KR102285148B1 - 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 충전 방법으로, 상기 배터리를 제1 시간 구간 동안 제1 전압으로 충전하는 제1 충전단계, 상기 배터리를 제2 시간 구간 동안 제2 전압으로 충전하는 제2 충전단계 및 상기 배터리를 제3 시간 구간 동안 제3 전압으로 충전하는 제3 충전단계를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 상기 배터리의 충전 전류의 크기에 대응하여 결정된다.

Description

배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치{BATTERY CHARGING METHOD AND BATTERY CHARGING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리 충전 중의 저항 변화 특성을 고려하여 결정된 충전 전압으로 정전압 충전하는 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
배터리의 저항은 C-rate, SOC, 온도 등에 따라 충전 중 변화하는 비선형적인 특성을 갖는다. 종래의 배터리 충전 방법 중 Step CC/CV 충전 방법은 CC 구간에서 선형적인 스트레스를 주기 때문에 부반응물이 생기는 구간이 다수 발생한다.
또한, CC 구간은 배터리의 수명이 열화되어 저항이 증가하였을때도 같은 세기의 전류를 인가하여 추가 열화의 원인이 될 수 있다. 그리고, Step CC/CV 충전 방법은 배터리 팩 단위에서 구성 셀의 성능 차이가 있을 때, 일부 셀에 과충전, 과방전이 집중되어 배터리 팩 전체의 성능을 저하시키는 현상이 발생한다.
본 발명은 배터리 충전 중 인가되는 스트레스 요인을 감소시키고 배터리 팩을 구성하는 각각의 셀 특성에 대응하는 전류를 인가함으로써, 배터리 수명을 증가시킬 수 있는 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 충전 방법으로, 상기 배터리를 제1 시간 구간 동안 제1 전압으로 충전하는 제1 충전단계, 상기 배터리를 제2 시간 구간 동안 제2 전압으로 충전하는 제2 충전단계 및 상기 배터리를 제3 시간 구간 동안 제3 전압으로 충전하는 제3 충전단계를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 상기 배터리의 충전 전류의 크기에 대응하여 결정된다.
또한, 상기 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간의 길이는 해당 충전단계에서의 충전 전류값이 각각 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값이 될때까지 소요되는 시간일 수 있다.
또한, 상기 제1 임계값의 크기는 상기 제2 임계값 보다 크거나 같고, 상기 제2 임계값의 크기는 상기 제3 임계값 보다 크거나 같을 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 임계값은 각각 해당 충전단계에서 상기 배터리의 내부 저항 값이 안정화되는 시점의 충전 전류값으로 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 방법은, 상기 제1 내지 제3 전압의 크기를 결정하는 충전전압 결정단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 충전전압 결정단계에서는 시간에 따른 상기 배터리의 내부 저항의 크기 변화 곡선의 피크 지점에 대응하는 각각의 전압 범위에 포함되는 전압값으로 상기 제1 내지 제3 전압의 크기를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치는, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 충전 장치로서, 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전압인 제1 전압, 제2 전압 및 제3 전압의 크기에 관한 정보를 저장하는 메모리부 및 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간 동안 각각 상기 제1 전압, 제2 전압 및 제3 전압으로 배터리를 충전하되, 상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 상기 배터리의 충전 전류의 크기에 대응하여 결정된다.
또한, 상기 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간의 길이는 각각의 시간 구간에서의 충전 전류값이 각각 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값이 될때까지 소요되는 시간일 수 있다.
또한, 상기 제1 임계값의 크기는 상기 제2 임계값 보다 크거나 같고, 상기 제2 임계값의 크기는 상기 제3 임계값 보다 크거나 같을 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 임계값은 각각 해당 충전단계에서 상기 배터리의 내부 저항 값이 안정화되는 시점의 충전 전류값으로 결정될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 전압의 크기는 시간에 따른 상기 배터리의 내부 저항의 크기 변화 곡선의 피크 지점에 대응하는 각각의 전압 범위에 포함되는 전압값으로 미리 결정될 수 있다.
본 발명은 배터리 충전 중 인가되는 스트레스 요인을 감소시키고 배터리 팩을 구성하는 각각의 셀 특성에 대응하는 전류를 인가함으로써, 배터리 수명을 증가시킬 수 있는 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 전압을 예시적으로 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 전류를 예시적으로 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 배터리 충전 전압의 크기를 결정하기 위한 전압 대 저항의 시간 변화를 예시적으로 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 충전 방법을 이용하여 배터리를 충전한 결과 얻어지는 수명 및 충전 시간을 나타내는 그래프이다.
이제, 예시적인 실시예들이 첨부 도면들을 참조로 아래에서 더욱 자세히 설명될 것이다. 그러나, 여러 형태로 구체화될 수 있으며, 본 명세서에서 설명되는 실시예들로 한정되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 이러한 실시예들은 본 개시가 완전하고 완벽해지며, 예시적인 구현예들은 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 완전하게 전달할 수 있도록 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 예시적인 실시예들이 도시되는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 완벽하게 실시예들이 설명될 것이다. 전체적으로 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도면들에서, 동일하거나 대응하는 구성요소들에는 동일한 도면부호가 부여되고, 이에 대하여 중복하여 설명되지 않을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치(CHARGER, 100)는 배터리 또는 배터리 팩에 연결되어 상기 배터리 또는 상기 배터리 팩에 전력을 공급한다.
상기 배터리(BATTERY)는 충방전 가능한 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있으며, 충방전 스위치(SWITCH) 및 제어부(CONTROLLER)와 함께 배터리 팩(BATTERY PACK)을 구성할 수 있다.
상기 충방전 스위치(SWITCH)는 상기 제어부(CONTROLLER)에서 출력되는 제어신호를 수신하여 온/오프 동작하는 충전 스위치와 방전 스위치를 포함할 수 있으며, 상기 충전 스위치가 온 상태인 경우 상기 충전 장치(100)에서 공급되는 충전 전류가 상기 배터리(BATTERY)에 입력되도록 한다.
그리고, 상기 방전 스위치가 온 상태인 경우 상기 배터리(BATTERY)에서 출력되는 방전 전류가 상기 배터리 팩(BATTERY PACK)에 연결된 계통 또는 부하에 전달되도록 한다.
한편, 상기 제어부(CONTROLLER)는 상기 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 충방전 스위치(SWITCH)의 스위칭 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 상기 제어부(CONTROLLER)에 의해 모니터링 되는 상기 배터리의 상태 정보는 셀 전압, 온도, 전류 등이 될 수 있으며, 획득되는 상기 배터리의 상태 정보를 이용하여 현재 배터리의 충전 용량, 잔존 수명 등을 산출할 수 있다.
상기 충전 장치(100)는 상기 배터리(BATTERY)를 충전하기 위한 충전 전압인 제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 및 제3 전압(V3)의 크기에 관한 정보를 저장하는 메모리부(미도시)를 포함한다.
그리고, 상기 충전 장치(100)는 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간 동안 각각 상기 제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 및 제3 전압(V3)으로 상기 배터리(BATTERY)를 충전하되, 상기 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간의 길이는 상기 배터리(BATTERY)의 충전 전류의 크기에 대응하여 결정된다.
보다 구체적으로, 상기 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간의 길이는 각각의 시간 구간에서의 충전 전류값이 각각 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값이 될때까지 소요되는 시간일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전압(V1)으로 상기 배터리(BATTERY)를 충전 중 충전 전류의 크기가 상기 제1 임계값에 도달하면, 상기 충전 장치(100)는 상기 배터리(BATTERY)를 상기 제2 전압(V2)으로 충전하게 된다.
일정한 크기의 전압을 인가하여 배터리를 충전하게 되면, 상기 배터리에 공급되는 충전 전류의 크기는 점차 감소하게 되며, 충전 전류의 크기가 미리 결정된 임계값에 도달하면, 미리 결정된 다음 단계의 전압으로 충전 전압의 크기가 변경될 수 있다.
따라서, 상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 미리 결정되지 않으며, 상기 제1 내지 제3 임계값에 도달하기까지 소요되는 시간의 길이로 이해할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 전압을 예시적으로 나타내는 그래프이다.
도 2의 그래프를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치는, 제1 전압부터 제2 전압 및 제3 전압까지 순차적으로 정전압을 인가하여 배터리를 충전한다.
도 2의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 배터리에 인가되는 충전 전압의 크기를 나타낸다. 상기 배터리에 인가되는 충전 전압인 제1 전압(V1), 제2 전압(V2) 및 제3 전압(V3) 중 상기 제1 전압(V1)의 크기가 가장 작고, 상기 제3 전압(V3)의 크기가 가장 크다.
한편, 상기 제1 전압(V1)은 제1 시간 구간(0~t1) 동안 인가되며, 상기 제2 전압(V2)은 제2 시간 구간(t1~t2) 동안 인가되고, 상기 제3 전압(V3)은 제3 시간 구간(t2~t3) 동안 인가된다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 미리 결정되지 않으며, 상기 배터리에 공급되는 충전 전류의 크기가 미리 설정된 임계값에 도달하는 시간까지 해당 충전 전압이 상기 배터리에 인가된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 전류를 예시적으로 나타내는 그래프이다.
도 3의 그래프에서 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 배터리에 공급되는 충전 전류의 크기를 나타낸다. 또한, 가로축에서 시점들(t1, t2, t3)은 도 2의 그래프에서의 시점들(t1, t2, t3)과 각각 동일한 시점을 나타낸다.
앞서 설명한 바와 같이, 배터리 충전 중 상기 충전 전류의 크기는 충전 장치로부터 충전 전압이 인가되는 시점부터 점차 감소한다.
제1 시간 구간(0~t1) 동안 배터리에 공급되는 충전 전류의 크기는 점차 감소하며, 상기 충전 전류의 크기가 제1 임계값(I1)에 도달하면 상기 배터리에는 제2 전압(V2)이 인가된다. 제2 시간 구간(t1~t2) 동안에는 상기 제2 전압(V2)이 충전 전압으로서 인가되며, 상기 제2 시간 구간(t1~t2) 동안에도 충전 전류의 크기가 점차 감소하여 상기 충전 전류의 크기가 제2 임계값(I2)에 도달하면 상기 배터리에는 제3 전압(V3)이 인가된다.
마찬가지로, 제3 시간 구간(t2~t3) 동안에는 상기 제3 전압(V3)이 충전 전압으로서 인가되며, 상기 제3 시간 구간(t2~t3) 동안에도 충전 전류의 크기가 점차 감소하여 상기 충전 전류의 크기가 제3 임계값(I3)에 도달하면 배터리 충전이 종료될 수 있다.
도 3의 그래프에 도시되는 바와 같이, 상기 제1 임계값(I1)의 크기는 상기 제2 임계값(I2) 이상이고, 상기 제2 임계값(I2)의 크기는 상기 제3 임계값(I3) 이상이다.
그리고, 상기 제1 내지 제3 임계값(I1, I2, I3)은 각각 해당 충전 단계에서 상기 배터리의 내부 저항 값이 안정화되는 시점의 충전 전류 값으로 결정될 수 있다. 또는, 상기 배터리에 포함되는 배터리 셀이 안정화되는 시점의 충전 전류 값으로 결정될 수 있다.
따라서, 도 2를 참조로 하여 설명한 충전 전압(V1, V2, V3)의 크기 및 상기 제1 내지 제3 임계값(I1, I2, I3)의 크기는 배터리의 특성에 따라 서로 다를 수 있으며, 배터리 충전에 앞서 미리 결정된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 충전 방법으로, 상기 배터리를 제1 전압(V1)으로 충전하는 제1 충전 단계(S110), 상기 배터리를 제2 전압(V2)으로 충전하는 제2 충전 단계(S120) 및 상기 배터리를 제3 전압(V3)으로 충전하는 제3 충전 단계(S130)를 포함한다.
상기 제1 충전 단계(S110)에서는 상기 배터리를 상기 제1 전압(V1)으로 제1 시간 구간(0~t1) 동안 충전하고, 상기 제2 충전 단계(S120)에서는 상기 배터리를 상기 제2 전압(V2)으로 제2 시간 구간(t1~t2) 동안 충전하고, 상기 제3 충전 단계(S130)에서는 상기 배터리를 상기 제3 전압(V3)으로 제3 시간 구간(t2~t3) 동안 충전한다. 이때, 상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 상기 배터리의 충전 전류의 크기에 대응하여 결정된다.
보다 구체적으로, 상기 제1 시간 구간(0~t1), 제2 시간 구간(t1~t2) 및 제3 시간 구간(t2~t3)의 길이는 각각의 시간 구간에서의 충전 전류값이 각각 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값이 될때까지 소요되는 시간일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전압(V1)으로 상기 배터리를 충전 중 충전 전류의 크기가 상기 제1 임계값에 도달하면, 상기 배터리는 상기 제2 전압(V2)으로 충전된다.
일정한 크기의 전압을 인가하여 배터리를 충전하게 되면, 상기 배터리에 공급되는 충전 전류의 크기는 점차 감소하게 되며, 충전 전류의 크기가 미리 결정된 임계값에 도달하면, 미리 결정된 다음 단계의 전압으로 충전 전압의 크기가 변경될 수 있다.
따라서, 상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 미리 결정되지 않으며, 상기 제1 내지 제3 임계값에 도달하기까지 소요되는 시간의 길이로 이해할 수 있다.
도 3을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 제1 시간 구간(0~t1) 동안 배터리에 공급된는 충전 전류의 크기는 점차 감소하며, 상기 충전 전류의 크기가 제1 임계값(I1)에 도달하면 상기 배터리에는 제2 전압(V2)이 인가된다. 제2 시간 구간(t1~t2) 동안에는 상기 제2 전압(V2)이 충전 전압으로서 인가되며, 상기 제2 시간 구간(t1~t2) 동안에도 충전 전류의 크기가 점차 감소하여 상기 충전 전류의 크기가 제2 임계값(I2)에 도달하면 상기 배터리에는 제3 전압(V3)이 인가된다.
마찬가지로, 제3 시간 구간(t2~t3) 동안에는 상기 제3 전압(V3)이 충전 전압으로서 인가되며, 상기 제3 시간 구간(t2~t3) 동안에도 충전 전류의 크기가 점차 감소하여 상기 충전 전류의 크기가 제3 임계값(I3)에 도달하면 배터리 충전이 종료될 수 있다.
도 3의 그래프에 도시되는 바와 같이, 상기 제1 임계값(I1)의 크기는 상기 제2 임계값(I2) 이상이고, 상기 제2 임계값(I2)의 크기는 상기 제3 임계값(I3) 이상이다.
그리고, 상기 제1 내지 제3 임계값(I1, I2, I3)은 각각 해당 충전 단계에서 상기 배터리의 내부 저항 값이 안정화되는 시점의 충전 전류 값으로 결정될 수 있다. 또는, 상기 배터리에 포함되는 배터리 셀이 안정화되는 시점의 충전 전류 값으로 결정될 수 있다.
따라서, 도 2를 참조로 하여 설명한 충전 전압(V1, V2, V3)의 크기 및 상기 제1 내지 제3 임계값(I1, I2, I3)의 크기는 배터리의 특성에 따라 서로 다를 수 있으며, 배터리 충전에 앞서 미리 결정된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 흐름을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 방법은, 충전 전압 결정 단계(S210), 상기 배터리를 제1 전압(V1)으로 충전하는 제1 충전 단계(S220), 상기 배터리를 제2 전압(V2)으로 충전하는 제2 충전 단계(S230) 및 상기 배터리를 제3 전압(V3)으로 충전하는 제3 충전 단계(S240)를 포함한다.
상기 충전 전압 결정 단계(S210)에서는 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전압의 크기를 결정한다. 상기 충전 전압의 크기는 전압 대 배터리 저항의 시간 변화 곡선의 피크에 대응하는 전압으로 결정될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 배터리 충전 전압의 크기를 결정하기 위한 전압 대 저항의 시간 변화를 예시적으로 나타내는 그래프이다.
앞선 도면들을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법 및 이를 이용하는 배터리 충전 장치는 미리 결정된 충전 전압을 단계적으로 인가하여 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 충전 전압의 크기는 도 6에 도시되는 바와 같은, 전압 대 저항의 시간 변화 곡선에서 피크에 대응하는 전압으로 결정된다. 도 6의 그래프는 충전 대상 배터리에 낮은 크기의 전류가 인가되는 상태에서 획득되며, 가로축은 전압을 나타내고, 세로축은 시간에 따른 배터리 저항 변화(dR/dt)를 나타낸다.
도 6의 곡선에서 3개의 피크(peak)가 검출되며 각각의 피크에 대응하는 전압(V1, V2, V3)이 상기 배터리의 충전 전압으로 결정된다. 이때, 상기 충전 전압은 상기 배터리의 실제 사용 전압 범위에 속하는 전압 값 중에 결정되는 것으로 상기 곡선의 모든 피크에 대응하는 전압이 충전 전압으로 결정되는 것은 아니다.
도 7은 도 6의 곡선에 포함되는 피크 중 하나를 확대한 그래프이다. 도 6을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 상기 피크에 대응하는 전압(V1)이 상기 배터리의 충전 전압으로 결정된다.
또는, 상기 전압(V1)을 포함하는 전압 범위에서 특정한 전압 값이 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 피크에 대응하는 전압(V1) 값의 99%~101% 범위에 속하는 전압을 충전 전압으로 결정할 수 있다. 또는, 상기 피크 값의 3dB 범위 대응하는 전압으로 충전 전압을 결정할 수도 있을 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 충전 방법을 이용하여 배터리를 충전한 결과 얻어지는 수명 및 충전 시간을 나타내는 그래프이다.
도 8(a)는 본 발명에 따른 배터리 충전 방법으로 배터리를 급속 충전하는 경우와, Step CC/CV 방법으로 배터리를 급속 충전하는 경우의 배터리 수명을 비교한 그래프이다.
도 8(a)를 참조하면, 동일한 사이클(횟수)로 배터리를 충방전 시켰을 때, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법(Step-CV 급속충전)으로 배터리를 급속 충전시키는 경우, 배터리의 잔존 용량이 더 많이 남는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 8(a)의 결과에서 본 발명에 따른 배터리 충전 방법(Step-CV 급속충전)으로 배터리를 충전하는 경우와, 정규 충전 및 Step-CC/CV 급속충전을 할 때의 배터리 만충전 시간은 동일하게 설정한 것으로 이해할 수 있다.
도 8(b)의 그래프는 본 발명에 따른 배터리 충전 방법(Step-CV 정규충전)과 정규의 충전 방법을 이용하였을 때의 배터리 수명을 비교한 것으로, 배터리 만충전까지 소요되는 시간을 동일하게 설정한 상태에서의 비교 결과를 나타낸다. 도 8(b)의 그래프를 참조하면, 본 발명에 따라 단계적으로 정전압을 인가하여 배터리를 충전하는 경우에 수명이 증가함을 확인할 수 있다.
도 8(c)는 만충전까지 소요되는 시간을 비교한 그래프로서, 앞서 설명한 도 8(a)의 그래프와 도 8(b)의 그래프에서 급속충전과 정규충전에 따른 배터리 만충전 시간은 도 8(c)에 도시되는 바와 같다.
다시 말해, 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법(Step-CV 정규충전 및 Step-CV 급속충전)을 이용하는 경우, 각각 종래의 정규충전 및 급속충전과의 만충전 시간이 동일하도록 전류 임계값을 설정한 상태에서 배터리 수명이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배터리 충전 방법을 이용하여 배터리를 충전하는 경우, 종래의 충전 방법(Step CC/CV 충전)을 이용할때보다 충전 시간에는 영향이 없으면서 배터리의 수명을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한, 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 충전 장치

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 내부 저항의 시간적 변화 곡선의 피크 지점들에 각각 대응하는 전압 범위들에서 제1 전압, 제2 전압, 및 제3 전압을 결정하는 충전전압 결정단계;
    상기 배터리를 제1 시간 구간 동안 상기 제1 전압으로 충전하는 제1 충전단계;
    상기 배터리를 제2 시간 구간 동안 상기 제2 전압으로 충전하는 제2 충전단계; 및
    상기 배터리를 제3 시간 구간 동안 상기 제3 전압으로 충전하는 제3 충전단계를 포함하는 배터리 충전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간의 길이는 해당 충전단계에서의 충전 전류값이 각각 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값이 될 때까지 소요되는 시간인 배터리 충전 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 임계값의 크기는 상기 제2 임계값 보다 크거나 같고, 상기 제2 임계값의 크기는 상기 제3 임계값 보다 크거나 같은 배터리 충전 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 임계값은 각각 해당 충전단계에서 상기 배터리의 내부 저항 값이 안정화되는 시점의 충전 전류값으로 결정되는 배터리 충전 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 상기 배터리의 충전 전류의 크기에 대응하여 결정되는 배터리 충전 방법.
  6. 삭제
  7. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리를 충전하기 위한 배터리 충전 장치에 있어서,
    상기 배터리 충전 장치는,
    상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전압인 제1 전압, 제2 전압 및 제3 전압의 크기들에 관한 정보를 저장하는 메모리부를 포함하고,
    제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간 동안 각각 상기 제1 전압, 상기 제2 전압 및 상기 제3 전압으로 상기 배터리를 충전하되,
    상기 제1 내지 제3 전압의 크기들은 상기 복수의 배터리 셀의 전압에 대한 내부 저항의 시간적 변화 곡선의 피크 지점들에 각각 대응하는 전압 범위들에서 미리 결정되는 배터리 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 시간 구간, 제2 시간 구간 및 제3 시간 구간의 길이는 각각의 시간 구간에서의 충전 전류값이 각각 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값이 될때까지 소요되는 시간인 배터리 충전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 임계값의 크기는 상기 제2 임계값 보다 크거나 같고, 상기 제2 임계값의 크기는 상기 제3 임계값 보다 크거나 같은 배터리 충전 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 임계값은 각각 해당 충전단계에서 상기 배터리의 내부 저항 값이 안정화되는 시점의 충전 전류값으로 결정되는 배터리 충전 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 시간 구간의 길이는 상기 배터리의 충전 전류의 크기에 대응하여 결정되는 배터리 충전 장치.
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