KR102273766B1 - 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 충전시간을 단축할 수 있도록 한 배터리 충전방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 복수의 기간으로 나누어 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 상기 복수의 기간 중 첫 번째 기간 및 마지막 기간을 제외한 적어도 하나의 기간은 상기 첫 번째 기간 및 마지막 기간보다 긴 시간으로 설정된다.

Description

배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩{Battery charging method and battery pack using the method}
본 발명의 실시예는 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것으로, 특히 배터리 충전시간을 단축할 수 있도록 한 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것이다.
휴대용 전자기기, 예를 들면 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기를 동작시키기 위한 배터리에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 배터리는 충전 및 방전을 제어하는 보호회로와 함께 배터리 팩 형태로 제공되며, 배터리를 효율적으로 그리고 안전하게 충전 또는 방전하기 위한 다양한 방법이 제안되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배터리 충전시간을 단축할 수 있도록 한 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 복수의 기간으로 나누어 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 상기 복수의 기간 중 첫 번째 기간 및 마지막 기간을 제외한 적어도 하나의 기간은 상기 첫 번째 기간 및 마지막 기간보다 긴 시간으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 복수의 기간 각각은 정전류 공급기간 및 정전압 공급기간을 포함한다.
실시 예에 의한, 상기 복수의 기간 각각의 정전류 공급기간 동안 서로 다른 전류가 공급된다.
실시 예에 의한, 상기 첫 번째 기간으로부터 상기 마지막 기간으로 갈수록 상기 정전류 공급기간에 공급되는 전류값이 작아진다.
실시 예에 의한, 상기 복수의 기간 각각의 정전압 공급기간 동안 서로 다른 전압이 공급된다.
실시 예에 의한, 상기 첫 번째 기간으로부터 상기 마지막 기간으로 갈수록 상기 정전압 공급기간에 공급되는 전압값이 낮아진다.
실시 예에 의한, 상기 복수의 기간은 상기 첫 번째 기간인 제 1기간, 제 2기간 및 상기 마지막 기간인 제 3기간으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 제 2기간에 포함된 정전류 공급기간은 상기 제1 기간의 정전류 공급기간 및 상기 제 3기간의 정전류 공급기간보다 긴 시간으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 제 1기간에 포함된 정전압 공급기간은 상기 제 2기간의 정전압 공급기간 및 상기 제 3기간의 정전압 공급기간보다 긴 시간으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 제 1기간의 정전류/정전압 공급기간은 상기 제 3기간의 정전류/정전압 공급기간보다 긴 시간으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 제 2기간의 정전류/정전압 공급기간은 상기 제 3기간의 정전류/정전압 공급기간보다 긴 시간으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 각각의 기간은 상기 배터리의 충전 상태를 이용하여 판단한다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩은 충전 가능한 배터리; 각각 정전류 및 정전압 공급기간을 포함하는 복수의 기간으로 나누어 상기 배터리를 충전하는 배터리 관리부를 포함하며; 상기 복수의 기간 중 첫 번째 기간의 정전류 공급기간 및 마지막 기간의 정전류 공급기간은 상기 첫 번째 기간 및 마지막 기간을 제외한 적어도 하나의 기간에 포함된 정전류 공급기간보다 짧은 시간으로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 배터리의 충전 전류를 측정하기 위한 전류 측정부 및 상기 배터리의 충전 전압을 측정하기 위한 전압 측정부 중 적어도 하나를 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 배터리의 충전 전류 및 충전 전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 복수의 기간을 구분한다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 의하면 정전류 공급기간 및 정전압 공급기간을 포함하는 복수의 기간을 이용하여 배터리를 충전한다. 여기서, 첫 번째 기간으로부터 마지막 기간으로 갈수록 공급되는 정전류의 전류량 및 정전압의 전압값을 낮게 설정하여 배터리를 빠르고 안전하게 충전할 수 있다. 추가적으로, 본원 발명에서는 첫 번째 기간 및 마지막 기간을 제외한 적어도 하나의 기간을 첫 번째 기간 및 마지막 기간보다 길게 설정하여 배터리 충전시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩 충전방법을 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 정전류 공급기간에 할당되는 시간에 대응한 배터리의 충전 상태를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 5a 내지 도 5c는 정전압 공급기간에 할당되는 시간에 대응한 배터리 충전 상태를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 6a 내지 도 6c는 정전류 공급기간 및 정전압 공급기간에 대응되는 배터리 충전 상태를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예가 첨부된 도 1 내지 도 6c를 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩(1)은 배터리(10), 배터리 관리부(Battery Management System : 이하 "BMS"라 하기로 함)(20), 전류 측정부(30), 퓨즈(40), 퓨즈 제어 스위치(50) 및 단자부(60)를 구비한다.
배터리(10)는 배터리 팩(1)이 장착되는 전자기기에 저장된 전력을 공급한다. 또한, 충전기가 배터리 팩(1)에 연결되는 경우 배터리(10)는 외부 전류에 의하여 충전된다. 이와 같은 배터리(10)는 적어도 하나의 셀(11)을 포함하도록 구성된다. 배터리 셀(11)은 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH : nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등의 충전 가능한 이차 전지일 수 있다.
BMS(20)는 배터리(10)의 충방전 제어, 배터리(10)에 포함된 배터리 셀(11)의 밸런싱 제어 등의 기능을 수행한다. 또한, BMS(20)는 전류 측정부(30)로부터의 전류에 대응하여 배터리(10)의 충전 상태(SOC : State Of Charge)를 파악한다.
BMS(20)는 전원 전압이 인가되는 전원 단자(VDD), 그라운드 전압이 인가되는 그라운드 단자(VSS), 퓨즈 제어 단자(FC), 데이터 출력 단자(DO) 및 전류 측정 단자(ID) 등을 포함할 수 있다.
BMS(20)는 퓨즈(40)를 차단하기 위하여, 퓨즈 차단 스위치(50)에 인가되는 퓨즈 차단 신호를 생성한다. 생성된 퓨즈 차단 신호는 퓨즈 제어 단자(FC)를 통하여 외부로 출력된다. 또한, BMS(20)는 충전량에 대응한 데이터나, 기타 각종 데이터를 데이터 출력 단자(DO)를 경유하여 외부 장치, 예를 들면 배터리 팩(1)이 장착된 전자기기나 충전기로 전송할 수 있다.
BMS(20)는 전류 측정부(30)에서 측정되는 충전 전류 값을 전류 측정 단자(ID)를 경유하여 공급받는다. 충전 전류 값을 공급받은 BMS(20)는 배터리(10)의 충전 상태에 대응하여 배터리(10)로 공급되는 정전압 또는 정전류를 제어할 수 있다. 이와 관련하여 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 1에서는 BMS(20)가 배터리 팩(1)의 각 구성을 제어하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 배터리(10)의 상태를 모니터링 하면서 각 구성을 제어하는 아날로그 프론트 엔드(미도시)를 더 포함하고, BMS(20)가 아날로그 프론트 엔드를 제어하도록 구성할 수도 있다.
전류 측정부(30)는 전류 경로 상에 형성되며, 배터리(10)로 유입되는 충전 전류를 측정한다. 전류 측정부(30)에서 측정된 전류 값은 BMS(20)로 공급된다. 한편, 도 1에서는 전류 측정부(30)가 배터리(10)와 퓨즈(40) 사이에 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전류 측정부(30)는 배터리(10)로 유입되는 충전 전류를 측정할 수 있는 어떤 위치에라도 위치할 수 있다. 일례로, 전류 측정부(30)는 BMS(20)의 내부에 위치되어 충전 전류를 측정할 수도 있다.
퓨즈(40)는 배터리(10)와 단자부(60) 사이에서 상대적으로 큰 전류가 흐르는 대전류 경로 상에 형성되며, 배터리 팩(1)에 이상이 있는 경우 차단되어 방전전류 및 충전전류가 흐르지 못하도록 한다. 퓨즈(40)에 포함되어 있는 저항(R1)은 대전류 경로와 그라운드 사이에 연결된다. 저항(R1)을 통하여 일정 크기 이상의 전류가 흐르면 저항(R)에 열이 발생하여 퓨즈(40)가 차단된다.
퓨즈 제어 스위치(50)는 퓨즈(40)에 포함된 저항(R1)에 전류가 흐르게 하여 퓨즈(40)가 차단되도록 한다. 퓨즈 차단 스위치(50)는 퓨즈(40)와 그라운드 사이에 형성되며, BMS(20)로부터 퓨즈 차단 신호를 인가받아 온 상태가되며, 이로 인하여 저항(R1)에 전류가 흐르게 한다. 퓨즈 차단 스위치(50)는 전계 효과 트랜지스터(FET) 및 기생 다이오드(D)를 포함할 수 있다.
단자부(60)는 배터리 팩(1)과 외부 장치를 연결한다. 여기서, 외부 장치는 전자기기 혹은 충전기일 수 있다. 단자부(60)는 양극 단자(61) 와 음극 단자(62)를 포함한다. 양극 단자(61)로는 충전 전류가 유입되고, 방전 전류가 나간다, 반대로, 음극 단자(62)로는 충전 전류가 나가고, 방전 전류가 유입된다. 또한, 단자부(60)는 BMS(20)의 데이터 출력 단자(DO)와 연결되어 외부 장치로 배터리의 충전량에 대한 데이터, 기타 각종 데이터나 제어신호를 출력하는 출력 단자(63)를 포함한다.
한편, 도 1에서는 배터리 팩(1)의 일부 구성만을 도시한 것으로, 다양한 형태의 구성이 추가될 수 있다. 일례로, 충전 전류를 제어하기 위한 충전 제어 스위치(미도시), 방전 전류를 제어하기 위한 방전 제어 스위치(미도시) 등을 포함한 다양한 구성이 추가될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 팩을 나타내는 도면이다. 도 2를 설명할 때 도 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 할당함과 아울러 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 팩(2)은 배터리(10), BMS(20), 퓨즈(40), 퓨즈 제어 스위치(50), 단자부(60) 및 전압 측정부(70)를 구비한다.
전압 측정부(70)는 배터리(10)의 전압을 측정하고, 측정된 전압을 BMS(20)로 공급한다. BMS(20)는 전압 측정부(70)에서 측정된 전압을 전압 측정 단자(VD)를 통하여 공급받고, 공급받은 전압을 이용하여 배터리(10)의 충전량을 판단한다.
추가적으로, 도 2에서는 전압 측정부(70)가 BMS(20)와 별로의 구성으로 도시되었으나, 전압 측정부(70)는 BMS(20)의 내부에 포함되도록 구성될 수 있다. 또한, 도 1의 전류 측정부(30) 및 도 2의 전압 측정부(70)가 모두 포함되도록 배터리 팩이 구성될 수도 있다. 이 경우, BMS(20)는 전류 측정부(30)로부터의 충전 전류, 전압 측정부(70)로부터의 충전 전압을 이용하여 배터리(10)의 충전량을 판단한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 팩 충전방법을 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 배터리(10)는 복수의 기간으로 나뉘어 충전된다. 일례로, 배터리(10)는 제 1기간, 제 2기간 및 제 3기간으로 나뉘며, 제 1기간, 제 2기간 및 제 3기간 각각에서 서로 다른 정전류 및 정전압에 의하여 충전된다. 복수의 기간 각각은 배터리(10)의 크기, 사용되는 셀(11)의 종류, 배터리(10)의 열화가 최소화될 수 있는 변수 등을 고려하여 소정의 기간으로 미리 설정된다. BMS(20)은 배터리(10)의 충전 전류 및/또는 충전 전압에 대응하여, 즉 배터리(10)의 충전 상태에 대응하여 제 1기간, 제 2기간 및 제 3기간으로 나뉘어 배터리(10)를 충전한다.
제 1기간, 제 2기간 및 제 3기간 각각은 정전류 공급기간(CC) 및 정전압 공급기간(CV)을 포함한다. 다시 말하여, 제 1기간은 제 1정전류 공급기간(CC1) 및 제 1정전압 공급기간(CV1)을 포함하며, 제 2기간은 제 2정전류 공급기간(CC2) 및 제 2정전압 공급기간(CV2)을 포함한다. 그리고, 제 3기간은 제 3정전류 공급기간(CC3) 및 제 3정전압 공급기간(CV3)을 포함한다.
정전류 공급기간(CC)에는 정전류를 공급하면서 배터리(10)를 충전한다. 배터리(10)로 정전류가 공급되면 배터리(10)가 빠른 시간안에 충전된다. 한편, 제 1정전류 공급기간(CC1), 제 2정전류 공급기간(CC2) 및 제 3정전류 공급기간(CC3) 동안 공급되는 정전류는 서로 상이한 값으로 설정된다. 일례로, 배터리(10)이 충전 상태(SOC)가 증가함에 따라서 정전류의 크기가 감소되도록 설정될 수 있다. 다시 말하여, 제 1정전류 공급기간(CC1)에 공급되는 정전류는 제 2정전류 공급기간(CC2)에 공급되는 정전류보다 크게 설정된다. 마찬가지로, 제 2정전류 공급기간(CC2)에 공급되는 정전류는 제 3정전류 공급기간(CC3)에 공급되는 정전류보다 크게 설정된다. 즉, 본원 발명의 실시예에서는 첫 번째 기간(도 3에서는 제 1기간)으로부터 마지막 기간(도 3에서는 제 3기간)으로 갈수록 정전류 공급기간(CC)에 공급되는 전류값이 작아지고, 이에 따라 과전류에 의한 배터리(10)의 열화를 방지할 수 있다.
정전압 공급기간(CV)에는 정전압을 공급하면서 배터리(10)를 충전한다. 상세히 설명하면, 정전류만을 이용하여 배터리(10)를 충전하는 경우 전류에 의하여 열이 발생되고, 이에 따라 배터리(10)가 열화될 가능성이 증가한다. 이를 방지하기 위하여, 본원 발명의 실시예에서는 각 기간마다 정전압 공급기간(CV)을 포함한다. 배터리(10)로 정전압을 공급하는 경우 배터리(10)에서 발생되는 열이 최소화되어 배터리(10)의 열화를 방지할 수 있다.
한편, 제 1정전압 공급기간(CV1), 제 2정전압 공급기간(CV2) 및 제 3정전압 공급기간(CV3) 동안 공급되는 정전압은 서로 상이한 값으로 설정된다. 일례로, 배터리(10)의 충전 상태(SOC)가 증가함에 따라서 정전압이 낮아지도록 설정될 수 있다. 다시 말하여, 제 1정전압 공급기간(CV1)에 공급되는 정전압은 제 2정전압 공급기간(CV2)에 공급되는 정전압보다 높게 설정된다. 마찬가지로, 제 2정전압 공급기간(CV2)에 공급되는 정전압은 제 3정전압 공급기간(CV3)에 공급되는 정전압보다 높게 설정된다. 즉, 본원 발명의 실시예에서는 첫 번째 기간으로부터 마지막 기간으로 갈수록 정전압 공급기간(CV)에 공급되는 전압값이 낮아진다.
도 4a 내지 도 4c는 정전류 공급기간에 할당되는 시간에 대응한 배터리의 충전 상태를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 4a 내지 도 4c에서는 배터리(10)가 2Ah Cell로 구성되며, 목표 충전시간을 1800s로 설정하였다.
CC1이 큰 경우 CC2가 큰 경우 CC3이 큰 경우
Charging time (s) 1246.5 1722.4 1937.0
Capacity (Ah) 1.90 1.96 1.99
도 4a에서는 제 1정전류 공급기간(CC1)을 제 2정전류 공급기간(CC2) 및 제 3정전류 공급기간(CC3)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 표 1에 기재된 바와 같이 1246.5초(s) 동안 1.90Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 1정전류 공급기간(CC1) 동안 공급되는 높은 정전류에 의하여 빠른 시간안에 배터리(10)가 충전된다. 하지만, 제 1정전류 공급기간(CC1)을 길게 설정하는 경우 배터리(10)의 충전용량이 낮게 설정되며, 높은 정전류에 의하여 배터리(10)의 열화가 빠르게 진행될 염려가 있다.
도 4b에서는 제 2정전류 공급기간(CC2)을 제 1정전류 공급기간(CC1) 및 제 3정전류 공급기간(CC3)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 표 1에 기재된 바와 같이 1722.4초(s) 동안 1.96Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 2정전류 공급기간(CC2)을 길게 설정하는 경우 원하는 충전시간 안에 배터리(10)를 안정적으로 충전할 수 있다. 또한, 제 2정전류 공급기간(CC2)에 공급되는 정전류는 제 1정전류 공급기간(CC1)에 공급되는 정전류보다 낮은 전류값으로 설정되고, 이에 따라 배터리(10)의 열화를 최소화할 수 있다.
도 4c에서는 제 3정전류 공급기간(CC3)을 제 1정전류 공급기간(CC1) 및 제 2정전류 공급기간(CC2)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 표 1에 기재된 바와 같이 1937.0초(s) 동안 1.99Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 3정전류 공급기간(CC3)을 길게 설정하는 경우 원하는 배터리(10)의 충전 용량은 높게 설정되지만, 많은 충전시간이 소모된다.
따라서, 본원 발명에서는 제 2기간에 포함된 제 2정전류 공급기간(CC2)을 그 외의 기간에 포함된 정전류 공급기간(CC1, CC3)보다 긴 시간으로 설정한다. 이 경우, 배터리(10)의 열화가 최소화되면서 안정적으로 배터리(10)를 충전할 수 있다.
즉, 본원 발명은 정전류 공급기간 및 정전압 공급기간을 포함하는 복수의 기간을 이용하여 배터리(10)를 충전하며, 첫 번째 기간(도 3에서는 제 1기간)에 포함된 정전류 공급기간 및 마지막 기간(도 3에서는 제 3기간)에 포함된 정전류 공급기간을 그 외의 적어도 하나의 기간에 포함된 정전류 기간보다 짧은 시간으로 설정한다.
도 5a 내지 도 5c는 정전압 공급기간에 할당되는 시간에 대응한 배터리 충전 상태를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 5a 내지 도 5c에서는 배터리(10)가 2Ah Cell로 구성되며, 목표 충전시간을 1800s로 설정하였다.
CV1이 큰 경우 CV2가 큰 경우 CV3이 큰 경우
Charging time (s) 1473.8 1620.4 1882.6
Capacity (Ah) 1.91 1.94 2.00
도 5a에서는 제 1정전압 공급기간(CV1)을 제 2정전압 공급기간(CV2) 및 제 3정전압 공급기간(CV3)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 표 2에 기재된 바와 같이 1473.8초(s) 동안 1.91Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 1정전압 공급기간(CV1)을 길게 설정하는 경우 짧은 시간 안에 배터리(10)의 충전량을 높일 수 있다.
도 5b에서는 제 2정전압 공급기간(CV2)을 제 1정전압 공급기간(CV1) 및 제 3정전압 공급기간(CV3)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 표 2에 기재된 바와 같이 1620.4초(s) 동안 1.94Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 2정전압 공급기간(CV2)을 길게 설정하는 경우 제 1정전압 공급기간(CV1)을 길게 설정하는 경우보다 긴 시간 동안 배터리(10)를 충전해야 한다.
도 5c에서는 제 3정전압 공급기간(CV3)을 제 1정전압 공급기간(CV1) 및 제 2정전압 공급기간(CV2)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 표 2에 기재된 바와 같이 1882.6초(s) 동안 2Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 3정전압 공급기간(CV3)을 길게 설정하는 경우 배터리(10)의 충전 용량은 높게 설정되지만, 많은 충전시간이 소모된다.
따라서, 본원 발명에서는 제 1기간에 포함된 제 1정전압 공급기간(CV1)을 그 외의 기간에 포함된 정전압 공급기간(CV2, CV3)보다 긴 기간으로 설정한다. 이 경우, 빠른 시간안에 배터리(10)를 안정적으로 충전할 수 있다.
즉, 본원 발명은 정전류 공급기간 및 정전압 공급기간을 포함하는 복수의 기간을 이용하여 배터리(10)를 충전하며, 첫 번째 기간(도 3에서는 제 1기간)에 포함된 정전압 공급기간을 그 외의 기간에 포함된 정전압 공급기간보다 긴 시간으로 설정한다.
도 6a 내지 도 6c는 정전류 공급기간 및 정전압 공급기간에 대응되는 배터리 충전 상태를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 6a 내지 도 6c에서는 배터리(10)가 2Ah Cell로 구성된다.
CC1/CV1이 큰 경우 CC2/CV2가 큰 경우 CC3/CV3이 큰 경우
Charging time (s) 1157.9 1204.6 1363.8
Capacity (Ah) 1.81 1.81 1.84
도 5a에서는 제 1정전류 공급기간(CC1) / 제 1정전압 공급기간(CV1)을 제 2정전류 공급기간(CC2) / 제 2정전압 공급기간(CV2) 및 제 3정전류 공급기간(CC3) / 제 3정전압 공급기간(CV3)보다 긴 시간으로 설정하였다. 여기서, 정전압 공급기간(CV)은 정전류 공급기간(CC)보다 짧게 설정되기 때문에 도 5a의 경우 제 1기간이 가장 길게 설정될 수 있다. 도 5a와 같이 제 1정전류 공급기간(CC1) / 제 1정전압 공급기간(CV1)을 길게 설정하는 경우 표 3에 기재된 바와 같이 1157.9초(s) 동안 1.81Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 1정전류 공급기간(CC1) / 제 1정전압 공급기간(CV1)을 길게 설정하는 경우 배터리(10)는 짧은 시간 동안 충전될 수 있다.
도 5b에서는 제 2정전류 공급기간(CC2) / 제 2정전압 공급기간(CV2)을 제 1정전류 공급기간(CC1) / 제 1정전압 공급기간(CV1) 및 제 3정전류 공급기간(CC3) / 제 3정전압 공급기간(CV3)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 배터리 충전기간 중 제 2기간이 가장 길게 설정될 수 있다. 도 5b와 제 2정전류 공급기간(CC2) / 제 2정전압 공급기간(CV2)을 길게 설정하는 경우 표 3에 기재된 바와 같이 1204.6초(s) 동안 1.81Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 2정전류 공급기간(CC2) / 제 2정전압 공급기간(CV2)을 길게 설정하는 경우 배터리(10)는 짧은 시간 동안 충전될 수 있다.
도 5c에서는 제 3정전류 공급기간(CC3) / 제 3정전압 공급기간(CV3)을 제 1정전류 공급기간(CC1) / 제 1정전압 공급기간(CV1) 및 제 2정전류 공급기간(CC2) / 제 2정전압 공급기간(CV2)보다 긴 시간으로 설정하였다. 이 경우, 배터리 충전기간 중 제 3기간이 가장 길게 설정될 수 있다. 도 5c와 제 3정전류 공급기간(CC3) / 제 3정전압 공급기간(CV3)을 길게 설정하는 경우 표 3에 기재된 바와 같이 1363.8초(s) 동안 1.84Ah로 배터리(10)가 충전된다. 즉, 제 3정전류 공급기간(CC3) / 제 2정전압 공급기간(CV3)을 길게 설정하는 경우 배터리(10)의 용량 확보에 유리하지만 충전시간이 증가한다.
상술한 결과에 의하여, 제 1정전류 공급기간(CC1) / 제 1정전압 공급기간(CV1) 또는 제 2정전류 공급기간(CC2) / 제 2정전압 공급기간(CV2)이 긴 경우 배터리(10)를 빠른 시간안에 충전할 수 있음을 알 수 있다. 여기서, 제 1정전류 공급기간(CC1)은 높은 정전류가 공급되는 기간으로 넓게 설정되는 경우 배터리(10)가 열화될 수 있다. 따라서, 본원 발명에서는 제 2정전류 공급기간(CC2) / 제 2정전압 공급기간(CV2)을 가장 길게 설정하여 배터리(10)의 열화를 방지함과 동시에 충전시간을 최소화한다.
상술한 바와 같이, 본원 발명은 정전류 공급기간 및 정전압 공급기간을 포함하는 복수의 기간을 이용하여 배터리(10)를 충전하며, 첫 번째 기간(도 3에서는 제 1기간) 및 마지막 기간(도 3에서는 제 3기간)을 제외한 적어도 하나의 기간이 첫 번째 기간 및 마지막 기간보다 긴 시간으로 설정된다. 이 경우, 첫 번째 기간을 길게 설정하는 경우 발생할 수 있는 배터리(10)의 열화, 마지막 기간을 길게 설정하는 경우 발생할 수 있는 충전시간의 증가 문제를 해결하면서 안정적으로 배터리(10)를 충전할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 배터리 11 : 셀
20 : BMS 30 : 전류 측정부
40 : 퓨즈 50 : 퓨즈 제어 스위치
60 : 단자부 61 : 양근단자
62 : 음극단자 63 : 출력단자
70 : 전압 측정부

Claims (15)

  1. 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    제1 정전류 기간 동안, 제1 전류로 상기 배터리를 충전하는 제1 정전류 충전 단계;
    상기 제1 정전류 기간 이후 제1 정전압 기간 동안, 제1 전압으로 상기 배터리를 충전하는 제1 정전압 충전 단계;
    상기 제1 정전압 기간 이후 제2 정전류 기간 동안, 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류로 상기 배터리를 충전하는 제2 정전류 충전 단계;
    상기 제2 정전류 기간 이후 제2 정전압 기간 동안, 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 상기 배터리를 충전하는 제2 정전압 충전 단계;
    상기 제2 정전압 기간 이후 제3 정전류 기간 동안, 상기 제2 전류보다 작은 제3 전류로 상기 배터리를 충전하는 제3 정전류 충전 단계; 및
    상기 제3 정전류 기간 이후 제3 정전압 기간 동안, 상기 제2 전압보다 낮은 제3 전압으로 상기 배터리를 충전하는 제3 정전압 충전 단계를 포함하고,
    상기 제1 정전류 충전 단계, 상기 제2 정전류 충전 단계, 및 상기 제3 정전류 충전 단계, 상기 제1 정전압 충전 단계, 상기 제2 정전압 충전 단계, 상기 제3 정전압 충전 단계는 배터리 관리부에 의해 수행되고,
    상기 배터리를 상기 제2 전류로 충전하는 상기 제2 정전류 기간은 상기 배터리를 상기 제2 전류보다 큰 상기 제1 전류로 충전하는 상기 제1 정전류 기간보다 긴 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정전압 기간에서 상기 제3 정전압 기간으로 갈수록 정전압 공급 기간에 공급되는 전압값이 낮아지는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정전류 기간은 상기 배터리의 충전이 시작되는 시각부터 상기 제1 정전압 기간이 시작되는 시각 사이의 기간인 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정전류 기간은 상기 제3 정전류 기간보다 긴 시간으로 설정되고,
    상기 제1 정전압 기간은 상기 제3 정전압 기간보다 긴 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정전류 기간, 상기 제1 정전압 기간, 상기 제2 정전류 기간, 상기 제2 정전압 기간, 상기 제3 정전류 기간, 및 상기 제3 정전압 기간은 상기 배터리의 충전 상태에 기반하여 판단되는 것을 특징으로 하는 배터리 충전방법.
  13. 충전 가능한 배터리;
    제1 정전류 기간 동안, 제1 전류로 상기 배터리를 충전하고, 상기 제1 정전류 기간 이후 제1 정전압 기간 동안, 제1 전압으로 상기 배터리를 충전하고, 상기 제1 정전압 기간 이후 제2 정전류 기간 동안, 상기 제1 전류보다 작은 제2 전류로 상기 배터리를 충전하고, 상기 제2 정전류 기간 이후 제2 정전압 기간 동안, 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압으로 상기 배터리를 충전하고, 상기 제2 정전압 기간 이후 제3 정전류 기간 동안, 상기 제2 전류보다 작은 제3 전류로 상기 배터리를 충전하고, 상기 제3 정전류 기간 이후 제3 정전압 기간 동안, 상기 제2 전압보다 낮은 제3 전압으로 상기 배터리를 충전하도록 설정되는 배터리 관리부를 포함하고;
    상기 배터리를 상기 제2 전류로 충전하는 상기 제2 정전류 기간은 상기 배터리를 상기 제2 전류보다 큰 상기 제1 전류로 충전하는 상기 제1 정전류 기간보다 긴 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 배터리의 충전 전류를 측정하기 위한 전류 측정부 및 상기 배터리의 충전 전압을 측정하기 위한 전압 측정부 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 배터리의 충전 전류 및 충전 전압 중 적어도 하나에 기반하여 상기 제1 정전류 기간, 제1 정전압 기간, 상기 제2 정전류 기간, 상기 제2 정전압 기간, 상기 제3 정전류 기간, 및 상기 제3 정전압 기간이 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.





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