전압과 상기 실제 개회로 전압 간의 차이는 옴의 법칙을 사용하여 계산될 수 있다. 어떤 경우에도, 높은 부하가 일반적으로 상기 배터리에 대한 실제 개회로 전압과 측정된 개회로 전압 간의 높은 편차를 초래한다는 것은 이해될 것이다. 이러한 상황에서, 이전의 배터리 충전 장치들은 일반적으로 배터리 전류가 낮을 때까지, 즉 상기 휴대용 핸드헬드 장치가 동작 중이 아닐 때까지 상기 배터리의 완전한 충전이 연기될 수 있다. 이것은 사용자에게 불편할 수 있다.
본 발명에 의하면, 충전 전압을 달성하기 위하여 배터리에 충전 전류를 인가하는 단계; 상기 충전 전류를 중단시키는 단계; 상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하는 단계; 및 상기 부하 전류 값에 의존하여, 상기 충전 전류를 상기 충전 전압에 대한 정의된 목표 값으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
일반적으로, 상기 정의된 목표 값으로의 조정은 부하 전류의 변동에 상관없이 상기 배터리가 일정하게 충전될 수 있게 한다.
일반적으로, 상기 주기적인 중단은 매 60초 정도에 발생한다. 부가적으로, 상기 중단은 1초의 시간 기간동안 지속된다.
보통, 상기 방법은 상기 배터리의 충전 전압이 최소값에 도달한 후에만 수행된다.
더욱이 본 발명에 의하면, 장치에 있어서, 배터리를 상기 장치에 연결하기 위한 수단; 충전 전압을 달성하기 위하여 상기 배터리에 충전 전류를 인가하기 위한 수단; 상기 충전 전류를 중단시키기 위한 수단; 상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위한 수단; 및 부하 전류의 변동에도 불구하고, 상기 배터리의 일정한 충전을 위해, 상기 결정된 부하 전류 값에 기반하여, 상기 충전 전류를 상기 충전 전압에 대해 정의된 목표 값으로 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
또한 본 발명에 의하면, (a) 배터리에 충전 전류를 인가하는 단계; (b) 상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위하여 상기 충전 전류를 중단시키는 단계; 및 (c) 조정된 충전 전류를 상기 배터리에 인가하는 단계를 포함하고, 상기 조정된 충전 전류는 상기 충전 전류의 중단동안 결정된 상기 배터리에 대한 부하 전류 값에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
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일반적으로, 상기 방법은 상기 조정된 충전 전류를 인가함으로써 상기 충전 전압의 정의된 목표 값으로 상기 배터리를 추가로 충전하기 전에 상기 배터리가 최소 충전 전압 값에 도달했는지를 결정하는 단계를 포함한다.
전형적으로, 상기 충전 전류의 조정은 상기 충전 전류의 조정 직전에 상기 충전 전류의 중단동안 결정된 상기 부하 전류의 값에 의존한다.
대안적으로, 상기 충전 전류의 조정은 상기 배터리에 인가된 충전 전류의 각 중단시 결정된, 상기 배터리에 대한 부하 전류 값들의 다수의 이전의 결정들에 의존한다.
아마도, 상기 조정된 충전 전류는 상기 배터리를 정의된 목표 값으로 충전시키기 위한 것이고, 상기 정의된 목표 값은 상기 배터리를 최종적으로 충전하기 위한 요망되는 충전 전압 값이다. 더욱이, 상기 배터리를 최종적으로 충전하기 위한 요망되는 충전 전압 값은 상기 배터리를 최대 용량으로 충전하기 위한 것일 수 있다.
부가적으로 본 발명에 의하면, 장치에 있어서, 배터리에 충전 전류를 인가하기 위하여, 상기 배터리를 상기 장치에 연결하도록 구성된 결합기; 상기 배터리에 인가되는 상기 충전 전류를 중단시키도록 구성된 스위치; 상기 배터리에 대한 부하 전류 값이 상기 충전 전류의 중단동안 결정될 수 있게 하는 센서; 및 상기 결정된 부하 전류 값에 의존하여 상기 충전 전류를 조정하도록 구성된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
전형적으로, 상기 제어기는 충전 전압, 상기 충전 전류 및 상기 배터리에 대한 부하 전류 값 간의 상기 제어기에 저장된 관계를 사용하여, 부하 전류 값들에 상관없이, 일정하게 배터리를 충전하기 위하여 상기 충전 전류를 조정하도록 구성된다.
유리하게는, 상기 제어기는, 상기 배터리의 충전동안 충전 전압이 상기 부하 전류에 대한 미리 결정된 한계값까지 유지되도록 상기 충전 전류를 최대값까지 제한하도록 구성된다.
보통, 상기 충전기는 상기 배터리에 인가된 상기 충전 전류의 펄스 폭 변조(PWM)에 의해 상기 배터리에 상기 충전 전류를 인가하도록 되어 있다.
아마도, 상기 제어기는 충전 전압 센서와 연결되고 상기 배터리의 충전 전압이 최소 충전 전압 값에 도달했는지를 결정하기 위하여 상기 센서를 감시하도록 되어 있고, 상기 스위치는, 상기 배터리의 충전 전압이 최소 충전 전압 값에 도달한 경우, 부하 전류 값이 결정될 수 있도록 상기 센서를 동작시키기 위하여 그리고 상기 제어기가 상기 배터리에 인가된 충전 전류를 조정할 수 있도록 하기 위하여 상기 충전 전류를 상기 배터리에 인가하는 것을 중단시키도록 구성된다.
유리하게는, 상기 스위치는 상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위하여 상기 배터리에 대한 상기 충전 전류의 주기적인 중단을 제공하도록 구성된다.
더욱이 본 발명에 의하면, 배터리에 입력 충전 전류를 인가하는 단계; 상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위하여 상기 입력 충전 전류를 중단시키는 단계; 및 상기 배터리를 목표 충전 전압까지 충전시키기 위하여, 상기 결정된 부하 전류 값에 의존하여 상기 입력 충전 전류를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
이제 본 발명의 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 타임 라인들에 관해 충전 전압 값의 그래프 표시와 함께 타임 라인들에 따른 부하 전류와 충전 상태를 도시한 개략도이다.
도 2는 부하 전류에 대한 목표 전압에 관해 목표 전압의 결정에 관한 그래프 표시이다.
상기에 나타낸 바와 같이, 배터리의 초과 가열 및/또는 폭발을 포함하여 안전 문제들을 야기할 수 있는 배터리의 과충전없이 배터리를 완전하게 충전하는 것이 바람직하다. 전통적으로, 배터리 충전의 제어는 배선을 통해 상기 배터리에 연결된 센서들을 사용하여 행해졌다. 센서 배선들은 아마도 상기 배터리에 직접 부착되고 상기 배선들을 통해 많은 전류가 흐르지 않을 것이기 때문에, 상기 배선들의 임피던스는 문제가 되지 않는다. 하지만 상기 센서 배선들은 다양한 이유로 인하여 바람직하지 않다; 그들은 비용을 증가시키고, 그들은 부가적인 전기 신호 노이즈를 야기할 수 있으며 그들은 그들이 안전 회로를 바이패스할 것이기 때문에 안전 문제를 야기할 수 있다.
대부분의 배터리 충전 방법들 및 장치가 상기 배터리 자체를 충전할 뿐만 아리나 연관된 전자 장치, 예를 들어 휴대용 핸드헬드 장치를 계속 동작시키기에 충분한 능력을 포함한다는 것은 이해될 것이다. 상기 핸드헬드 장치의 진행중인 동작에 필요한 전원이 변동될지라도 상기 배터리를 목표 충전 전압까지 충전시키기 위하여 상기 배터리에 인가되는 전류를 고려할 필요가 있다.
명백하게, 전자 장치와 함께 본래 위치에 있는 배터리는 상기 배터리를 상기 전자 장치에 연결하기 위한 적합한 배선을 포함한다. 충전 전류는 상기 배선을 통해 적합하게 인가된다.
상기 배터리 전류, 즉 상기 배터리가 충전될 때 상기 배터리를 통해 흐르는 전류 및 연관된 전자 장치의 동작 부하를 적합하게 개별적으로 결정함으로써, 필요한 배터리 목표 충전 전압이 상기 배터리의 재충전을 위해 유지된다는 것을 더 일관되게 보장하는 것이 가능하다. 실질적으로 상기 배터리 전류와 상기 부하 전류를 결정할 때 동일한 배선이 사용될 것이라는 것은 이해될 것이다. 불행하게도, 상기 부하 전류를 결정하기 위하여 충전 전류를 중단시킬 필요가 있다. 이러한 상황에서, 본 발명에 의하면, 부하 전류가 결정될 수 있도록 하기 위하여, 주기적으로, 보통 60초마다 한번 상기 배터리에 상기 충전 전류를 인가하는 것이 중단되고 그다음 후속 계산을 통해 후속 기간동안, 즉 60초동안 필요한 목표 충전 전압에 대한 충전 전류가 설정된다.
일반적으로, 열 문제를 회피하기 위하여 상기 충전 전류가 충전 동안 신속하게 스위치 온 및 오프되는 펄스 폭 변조(PWM) 충전 방식을 사용하는 것이 일반적이다. 본 발명은 상기 충전 방식을 따를 것이다.
인가되는 필요한 총 충전 전류가 상기 배터리 충전 전류에서 상기 전자 장치를 구동하는데 필요한 부하 전류를 뺀 것이라는 것은 이해될 것이다. 이러한 상황에서, 상기 부하 전류가 더 클수록, 상기 배터리가 상기 목표 충전 전압으로 완전하게 재충전되도록 필요한 충전 전류의 변동이 더 크다는 것은 이해될 것이다. 상기 배터리가 부하 임피던스와 직렬 또는 병렬로 연결되어 있든지 간에 상기 부하 임피던스로 인해 상기 충전 전압은 변경될 것이어서 상기 배터리를 재충전하기 위하여 배터리를 통과하는 충전 전류도 변경될 것이다.
도 1은 충전 배터리 전압의 그래프 표시와 함께 타임 라인들에 따른 부하 전류(Iload)와 충전 상태를 도시한 개략도이다. 따라서, 전형적으로 도시된 바와 같이 부하 전류(Iload)는, 폐회로 충전시, 충전 배터리 전압(1)이 (상기 배터리의 시간의 ½의 시간 기간일 수 있는) 상기 충전의 초기 부분에서 형성된 전압의 결과로서 표시된 기울기에 따라 증가하는 방식으로 표시된다.
기간 1에서 상기 배터리 전압은 4.0 볼트 미만이다. 이러한 조건하에서 상기 배터리는 최대 허용가능한 전류로 충전된다. 이것은 정전류 충전(cc) 단계이고, 상기 배터리 충전 전압은 초기 단계들 동안 4V까지 상승할 것이고 이후 충전 모드는 시점 A에서 OCV 충전으로 변경되는데, 상기 충전 전류는 상기 배터리 전압을 목표 충전 전압 바로 아래 또는 목표 충전 전압으로 유지하도록 변경된다. 기간 4에서 측정된 배터리 전압은 인가된 부하 전류(Iload)가 높기 때문에(80mA) 떨어진다.
이러한 상황에서, 정전류 충전 단계동안, 상기 배터리 전압(1)은 표시된 곡선을 따라 그리고 이전에 표시된 바와 같이 전형적으로 4 볼트의 목표 전압을 향해 증가한다. 하지만, 시점 A 이후에 상기 충전 전류는 최대 충전을 위해 4.2 볼트의 더 이상적인 목표 배터리 전압(2)에 도달하도록 변경된다. 충전동안, 상기 부하 전류(Iload)는 일반적으로 핸드헬드 휴대용 장치로부터 발생된 것일 것이다. 따라서, A에서 개회로 전압 충전으로 전환할 때, 대기시 상기 핸드헬드 휴대용 장치에서 3밀리 암페어 정도의 비교적 작은 부하 전류(Iload)가 발생할 것이다. 이 단계에서, 조정된 충전 전류가 상기 배터리에 제공될 것이다. 더욱이, 충전 전압을 최적화하기 위하여 상기 충전 전류가 조정될 때 상기 충전 전압의 일반적인 증가(3)가 다시 존재할 것이다. 이러한 조건에서 상기 배터리는 4.2 볼트의 목표 배터리 전압을 활성화함으로써 배터리의 최대 충전 용량 근처로 보통 충전될 것이다.
부하 전류 타임 라인의 시점 B에서, 이전에 나타낸 바와 같이 전화 등과 같은 핸드헬드 휴대용 장치인 전자 장치는, 80 밀리암페어 정도의 더 큰 부하 전류가 상기 핸드헬드 휴대용 장치를 구동시키는데 요구되는 주된 동작으로 전환될 것이다. 상기 핸드헬드 휴대용 장치의 동작은 시점 B에서의 스위치 온과 시점 C에서의 스위치 오프 간에 정의된 시간 기간동안 명백히 진행될 것이다. 이 기간동안, 보여지는 바와 같이, 상기 배터리에 제공된 충전 배터리 전압(4) 값은 내려간다. 시점 C 이후에 상기 충전 전류(5)가 실질적으로 자유로운 개회로 충전 방식의 전류로 다시 복귀하도록 상기 부하 전류는 제거된다. 일단 상기 배터리가 완전하게 충전되면 단순한 충전이 유지되지만 상기 배터리가 실제로 추가로 충전되지 않는다는 것은 주목될 것이다. 이 점은 도 1에서 충전 상태에 관해 그리고 상기 배터리 전압 라인의 부분(6)에 의해 시점 D에 도시된다. 명백히, 상기 스위치 상태가 폐회로로 복귀되는 경우 상기 배터리 충전 장치로부터의 충전 전류는, 상기 배터리가 전자 장치에 전력을 제공함으로써 고갈되거나 대기 부하 전류로 인해 부분(6)에 의해 도시된 바와 같이 아래 기울기로 감소할 것이다.
본 발명에서 핵심적인 사항은, 상기 전자 장치가 상당한 전류를 사용하고 있는 동안 상기 배터리 충전 전압 목표를 유지하기 위하여 상기 충전 전류(4)를 조정하는 것이다.
초기에, 개회로 전압 충전의 초기 단계들 동안, 즉 부분(2)에서, 상기 목표 충전 전압(2)의 달성을 위해 인가된 전기 충전 전류에 대한 결정이 존재한다. 표시된 바와 같이, 부분(3)에 의해 표시된 초기 전압 목표 조정 단계에서, 충전 전류의 변동이 존재한다. 따라서, 적어도 3개의 충전 전류 값들(Ichar)이 동일하다고 결정될 때 상기 충전 프로세스가 수행되어야 한다.
도 1a는 상기 충전 전류(Ichar)가 결정되는 방식을 도시한 것이다. 따라서, 초기에 상기 충전 스위치, 즉 상기 배터리 충전기 장치와 충전 전류를 상기 배터리에 연결하는 상기 스위치는 이러한 충전을 중단시키기 위하여 7에서 개방되어서 상기 부하 전류(Iload)는 기간 8에서 결정될 수 있다. 일단 상기 부하 전류(Iload)가 결정되면 상기 충전기 스위치는 시점 9에서 닫혀서 배터리 전류(Ibat)가 시간 기간 10에서 결정된다. 시간 기간 10의 끝에 상기 부하 전류(Iload)의 후속 결정을 허용하기 위하여 상기 스위치는 다시 시점 11에서 개방된다. 이것은 허용가능하게 일관되고 안정된 값들이 획득될 때까지 반복된다. 본 발명에 의한 충전 장치에 의해 제공되는 충전 전류(Ichar)가 배터리 전류(Ibat)에서 핸드헬드 휴대용 장치 또는 이동 전화와 같은 전자 장치에 전력을 공급하는데 필요한 부하 전류(Iload)를 뺀 것이라는 것은 이해될 것이다. 이전에 설명된 바와 같이, 일반적으로 상기 배터리와 연관된 전자 장치의 동작의 결과로서 상기 부하 전류(Iload)는 상기 장치가 실질적으로 스위치 오프 또는 대기 상태에 있는 경우 매우 낮을 것이어서 상기 배터리 전류는 실질적으로 상기 배터리에 대한 충전 전류와 동일할 것이다. 이러한 상기 충전 전류의 결정은 충전 조정으로의 진입시(시점 A 이후) 초기에 행해질 것이고 계속되는 충전 기간 전반에 걸쳐 연속적으로 결정될 것이다. 상기 부하 전류(Iload)는 변경될 수 있고 60초 정도의 결정들 간의 시간 기간에 주기적으로 그리고 전형적으로 결정된다. 상기 배터리 전류(Ibat)는 매초에 한번 결정된다.
도 1b는 부하 전류(Iload)의 결정에 관한 방식을 도시한 것이다. 따라서, 상기 충전 전류는 상기 충전기 스위치를 개방함으로써 시점 12에서 제거되므로, 상기 부하 전류(Iload)는 상기 충전 전류가 제거될 때 기간 13동안 결정될 수 있다. 상기 부하 전류의 결정을 위해 설정된 시간 기간의 끝 근방인, 시점 14에서, 본 발명에 의한 구성은 그 때 현재 나타나는 상기 부하 전류(Iload)와 상기 결정된 배터리 전류(Ibat)로부터 목표 충전 전압을 달성하는데 필요한 충전 전류(Ichar)를 결정한다. 일단 필요한 충전 전류가 결정되면 상기 충전 전류(Ichar)를 인가하여 상기 배터리의 완전한 충전을 위해 상기 배터리를 목표 충전 전압으로 충전하기 위하여 상기 충전 스위치는 시점 15에서 다시 닫힌다. 나타낸 바와 같이, 상기 부하 전류(Iload)를 결정하기 위한 방식은 일반적으로 1초 기간내에 수행될 것이고 반면에 이러한 결정들 간에 60초 정도의 기간이 존재할 것이다. 하지만, 결정들 간의 상기 시간 기간은 부하 전류를 사용하는 상기 장치의 예기된 사용에 의존하여 감소되거나 연장될 수 있다. 60초 기간에, 짧은 전화 대화가 60초 시간 프레임내에서 모두 발생할 수 있으므로 상기 부하 전류(Iload)의 변동이 이용가능한 시간에 결정되지 않을 것이라는 것은 이해될 것이다.
상기에 나타낸 바와 같이, 상기 배터리를 완전하게 재충전시키기 위하여, 상기 충전 전압에 대한 목표 값에 필요한 바와 같이 상기 충전 전류를 조정하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 적합한 목표 전압을 결정할 때 예외적으로 높은 부하가 존재하는 기간들이 있을 수 있어서 충전 전류는 왜곡될 것이다. 따라서, 250 mA를 초과하는 부하 전류가 존재하는 경우, 상기 목표 전압은 이러한 단기 과중한 부하 전류 사용에 대해 4V의 고정된 레벨로 설정될 것이다.
도 2는 부하 전류(Iload)에 대한 목표 전압에 대해 목표 전압의 결정에 관한 그래프를 도시한 것이다. 이러한 상황에서, 상기 배터리를 적합하게 재충전하기 위하여 전형적으로 목표 전압(VT)이 제공된다. 도 2에 도시된 실시예에서 상기 목표 전압은 다음 관계에 의해 결정된다.
목표 전압 VT = 4195 밀리볼트 - (Iload+20%)×Rsystem
Rsystem은 센싱, 접점들, 안전 휴즈 및 다른 인자들의 결과로서, 즉 측정 지점과 배터리 단자들 간의 전원 라인들의 임피던스의 등가이다. 전형적으로 Rsystem은 150 밀리오옴 정도일 것이다. 따라서, 도 2에 도시된 표시는 다음을 가정한다:
전력 소모 충전에 대한 전류 한계치 - 250 밀리암페어
최대 개회로 전압(임피던스 없음) - 4230 밀리볼트
최대 배터리 전압 에러 - 20 밀리볼트
최대 배터리 전류 에러 - 20% 또는 플러스 또는 마이너스 10 밀리암페어
충전을 위한 최소 배터리 전류 - 55 밀리암페어
최대 전압 충전 에러 - 5 밀리볼트
Rsystem - 150 밀리오옴
이러한 상황에서, 알 수 있는 바와 같이 상기 목표 전압은 최소 배터리 전류가 55 밀리암페어인 경우 4195 밀리볼트 정도이다. 상기 최소 배터리 전류와 결정을 위한 최대 전력 소모 간에, 상기 목표 전압(VT)은 상기에 개요된 관계에 의해 제공되는데, 즉 목표 전압(VT)은 다음과 같이 정의된다.
VT = 4195 밀리볼트 - (Iload+20%)×Rsystem
이러한 상황에서 라인 20에 의해 표시된 범위에서 목표 전압(VT)은 Iload의 결정에 의해 주기적으로 설정된다. 이전에 나타낸 바와 같이 상기 시간 기간은 일반적으로 매 60초 일 것이다. 더욱이, 각 결정시 Iload는 다음 관계에 의해 알려질 것이다.
Iload = Ibat - Icharge
상기에서 Iload는 초기 충전시 그리고 Icharge에 대한 3개의 값들이 동일하다고 결정되는 경우 그후 매 60초마다 이전에 나타낸 바와 같이 취해지고 반면에 Ibat는 일반적으로 적합한 센싱을 통해 1초 간격으로 정기적으로 결정될 것이다. 이러한 접근에 의해 55 밀리암페어 내지 250 밀리암페어의 부하 전류 범위에서, 진행중인 전자 장치의 동작 뿐만 아니라 상기 배터리의 충전 양자가 만족될 것이라는 것을 보장하도록 상기 목표 전압(VT)이 결정될 수 있다.
Ichar는 보통 펄스 폭 변조(PWM)에 의해 인가되고 상기 충전 전류는 인가 인자가 PWM/펄스 기간에 의해 제공되도록 펄스화되는데 PWM은 집합체 펄스 수이고 초당 완전한 듀티 사이클(duty cycle) 펄스들은 본 예에서 255이다. 따라서, Ichar는 보통 Iload = Ibat - Ichar(PWM/255)를 제공하도록 완화된다.
상기한 명세에서 중요한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징들에 대해 주의를 끌도록 노력할지라도 특별히 강조가 되었든 안되었든 간에 도면들을 참조 및/또는 도면들에 도시된 어떤 특허가능한 특징들 또는 상기한 특징들의 조합에 관해 출원인이 보호를 청구한다는 것은 이해되어야 한다.

Claims (28)

  1. 충전 전압을 달성하기 위하여 배터리에 충전 전류를 인가하는 단계;
    상기 충전 전류를 중단시키는 단계;
    상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하는 단계; 및
    상기 부하 전류 값에 의존하여, 상기 충전 전류를 상기 충전 전압에 대한 정의된 목표 값으로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정의된 목표 값으로의 조정은 부하 전류의 변동에 상관없이 상기 배터리가 일정하게 충전될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전 전압은 상기 부하 전류에 대해 미리 결정된 한계값까지 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중단은 매 60초마다 한번인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중단은 1초의 시간 기간동안 지속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전 전류는 펄스 폭 변조(PWM)되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은 상기 배터리의 충전 전압이 최소값에 도달한 후에만 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 배터리를 장치에 연결하기 위한 수단;
    충전 전압을 달성하기 위하여 상기 배터리에 충전 전류를 인가하기 위한 수단;
    상기 충전 전류를 중단시키기 위한 수단;
    상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위한 수단; 및
    부하 전류의 변동에도 불구하고, 상기 배터리의 일정한 충전을 위해, 상기 결정된 부하 전류 값에 기반하여, 상기 충전 전류를 상기 충전 전압에 대해 정의된 목표 값으로 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. (a) 배터리에 충전 전류를 인가하는 단계;
    (b) 상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위하여 상기 충전 전류를 중단시키는 단계; 및
    (c) 조정된 충전 전류를 상기 배터리에 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 조정된 충전 전류는 상기 충전 전류의 중단동안 결정된 상기 배터리에 대한 부하 전류 값에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항, 제2항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 조정된 충전 전류를 인가함으로써 상기 충전 전압의 정의된 목표 값으로 상기 배터리를 추가로 충전하기 전에 상기 배터리가 최소 충전 전압 값에 도달했는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항, 제2항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 전류의 조정은 상기 충전 전류를 조정하기 전에 상기 충전 전류의 중단동안 결정된 상기 부하 전류의 값에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항, 제2항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 전류의 조정은 상기 배터리에 인가된 충전 전류의 각 중단시 결정된, 상기 배터리에 대한 다수의 부하 전류 값들에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전 전압에 대한 상기 정의된 목표 값은 상기 배터리를 최종적으로 충전하기 위한 요망되는 충전 전압 값인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 배터리를 최종적으로 충전하기 위한 요망되는 충전 전압 값은 상기 배터리를 최대 용량으로 충전하기 위한 것임을 특징으로 하는 방법.
  15. 삭제
  16. 배터리에 충전 전류를 인가하기 위하여, 상기 배터리를 장치에 연결하도록 구성된 결합기;
    상기 배터리에 인가되는 상기 충전 전류를 중단시키도록 구성된 스위치;
    상기 배터리에 대한 부하 전류 값이 상기 충전 전류의 중단동안 결정될 수 있게 하는 센서; 및
    상기 결정된 부하 전류 값에 의존하여 상기 충전 전류를 조정하도록 구성된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어기는 충전 전압, 상기 충전 전류 및 상기 배터리에 대한 부하 전류 값 간의 관계에 기반하여, 부하 전류 값들에 상관없이, 일정하게 배터리를 충전하기 위하여 상기 충전 전류를 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 배터리의 충전동안 충전 전압이 상기 부하 전류에 대한 미리 결정된 한계값까지 유지되도록 상기 충전 전류를 최대값까지 제한하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 충전 전류는 펄스 폭 변조(PWM)되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제어기는 충전 전압 센서와 연결되고 상기 배터리의 충전 전압이 최소 충전 전압 값에 도달했는지를 결정하기 위하여 상기 센서를 감시하도록 되어 있고, 상기 스위치는, 상기 배터리의 충전 전압이 최소 충전 전압 값에 도달한 경우, 부하 전류 값이 결정될 수 있도록 상기 센서를 동작시키기 위하여 그리고 상기 제어기가 상기 배터리에 인가된 충전 전류를 조정할 수 있도록 하기 위하여 상기 충전 전류를 상기 배터리에 인가하는 것을 중단시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 스위치는 상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위하여 상기 배터리에 대한 상기 충전 전류의 주기적인 중단을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 배터리에 입력 충전 전류를 인가하는 단계;
    상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위하여 상기 입력 충전 전류를 중단시키는 단계; 및
    상기 배터리를 목표 충전 전압까지 충전시키기 위하여, 상기 결정된 부하 전류 값에 의존하여 상기 입력 충전 전류를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    알려져 있는 임피던스 값에 의해 상기 배터리로부터 분리되어 있는 부하 전류 경로내의 지점에서 전압을 검출하는 단계;
    상기 알려져 있는 임피던스 값 및 상기 결정된 부하 전류 값을 사용하여 목표 충전 전압 값을 결정하는 단계; 및
    상기 목표 충전 전압 값에 의존하여 상기 충전 전류를 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 배터리에 충전 전류를 인가하는 단계로서, 상기 배터리로부터 전류가 부하 전류로서 인출되고 있는 단계;
    상기 배터리에 대한 부하 전류 값을 결정하기 위하여 상기 충전 전류를 중단시키는 단계; 및
    상기 배터리에 조정된 충전 전류를 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 조정된 충전 전류는 상기 충전 전류의 중단동안 결정된, 상기 배터리에 대한 부하 전류 값에 의존하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 충전 전류의 조정 이후에, 상기 충전 전류를 중단시키는 단계;
    상기 배터리에 대한 추가 부하 전류 값을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 배터리에 대한 추가 전류 값에 기반하여, 상기 충전 전류를 상기 충전 전압에 대한 다른 목표 값으로 재조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 충전 전류의 조정 및 재조정은 상기 부하 전류 값과 상기 추가 부하 전류 값 간의 어떤 차이에도 상관없이, 상기 배터리가 일정하게 충전될 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제9항에 있어서, 상기 조정된 충전 전류는 상기 배터리를 정의된 목표 값으로 충전시키기 위한 것임을 특징으로 하는 방법.
  28. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 센서는 알려져 있는 임피던스 값에 의해 상기 배터리로부터 분리되어 있는 부하 전류 경로내의 지점에서 전압 값을 검출하도록 구성되고, 상기 제어기는 상기 알려져 있는 임피던스 값 및 상기 결정된 부하 전류 값을 사용하여, 상기 검출된 전압 값에 대한 목표 충전 전압 값을 결정하도록 구성되며 상기 목표 충전 전압 값에 의존하여 상기 충전 전류를 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8138720B2 (en) * 2008-02-26 2012-03-20 Afs Trinity Power Corporation System and method for dual energy storage management
US20100109437A1 (en) * 2008-11-05 2010-05-06 Fattic Gerald T Battery pack disconnection method for a hybrid vehicle
US20110302441A1 (en) * 2009-04-30 2011-12-08 Thomas Sawyers Calculating power input to a computer
DE102011087496A1 (de) * 2011-11-30 2013-06-27 H-Tech Ag Verfahren und Vorrichtung zum Laden von wiederaufladbaren Zellen
CN104953638B (zh) * 2014-03-31 2017-09-08 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 一种充电装置及充电方法
KR102336856B1 (ko) * 2014-11-13 2021-12-08 삼성전자 주식회사 전자 장치 및 그의 배터리 충방전 제어 방법
CN105789720A (zh) * 2014-12-22 2016-07-20 中兴通讯股份有限公司 充电方法及装置
CN105244963A (zh) * 2015-10-28 2016-01-13 无锡中感微电子股份有限公司 充电装置及充电方法
GB2552777B (en) * 2016-07-21 2022-06-08 Petalite Ltd A battery charging system and method
KR20190100065A (ko) 2018-02-20 2019-08-28 주식회사 엘지화학 에너지 저장 시스템의 충전용량 산출 장치 및 방법
CN110277807B (zh) * 2018-03-13 2022-11-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 充电电流控制方法及装置、电池管理系统、运载工具、设备和计算机可读存储介质
CN111038332A (zh) * 2019-12-12 2020-04-21 中车株洲电力机车有限公司 储能元件充电控制方法及系统、机车

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0158636A1 (en) * 1982-12-06 1985-10-23 Wahlstroem Tommy METHOD FOR RECHARGING A RECHARGEABLE BATTERY.
EP0381055A1 (en) * 1989-01-25 1990-08-08 Ricom Corporation Deodorizer
US5541490A (en) 1992-11-13 1996-07-30 Zenith Data Systems Corporation Computer power supply system
US5786682A (en) 1996-08-07 1998-07-28 Reltec Corporation Battery charging circuit including a current limiter which compares a reference current to a charging current to ensure operation of a load

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1438290A (ko) 1972-10-14 1976-06-03
DE3811371A1 (de) * 1988-04-05 1989-10-19 Habra Elektronik Verfahren zum laden und gleichzeitigen pruefen des zustandes eines nickelcadmium-akkumulators
JPH09233725A (ja) * 1996-02-20 1997-09-05 Brother Ind Ltd 急速充電回路
ATE292332T1 (de) * 1999-07-19 2005-04-15 Accelrate Power Systems Inc Schnelles batterielade-verfahren und -gerät
US6259231B1 (en) * 2000-11-16 2001-07-10 R G Technology Ventures, Llc Rapid battery charger
DE10103336C1 (de) 2001-01-25 2002-12-05 Dialog Semiconductor Gmbh Lade-/Entlade-Schutzschaltung für eine wiederaufladbare Batterie
US6498460B1 (en) * 2001-12-14 2002-12-24 Compaq Information Technologies Group, L.P. Prioritization-based power management protocol in a computer system
US7148657B2 (en) * 2002-06-27 2006-12-12 Spx Corporation Apparatus and method for regulating and monitoring a chargeable device with minimal operator intervention
US7221125B2 (en) * 2003-11-06 2007-05-22 Y. Ding System and method for charging a battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0158636A1 (en) * 1982-12-06 1985-10-23 Wahlstroem Tommy METHOD FOR RECHARGING A RECHARGEABLE BATTERY.
EP0381055A1 (en) * 1989-01-25 1990-08-08 Ricom Corporation Deodorizer
US5541490A (en) 1992-11-13 1996-07-30 Zenith Data Systems Corporation Computer power supply system
US5786682A (en) 1996-08-07 1998-07-28 Reltec Corporation Battery charging circuit including a current limiter which compares a reference current to a charging current to ensure operation of a load

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Publication number Publication date
KR20070030220A (ko) 2007-03-15
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WO2006000921A2 (en) 2006-01-05
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