KR101487736B1 - 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법은 교류 전원을 직류 전원으로 변환시켜 미리 결정된 제1 전압을 출력하는 전원 공급 장치의 설정된 제1 정전류 값을 확인하는 단계; 상기 확인된 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값보다 일정 값 높은 제2 정전류 값으로 설정하는 단계; 상기 설정된 상기 제2 정전류 값을 이용하여 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 상기 제1 전압에서 상기 제1 전압보다 일정 값 낮은 제2 전압으로 다운시키는 단계; 및 상기 전원 공급 장치로부터 수신되는 상기 제2 정전류 값을 이용하여 배터리를 정전류 충전하는 단계를 포함하고, 상기 설정하는 단계는 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값, 상기 배터리의 용량, 및 상기 배터리의 충전 전압 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제2 정전류 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법 및 그 장치 {Method for controlling rapid charging of battery charging cradle and apparatus therefor}

본 발명은 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어에 대한 것으로, 상세하게는 전원 공급 장치와 배터리 사이의 전력 손실을 최소화할 수 있는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 1차 전지는 일단 한번 방전해 버리면 다시 쓸 수 없는 전지를 말하고, 2차 전지는 방전되면 다시 재충전하여 계속 사용할 수 있는 전지를 말한다.

근래에, 피쳐폰(feature phone), 스마트폰(smart phone), PDA(personal digital assistant), 디지털 카메라 등과 같은 휴대기기의 보급의 확산됨에 따라 2차 전지의 수요가 급증하고 있다. 이러한 휴대기기에 사용되는 2차 전지는 안정성이 높고 두께가 얇아 휴대하기 편리한 특성이 요구되는 한편, 빠른 시간에 충전될 수 있으며 충전하는 동안에 충분히 만충전이 될 수 있어 짧은 시간의 충전으로 오래 유지될 수 있는 특성이 요구된다.

이러한 휴대기기에 사용되는 2차 전지의 충전방법으로 일반적으로 사용되는 방법은 정전류(CC; constant current) - 정전압(CV; constant voltage) 충전방법이 있다. 이러한 CC-CV충전방법은 2차 전지를 충전함에 있어서 일정한 정전류로 충전을 수행한 후, 만충전 전위에 가까운 전압에 이르렀을 때, 정전압으로 충전하는 방법이다.

이와 같은 CC-CV 충전방법에 비해서 보다 더 정확한 만충전이 가능하고 또한 더 빠른 충전속도로 충전이 가능한 다양한 충전 방법이 연구되고 있다.

더욱이, 소비전력이 큰 다양한 휴대기기의 보급이 급속도로 확산되면서 전지에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다.

일반적으로, 배터리 충전 거치대에 전원을 공급하는 어댑터(adaptor)와 같은 전원 공급 장치는 일정 전압 예를 들어, 5[V]의 전압 출력을 가지며, 배터리 충전 거치대는 전원 공급 장치의 5[V] 출력 전원을 공급받아 배터리(2차 전지) 충전에 적합한 정전류 정전압원으로 변환하여 충전하는 방식을 가진다.

하지만, 종래 배터리 충전 거치대는 전원 공급 장치의 5[V] 출력 전압과 배터리의 전압 차이에 해당하는 발열 손실이 발생하고, 이런 발열 손실로 인하여 급속 충전 전류량을 증가시키는데 한계가 있다.

따라서, 발열 손실을 줄이면서 급속 충전을 수행할 수 있는 방법 및 장치의 필요성이 요구된다.

한국공개특허공보 제10-2012-0005368호 (공개일 2012.01.16)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 전원 공급 장치와 배터리 사이의 전력 손실을 최소화할 수 있는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명은 전원을 제공하는 전원 공급 장치에 설정된 정전류 값보다 높은 정전류 값을 급속 충전을 위한 정전류 값으로 설정함으로써, 전원 공급 장치의 출력 전압을 다운시키고, 이를 통해 전원 공급 장치의 출력 전압과 배터리의 전압 차이를 줄여 발열 손실을 줄일 수 있으며, 따라서 안정적으로 급속 충전을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 발열 손실을 최소화함으로써, 배터리의 충전 시간을 줄일 수 있고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법은 교류 전원을 직류 전원으로 변환시켜 미리 결정된 제1 전압을 출력하는 전원 공급 장치의 설정된 제1 정전류 값을 확인하는 단계; 상기 확인된 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값보다 일정 값 높은 제2 정전류 값으로 설정하는 단계; 상기 설정된 상기 제2 정전류 값을 이용하여 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 상기 제1 전압에서 상기 제1 전압보다 일정 값 낮은 제2 전압으로 다운시키는 단계; 및 상기 전원 공급 장치로부터 수신되는 상기 제2 정전류 값을 이용하여 배터리를 정전류 충전하는 단계를 포함한다.

상기 설정하는 단계는 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값, 상기 배터리의 용량, 및 상기 배터리의 충전 전압 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제2 정전류 값으로 설정할 수 있다.

상기 확인하는 단계는 상기 전원 공급 장치의 고유 정보를 확인하고, 미리 저장된 복수의 고유 정보에 대한 정전류 값들 중 상기 확인된 상기 고유 정보에 대응하는 정전류 값을 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값으로 확인할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 방법은 상기 정전류 충전에 의해 충전된 상기 배터리의 충전 전압을 검출하는 단계; 상기 검출된 상기 충전 전압이 미리 결정된 기준 전압 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 충전 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 미리 설정된 정전압으로 상기 배터리를 정전압 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 정전압 충전하는 단계는 상기 검출된 상기 충전 전압과 전류 제어를 위한 제어 신호 출력 값에 기초하여 상기 배터리가 충전되는 충전 전류 값을 연산하는 단계; 상기 연산된 상기 충전 전류 값에 기초하여 상기 제어 신호 출력 값을 제어하는 단계; 및 상기 제어된 상기 제어 신호 출력 값에 기초한 충전 전류를 이용하여 상기 배터리를 정전압 충전하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어 신호 출력 값은 펄스 폭 변조(PWM) 출력 값일 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 방법은 상기 배터리의 충전 전압을 검출하는 단계; 상기 검출된 상기 충전 전압과 전류 제어를 위한 제어 신호 출력 값에 기초하여 상기 배터리가 충전되는 충전 전류 값을 연산하는 단계; 및 상기 연산된 상기 충전 전류 값에 기초하여 상기 제어 신호 출력 값을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환시켜 미리 결정된 제1 전압을 출력하는 전원 공급 장치의 설정된 제1 정전류 값을 확인하는 확인부; 상기 확인된 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값보다 일정 값 높은 제2 정전류 값으로 설정하는 설정부; 및 상기 설정된 상기 제2 정전류 값을 이용하여 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 상기 제1 전압에서 상기 제1 전압보다 일정 값 낮은 제2 전압으로 다운시키고, 상기 전원 공급 장치로부터 수신되는 상기 제2 정전류 값을 이용하여 배터리를 정전류 충전하는 충전부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 전원을 제공하는 전원 공급 장치에 설정된 정전류 값보다 높은 정전류 값을 정전류 충전을 위한 정전류 값으로 설정하고, 이를 통해 전원 공급 장치의 출력 전압을 다운시켜 설정된 정전류 값으로 정전류 충전함으로서, 배터리를 안정적으로 급속 충전하고, 전원 공급 장치의 출력 전압과 배터리의 전압 차이를 줄여 발열 손실을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 배터리의 충전 전압과 충전 전류를 제어하기 위한 제어 신호 예를 들어, 펄스 폭 변조(PWM) 출력 값을 이용하여 충전 전류를 감지함으로써, 전류 피드백 제어를 위해 사용되는 저항 값의 크기를 줄이고, 이를 통해 급속 충전 시 저항에 의해 발생되는 발열 손실을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 발열 손실을 최소화함으로써, 배터리의 충전 시간을 줄이고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 장치를 설명하기 위한 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 시간에 따른 급속 충전 과정과 전원 공급 장치의 출력 전압 변화를 설명하기 위한 일 예의 그래프를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5는 도 5의 단계 S440에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 방법에 대한 추가적인 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법 및 그 장치를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 배터리 충전 거치대에 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 출력 전압과 배터리의 전압 차이에 의해 발생되는 발열 손실을 최소화하고, 이를 통해 에너지 효율을 향상시키는 것을 그 요지로 한다.

도 1은 본 발명의 장치를 설명하기 위한 시스템의 구성을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 배터리 충전 시스템은 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치(100)와 배터리를 삽입하여 배터리를 충전하는 배터리 충전 거치대(200)를 포함한다.

전원 공급 장치(100) 예를 들어, 어댑터(adaptor)는 상용 전원인 교류 전원을 일정 전압을 가지는 직류 전원으로 변환시키고, 변환된 직류 전압(이하, "제1 전압"이라 칭함) 예를 들어, 5[V]의 직류 전압을 배터리 충전 거치대(200)로 제공한다.

이 때, 전원 공급 장치(100)의 출력 전압은 본 발명에 따른 급속 충전 제어 장치가 포함된 배터리 충전 거치대(200)의 급속 충전 제어에 의하여 일정 값만큼 다운(down)되며, 전원 공급 장치(100)는 다운된 출력 전압을 배터리 충전 거치대(200)로 제공할 수 있다. 물론, 배터리 충전 거치대(200)로 제공되는 전원 공급 장치(100)의 출력 전압은 정전류 충전일 때와 정전압 충전 일 대 그 값이 상이할 수 있다.

배터리 충전 거치대(200)는 전원 공급 장치(100)와 독립적으로 구성되며, 전원 공급 장치(100)와의 연결을 통해 전원 공급 장치(100)로부터 제공되는 전원을 공급받아 충전하고자 하는 배터리 즉, 2차 전지를 급속 충전한다. 물론, 배터리 충전 거치대(200)는 급속 충전을 수행한 후 배터리가 만충전 상태가 되거나 만충전 전압보다 낮지만 만충전 전압에 가까운 일정 전압 이상이 되면 정전압을 이용한 충전 방식인 정전압 충전을 통하여 배터리의 만충전 상태를 유지한다.

본 발명에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치에 대한 구체적인 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 확인부(210), 설정부(220), 충전부(230), 검출부(240), 판단부(250), 연산부(260), 제어부(270) 및 단자부(280)를 포함한다.

확인부(210)는 배터리 충전 거치대에 연결되는 전원 공급 장치(100)의 설정된 정전류 값을 확인한다.

이 때, 확인부(210)는 전원 공급 장치(100)와 연결되는 시점에 전원 공급 장치(100)로부터 전원 공급 장치(100)에 설정된 제1 정전류 값을 직접 수신하여 확인할 수도 있고, 전원 공급 장치(100)의 고유 정보 예를 들어, 제품의 고유 번호를 확인하여 제품의 고유 번호에 해당하는 정전류 값을 확인할 수도 있다.

예컨대, 배터리 충전 거치대는 전원 공급 장치 제품별 고유 번호와 해당 제품에 설정된 정전류 값을 테이블 형태로 저장하고, 확인부(210)는 배터리 충전 거치대와 연결된 전원 공급 장치(100)의 고유 번호를 전원 공급 장치(100)로부터 수신 또는 전원 공급 장치(100)와 연결된 단자로부터 전원 공급 장치(100)의 고유 정보를 직접 확인한 후 확인된 고유 정보와 미리 저장된 고유 정보를 비교하여 확인된 고유 정보에 해당하는 정전류 값을 연결된 전원 공급 장치(100)의 제1 정전류 값으로 확인한다.

만약, 배터리 충전 거치대에 배터리 충전 거치대와 연결된 전원 공급 장치의 고유 번호가 저장되어 있지 않은 경우가 발생하면, 확인부(210)는 연결된 전원 공급 장치가 비매품의 전원 공급 장치로 인식하여 이에 대한 정보를 제어부(270)로 제공할 수도 있고, 미리 결정된 기본 정전류 값을 해당 전원 공급 장치의 제1 정전류 값으로 결정할 수도 있다.

설정부(220)는 확인부(210)에 의해 확인된 전원 공급 장치의 제1 정전류 값보다 일정 값이 높은 제2 정전류 값을 급속 충전을 수행하기 위한 정전류 값으로 설정한다.

즉, 설정부(220)는 전원 공급 장치(100)에 설정된 정전류 값(제1 정전류 값)보다 높은 정전류 값(제2 정전류 값)을 전원 공급 장치(100)로부터 수신하여 급속 충전을 수행할 수 있도록, 정전류 충전에 사용될 정전류 값으로 설정한다.

이 때, 설정부(220)는 전원 공급 장치(100)의 제1 정전류 값, 충전하고자 하는 배터리의 용량, 및 배터리의 현재 전압 중 적어도 하나를 고려하여 제2 정전류 값을 설정할 수 있다. 즉, 설정부(220)는 제1 정전류 값, 배터리의 용량과 배터리의 충전 전압에 따라 설정되는 제2 정전류 값이 상이하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 설정부(220)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 연결된 전원 공급 장치(100)의 제1 정전류 값(CC1)(312)보다 일정 값(A) 높은 제2 정전류 값(CC2)(311)을 정전류 충전을 위한 정전류 값으로 설정한다. 즉, 정전류 충전 구간에서, 급속 충전을 수행하기 위해 전원 공급 장치의 제1 정전류 값(CC1)(312)이 아닌 제2 정전류 값(CC2)(311)으로 정전류 충전을 수행할 수 있도록 한다.

충전부(230)는 설정부(220)에 의해 설정된 제2 정전류 값을 전원 공급 장치(100)로부터 수신하여 배터리를 정전류 충전하고, 제2 정전류 값을 전원 공급 장치(100)로부터 수신함으로써, 전원 공급 장치(100)의 출력 전압인 제1 전압보다 일정 값 낮은 제2 전압으로 다운시킨다.

예컨대, 종래 배터리 충전 거치대와 연결되는 전원 공급 장치는 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 전압(5V)(330)를 제공하지만, 본 발명에 따른 배터리 충전 거치대는 전원 공급 장치에 설정된 제1 정전류 값보다 높은 제2 정전류 값을 요구하기 때문에 일정 값(B)만큼 전압 강하 현상이 발생하여 제2 전압(V1)(340)이 수신된다. 한편, 도 3a에 도시된 저전압/저전류 충전 구간(L)에서는 낮은 배터리 전압으로 인한 과전류의 발생을 방지하기 위한 안전 장치로서 충전 전류를 일시적으로 낮은 레벨로 제어하는 구성이 도시된다. 이 때 저전압/저전류 충전 구간(L)은 정전류 충전 구간에 비하면 짧은 시간을 가지는데 이는 해당 구간에서의 충전 전압이 낮은 전류에 의해서도 신속하게 상승하는 이차 전지의 특성에 기인한 것이다.

이 때, 제2 전압(V1)은 배터리의 전압보다 큰 전압 값일 수 있으며, 배터리 충전 거치대는 정전류 충전 구간에서 정전압 충전 구간으로 변경되면 정전압 충전을 수행하기 때문에 원래의 전압인 제1 전압(5V)을 수신할 수 있다.

또한, 충전부(230)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 배터리의 충전 전압이 미리 설정된 기준 전압 이상이면 미리 설정된 정전압으로 배터리를 정전압 충전하는데, 충전 전압이 기준 전압 이상인 시점에 정전류 충전 구간에서 정전압 충전 구간으로 바로 변경할 수도 있지만, 정전류 충전 구간을 어느 정도 유지한 후 정전압 충전 구간으로 변경할 수도 있으며, 이에 대한 내용은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 자명하기에 그 상세한 설명은 생략한다.

이 때, 기준 전압은 배터리의 만충전 전압이거나 만충전 전압보다 일정 값만큼 작은 전압일 수 있으며, 이런 기준 전압은 급속 충전 시간(정전류 충전 시간), 배터리의 현재 전압, 배터리의 용량 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다.

나아가, 충전부(230)는 배터리 충전 시 충전 초기 저전압에 대한 안전을 위하여 일정 시간 동안 예를 들어, 도 3a에 도시된 L 시간 동안, 검출부(240)에 의한 배터리의 전압 검출을 통해 저전압/저전류 충전을 수행한 후 정전류 충전을 수행한다. 또한, 배터리 충전 거치대는 배터리를 보호할 수 있는 보호회로나 과전류를 보호할 수 있는 회로 등을 포함할 수도 있다.

물론, 충전부(230)는 제어부(270)에 의해 제어를 통해 정전압 충전을 수행할 수 있다.

검출부(240)는 정전류 충전 또는 정전압 충전에 의해 충전되는 배터리의 충전 전압을 검출한다.

즉, 검출부(240)는 정전류 충전 구간에서 제2 정전류 값에 의해 급속 충전되는 배터리의 전압을 지속적으로 검출하고, 정전압 충전 구간에서 정전압에 의해 만충전 상태를 유지할 수 있도록 배터리의 전압을 지속적으로 검출한다.

물론, 검출부(240)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 저전압/저전류 충전 구간(L)에서도 배터리의 전압을 검출한다.

판단부(250)는 검출부(240)에 의해 검출된 배터리의 전압이 미리 결정된 기준 전압 이상인지 판단한다.

즉, 판단부(250)는 본 발명의 급속 충전 구간인 정전류 충전 구간에서 정전압 충전 구간으로의 변경을 판단하기 위한 구성이다. 예컨대, 판단부(250)는 도 3a에 도시된 배터리의 충전 전압(320)과 기준 전압을 비교하여 충전 전압이 기준 전압 이상인지 판단한다. 이 때, 판단부(250)는 충전 전압(320)이 기준 전압 이상인 시간이 일정 시간 이상일 때 정전압 충전 구간으로 변경되는 것으로 판단할 수 있다.

판단부(250)는 이런 판단 결과를 제어부(270)로 제공할 수 있다.

연산부(260)는 검출부(240)에 의해 검출된 배터리의 충전 전압과 전류 제어를 위한 제어 신호 출력 값에 기초하여 배터리가 충전되는 충전 전류 값을 연산한다.

이 때, 연산부(260)는 정전류 충전 구간에서 배터리가 충전되는 충전 전류 값을 연산할 수도 있고, 충전 전류 값이 변하는 정전압 충전 구간에서 배터리가 충전되는 충전 전류 값을 연산할 수도 있다. 물론, 연산부(260)가 정전압 충전 구간에서만 충전 전류 값을 연산하는 경우에는 제어부(270)에서 연산부(260)에 대한 제어를 수행할 수 있다.

여기서, 제어 신호 출력 값은 충전 전류 값을 제어하기 위한 신호 값으로, 펄스 폭 변조(PWM)의 출력 값일 수 있으며, 펄스 폭 변조 출력 값은 펄스 듀티(pulse duty) 값일 수 있다.

즉, 연산부(260)는 배터리의 충전 전압과 해당 충전 전압에서의 PWM 출력 값의 비교를 통해 현재 배터리를 충전하고 있는 충전 전류 값을 연산할 수 있다.

연산부(260)는 충전 전류 값을 연산하는데, 배터리의 충전 전압과 PWM 출력 값 뿐만 아니라 추가적인 적어도 하나 이상의 저항 값을 이용할 수도 있으며, 사용되는 적어도 하나 이상의 저항 값은 발열 손실을 최소화할 수 있는 값일 수 있고, 저항들의 연결 또한 발열 손실을 최소화할 수 있는 구조로 연결될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 검출된 충전 전압과 PWM 출력 값을 통해 충전 전류 값을 연산할 수 있기 때문에 제어 모듈인 MCU의 AD 값의 검출에 의존하지 않아도 되며, 충전 전류 값의 검출 또는 전류 제어를 위해 사용되는 저항을 제거하거나 그 값을 낮출 수 있고, 이를 통해 해당 저항에 의해 발생되는 발열 손실을 줄이거나 최소화할 수 있으므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

단자부(280)는 배터리와 배터리 충전 거치대를 연결시키는 구성으로, 최소 (+) 단자와 (-) 단자를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 배터리의 용량을 확인하기 위한 추가적인 단자를 포함할 수도 있다. 물론, 단자부(280)를 구성하는 단자의 수가 이에 한정되지는 않으며, 필요에 따라 단자 수는 달라질 수 있다.

제어부(270)는 본 발명에 따른 급속 충전 제어 장치의 구성들을 전반적으로 제어하는 구성으로, 정전류 충전과 정전압 충전을 제어하고, 배터리 충전을 위한 충전 전류 값을 제어한다.

즉, 제어부(270)는 제어신호 출력 값을 제어하여 충전 전류 값을 제어하고, 이를 통해 정전류 충전과 정전압 충전을 수행하여 배터리를 빠른 시간에 충전할 수 있도록 한다.

이 때, 제어부(270)는 PWM의 듀티를 제어함으로써, 정전류 충전과 정전압 충전을 제어할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치는 전원 공급 장치의 제1 정전류 값보다 높은 제2 정전류 값을 이용하여 정전류 충전을 수행함으로써, 전원 공급 장치의 출력을 일정 값만큼 다운시키고, 이를 통해 전원 공급 장치의 출력 전압과 배터리의 전압 차이를 줄여 배터리 충전 거치대에서의 발열 손실을 최소화할 수 있다.

따라서, 본 발명의 장치는 발열 손실을 최소화하여 에너지 충전 효율을 향상시킬 수 있고, 배터리를 빠른 시간에 충전시킬 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 장치는 충전 전류를 감지하기 위한 저항 값을 최소화할 수 있기 때문에 해당 저항에 의해 발생되는 발열 손실 또한 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 급속 충전 제어 방법은 배터리가 배터리 충전 거치대에 삽입되고 배터리 충전 거치대에 전원 공급 장치 예를 들어, 어댑터가 연결되면, 연결된 배터리의 전압을 검출한 후 배터리의 초기 충전 시의 안전을 위하여 미리 결정된 시간 동안 저전압/저전류 충전을 수행한다(S410 내지 S430).

저전압/저전류 충전을 수행한 후 연결된 전원 공급 장치에 설정된 정전류 값 즉, 제1 정전류 값을 확인한다(S440).

이 때, 제1 정전류 값을 확인하는 단계 S440은 전원 공급 장치로부터 해당 값을 직접 수신하여 확인할 수도 있고, 연결된 전원 공급 장치의 고유 정보를 수신하여 고유 정보를 통해 제1 정전류 값을 확인할 수도 있다. 고유 정보를 통해 제1 정전류 값을 확인하는 구체적인 과정에 대해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 도 5의 단계 S440에 대한 일 실시예 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 제1 정전류 값을 확인하는 단계(S440)는 연결된 전원 공급 장치의 고유 정보를 확인한다(S510).

여기서, 전원 공급 장치의 고유 정보는 해당 제품에 설정된 정전류 값을 확인할 수 있는 고유한 정보로서, 동일한 제품에 대해서는 동일한 고유 정보를 가지는 것이 바람직하며, 고유 정보를 확인하는 방법은 전원 공급 장치와의 통신을 통해 전원 공급 장치로부터 수신할 수도 있고, 연결 단자를 통해 제품을 구별할 수 있는 정보의 확인을 통해 획득될 수도 있다.

단계 S510에서 고유 정보가 확인되면, 배터리 충전 거치대에 미리 저장된 적어도 하나 이상의 전원 공급 장치에 대한 고유 정보에 대응하는 정전류 값들 중 확인된 고유 정보에 해당하는 정전류 값을 확인한다(S520).

단계 S520에서 확인된 정전류 값을 배터리 충전 거치대에 연결된 전원 공급 장치에 설정된 제1 정전류 값으로 확인한다(S530).

물론, 상황에 따라 연결된 전원 공급 장치의 고유 정보가 확인되지 않거나 확인된 고유 정보가 배터리 충전 거치대에 저장되어 있지 않은 경우에는, 미리 결정된 기준 정전류 값을 제1 정전류 값으로 확인할 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 단계 S440에 의해 전원 공급 장치의 제1 정전류 값이 확인되면, 확인된 제1 정전류 값보다 일정 값(예를 들어, 도 3a에 도시된 "A") 높은 정전류 값을 급속 충전을 수행하기 위한 제2 정전류 값으로 설정한다(S450).

이 때, 단계 S450은 연결된 전원 공급 장치의 제1 정전류 값, 배터리 충전 거치대에 삽입되어 충전하고자 하는 배터리의 용량, 및 배터리의 현재 전압 중 적어도 하나를 고려하여 제2 정전류 값을 설정할 수 있다. 즉, 단계 S450은 제1 정전류 값, 배터리의 용량, 및 배터리의 현재 전압 중 적어도 하나 이상을 파라미터로 하는 함수를 통해 제2 정전류 값을 설정하기 위한 일정 값(예를 들어, 도 3a에 도시된 "A")을 계산하고, 이를 통해 제2 정전류 값을 설정할 수 있다.

제2 정전류 값이 설정되면, 설정된 제2 정전류 값을 전원 공급 장치로부터 수신함으로써, 전원 공급 장치의 출력 전압을 제1 전압에서 일정 값만큼 낮은 제2 전압으로 다운시킨다(S460).

즉, 단계 S460은 전원 공급 장치에 설정된 제1 정전류 값보다 높은 제2 정전류 값을 전원 공급 장치로 요구하기 때문에 전원 공급 장치의 출력 전압은 일정 값(예를 들어, 도 3b에 도시된 "B")만큼 전압 강하 현상이 발생하여 제1 전압에서 제2 전압으로 다운된다.

배터리 충전 거치대는 전원 공급 장치의 출력 전압이 제2 전압으로 다운된 상태에서, 전원 공급 장치로부터 수신된 제2 정전류 값을 이용하여 배터리를 정전류 충전한다(S470).

이 때, 정전류 충전은 기존의 제1 정전류 값보다 높은 제2 정전류 값으로 배터리를 급속 충전하기 때문에 충전 시간은 더 빨라지고, 전원 공급 장치의 출력 전압이 기존의 제1 전압보다 낮은 제2 전압 상태이기 때문에 전원 공급 장치의 출력 전압과 배터리의 전압 차이가 그 만큼 줄어들게 되어 전원 공급 장치와 배터리 사이의 발열 손실을 줄일 수 있다.

또한, 도 4에는 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 방법은 배터리의 충전 전압을 검출하고, 검출된 배터리의 충전 전압과 전류 제어를 위한 제어 신호 출력 값 예를 들어, PWM 출력 값을 이용하여 배터리를 충전하고 있는 충전 전류 값을 연산하며, 연산된 충전 전류 값에 기초하여 전류 제어를 위한 PWM 출력 값을 제어할 수도 있다. 물론, 정전류 충전 시에는 제2 정전류 값으로 배터리를 충전하기 때문에 제2 정전류 값으로 배터리를 충전할 수 있도록 PWM 출력 값을 제어하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 방법에 대한 추가적인 동작 흐름도를 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 방법은 제2 정전류 값에 의한 정전류 충전을 수행하는 과정에서 배터리의 충전 전압을 검출하고, 검출된 배터리의 충전 전압이 미리 결정된 기준 전압 이상인지 판단한다(S610, S620).

여기서, 단계 S620은 급속 충전 구간인 정전류 충전 구간에서 정전압 충전 구간으로의 변경을 판단하기 위한 단계로서, 배터리의 충전 전압과 기준 전압을 비교하여 충전 전압이 기준 전압 이상인 시점에서 정전압 충전 구간으로의 변경으로 판단할 수도 있고, 충전 전압이 기준 전압 이상인 시간이 일정 시간 이상일 때 정전압 충전 구간으로의 변경으로 판단할 수도 있다.

단계 S620에 의한 판단 결과, 정전압 충전으로의 변경이 필요한 시점으로 판단되면 미리 결정된 정전압으로 배터리를 정전압 충전하고(S630), 그렇지 않은 경우에는 단계 S450 단계로 피드백한다.

여기서, 정전압 충전을 수행하면, 충전 전류 값이 변화되기 때문에 충전 전류 값을 검출하는 과정이 필요하며, 본 발명에서는 전류 피드백 제어를 위한 저항과 저항에 걸리는 전압에 대한 AD 값을 이용한 방식이 아니라 발열 손실을 최소화하기 위한 방식을 사용하며, 이에 대해 설명한다.

본 발명에서 충전 전류 값을 검출하기 위해, 단계 S610에 의해 검출된 배터리의 충전 전압과 전류 제어를 위한 제어신호 출력 값 예를 들어, PWM 출력 값을 이용하여 충전 전류 값을 연산한다(S640).

예컨대, 단계 S640은 배터리의 충전 전압, PWM 출력 값 예를 들어, 펄스 듀티 값 그리고 충전 전류 값을 연산하기 위해 사용되는 추가적인 적어도 하나 이상의 저항 값을 이용하여 배터리를 충전하고 있는 충전 전류 값을 연산한다.

단계 S640에 의해 충전 전류 값이 연산되면, 연산된 충전 전류 값을 이용하여 충전 전류를 제어하는 제어신호 출력 값을 제어하고, 제어된 제어 신호 출력 값에 대응하는 충전 전류를 이용하여 배터리를 충전한다(S660).

도 6에서 본 발명의 정전압 충전에 대해 설명하였지만, 본 발명에서의 정전압 충전은 기존의 모든 정전압 충전 방식을 적용할 수 있으며, 따라서 상술한 정전압 충전 방식에 한정되지 않는다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

1. 교류 전원을 직류 전원으로 변환시켜 미리 결정된 제1 전압을 출력하는 전원 공급 장치의 설정된 제1 정전류 값을 확인하는 단계;
   상기 확인된 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값보다 일정 값 높은 제2 정전류 값으로 설정하는 단계;
   상기 설정된 상기 제2 정전류 값을 이용하여 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 상기 제1 전압에서 상기 제1 전압보다 일정 값 낮은 제2 전압으로 다운시키는 단계;
   상기 전원 공급 장치로부터 수신되는 상기 제2 정전류 값을 이용하여 배터리를 정전류 충전하는 단계;
   상기 배터리의 충전 전압을 검출하는 단계;
   상기 검출된 상기 충전 전압과 전류 제어를 위한 제어 신호 출력 값에 기초하여 상기 배터리가 충전되는 충전 전류 값을 연산하는 단계; 및
   상기 연산된 상기 충전 전류 값에 기초하여 상기 제어 신호 출력 값을 제어하는 단계
   를 포함하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 설정하는 단계는
   상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값, 상기 배터리의 용량, 및 상기 배터리의 충전 전압 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제2 정전류 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 확인하는 단계는
   상기 전원 공급 장치의 고유 정보를 확인하고, 미리 저장된 복수의 고유 정보에 대한 정전류 값들 중 상기 확인된 상기 고유 정보에 대응하는 정전류 값을 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값으로 확인하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 검출된 상기 충전 전압이 미리 결정된 기준 전압 이상인지 판단하는 단계; 및
   상기 충전 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 미리 설정된 정전압으로 상기 배터리를 정전압 충전하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 정전압 충전하는 단계는
   상기 제어된 상기 제어 신호 출력 값에 기초한 충전 전류를 이용하여 상기 배터리를 정전압 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어 신호 출력 값은
   펄스 폭 변조(PWM) 출력 값인 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 방법.
7. 삭제
8. 교류 전원을 직류 전원으로 변환시켜 미리 결정된 제1 전압을 출력하는 전원 공급 장치의 설정된 제1 정전류 값을 확인하는 확인부;
   상기 확인된 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값보다 일정 값 높은 제2 정전류 값으로 설정하는 설정부;
   상기 설정된 상기 제2 정전류 값을 이용하여 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 상기 제1 전압에서 상기 제1 전압보다 일정 값 낮은 제2 전압으로 다운시키고, 상기 전원 공급 장치로부터 수신되는 상기 제2 정전류 값을 이용하여 배터리를 정전류 충전하는 충전부;
   상기 배터리의 충전 전압을 검출하는 검출부;
   상기 검출된 상기 충전 전압과 전류 제어를 위한 제어 신호 출력 값에 기초하여 상기 배터리가 충전되는 충전 전류 값을 연산하는 연산부; 및
   상기 연산된 상기 충전 전류 값에 기초하여 상기 제어 신호 출력 값을 제어하는 제어부
   를 포함하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 설정부는
   상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값, 상기 배터리의 용량, 및 상기 배터리의 충전 전압 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제2 정전류 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 확인부는
    상기 전원 공급 장치의 고유 정보를 확인하고, 미리 저장된 복수의 고유 정보에 대한 정전류 값들 중 상기 확인된 상기 고유 정보에 대응하는 정전류 값을 상기 전원 공급 장치의 상기 제1 정전류 값으로 확인하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 검출된 상기 충전 전압이 미리 결정된 기준 전압 이상인지 판단하는 판단부
    를 더 포함하고,
    상기 충전부는
    상기 충전 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 미리 설정된 정전압으로 상기 배터리를 정전압 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 거치대의 급속 충전 제어 장치.
12. 삭제

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