KR101591928B1 - 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법 - Google Patents

급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101591928B1
KR101591928B1 KR1020140169728A KR20140169728A KR101591928B1 KR 101591928 B1 KR101591928 B1 KR 101591928B1 KR 1020140169728 A KR1020140169728 A KR 1020140169728A KR 20140169728 A KR20140169728 A KR 20140169728A KR 101591928 B1 KR101591928 B1 KR 101591928B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charging
charger
value
battery pack
current
Prior art date
Application number
KR1020140169728A
Other languages
English (en)
Inventor
여종률
Original Assignee
주식회사 투에이치솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 투에이치솔루션 filed Critical 주식회사 투에이치솔루션
Priority to KR1020140169728A priority Critical patent/KR101591928B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101591928B1 publication Critical patent/KR101591928B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법을 공개한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 장치는, 일반 충전기로부터 공급되는 충전 전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있는 일반 충전 회로부와, 급속 충전기로부터 공급되는 충전 전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있는 급속 충전 회로부를 모두 구비함으로써, 사용자가 어떤 충전기를 접속하더라도, 배터리 팩의 충전이 가능하다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 장치는, 급속 충전기가 연결되어 급속 충전 회로부를 통해서 충전이 수행되는 동안에, 배터리 팩의 전압을 지속적으로 조사하여, 충전이 사전에 설정된 용량만큼 완료되면, 일반 충전 장치를 이용하여 충전을 수행함으로써, 배터리 팩의 열화없이, 배터리 팩을 완전히 충전시킬 수 있다.

Description

급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법{Quick charger and quick charging method using the same}
본 발명은 충전 장치 및 충전 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법에 관한 것이다.
스마트폰과 같이 대화면을 구비한 휴대용 전자기기의 보급이 확대되면서, 휴대용 전자기기에 전력을 공급하는 배터리의 수명에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히, 최근에는 사용자들이 대화면을 구비한 휴대용 전자기기들을 이용하여 인터넷에 접속하거나, 다운로드한 영상 콘텐츠를 재생하는 것이 일반화되어, 휴대용 전자기기 내부에 수용되어 전력을 공급하는 배터리의 방전 속도가 매우 빨라지는 추세이므로, 사용자들은 교체할 보조 배터리를 항시 휴대해야하는 불편함을 감수해야 하고, 교체할 보조 배터리를 준비하지 못한 경우에는 별도의 충전기를 이용하여 충전을 한 후 사용해야하는 불편함이 발생하고 있다.
그런데, 일반 충전기로 휴대용 전자기기의 배터리를 충전하는 경우에는 약 2~3시간의 시간이 소요되므로, 바쁜 현대인들에게는 이러한 충전방식은 매우 답답하게 느껴진다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 일반 충전기보다 더 높은 전류값을 갖는 충전 전류를 공급함으로써 보다 짧은 시간내에 충전을 수행하는 급속 충전기가 보급되고 있다. 그러나, 이러한 급속 충전기는 배터리가 정상적으로 입력받을 수 있는 전압 및 전류보다 더 높은 전압과 전류를 배터리로 공급하여 충전을 수행하므로, 배터리의 열화가 발생하거나, 충분한 시간을 충전하여도 완전 충전이 되지 않는 문제점이 발생하고 있다.
참고로, 급속 충전과 관련된 배경 기술로는 한국특허공개 제 2013-0120229 호(2013.11.04 공개) 및 한국등록특허 제 10-1308711 호(2013.09.25 공고) 등이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자가 일반 충전기 및 급속 충전기 중 어느 것을 이용하더라도, 모두 접속이 가능하고, 내부에 수용된 배터리 팩을 충전시킬 수 있는 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은, 급속 충전기를 이용하여 충전을 수행함으로써 급속 충전을 구현하면서도, 배터리의 열화를 방지하고, 배터리를 완전 충전시킬 수 있는 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 장치는, 입력 포트를 통해서 외부로부터 입력되는 충전 전력을 사전에 정의된 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여, 내부에 배터리 보호회로 및 배터리 셀을 포함는 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 충전시키는 일반 충전 회로부; 상기 입력 포트를 통해서 외부로부터 입력되는 충전 전력을 상기 제 1 전압값 및 상기 제 1 전류값보다 큰 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 상기 일반 충전 회로부보다 더 짧은 시간에 충전시키는 급속 충전 회로부; 및 외부로부터 입력되는 충전 전력의 전압값을 조사하여 상기 일반 충전 회로부 또는 상기 급속 충전 회로부 중 어느 하나를 활성화하고, 다른 하나를 비활성화하여 충전을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 입력 포트에는 사전에 정의된 제 1 충전 전류를 출력하는 일반 충전기 또는 상기 제 1 충전 전류보다 높은 전류값을 갖는 제 2 충전 전류를 출력하는 급속 충전기가 접속되고, 상기 제어부는, 상기 일반 충전기가 접속되었다고 판단되면 상기 일반 충전 회로부를 활성화시키고, 상기 급속 충전기가 접속되었다고 판단되면 상기 급속 충전 회로부를 활성화시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 입력 포트에 충전기가 연결되면, 상기 급속 충전 회로부를 활성화시켜 충전기와 상기 급속 충전 회로부를 상기 입력 포트를 통해서 연결시키며, 입력포트에서 사전에 정의된 시간동안 전압값을 측정하고, 측정된 전압값을 소정 시간동안 적분 연산하여, 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 이상인 경우에는 상기 급속 충전기가 연결된 것으로 판단하여, 상기 급속 충전 회로부로부터 상기 배터리 팩으로 충전 전류를 공급하고, 상기 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 미만인 경우에는 상기 일반 충전기가 연결된 것으로 판단하여, 상기 급속 충전 회로부를 비활성화시키고, 상기 일반 충전 회로부를 활성화시켜 상기 배터리 팩으로 충전 전류를 공급할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 급속 충전 회로부를 통해서 상기 배터리 팩의 충전을 진행하던 중에 상기 배터리 팩의 배터리 전압을 측정하고, 상기 측정된 전압이 상기 배터리 보호회로의 보호 전압보다 낮도록 설정된 임계 전압 이상이 되면, 상기 급속 충전 회로부를 비활성화시키고, 상기 일반 충전 회로부를 활성화시켜 일반 충전 회로부를 통해서 상기 배터리 팩을 완전 충전 시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 배터리 전압을 칼만 필터(Karman Filter)에 적용하여 계산된 값을 상기 임계 전압과 비교할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 일반 충전 회로부를 통해서 상기 배터리 팩을 충전할 때, 상기 배터리 팩으로 유입되는 전류를 측정한 전류 측정값을 임계 전류값과 비교하고, 전류 측정값이 상기 임계 전류값보다 작아지면 충전을 완료하여 상기 일반 충전 회로부를 비활성화시킬 수 있다.
또한, 상기 급속 충전 장치는, 상기 일반 충전 회로부와 제 1 노드 사이에 역전류를 방지하는 제 1 다이오드; 상기 급속 충전 회로부와 상기 제 1 노드 사이에 역전류를 방지하는 제 2 다이오드; 및 상기 제 1 노드와 상기 배터리 팩 사이에 연결된 저항과, 상기 저항의 양단에 걸리는 전압을 증폭하여 상기 제어부로 출력함으로써 전류를 측정하는 증폭부를 포함하는 전류 측정 수단을 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 방법은, 내부에 배터리 보호회로 및 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩이 수용된 급속 충전 장치에서 상기 배터리 팩을 충전시키는 급속 충전 방법으로서, (a) 급속 충전 장치에 충전기가 접속되면, 접속된 충전기가 일반 충전기인지 또는 상기 일반 충전기보다 높은 값의 전류를 출력하는 급속 충전기인지 판별하는 단계; (b) 접속된 충전기가 일반 충전기인 경우에, 상기 일반 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 사전에 정의된 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여, 상기 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 충전시키는 단계; 및 (c) 접속된 충전기가 급속 충전기인 경우에, 상기 급속 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 상기 제 1 전압값 및 상기 제 1 전류값보다 큰 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 충전시키는 단계;를 포함하고, 상기 (c) 단계에서, 상기 배터리 팩의 충전중에 배터리 전압을 측정하고, 상기 측정된 배터리 전압이 상기 배터리 보호회로의 보호 전압보다 낮도록 설정된 임계 전압 이상이 되면, 상기 급속 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 상기 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력함으로써, 상기 배터리를 완전 충전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 급속 충전 장치에 충전기가 접속되면, 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력하면서 충전기로부터 입력되는 전압값을 사전에 정의된 시간동안 측정하고, 측정된 전압값을 소정 시간동안 적분 연산하여, 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 이상인 경우에는 상기 급속 충전기가 연결된 것으로 판단하고, 상기 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 미만인 경우에는 상기 일반 충전기가 연결된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 방법은, (d) 상기 배터리 팩의 충전중에 상기 배터리 팩으로 유입되는 전류를 측정한 전류 측정값을 임계 전류값과 비교하고, 전류 측정값이 상기 임계 전류값보다 작아지면 상기 배터리 팩으로의 충전 전류 공급을 중단함으로써 충전을 완료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 장치는, 일반 충전기로부터 공급되는 충전 전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있는 일반 충전 회로부와, 급속 충전기로부터 공급되는 충전 전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있는 급속 충전 회로부를 모두 구비함으로써, 사용자가 어떤 충전기를 접속하더라도, 배터리 팩의 충전이 가능하다.
특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 장치는, 급속 충전기가 연결되어 급속 충전 회로부를 통해서 충전이 수행되는 동안에, 배터리 팩의 전압을 지속적으로 조사하여, 충전이 사전에 설정된 용량만큼 완료되면, 일반 충전 장치를 이용하여 충전을 수행함으로써, 배터리 팩의 열화없이, 배터리 팩을 완전히 충전시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 급속 충전 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 충전기 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 급속 충전 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 급속 충전 장치(300)는 입력 포트(360)를 통해서, 일반 충전기(310) 또는 급속 충전기(330)와 연결되고, 하우징 내부에는 일반 충전 회로부(310), 제어부(320), 및 급속 충전 회로부(330)를 포함하며, 배터리 팩(350)은 착탈식으로 하우징 내부에 수용될 수 있다.
여기서, 일반 충전 회로부(310), 제어부(320), 급속 충전 회로부(330)는 모두 반도체 IC로 구현될 수 있고, 배터리 팩(350)은 내부에 배터리 보호회로와 하나 이상의 배터리 셀을 포함한다.
또한, 회로적인 구성을 설명하면, 일반 충전 회로부(310)와 제 1 노드(370) 사이에는 급속 충전 회로부(330)에서 출력된 충전 전류가 일반 충전 회로부(310)로 유입되는 역전류를 방지하는 제 1 다이오드(312)가 설치되고, 급속 충전 회로부(330)와 제 1 노드(370) 사이에도 일반 충전 회로부(310)에서 출력된 충전 전류가 급속 충전 회로부(330)로 유입되는 역전류를 방지하는 제 2 다이오드(332)가 설치된다.
또한, 제 1 노드(370)와 배터리 팩(350) 사이에는 배터리 팩(350)으로 유입되는 충전 전류를 측정하기 위한 저항(341)이 연결되고, 일반 충전 회로부(310) 또는 급속 충전 회로부(330)로부터 배터리 팩(350)으로 충전 전류가 입력될 때 저항(341)의 양단에 걸리는 전압을 증폭하여 제어부(320)로 출력함으로써 제어부(320)로 하여금 전류를 측정하도록 하는 증폭부(343)가 제 1 노드(370)와 제어부(320) 사이에 연결되도록 설치된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서 전류 측정 수단은 저항(341)과 증폭부(343)로 구성된다.
또한, 상기 저항(341)과 배터리 팩(350) 사이에는 제어부(320)로 연결되는 접점이 형성되어 제어부(320)는 배터리 팩(350)의 전압을 측정할 수 있다.(여기서, 접점에서 측정된 배터리 팩의 측정 전압은 배터리 셀의 전압이라고 가정한다).
각각의 구성에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 입력 포트(360)는 일반 충전기(310) 또는 급속 충전기(330)가 접속되어 고정되는 구성으로서, 일반 충전기(310) 또는 급속 충전기(330)로부터 입력되는 충전 전력을 일반 충전 회로부(310) 및 급속 충전 회로부(330)로 제공한다.
여기서, 일반 충전기(310)는, 일반적으로 스마트폰이나 이동통신 단말기를 충전하는데 이용되는 표준 충전기로서 220V 또는 110V 상용 전원과 연결되어 12V, 1A~2A 의 전류를 갖는 충전 전력을 입력 포트(360)로 출력한다.
급속 충전기(330)는 일반 충전기(310)보다 높은 전류값을 갖는 충전 전력을 출력함으로써 스마트폰이나 이동통신 단말기들을 보다 급속하게 충전할 수 있도록 하는 충전기로서, 220V 또는 110V 상용 전원과 연결되어 12V, 5A~6A 의 전류를 갖는 충전 전력을 입력 포트(360)로 출력한다.
사용자는 자신의 필요에 따라서 일반 충전기(310) 또는 급속 충전기(330)를 입력 포트(360)에 꽂아서 충전을 수행할 수 있다.
일반 충전 회로부(310)는 입력 포트(360)를 통해서 일반 충전기(310) 또는 급속 충전기(330)로부터 제공된 충전 전력을 사전에 정의된 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여 배터리 팩(350)으로 출력한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일반 충전 회로부(310)는 입력 포트(360)로부터 입력되는 충전 전력을 이용하여, 약 14.8V의 전압값 및 1.5A의 전류값을 갖는 충전 전류로 변환하여 배터리 팩(350)으로 출력한다. 여기서, 제 1 전압값과 제 1 전류값은 설계 사양에 따라서 변화될 수 있음은 물론이다.
급속 충전 회로부(330)는 입력 포트(360)를 통해서 급속 충전기(330)로부터 제공된 충전 전력을 사전에 정의된 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 배터리 팩(350)으로 출력한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 2 전압값 및 제 2 전류값은 일반 충전 회로부(310)에서 출력되는 제 1 전압값 및 제 1 전류값보다 더 높도록 설정되는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 회로부(330)는 입력 포트(360)로부터 입력되는 충전 전력을 약 15.5V~16V의 전압값 및 3.5A의 전류값을 갖는 충전 전류로 변환하여 배터리 팩(350)으로 출력한다. 여기서, 제 2 전압값과 제 2 전류값 역시, 설계 사양에 따라서 변화될 수 있음은 물론이다.
제어부(320)는 입력 포트(360)에 충전기가 접속된 것을 감지하면, 접속된 충전기가 일반 충전기(310)인지 또는 급속 충전기(330)인지 여부를 판별하고, 접속된 충전기가 급속 충전기(330)인 경우, 급속 충전 회로부(330)를 활성화시켜, 급속 충전 회로부(330)를 통해서 배터리 팩(350)을 충전한다. 이 때, 급속 충전 회로부(330)를 통해서 높은 충전 전압과 충전 전류를 지속적으로 배터리 팩(350)으로 공급할 경우, 배터리 팩(350)이 열화되는 문제점 및 배터리 팩(350)이 완전히 충전되지 않는 문제점이 발생한다. 또한, 배터리 팩(350)의 보호회로(미도시 됨)는 배터리 셀(미도시 됨)의 전압 레벨이 일정 전압 레벨(보호 전압 레벨) 이상이 되면, 그 이상의 전압을 갖는 충전 전류가 유입될 경우, 배터리 셀을 보호하기 위해서 충전 전류의 유입을 차단하도록 작동한다.
따라서, 제어부(320)는 상술한 문제점들을 해결하기 위해서, 충전중에 배터리 팩(350)의 전압을 지속적으로 측정하여, 배터리 팩(350)이 사전에 정의된 용량만큼 충전된 경우에는 일반 충전 회로부(310)를 활성화시켜 일반 충전 회로부(310)를 통해해서 배터리 팩(350)을 완전 충전시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 배터리 팩(350)의 전압이 완전히 충전되었을 때의 전압의 약 90%에 도달하면, 보호 전압 레벨에 근접하게 되므로, 제어부(320)는 임계 전압을 배터리 셀이 약 90%정도 충전되었을때의 배터리 셀의 전압으로 설정하되, 보호 전압 레벨보다 낮게 설정하여, 측정 전압이 임계전압 이상이 되면, 급속 충전 회로부(330)를 비활성화시키고, 일반 충전 회로부(310)를 활성화시켜 일반 충전 회로부(310)를 통해서 배터리 팩(350)을 완전 충전시킨다.
또한, 제어부(320)는 입력되는 측정 전압의 리플로 인한 오차를 최소화하기 위해서, 측정된 전압을 칼만 필터(Karman Filter)에 적용하여 계산된 값을 상기 임계 전압과 비교하여 일반 충전 회로부(310)를 통해서 충전을 수행할 것인지 여부를 결정한다.
한편, 입력 포트(360)에 접속된 충전기가 일반 충전기(310)인 경우, 및 상술한 바와 같이 배터리 팩(350)이 약 90% 정도 충전된 경우에, 제어부(320)는 일반 충전 회로부(310)를 활성화시켜, 일반 충전 회로부(310)를 통해서 배터리 팩(350)을 충전시킨다. 이 때, 제어부(320)는 배터리 팩(350)에 유입되는 충전 전류량을 지속적으로 측정하여, 배터리 팩(350)에 유입되는 충전 전류량이 사전에 정의된 임계 전류값 이상인 경우에는 충전을 지속하고, 임계 전류값 미만인 경우에는 배터리 충전이 완료된 것으로 판단하여 일반 충전 회로부(310)를 비활성화시켜 충전을 종료한다.
여기서, 배터리 팩(350)으로 입력되는 충전 전류값은 제 1 노드(370)와 배터리 팩(350) 사이에 연결된 저항(341)에 걸리는 전압값을 이용해서 측정이 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 저항(341)은 0.02Ω의 저항값을 갖는데, 예를 들어, 저항(341)에 걸리는 전압이 0.02V 인 경우에는 배터리 팩(350)으로 1A 의 전류가 유입되고 있음을 알 수 있다(I=V/R=0.02V/0.02Ω=1A).
다만, 배터리 팩(350)이 충전됨에 따라서 충전 전류가 감소하면 저항(341)에 걸리는 전압이 함께 감소하므로, 반도체 IC로 구현되는 제어부(320)가 저항(341)에 걸리는 전압값을 인식하기 위해서는 측정된 전압값을 증폭하여 제어부(320)로 입력하는 것이 필요하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예는 상술한 바와 같이, 증폭부(343)를 제 1 노드(370)와 제어부(320) 사이에 설치하여 저항(341)에 걸리는 전압을 증폭하여 제어부(320)로 출력하고, 제어부(320)는 증폭된 전압값을 이용하여 배터리 팩(350)에 유입되는 전류값을 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 급속 충전 장치에서 수행되는 급속 충전 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2를 더 참조하여, 본 발명의 급속 충전 장치(300)에서 수행되는 급속 충전 방법을 설명한다.
먼저, 급속 충전 장치(300)의 제어부(320)는 충전기가 입력 포트(360)에 연결되었는지를 조사하고(S211), 충전기가 연결되면 일단 급속 충전 회로부(330)를 활성화하여 충전기로부터 공급되는 충전 전력을 급속 충전 회로부(330)로 공급되도록 제어한다(S213).
그 후, 제어부(320)는 입력 포트(360)에 연결된 충전기가 일반 충전기(310)인지 또는 급속 충전기(330)인지 여부를 판별하여, 급속 충전기(330)가 접속된 경우에는 제 S231 단계로 진행하여 급속 충전 회로부(330)를 통해서 충전을 수행하도록 제어하고, 일반 충전기(310)가 접속된 경우에는 제 S241 단계로 진행하여 일반 충전 회로부(310)를 통해서 충전을 수행하도록 제어한다(S220).
제 S220 단계에서, 제어부(320)가 충전기를 판별하는 방식을 도 3을 참조하여 설명하면, 일반 충전기(310)가 입력 포트(360)에 연결된 상태에서 급속 충전 회로부(330)를 활성화시키면, 일반 충전기(310)가 제공하는 전류값(1A~2A)보다 급속 충전 회로부(330)에서 출력하는 전류값(약 3.5A)이 더 높으므로, 일정 시간(0~t) 동안 입력 포트(360)에서 측정된 전압의 파형은 도 3의 (a) 에 도시된 바와 같이 나타난다. 즉, 전압 강하가 일어나고, 강하된 전압이 유지된다.
그러나, 입력 포트(360)에 급속 충전기(330)가 접속된 경우에는, 급속 충전기(330)에서 출력하는 전류값(5A~6A)이 급속 충전 회로부(330)에서 출력되는 전류값이 더 높으므로, 입력 포트(360)에서 측정된 전압 파형은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 일정하게 유지된다.
따라서, 입력 포트(360)에서 측정된 입력 전압값을 소정 시간(0~t초) 동안 적분한 값을 구하고, 이를 사전에 정의된 제 1 기준값과 비교하면 접속된 충전기가 일반 충전기(310)인지 또는 급속 충전기(330)인지 여부를 판별할 수 있다.
따라서, 제 S220 단계에서, 입력 전압 적분값이 제 1 기준값 이상인 경우에는 급속 충전기(330)가 연결된 것으로 판단하여 제 S231 단계로 진행하고, 제 1 기준값 미만인 경우에는 일반 충전기(310)가 연결된 것으로 판단하여 제 S241 단계로 진행한다.
급속 충전기(330)가 접속된 경우, 급속 충전 회로부(330)의 활성화 상태는 그대로 유지되어, 급속 충전 회로부(330)는 급속 충전기(330)로부터 공급되는 충전 전력을 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 배터리 팩(350)으로 공급함으로써 배터리 팩(350)의 충전을 수행한다(S231).
충전이 수행되는 중에, 제어부(320)는 배터리 팩(350)의 전압을 측정하고(S233), 측정 전압값을 칼만 필터에 적용하여 계산된 값을 임계 전압값과 비교하여, 임계 전압값 미만인 경우에는 제 S233 단계로 진행하여, 급속 충전 회로부(330)를 통해서 충전을 수행하면서 지속적으로 배터리 팩(350)의 전압값을 임계 전압값과 비교하고, 임계 전압값 이상인 경우에는 제 S241 단계로 진행한다(S235).
상술한 제 S220 단계에서 판별한 결과 입력 포트(360)에 일반 충전기(310)가 접속되었거나, 제 S235 단계에서 조사한 결과 측정 전압이 임계 전압값 이상인 경우에, 제어부(320)는 일반 충전 회로부(310)를 활성화시키고, 급속 충전 회로부(330)를 비활성화시킴으로써, 일반 충전 회로부(310)를 통해서 배터리 팩(350)을 충전시킨다(S241).
일반 충전 회로부(310)는 입력 포트(360)로부터 공급받은 충전 전력을 제 1 전압값 및 제 1 전류값을 갖도록 변환하여 배터리 팩(350)으로 공급함으로써 배터리 팩(350)의 충전을 수행한다(S243).
일반 충전 회로부(310)를 통해서 충전이 수행되는 중에, 제어부(320)는 지속적으로 배터리 팩(356)으로 유입되는 충전 전류값을 측정하고(S245), 측정된 충전 전류값을 충전 완료를 나타내는 임계 전류값과 비교하여, 측정된 충전 전류값이 임계 전류값 미만인 경우에는 제 S245 단계로 진행하여 충전을 지속하고(S247), 임계 전류값 이상인 경우에는 충전이 완료된 것으로 판단하여 일반 충전 회로부(310)를 비활성화시킨다(S250).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 일반 충전기 200 급속 충전기
300 급속 충전 장치 310 일반 충전 회로부
312 제 1 다이오드 320 제어부
330 급속 충전 회로부 332 제 2 다이오드
341 저항 343 증폭부
350 배터리 팩 360 입력 포트
370 제 1 노드

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 입력 포트를 통해서 외부로부터 입력되는 충전 전력을 사전에 정의된 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여, 내부에 배터리 보호회로 및 배터리 셀을 포함는 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 충전시키는 일반 충전 회로부;
    상기 입력 포트를 통해서 외부로부터 입력되는 충전 전력을 상기 제 1 전압값 및 상기 제 1 전류값보다 큰 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 상기 일반 충전 회로부보다 더 짧은 시간에 충전시키는 급속 충전 회로부; 및
    외부로부터 입력되는 충전 전력의 전압값을 조사하여 상기 일반 충전 회로부 또는 상기 급속 충전 회로부 중 어느 하나를 통해서 충전이 수행되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 입력 포트에는 사전에 정의된 제 1 충전 전류를 출력하는 일반 충전기 또는 상기 제 1 충전 전류보다 높은 전류값을 갖는 제 2 충전 전류를 출력하는 급속 충전기가 접속되고,
    상기 제어부는,
    상기 일반 충전기가 접속되었다고 판단되면 상기 일반 충전 회로부를 통해서 충전이 수행되도록 제어하고,
    상기 급속 충전기가 접속되었다고 판단되면 상기 급속 충전 회로부를 통해서 충전이 수행되도록 제어하되,
    상기 제어부는 상기 입력 포트에 충전기가 연결되면, 상기 급속 충전 회로부를 활성화시켜 충전기와 상기 급속 충전 회로부를 상기 입력 포트를 통해서 연결시키며, 입력포트에서 사전에 정의된 시간동안 전압값을 측정하고, 측정된 전압값을 소정 시간동안 적분 연산하고, 연산된 값을 사전에 정의된 제 1 기준값과 비교하여 상기 입력 포트에 연결된 충전기가 급속 충전기인지 또는 일반 충전기인지 여부를 판단하고, 상기 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 이상인 경우에는 상기 급속 충전기가 연결된 것으로 판단하여, 상기 급속 충전 회로부로부터 상기 배터리 팩으로 충전 전류를 공급하고, 상기 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 미만인 경우에는 상기 일반 충전기가 연결된 것으로 판단하여, 상기 급속 충전 회로부를 비활성화시키고, 상기 일반 충전 회로부를 활성화시켜 상기 배터리 팩으로 충전 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
  4. 입력 포트를 통해서 외부로부터 입력되는 충전 전력을 사전에 정의된 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여, 내부에 배터리 보호회로 및 배터리 셀을 포함는 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 충전시키는 일반 충전 회로부;
    상기 입력 포트를 통해서 외부로부터 입력되는 충전 전력을 상기 제 1 전압값 및 상기 제 1 전류값보다 큰 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 상기 일반 충전 회로부보다 더 짧은 시간에 충전시키는 급속 충전 회로부; 및
    외부로부터 입력되는 충전 전력의 전압값을 조사하여 상기 일반 충전 회로부 또는 상기 급속 충전 회로부 중 어느 하나를 통해서 충전이 수행되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 입력 포트에는 사전에 정의된 제 1 충전 전류를 출력하는 일반 충전기 또는 상기 제 1 충전 전류보다 높은 전류값을 갖는 제 2 충전 전류를 출력하는 급속 충전기가 접속되고,
    상기 제어부는,
    상기 일반 충전기가 접속되었다고 판단되면 상기 일반 충전 회로부를 통해서 충전이 수행되도록 제어하고,
    상기 급속 충전기가 접속되었다고 판단되면 상기 급속 충전 회로부를 통해서 충전이 수행되도록 제어하며,
    상기 제어부는
    상기 급속 충전 회로부를 통해서 상기 배터리 팩의 충전을 진행하던 중에 상기 배터리 팩의 배터리 전압을 측정하고, 상기 측정된 전압이 상기 배터리 보호회로의 보호 전압보다 낮도록 설정된 임계 전압 이상이 되면, 상기 급속 충전 회로부를 비활성화시키고, 상기 일반 충전 회로부를 활성화시켜 일반 충전 회로부를 통해서 상기 배터리 팩을 완전 충전 시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 측정된 배터리 전압을 칼만 필터(Karman Filter)에 적용하여 계산된 값을 상기 임계 전압과 비교하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 일반 충전 회로부를 통해서 상기 배터리 팩을 충전할 때, 상기 배터리 팩으로 유입되는 전류를 측정한 전류 측정값을 임계 전류값과 비교하고, 전류 측정값이 상기 임계 전류값보다 작아지면 충전을 완료하여 상기 일반 충전 회로부를 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 일반 충전 회로부와 제 1 노드 사이에 역전류를 방지하는 제 1 다이오드;
    상기 급속 충전 회로부와 상기 제 1 노드 사이에 역전류를 방지하는 제 2 다이오드; 및
    상기 제 1 노드와 상기 배터리 팩 사이에 연결된 저항과, 상기 저항의 양단에 걸리는 전압을 증폭하여 상기 제어부로 출력함으로써 전류를 측정하는 증폭부를 포함하는 전류 측정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 장치.
  8. 삭제
  9. 내부에 배터리 보호회로 및 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩이 수용된 급속 충전 장치에서 상기 배터리 팩을 충전시키는 급속 충전 방법으로서,
    (a) 급속 충전 장치에 충전기가 접속되면, 접속된 충전기가 일반 충전기인지 또는 상기 일반 충전기보다 높은 값의 전류를 출력하는 급속 충전기인지 판별하는 단계;
    (b) 접속된 충전기가 일반 충전기인 경우에, 상기 일반 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 사전에 정의된 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여, 상기 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 충전시키는 단계; 및
    (c) 접속된 충전기가 급속 충전기인 경우에, 상기 급속 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 상기 제 1 전압값 및 상기 제 1 전류값보다 큰 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력함으로써 상기 배터리 팩을 충전시키는 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계에서, 상기 배터리 팩의 충전중에 배터리 전압을 측정하고, 상기 측정된 배터리 전압이 상기 배터리 보호회로의 보호 전압보다 낮도록 설정된 임계 전압 이상이 되면, 상기 급속 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 상기 제 1 전압값 및 제 1 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력함으로써, 상기 배터리를 완전 충전시키며,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 급속 충전 장치에 충전기가 접속되면, 충전기로부터 입력되는 충전 전력을 제 2 전압값 및 제 2 전류값으로 변환하여 상기 배터리 팩으로 출력하면서 충전기로부터 입력되는 전압값을 사전에 정의된 시간동안 측정하고, 측정된 전압값을 소정 시간동안 적분 연산하여, 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 이상인 경우에는 상기 급속 충전기가 연결된 것으로 판단하고, 상기 연산된 값이 사전에 정의된 제 1 기준값 미만인 경우에는 상기 일반 충전기가 연결된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    (d) 상기 배터리 팩의 충전중에 상기 배터리 팩으로 유입되는 전류를 측정한 전류 측정값을 임계 전류값과 비교하고, 전류 측정값이 상기 임계 전류값보다 작아지면 상기 배터리 팩으로의 충전 전류 공급을 중단함으로써 충전을 완료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 방법.
KR1020140169728A 2014-12-01 2014-12-01 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법 KR101591928B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140169728A KR101591928B1 (ko) 2014-12-01 2014-12-01 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140169728A KR101591928B1 (ko) 2014-12-01 2014-12-01 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101591928B1 true KR101591928B1 (ko) 2016-02-04

Family

ID=55356327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140169728A KR101591928B1 (ko) 2014-12-01 2014-12-01 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101591928B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102231896B1 (ko) * 2020-11-19 2021-03-25 (주)디스티팩토리 배터리 대여 장치 및 이를 포함하는 배터리 대여 시스템
WO2023204477A1 (ko) * 2022-04-22 2023-10-26 삼성전자주식회사 고속 충전이 가능한 전자 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101308711B1 (ko) * 2012-06-29 2013-09-25 엘에스산전 주식회사 전기자동차 배터리 충전장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101308711B1 (ko) * 2012-06-29 2013-09-25 엘에스산전 주식회사 전기자동차 배터리 충전장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102231896B1 (ko) * 2020-11-19 2021-03-25 (주)디스티팩토리 배터리 대여 장치 및 이를 포함하는 배터리 대여 시스템
WO2023204477A1 (ko) * 2022-04-22 2023-10-26 삼성전자주식회사 고속 충전이 가능한 전자 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7843171B2 (en) Method and apparatus for battery charging based on battery capacity and charging source constraints
JP3777022B2 (ja) バッテリ充電装置
US10534037B2 (en) Devices with battery remaining capacity estimating functions
KR101502230B1 (ko) 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 시스템
JP3476347B2 (ja) バッテリ充電装置
JP5380489B2 (ja) 急速充電機能を有するバッテリーパック及びその充電方法
US8259221B1 (en) System and method for charging rechargeable batteries in a digital camera
US20140360512A1 (en) Charging method of electronic cigarettes and electronic cigarette box
JP2009247195A (ja) 充電電流を調節できるバッテリ管理システム
JP2009519698A (ja) チャージ・アンド・プレイ回路用のバッテリ完全充電検出
TWI580983B (zh) Usb充電線纜的性能測試系統、測試方法及電子裝置
JP2007288982A (ja) 充電回路およびその充電方法
KR20160105167A (ko) 전자 장치 및 전자 장치의 충전 제어 방법
KR20150054464A (ko) 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 시스템
CN102984368A (zh) 一种用于自动识别原厂电池的移动终端及其识别方法
CN104977539A (zh) 能够自动测量至少一个参数的方法和装置
KR101539237B1 (ko) 배터리 로딩 검출장치 및 검출방법
KR101591928B1 (ko) 급속 충전 장치 및 이를 이용한 급속 충전 방법
CN105826959A (zh) 一种充电的方法、装置及移动终端
TW201315089A (zh) 充電電流控制方法及充電系統
US9413188B2 (en) Collapsing adaptor battery charger
KR20160095438A (ko) 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩
TWI544717B (zh) 充電電流設定方法及充電模組
KR102311949B1 (ko) 배터리 충방전 제어 장치 및 그 충방전 제어 방법
KR100643228B1 (ko) 배터리 충전방법 및 충전시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee