KR101443902B1 - Fast charge system of lithium-ion battery for mobile using multistage and method thereof - Google Patents

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KR101443902B1 KR1020130009837A KR20130009837A KR101443902B1 KR 101443902 B1 KR101443902 B1 KR 101443902B1 KR 1020130009837 A KR1020130009837 A KR 1020130009837A KR 20130009837 A KR20130009837 A KR 20130009837A KR 101443902 B1 KR101443902 B1 KR 101443902B1
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Abstract

본 발명은 멀티스테이지를 이용하여 휴대폰, 노트북, 타블렛, 디지털 카메라 및 소형 전동툴 등에 적용되는 이차전지를 급속 충전하기 위한 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 이차전지(160)를 충전하기 위한 전원(110)과; 상기 전원(110)에 접속된 제어기(120)와; 상기 제어기(120)에 접속되고 상기 이차전지(160)의 전압정보를 실시간으로 검출하며, 상기 검출된 전압정보를 상기 제어기(120)에 전달하는 전지검출부(130)와; 상기 제어기(120)에 접속되고 상기 전지검출부(130)에서 제공된 전압정보를 기 설정된 값들과 비교하고, 그 비교결과를 상기 제어기(120)에 전달하는 멀티 비교기(140) 및; 상기 제어기(120)에 접속되고 상기 제어기(120)에 의해 수신된 상기 비교결과에 따라 상기 전지(160)를 충전하는 충전기(150);를 포함하며, 상기 이차전지(160)의 전압을 멀티 비교기(140)에 의한 기설정된 전압값과 여러번 비교되고 그 비교결과에 따라 상기 충전기(150)에 의해 상기 이차전지(160)에 멀티 충전전류가 공급되고, 상기 멀티 충전전류의 공급에 따라 상기 이차전지(160)의 전압이 변하는 상태를 상기 전지 검출부(130)가 상기 제어기(120)에 계속해서 전달함으로써, 충전 프로토콜에 해당하는 전압에 따라 전류가 피드백 제어되도록 구성되고, 상기 멀티 비교기(140)에 의한 기설정된 전압값은 4.1V, 4.15V 및 4.2V이고, 상기 충전전류는 이차전지(160)의 전압이 4.1V 미만이면 5A의 정전류로 이차전지(160)를 충전하고, 이차전지(160)의 전압이 4.1V 이상 4.15V 미만이면 3A의 정전류로 이차전지(160)를 충전하며, 이차전지(160)의 전압이 4.15V 이상 4.2V 미만이면 1A의 정전류로 이차전지(160)를 충전하고, 상기 이차전지(160)의 전압이 4.2V이상이면 이차전지(160)의 충전이 종료되도록 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a rapid charging system and method for a mobile lithium ion battery using a multi-stage for rapidly charging a secondary battery applied to a mobile phone, a notebook, a tablet, a digital camera, a small electric power tool, A power source 110 for charging the secondary battery 160; A controller (120) connected to the power supply (110); A battery detector 130 connected to the controller 120 for detecting voltage information of the secondary battery 160 in real time and transmitting the detected voltage information to the controller 120; A multi-comparator (140) connected to the controller (120) for comparing the voltage information provided by the battery detector (130) with preset values and for transmitting the comparison result to the controller (120); And a charger (150) connected to the controller (120) and charging the battery (160) according to the comparison result received by the controller (120), wherein the voltage of the secondary battery (160) Charging current is supplied to the secondary battery 160 by the charger 150 according to the result of the comparison. The charging current is supplied to the secondary battery 160 in accordance with the supply of the multi- The battery detector 130 continuously transmits the state of the voltage of the battery 160 to the controller 120 so that the current is feedback-controlled according to the voltage corresponding to the charging protocol. The secondary battery 160 is charged to a constant current of 5 A when the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.1 V, Of 4.1V or more and less than 4.15V The secondary battery 160 is charged with a constant current of 1 A when the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.2 V and the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.2 V. When the voltage of the secondary battery 160 And charging the secondary battery 160 when the voltage is equal to or higher than 4.2V.

Description

멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템 및 그 방법{FAST CHARGE SYSTEM OF LITHIUM-ION BATTERY FOR MOBILE USING MULTISTAGE AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rapid charging system for a mobile lithium ion battery using a multi-

본 발명은 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티스테이지를 이용하여 휴대폰, 노트북, 타블렛, 디지털 카메라 및 소형 전동툴 등에 적용되는 이차전지를 급속 충전하기 위한 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rapid charging system and method for a mobile lithium ion battery using a multi-stage, and more particularly to a secondary battery which is applied to a mobile phone, a notebook, a tablet, a digital camera, The present invention relates to a rapid charging system and a method for charging a mobile lithium ion battery using a multi-stage for rapid charging.

일반적으로 재충전하여 사용하는 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기의 보급으로 인해 수요가 증대되어 각광받고 있다. 이러한 휴대용 기기에 사용되는 이차전지는 안정성이 높고 두께가 얇아 휴대하기에 편리한 특성이 요구됨과 아울러 충전 시간을 줄일 수 있는 조건이 제품의 품질을 판단하는 관건이 되고 있다.Generally, the rechargeable secondary battery is in the spotlight due to an increase in demand due to the spread of portable devices such as mobile phones and digital cameras. Secondary batteries used in such portable devices are required to have high stability, thin thickness, and convenient characteristics for carrying, and the condition for reducing the charging time is a key to determining the quality of the product.

이러한 추세에 따라, 소형 이차 전지 시장의 대부분을 리튬이온전지 및 리튬폴리머전지가 점유하고 있는데, 상기 리튬이온전지 및 리튬폴리머전지는 여타 전지에 비하여 높은 전압과 에너지 밀도를 갖고 있다. 여기서, 리튬이온전지는 양극에는 리튬금속산화물을 이용하고, 음극에는 탄소금속을 이용하며, 양극과 음극 사이에는 유기전해질로 채워지는데, 리튬이온은 충전 또는 방전을 하는 동안 양극과 음극의 전극 사이를 이동한다. 또한, 리튬폴리머전지는 양극과 음극 사이에 충전되는 재료를 액체가 아닌 고체나 겔 형태의 폴리머 재료로된 전해질을 사용한다.According to this tendency, most of the small secondary battery market is occupied by lithium ion batteries and lithium polymer batteries. The lithium ion batteries and lithium polymer batteries have higher voltage and energy density than other batteries. Here, the lithium ion battery uses a lithium metal oxide as a positive electrode, a carbon metal as a negative electrode, and an organic electrolyte as an electrolyte between the positive electrode and the negative electrode. During the charging or discharging of the lithium ion battery, Move. In addition, a lithium polymer battery uses an electrolyte made of a polymer material in a solid or gel form rather than a material filled between an anode and a cathode.

이러한 리튬이온전지 및 리튬폴리머전지지는 디바이스에 내장되거나 탈착되는데, 소비전력이 점차적으로 커지고 있는 추세에 따라 휴대용 기기에 적용되는 소형 이차전지의 충전 조건을 만족시키기 위해서 보다 향상된 충전 성능을 발휘할 수 있는 충전 방법이 요구된다. Such a lithium ion battery and a lithium polymer battery are built in or detached from a device. However, in order to meet a charging condition of a small secondary battery applied to a portable device in accordance with a trend of increasing power consumption, a charging Method is required.

이러한 리튬이온전지를 충전하기 위해서는 정전류-정전압(Constant Current-Constant Voltage/CC-CV) 방식 충전기를 사용하는데, 상기 정전류-정전압 방식 충전기는 일정 시간 주기 동안 정전류 충전되다가, 일정전압의 충전레벨에 도달하면 정전압 충전이 되는 방식을 사용한다.In order to charge the lithium ion battery, a constant current-constant voltage (CC-CV) type charger is used. The constant current-constant voltage charger is charged with a constant current for a predetermined period of time, If you do, use the method of constant voltage charging.

이러한 충전방식은 전지의 전압이 일정한 전압에 도달하기까지는 높은 전압을 인가하여 소정 전압까지 고정 전류로 충전되고, 충전이 종료되는 시점에서 통상적으로 낮은 전류의 충전으로 전환한다. 이러한 낮은 전류의 충전은 전지의 SOC(State of Charge)에 따라 변하는데, 상기 리튬이온전지에선, 전지의 전압이 소정의 전압값을 초과하지 않도록 충전 속도가 조정된다. 여기서, 소정 전압은 전형적으로 제조업자에 의해 선택된다. Such a charging system is charged with a fixed current up to a predetermined voltage by applying a high voltage until the voltage of the battery reaches a predetermined voltage, and is switched to charging with a low current at the time when charging is completed. Such low current charging changes according to the SOC (State of Charge) of the battery. In the lithium ion battery, the charging speed is adjusted so that the voltage of the battery does not exceed a predetermined voltage value. Here, the predetermined voltage is typically selected by the manufacturer.

이러한 기존의 정전류-정전압을 이용한 급속충전의 경우는 정전류 충전의 전류를 크게 하는 경우는 충전 효율 및 전지의 발열반응으로 인해 전지의 열화가 급속히 진행되므로, 전지 제조업체는 대부분 낮은 전류의 충전을 선호한다. 그러나 현재의 스마트폰용 디스플레이의 크기가 기존의 3인치대에서 5인치 이상으로 대면적화가됨으로써, 에너지 소모가 크게 발생되고 있고, 또한 멀티태스킹이 가능한 서비스와 LTE/3G/Wifi 등의 통신으로 다중으로 이용하므로 그에 필요한 에너지가 증가되고 있어, 스마트폰 사용자는 배터리를 자주 충전하게 되었다. In the case of the conventional rapid charging using the constant current and the constant voltage, when the current of the constant current charging is increased, the battery efficiency is rapidly deteriorated due to the charging efficiency and the exothermic reaction of the battery. . However, the size of the current smartphone display is becoming larger than 5 inches from the existing 3 inches, resulting in a large amount of energy consumption. In addition, multi-tasking services and LTE / 3G / Because of this, the energy needed for it is increasing, and smartphone users are charging the battery frequently.

따라서, 기존의 소정 전류 및 전압을 이용하여 급속충전을 하기에는 충전 시간이 너무 길어지게 되었고, 스마트폰 사용자의 사용 패턴에 기초하여 보다 안정적이고 빠른 충전을 하기 위한 방법이 필요하게 되었다. Therefore, the charging time becomes too long to perform the rapid charging using the existing predetermined current and voltage, and a method for more stable and quick charging based on the usage pattern of the smartphone user is needed.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이 충전 대기 시간을 단축한 한국 공개특허 제10-2009-0026417호이다.To solve these problems, Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0026417 has shortened the waiting time for charging.

상기 선행특허는 충전 전류를 제어하는 전류 제어 수단; 상기 전류 제어 수단을 조절하는 입출력 수단; 상기 전지의 단자 간의 전압을 검출하여 기설정된 값과 비교하는 비교출력기 및; 상기 구성요소들이 상호 연결되어 상기 비교출력기에서 검출된 전압값을 입력받아 기설정된 전압 이하에서 상기 입출력 수단을 통해 상기 전류 제어 수단을 조절하는 마이컴;을 포함하여, 급속 충전시 전지에 인가되는 전압의 온/오프 조건을 감지하여 기설정된 전압보다 낮은 전압 상태에서 전류 제어 스위치를 온시킴으로써 충전 대기 시간을 배제하여 충전 시간이 전체적으로 단축되어 급속 충전 성능을 향상시켰으나, 이러한 종래의 충전방식은 충전 대기 시간을 배제하여 충전 시간을 단축하였을 뿐이며, 충전 효율을 높이고, 전지의 열화를 방지하며, 전지의 수명을 늘리기에는 문제점이 있었다.
The prior art includes a current control means for controlling a charging current; An input / output means for adjusting the current control means; A comparator for detecting a voltage between terminals of the battery and comparing the voltage with a predetermined value; And a microcomputer for controlling the current control means through the input / output means at a voltage lower than a predetermined voltage by receiving the voltage value detected by the comparator and connected to the components, By sensing the ON / OFF condition and turning on the current control switch at a voltage lower than the preset voltage, the charging time is shortened by eliminating the charging waiting time, which improves the rapid charging performance. However, in the conventional charging method, And the charging time is shortened. In addition, there has been a problem in increasing the charging efficiency, preventing deterioration of the battery, and increasing the service life of the battery.

1. 한국 공개특허 제제10-2009-0026417호 "이차전지의 급속 충전 장치 및 방법" (공개일자 : 2009. 03. 13.)1. Korean Patent Publication No. 10-2009-0026417 "Quick Charging Device and Method of Rechargeable Battery" (Published Date: March 13, 2009)

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 전지의 상태에 따라, 멀티스테이지 충전 전류를 통하여 전지를 급속하게 충전함과 동시에 충전 효율을 높이며, 전지의 열화를 방지하여 전지의 수명을 늘릴 수 있는 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve the above problems and to provide a battery charging apparatus and a battery charging method capable of rapidly charging a battery through a multi- The present invention provides a rapid charging system and method for a mobile lithium ion battery using a multi-stage capable of extending the service life of the lithium ion battery.

본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템은 이차전지를 충전하기 위한 전원과; 상기 전원에 접속된 제어기와; 상기 제어기에 접속되고 상기 이차전지의 전압정보를 실시간으로 검출하며, 상기 검출된 전압정보를 상기 제어기에 전달하는 전지검출부와; 상기 제어기에 접속되고 상기 전지검출부에서 제공된 전압정보를 기 설정된 값들과 비교하고, 그 비교결과를 상기 제어기에 전달하는 멀티 비교기 및; 상기 제어기에 접속되고 상기 제어기에 의해 수신된 상기 비교결과에 따라 상기 전지를 충전하는 충전기;를 포함하며, 상기 이차전지의 전압을 멀티 비교기에 의한 기설정된 전압값과 여러번 비교되고 그 비교결과에 따라 상기 충전기에 의해 상기 이차전지에 멀티 충전전류가 공급되고, 상기 멀티 충전전류의 공급에 따라 상기 이차전지의 전압이 변하는 상태를 상기 전지 검출부가 상기 제어기에 계속해서 전달함으로써, 충전 프로토콜에 해당하는 전압에 따라 전류가 피드백 제어되도록 구성되고, 상기 멀티 비교기에 의한 기설정된 전압값은 4.1V, 4.15V 및 4.2V이고, 상기 충전전류는 이차전지의 전압이 4.1V 미만이면 5A의 정전류로 이차전지를 충전하고, 이차전지의 전압이 4.1V 이상 4.15V 미만이면 3A의 정전류로 이차전지를 충전하며, 이차전지의 전압이 4.15V 이상 4.2V 미만이면 1A의 정전류로 이차전지를 충전하고, 상기 이차전지의 전압이 4.2V이상이면 이차전지의 충전이 종료되도록 구성된 것을 특징으로 한다.A rapid charging system for a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention comprises: a power source for charging a secondary battery; A controller connected to the power supply; A battery detecting unit connected to the controller and detecting voltage information of the secondary battery in real time and transmitting the detected voltage information to the controller; A multi-comparator connected to the controller, for comparing the voltage information provided by the battery detector with preset values, and for communicating the comparison result to the controller; And a charger connected to the controller and charging the battery according to the comparison result received by the controller, wherein the voltage of the secondary battery is compared with a preset voltage value by the multi-comparator several times, The battery charger continuously supplies the secondary battery with the multi-charging current, and the battery detector continues to transmit the state of the secondary battery voltage to the controller in accordance with the supply of the multi-charging current, Wherein the predetermined voltage value of the multi-comparator is 4.1 V, 4.15 V and 4.2 V, and the charging current is a constant current of 5 A when the voltage of the secondary battery is less than 4.1 V, And when the voltage of the secondary battery is less than 4.15 V of 4.1 V or more, the secondary battery is charged with a constant current of 3 A. The voltage of the secondary battery And charging the secondary battery with a constant current of 1 A when the voltage is less than 4.1 V or less than 4.2 V and terminating the charging of the secondary battery when the voltage of the secondary battery is not less than 4.2 V.

또한, 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전방법은 전지 검출부를 통해 이차전지의 현상태를 분석하는 단계(S310)와; 상기 전지 검출부를 통해 검출된 상기 이차전지의 전압이 4.1V 미만인 지가 판단되는 단계(S320)와; 상기 S320 단계에서 상기 이차전지의 전압이 4.1V 미만이면, 5A의 정전류로 이차전지를 급속히 1차 충전시키는 단계(S330)와; 상기 S320 단계에서, 상기 이차전지의 전압이 4.1V 이상이면, 상기 이차전지의 전압이 4.15V 미만인 지가 판단되는 단계(S340)와; 상기 S340 단계에서 상기 이차전지의 전압이 4.15V 미만이면, 3A의 정전류로 이차전지를 2차 충전시키는 단계(S350)와; 상기 S340 단계에서 상기 이차전지의 전압이 4.15V 미만이 아니면, 상기 전지의 전압이 4.15V인 지가 판단되는 단계(S360)와; 상기 S360 단계에서 상기 이차전지의 전압이 4.15V가 아니면, 상기 S350 단계로 되돌아가고, 상기 이차전지의 전압이 4.15V 이면, 1A의 정전류로 상기 이차전지를 3차 충전시키는 단계(S370) 및; 상기 이차전지의 전압이 4.2V인 지가 판단되는 단계(S380);를 포함하고, 상기 S380 단계에서 상기 이차전지의 전압이 4.2V가 아니면, 상기 S370 단계로 되돌아가고, 상기 전지의 전압이 4.2V 이면, 충전이 종료되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the rapid charging method of a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention includes the steps of analyzing the present state of the secondary battery through a battery detecting unit (S310); Determining whether the voltage of the secondary battery detected through the battery detecting unit is less than 4.1 V (S320); If the voltage of the secondary battery is less than 4.1 V in step S320, the charging of the secondary battery is rapidly performed at a constant current of 5A (S330); If it is determined in step S320 that the voltage of the secondary battery is less than 4.15V, If the voltage of the secondary battery is less than 4.15 V in step S340, the secondary battery is charged with the constant current of 3A (step S350); If it is determined in step S340 that the voltage of the secondary battery is not less than 4.15 V, it is determined whether the voltage of the battery is 4.15 V (S360); If the voltage of the secondary battery is not 4.15V in step S360, the process returns to step S350. If the voltage of the secondary battery is 4.15V, step S370 of charging the secondary battery with a constant current of 1A is performed (step S370). (S380) that the voltage of the secondary battery is 4.2V. If the voltage of the secondary battery is not 4.2V, the process returns to step S370. If the voltage of the battery is 4.2V , The charging is ended.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템 및 그 방법은 멀티스테이지를 이용하여, 보다 짧은 시간에 보다 높은 충전 효율로 전지를 충전시킴과 동시에, 전지의 과충전 및 반응열에 의한 전지의 수명단축을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
As described above, the rapid charging system and method of a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention can charge a battery with a higher charging efficiency in a shorter time using a multi-stage, There is an advantage that the life of the battery due to overcharging and reaction heat can be prevented from being shortened.

도 1은 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템의 개략적 구성 블럭도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용하여 모바일용 리튬이온전지를 급속 충전할 경우의 전지의 전류와 전압과의 관계를 도시한 도시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전방법의 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 충전방법에 따른 충전 전압, 충전 전류, 충전 효율 및, 충전온도에 관한 결과를 도시한 그래프이다.
1 is a schematic block diagram of a rapid charging system for a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention.
FIG. 2A and FIG. 2B are diagrams showing the relationship between the current and the voltage of the battery when the mobile lithium ion battery is rapidly charged using the multi-stage according to the present invention.
3 is a flowchart of a rapid charging method of a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention.
4A to 4D are graphs showing the results of charging voltage, charging current, charging efficiency, and charging temperature according to the charging method of FIG.

이하, 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템 및 그 방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a rapid charging system and method of a mobile lithium ion battery using a multi-stage will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and they may vary depending on the intentions or customs of the client, the operator, the user, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.Like numbers refer to like elements throughout the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템의 개략적 구성 블럭도이며, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용하여 모바일용 리튬이온전지를 급속 충전할 경우의 전지의 전류와 전압과의 관계를 도시한 도시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전방법의 흐름도이며, 도 4a 내지 도 4d는 도 3의 충전방법에 따른 충전전압, 충전전류, 충전효율 및, 충전온도에 관한 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is a schematic block diagram of a rapid charging system for a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention. FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams of a mobile multi- FIG. 3 is a flow chart of a rapid charging method of a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention, FIGS. 4A to 4D are cross- The charging current, the charging efficiency, and the charging temperature according to the charging method of FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템은 전원(110), 제어기(120), 전지검출부(130), 멀티 비교기(140), 충전기(150) 및 전지(160)를 포함하여 구성된다.1, a rapid charging system for a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention includes a power source 110, a controller 120, a battery detector 130, a multi-comparator 140, a charger 150 and a battery 160.

여기서, 상기 전원(110)은 상기 전지(160)를 충전하기 위한 전원으로 110V 또는 220V가 사용되며, 어댑터(도시되지 않음)가 장착되거나, 상기 어댑터가 연결될 수 있으며, 상기 전지(160)는 충전이 가능한 이차전지이다.Here, the power source 110 may be a 110 V or 220 V power source for charging the battery 160, an adapter (not shown) may be mounted or the adapter may be connected, and the battery 160 may be charged This is a possible secondary battery.

또한, 상기 전지검출부(130)는 상기 전지(160)의 전압정보를 실시간으로 검출하고, 이를 상기 제어기(120)에 전달한다.The battery detector 130 detects voltage information of the battery 160 in real time and transmits the voltage information to the controller 120.

또한, 상기 멀티 비교기(140)는 상기 전지검출부(130)에서 제공된 전압정보를 기 설정된 값들과 비교하고, 그 비교결과를 상기 제어기(120)에 전달한다. 여기서, 상기 설정된 값은 4.1V, 4.15V 및 4.2V 이다.Also, the multi-comparator 140 compares the voltage information provided from the battery detector 130 with preset values, and transmits the comparison result to the controller 120. [ Here, the set values are 4.1V, 4.15V, and 4.2V.

또한 상기 제어기(120)는 상기 전원(110)에 의해 작동되며, 상기 전지검출부(130), 멀티 비교기(140) 및 충전기(150)와 연결됨으로써, 상기 전지검출부(130)로부터 상기 전압정보를 제공받고, 상기 멀티 비교기(140)로부터 상기 비교결과를 제공받아, 이를 근거로 상기 충전기(150)의 동작을 제어한다.The controller 120 is operated by the power source 110 and is connected to the battery detector 130, the multi-comparator 140 and the charger 150 to provide the voltage information from the battery detector 130 Receives the comparison result from the multi-comparator 140, and controls the operation of the charger 150 based on the comparison result.

또한, 상기 충전기(150)는 상기 제어기(120)에 의해 전류제어에 관한 정보를 제공받아, 이에 의거 상기 전지(160)를 충전시킨다. 여기서, 상기 전지(160)를 충전하기 위한 충전기(150)의 충전전류는 고전류(5A), 중전류(3A), 저전류(1A) 이다. Also, the charger 150 receives information on current control by the controller 120, and charges the battery 160 based on the information. Here, the charging current of the charger 150 for charging the battery 160 is a high current 5A, a middle current 3A, and a low current 1A.

이러한 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템은 전지(160)의 전압을 멀티 비교기(140)에 의해 기설정된 값과 여러번 비교되고 그 비교결과에 따라 충전기(150)에 의해 전지(160)에 멀티 충전전류가 공급되고, 상기 멀티 충전전류의 공급에 따라 상기 전지(160)의 전압이 변하는 상태를 전지 검출부(130)가 제어기(120)에 계속해서 전달함으로써, 이를 통해 충전 프로토콜에 해당하는 전압에 따라 전류가 피드백 제어된다.In the rapid charging system for a mobile lithium ion battery using the multi-stage according to the present invention, the voltage of the battery 160 is compared with a predetermined value by the multi-comparator 140 several times, The battery detecting unit 130 continuously transmits the state in which the voltage of the battery 160 is changed according to the supply of the multi-charging current to the controller 120 by continuously supplying the battery 160 with the multi- The current is feedback controlled according to the voltage corresponding to the charging protocol.

이렇게, 고전류(5A), 중전류(3A), 저전류(1A)의 멀티 스테이지로 충전된 결과가 도 2에 도시된 바와 같다.The result of charging with the multi-stage high current (5A), middle current (3A) and low current (1A) is shown in FIG.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템은 이차전지(160)의 전압을 멀티 비교기(140)에 기설정된 값인 4.1V, 4.15V 및 4.2V와 비교하여 상기 이차전지(160)를 고전류(5A)로 급속히 충전시키며, 이후 상기 중전류(3A)로 충전시킨 후, 상기 이차전지(160)를 저전류(1A)로 충전시킨다.That is, as shown in FIG. 2, the rapid charging system for a mobile lithium ion battery using the multi-stage according to the present invention is configured such that the voltage of the secondary battery 160 is set to 4.1V, 4.15V The secondary battery 160 is rapidly charged with the high current 5A as compared with the voltage of 4.2 V and the secondary battery 160 is charged with the low current 1A after the secondary battery 160 is charged with the middle current 3A.

이제, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전방법을 상세히 설명하고자 한다.Now, with reference to FIG. 3, a method for rapidly charging a mobile lithium ion battery using a multi-stage according to the present invention will be described in detail.

먼저, 전지 검출부(130)를 통해 전지(160)의 현상태를 분석한다(S310).First, the current state of the battery 160 is analyzed through the battery detection unit 130 (S310).

이후, 제어기(120)에 의해 상기 전지 검출부(130)를 통해 검출된 이차전지(160)의 전압이 4.1V 미만인 지가 판단된다(S320). 상기 S320 단계에서 상기 전지(160)의 전압이 4.1V 미만이면, 5A의 정전류로 전지(160)를 급속히 1차 충전시키며(S330), 상기 전지(160)의 전압이 4.1V 이상이면, 상기 전지(160)의 전압이 4.15V 미만인 지가 판단된다(S340).Thereafter, it is determined whether the voltage of the secondary battery 160 detected by the controller 120 through the battery detecting unit 130 is less than 4.1 V (S320). If the voltage of the battery 160 is less than 4.1 V in step S320, the battery 160 is rapidly charged to a constant current of 5 A at step S330. If the voltage of the battery 160 is 4.1 V or more, It is determined whether the voltage of the power supply 160 is less than 4.15 V (S340).

그 후, 상기 S340 단계에서 상기 전지(160)의 전압이 4.15V 미만이면, 3A의 정전류로 전지(160)를 2차 충전시키며(S350), 상기 S340 단계에서 상기 이차전지(160)의 전압이 4.15V 미만이 아니면, 상기 전지(160)의 전압이 4.15V인 지가 판단된다(S360).If the voltage of the battery 160 is less than 4.15 V in step S340, the battery 160 is charged with the constant current of 3A at step S350. In step S340, the voltage of the secondary battery 160 If it is not less than 4.15V, it is determined whether the voltage of the battery 160 is 4.15V (S360).

이후, 상기 S360 단계에서 상기 전지(160)의 전압이 4.15V가 아니면, 상기 S350 단계로 되돌아가고, 상기 전지(160)의 전압이 4.15V 이면, 1A의 정전류로 전지(160)를 3차 충전시킨다(S370).If the voltage of the battery 160 is 4.15 V, the process returns to step S350. If the voltage of the battery 160 is 4.15 V, the battery 160 is charged to the third charge (S370).

그 후, 상기 전지(160)의 전압이 4.2V인 지가 판단된다(S380). 상기 S380 단계에서 상기 전지(160)의 전압이 4.2V가 아니면, 상기 S370 단계로 되돌아가고, 상기 전지(160)의 전압이 4.2V 이면, 충전이 종료된다.Thereafter, it is determined whether the voltage of the battery 160 is 4.2 V (S380). If it is determined in step S380 that the voltage of the battery 160 is not 4.2V, the process returns to step S370. If the voltage of the battery 160 is 4.2V, the charging is terminated.

한편, 도 3의 충전방법에 따른 충전 전압, 충전 전류, 충전 효율 및, 충전온도에 관한 결과는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 그래프와 같다.Meanwhile, the results of charging voltage, charging current, charging efficiency, and charging temperature according to the charging method of FIG. 3 are the same as the graphs shown in FIGS. 4A to 4D.

이러한 본 발명에 따른 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전방법은 이차전지의 충전상태를 확인하면서 고전류(5A), 중전류(3A) 및 저전류(1A)에 의한 급속충전이 행해짐으로써, 일련의 충전 프로토콜에 해당하는 전압에 따라 전류가 피드백 제어되기에, 미충전의 이차전지가 발생하거나, 또, 과충전이 되어서 과도한 화학반응(산화 환원 반응)을 일으키거나 하는 일이 없이, 이차전지를 4.2V까지 적정하게 충전할 수 있어, 상기 이차전지의 내부구조에 손상을 주는 것을 방지할 수 있으며, 이차전지의 수명을 향상시킬 수 있다.The fast charging method of a mobile lithium ion battery using the multi-stage according to the present invention is characterized in that rapid charging by a high current (5A), a middle current (3A) and a low current (1A) is performed while checking the charging state of the secondary battery , The current is feedback-controlled in accordance with a voltage corresponding to a series of the charging protocols, so that an uncharged secondary battery is generated, or the secondary battery is overcharged to cause excessive chemical reaction (redox reaction) Can be suitably charged up to 4.2 V, thereby preventing damage to the internal structure of the secondary battery and improving the service life of the secondary battery.

비록 본 발명의 실시 예에선, 멀티 비교기의 기설정 전압값이 4.1V, 4.15V, 4.2V로 기술되어 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.Although the preset voltage values of the multi-comparator are described as 4.1 V, 4.15 V, and 4.2 V in the embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto.

또한, 이차전지를 충전하기 위한 충전기의 전류도 5A, 3A, 1A로 기술되어 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.Also, the currents of the charger for charging the secondary battery are described as 5A, 3A, and 1A, but the present invention is not limited thereto.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Various changes, modifications or adjustments to the example will be possible. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed as including all changes, modifications, and adjustments that fall within the spirit of the technical idea of the present invention.

110: 전원 120: 제어기
130: 전지 검출부 140: 멀티 비교기
150; 충전기 160: 이차전지
110: power supply 120: controller
130: Battery detector 140: Multi-comparator
150; Charger 160: Secondary battery

Claims (5)

이차전지(160)를 충전하기 위한 전원(110)과;
상기 전원(110)에 접속된 제어기(120)와;
상기 제어기(120)에 접속되고 상기 이차전지(160)의 전압정보를 실시간으로 검출하며, 상기 검출된 전압정보를 상기 제어기(120)에 전달하는 전지검출부(130)와;
상기 제어기(120)에 접속되고 상기 전지검출부(130)에서 제공된 전압정보를 기 설정된 값들과 비교하고, 그 비교결과를 상기 제어기(120)에 전달하는 멀티 비교기(140) 및;
상기 제어기(120)에 접속되고 상기 제어기(120)에 의해 수신된 상기 비교결과에 따라 상기 전지(160)를 충전하는 충전기(150);를 포함하며,
상기 이차전지(160)의 전압을 멀티 비교기(140)에 의한 기설정된 전압값과 여러번 비교되고 그 비교결과에 따라 상기 충전기(150)에 의해 상기 이차전지(160)에 멀티 충전전류가 공급되고, 상기 멀티 충전전류의 공급에 따라 상기 이차전지(160)의 전압이 변하는 상태를 상기 전지 검출부(130)가 상기 제어기(120)에 계속해서 전달함으로써, 충전 프로토콜에 해당하는 전압에 따라 전류가 피드백 제어되도록 구성되고,
상기 멀티 비교기(140)에 의한 기설정된 전압값은 4.1V, 4.15V 및 4.2V이고, 상기 충전전류는 이차전지(160)의 전압이 4.1V 미만이면 5A의 정전류로 이차전지(160)를 충전하고, 이차전지(160)의 전압이 4.1V 이상 4.15V 미만이면 3A의 정전류로 이차전지(160)를 충전하며, 이차전지(160)의 전압이 4.15V 이상 4.2V 미만이면 1A의 정전류로 이차전지(160)를 충전하고, 상기 이차전지(160)의 전압이 4.2V이상이면 이차전지(160)의 충전이 종료되도록 구성된 것을 특징으로 하는 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전시스템.
A power source 110 for charging the secondary battery 160;
A controller (120) connected to the power supply (110);
A battery detector 130 connected to the controller 120 for detecting voltage information of the secondary battery 160 in real time and transmitting the detected voltage information to the controller 120;
A multi-comparator (140) connected to the controller (120) for comparing the voltage information provided by the battery detector (130) with preset values and for transmitting the comparison result to the controller (120);
And a charger (150) connected to the controller (120) and charging the battery (160) according to the comparison result received by the controller (120)
The voltage of the secondary battery 160 is compared with a preset voltage value by the multi comparator 140 and a multi-charging current is supplied to the secondary battery 160 by the charger 150 according to the comparison result, The battery detecting unit 130 continuously transmits the state of the voltage of the secondary battery 160 to the controller 120 according to the supply of the multi-charging current, Respectively,
When the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.1 V, the secondary battery 160 is charged to a constant current of 5 A when the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.1 V, If the voltage of the secondary battery 160 is 4.1 V or more and less than 4.15 V, the secondary battery 160 is charged with the constant current of 3A. If the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.2 V, And the charging of the secondary battery (160) is completed when the voltage of the secondary battery (160) is higher than 4.2 V. The rapid charging system for a mobile lithium ion battery using the multistage.
삭제delete 삭제delete 전지 검출부(130)를 통해 이차전지(160)의 현상태를 분석하는 단계(S310)와;
상기 전지 검출부(130)를 통해 검출된 상기 이차전지(160)의 전압이 4.1V 미만인 지가 판단되는 단계(S320)와;
상기 S320 단계에서 상기 이차전지(160)의 전압이 4.1V 미만이면, 5A의 정전류로 이차전지(160)를 급속히 1차 충전시키는 단계(S330)와;
상기 S320 단계에서, 상기 이차전지(160)의 전압이 4.1V 이상이면, 상기 이차전지(160)의 전압이 4.15V 미만인 지가 판단되는 단계(S340)와;
상기 S340 단계에서 상기 이차전지(160)의 전압이 4.15V 미만이면, 3A의 정전류로 이차전지(160)를 2차 충전시키는 단계(S350)와;
상기 S340 단계에서 상기 이차전지(160)의 전압이 4.15V 미만이 아니면, 상기 전지(160)의 전압이 4.15V인 지가 판단되는 단계(S360)와;
상기 S360 단계에서 상기 이차전지(160)의 전압이 4.15V가 아니면, 상기 S350 단계로 되돌아가고, 상기 이차전지(160)의 전압이 4.15V 이면, 1A의 정전류로 상기 이차전지(160)를 3차 충전시키는 단계(S370) 및;
상기 이차전지(160)의 전압이 4.2V인 지가 판단되는 단계(S380);를 포함하고,
상기 S380 단계에서 상기 이차전지(160)의 전압이 4.2V가 아니면, 상기 S370 단계로 되돌아가고, 상기 전지(160)의 전압이 4.2V 이면, 충전이 종료되는 것을 특징으로 하는 멀티스테이지를 이용한 모바일용 리튬이온전지의 급속 충전방법.
Analyzing the current state of the secondary battery 160 through the battery detecting unit 130 (S310);
A step S320 of determining whether the voltage of the secondary battery 160 detected by the battery detecting unit 130 is less than 4.1 V;
If the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.1 V in step S320, the charging of the secondary battery 160 is rapidly performed at a constant current of 5 A (S330);
If it is determined in step S320 that the voltage of the secondary battery 160 is 4.1 V or more, it is determined whether the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.15 V (step S340).
If the voltage of the secondary battery 160 is less than 4.15 V in step S340, the secondary battery 160 is charged with the constant current of 3A (step S350);
If it is determined in step S340 that the voltage of the secondary battery 160 is not less than 4.15 V, it is determined whether the voltage of the battery 160 is 4.15 V (S360);
If the voltage of the secondary battery 160 is 4.15 V, the process returns to step S350. If the voltage of the secondary battery 160 is 4.15 V, the secondary battery 160 is charged to a constant current of 1 A A step S370 of charging the car;
And determining whether the voltage of the secondary battery 160 is 4.2 V (S380)
If it is determined in step S380 that the voltage of the secondary battery 160 is not 4.2V, the process returns to step S370. If the voltage of the battery 160 is 4.2V, the charging is terminated. A rapid charging method of a lithium ion battery.
삭제delete
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