KR102331070B1 - 배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예에 따른, 배터리 팩 및 배터리의 충전 제어 방법을 개시한다. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고 제1 및 제2 배터리 단자를 갖는 배터리, 충전기와 연결되는 제1 팩 단자 및 제2 팩 단자를 포함하는 단자부, 상기 제1 팩 단자 및 제1 배터리 단자 사이에 연결되는 제1 스위치 및 상기 제1 스위치와 병렬로 연결되고 상기 배터리의 충전 전류가 흐르는 방향이 순방향인 다이오드를 포함하는 방전 스위치, 및 상기 제1 스위치에 흐르는 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 제1 충전 모드와 상기 다이오드에 흐르는 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 제2 충전 모드 중 어느 하나를 충전모드로 결정하는 배터리 관리부를 포함하고, 상기 배터리 관리부는 상기 제1 충전 모드로 상기 배터리의 충전을 시작한 후에 상기 제2 충전 모드로 충전 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 및 배터리의 충전 제어 방법을 개시한다.

Description

배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 제어 방법{battery pack and charging control method for battery pack}
본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 제어 방법에 관한 것이다
휴대용 전자기기, 예를 들어 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등이 널리 사용됨에 따라서 이들 휴대용 전자기기를 동작시키기 위한 전원을 공급하는 배터리의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 배터리는 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로와 함께 배터리 팩 형태로 제공되며, 배터리를 효율적으로 충전하기 위한 충전 방법 및 장치에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
충전기는 미리 설정된 전압인 완충 전압까지 배터리를 충전시킨다. 상기 완충 전압은 배터리의 전압에 따른 열화 정도를 고려하여 설정되고, 배터리가 완충 전압까지 충전된 상태로 장시간 방치되는 경우의 열화 정도를 고려하여 설정되지 않는다. 그러나, 배터리가 완충 전압까지 충전된 상태로 장시간 방치되는 경우, 배터리에 포함된 활물질 및 첨가물 등 제조 물질이 불안정해져 열화가 급속히 진행될 수 있다. 이러한 점을 고려하지 않고 상기 완충 전압이 설정된바, 배터리를 상기 완충 전압까지 충전시키고 방치하면 배터리의 수명이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배터리 팩은 다이오드를 이용한 충전으로 기존 충전기가 배터리의 만충전으로 판단되는 소정의 전압 미만의 전압에서 충전이 완료되도록 제어하여 상기 소정의 전압의 배터리가 장시간 방치되어 수명이 저하됨을 최소화할 수 있는 배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 제어 방법을 제공하자고 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고 제1 및 제2 배터리 단자를 갖는 배터리, 충전기와 연결되는 제1 팩 단자 및 제2 팩 단자를 포함하는 단자부, 상기 제1 팩 단자 및 제1 배터리 단자 사이에 연결되는 제1 스위치 및 상기 제1 스위치와 병렬로 연결되고 상기 배터리의 충전 전류가 흐르는 방향이 순방향인 다이오드를 포함하는 방전 스위치, 및 상기 제1 스위치에 흐르는 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 제1 충전 모드와 상기 다이오드에 흐르는 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 제2 충전 모드 중 어느 하나를 충전모드로 결정하는 배터리 관리부를 포함하고, 상기 배터리 관리부는 상기 제1 충전 모드로 상기 배터리의 충전을 시작한 후에 상기 제2 충전 모드로 충전 모드를 전환하는 것을 특징으로 한다.
배터리 팩의 일 예에 따르면, 상기 배터리 관리부는 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환하여 상기 제1 모드에서 충전이 완료되는 전압보다 미리 설정된 전압만큼 낮은 전압에서 상기 배터리의 충전을 완료시킨다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 배터리 관리부는 상기 배터리를 충전시키는 상기 충전기의 충전 전류의 크기가 미리 설정된 기준 전류 이하가 되면 충전 모드를 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 배터리 관리부는, 상기 배터리를 충전시키는 상기 충전기의 충전 전압이 일정하게 유지되면, 상기 충전 모드를 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 배터리 관리부는, 상기 배터리가 제1 기준 전압까지 충전되면, 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 배터리 관리부는 상기 배터리의 충전 상태를 검출하고, 상기 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 충전 상태 이상이면 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환한다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 배터리 관리부는, 상기 제2 모드에서 상기 제1 팩 단자 및 상기 제2 팩 단자 사이에 충전기의 연결이 감지되지 않으면, 상기 제1 스위치를 턴 온시킨다.
배터리 팩의 다른 예에 따르면, 상기 제2 배터리 단자는 음극 단자이고, 상기 제1 스위치는 N 타입 FET 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리의 충전 제어 방법은, 배터리를 충전시키는 충전기의 연결을 감지하는 단계, 상기 배터리의 충전 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로 상에 배치된 제1 스위치로 흐르는 충전 전류인 제1 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 단계, 상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계, 및 상기 제1 스위치와 병렬로 연결된 다이오드로 흐르는 충전 전류인 제2 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함한다.
배터리의 충전 제어 방법의 일 예에 따르면, 상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계는, 상기 충전기가 인가하는 충전 전류를 측정하는 단계 및 상기 감지된 충전 전류가 미리 설정된 기준 전류 미만이 되면 상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계를 더 포함한다.
배터리의 충전 제어 방법의 다른 예에 따르면, 상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계는, 상기 배터리의 전압을 측정하는 단계 및 상기 감지된 충전 전압의 크기가 미리 설정된 기준 전압 이상이 되면, 상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계를 더 포함한다.
배터리의 충전 제어 방법의 다른 예에 따르면, 상기 충전기와의 전기적 연결이 감지되지 않은 경우, 상기 제1 스위치를 턴 온시키는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예에 따른 배터리 팩 및 배터리 팩의 충전 제어방법은 배터리 팩은 다이오드를 이용한 충전으로 기존 충전기가 배터리의 만충전으로 판단되는 소정의 전압 미만의 전압에서 충전이 완료되도록 제어하여 상기 소정의 전압의 배터리가 장시간 방치되어 수명이 저하됨을 최소화할 수 있어 배터리의 장수명을 도모할 수 있다.
또한, 배터리 팩은 배터리의 충전 상태 및 전압에 기초한 적절한 타이밍에 제1 충전 모드에서 제2 충전 모드로 충전 모드를 전환되어 배터리의 충전 속도의 지연을 최소화하면서 제1 다이오드의 발열을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 다이오드의 구조 및 다이오드의 특성 곡선을 개략적으로 도시한다.
도 3은 배터리가 완충되고 일정 시간 대기하는 횟수에 따른 열화 정도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 충전 모드에서 충전 전류의 흐름을 도시한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 충전 모드에서 충전 전류의 흐름을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 충전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(100)은 배터리(110), 제1 배터리 단자(111), 제2 배터리 단자(113), 배터리 관리부(120), 충전 스위치(140), 방전 스위치(130) 제1 팩 단자(151)및 제2 팩 단자(153)를 포함한다. 를 포함한다. 방전 스위치(130)는 제1 스위치(131)와 제1 다이오드(133)를 포함하고, 충전 스위치(140)는 제2 스위치(141)와 제2 다이오드(143)를 포함한다.
배터리(110)는 전력을 저장하는 부분으로서, 적어도 하나의 배터리 셀(115)을 포함한다. 배터리(110)에 하나의 배터리 셀(115)이 포함되거나, 배터리(110)에는 복수의 배터리 셀(115)들이 포함될 수 있으며, 배터리 셀(115)들은 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결되거나, 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결될 수 있다. 배터리(110)에 포함되는 배터리 셀(115)들의 개수 및 연결 방식은 요구되는 출력 전압 및 전력 저장 용량에 따라서 결정될 수 있다.
배터리 셀(115)은 충전이 가능한 납 축전지를 제외한 이차 전지를 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 셀(115)은 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery) 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery)를 포함할 수 있다.
제1 배터리 단자(111)와 제2 배터리 단자(113)는 배터리(110)의 음극(-) 및 양극(+)과 각각 연결된다. 제1 배터리 단자(111)와 제2 배터리 단자(113)는 전극이나 커넥터, 단자대, 랜드나 패드 등의 배선 패턴일 수 있다. 한편, 제2 배터리 단자(113)는 배터리(110)의 음극 및 양극 중 어느 하나와 연결될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 제2 배터리 단자(113)가 배터리(110)의 음극과 연결된 것으로만 본 발명의 사상이 한정되지 않는다. 예컨대, 제2 배터리 단자(113)가 배터리(110)의 음극과 연결되면 제1 배터리 단자(111)는 배터리(110)의 양극과 연결되고, 제2 배터리의 단자(113)가 배터리(110)의 양극과 연결되면 제1 배터리의 단자(111)는 배터리(110)의 음극과 연결된다.
제1 팩 단자(151)와 제2 팩 단자(153)는 외부 장치(미도시)와 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 팩 단자(151, 153)들은 전극이나 커넥터, 단자대, 랜드나 패드 등의 배선 패턴일 수 있다. 제1 팩 단자(151)는 제1 배터리 단자(111)와 전기적으로 연결되고, 제2 팩 단자(153)는 제2 배터리 단자(113)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 제1 배터리 단자(111)가 배터리(110)의 양극(+)과 연결된 경우, 제1 팩 단자(151)는 양극 팩 단자이며, 이 경우, 제2 배터리 단자(113)가 배터리(110)의 음극과 연결되므로 제2 팩 단자(153)는 음극 팩 단자가 된다.
배터리 팩(100)은 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153)를 통해 상기 외부 장치와 연결된다. 상기 외부 장치는 배터리(110)의 전력을 공급 받아 소비하는 부하이거나 전원을 공급하여 배터리(110)를 충전시키는 충전기(10) 등을 포함한다.
방전 스위치(130)는 제2 배터리 단자(113)와 제2 팩 단자(153) 사이에 배치된다. 방전 스위치(130)는 배터리(110)의 충전 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로 상에 배치되어, 배터리(110)의 방전 전류의 흐름을 단속할 수 있다. 제1 다이오드(133)는 배터리로 충전 전류가 흐르는 방향을 순방향으로 하고, 방전 전류가 흐르는 방향이 역방향으로 방전 전류의 흐름을 차단시킬 수 있다. 제1 스위치(131) 및 제1 다이오드(133)는 수직 확산된 MOS(Vertical Diffused MOS) 구조를 갖는 전력 MOSFET 소자로 구현될 수 있다.
충전 스위치(140)는 방전 스위치(130)와 제2 팩 단자(153) 사이에 배치된다. 충전 스위치(140)는 방전 스위치(130)와 마찬가지로 대전류 경로 상에 배치되어 배터리(110)의 충전 전류의 흐름을 단속할 수 있다. 충전 스위치(140)는 제2 스위치(141)와 제2 다이오드(143)를 포함하고, 제2 다이오드(143)는 방전 전류가 흐르는 방향이 순방향이고 충전 전류가 흐르는 방향이 역방향으로 충전 전류의 흐름을 차단시킬 수 있다. 제2 스위치(141) 및 제2 다이오드(143)는 수직 확산된 MOS(Vertical Diffused MOS) 구조를 갖는 전력 MOSFET 소자로 구현될 수 있다.
배터리 관리부(120)는 배터리(110)의 전류, 전압, 온도를 감지하고, 상기 감지된 정보에 기초하여 잔여 전력량, 수명, 충전 상태(State of Charge, SOC)등을 얻을 수 있다. 예컨대, 배터리 관리부(120)는 센서들을 이용하여 배터리 셀(115)의 셀 전압 및 온도를 측정할 수 있다. 또한, 배터리 관리부(120)는 제1 팩 단자(151)와 제2 팩 단자(153) 사이의 전압을 모니터링하여, 충전기(10)의 연결 여부를 감지할 수 있다.
배터리 관리부(120)는 배터리(110)가 위험에 노출될 우려가 있다면 충전 스위치(140) 및 방전 스위치(130) 중 적어도 하나의 스위치를 턴 오프시킬 수 있다. 배터리 관리부(120)는 배터리(110)의 과방전, 과충전, 배터리(110)에 과전류가 유입, 과전압이 인가, 과열 우려가 있는 경우에 충전 스위치(140) 및 방전 스위치(130)를 제어하여 배터리(110)를 보호할 수 있다.
배터리 관리부(120)는 소정의 전압 이하의 배터리(110)의 전압이 감지되면, 배터리(110)의 과방전을 방지하기 위해 방전 스위치(130)의 제1 스위치(131)를 턴 오프한다. 제1 스위치(131)가 턴 오프되면, 배터리(110)의 방전이 차단되나, 제1 다이오드(133)를 통해 충전 전류가 배터리(110)로 전달될 수 있다.
마찬가지로, 배터리 관리부(120)는 배터리(110)의 과충전을 방지하기 위해 충전 스위치(140)의 제2 스위치(141)를 턴 오프한다. 제2 스위치(141)가 턴 오프되면, 배터리(110)의 충전은 차단되나, 제2 다이오드(143)를 통해 방전 전류는 흐를 수 있다. 한편, 배터리 관리부(120)는 배터리(110)의 과열 또는 과전류가 유입 등에 의해 배터리(110)가 위험에 노출된 경우에 제1 스위치(131) 및 제2 스위치(141) 모두 개방하여 배터리(110)의 충전 전류 및 방전 전류 흐름을 차단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(120)는 배터리(110)의 충전 모드를 제1 충전 모드 및 제2 충전 모드 중 어느 하나로 결정할 수 있다. 제1 충전 모드는 충전 전류가 제1 스위치(131)를 통해 배터리(110)로 흐르도록 제1 스위치(131)를 턴 온시킨 상태로 배터리(110)를 충전시키는 모드이다. 제2 충전 모드는 충전 전류가 제1 다이오드(133)를 경유하여 흐르도록 제1 스위치(131)를 턴 오프시킨 상태로 배터리(110)를 충전시키는 모드이다.
제1 팩 단자(151)와 제2 팩 단자(153)에 충전기(10)가 연결되면, 배터리(110)는 제1 충전 모드에서 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153)에 인가되는 전압과 상응하는 전압까지 충전될 수 있다. 배터리(110)는 제2 충전 모드에서 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153)에 인가되는 전압보다 미리 설정된 전압만큼 낮은 전압인 목표 전압까지 충전될 수 있다. 상기 미리 설정된 전압은 제1 다이오드(133)에 의해 강하된 전압이며, 다이오드 특성에 의해 결정되는 전압이다. 상기 미리 설정된 전압에 대한 자세한 내용은 도 2를 참조하여 후술한다.
도 2는 다이오드의 구조 및 다이오드의 특성 곡선을 개략적으로 도시한다.
도 2를 참조하면, 다이오드는 P형 반도체와 N형 반도체가 접합되어 형성된다. 다이오드는 P형 반도체에서 N형 반도체로 전류가 흐르도록 하고, 그 역 방향의 전류의 흐름은 차단한다.
다이오드는 접합 경계면에서 자유전자와 정공의 수가 줄어들어 절연영역이 형성되는데, 구체적으로 접합 경계면에서 자유 전자와 정공의 밀도차에 의하여 자유 전자가 P형 반도체로, 정공은 N형 반도체로 확산되어 서로 재결합하게 되고, 이에 의해 공핍층이 형성된다. 상기 다이오드는 상기 공핍층에 전장(Electric field)이 형성되며, 상기 전장으로 공핍층이 더 확산되는 것이 방지된다. 이에 의해, 다이오드는 상기 전장에 의해 공핍층 양단에 전위차가 발생하고, 상기 전위차를 확산 전압(Vb)이라 한다. 확산 전압(Vb)은 게르마늄 반도체에서 약 0.3V, 실리콘에서는 0,7V가 된다.
도 2의 그래프를 참조하면, 다이오드에 순방향 전압이 인가되면, 예컨대, P형 반도체 쪽에 + 전원이 연결되고 N형 반도체 쪽에 - 전원이 연결된 경우, 다이오드는 공핍층의 자유 전자 및 정공이 원래 위치로 이동하게 된다. 다이오드는, 상기 순방향 전압이 상기 확산 전압(Vb) 이상이 되면, 공핍층에 전자와 정공이 자유롭게 이동할 수 있게 되어 전류가 흐르게 된다. 이 경우, 다이오드 양단에서 상기 확산 전압(Vb)만큼 전압 강하가 발생한다. 상기 확산 전압(Vb)은 도 1을 참조하여 설명한 미리 설정된 전압이다. 상기 미리 설정된 전압은 다이오드를 통해 흐르는 전류의 크기가 변화에 영향을 받지 않고 일정하게 유지된다. 예를 들면, 다이오드의 확산 전압(Vb)이 0.7V 이면, 다이오드에 흐르는 전압이 1A이거나 2A인 경우에도 0.7V로 유지된다. 즉, 다이오드에 순방향 전압이 흐르면, 다이오드의 양단은 전류의 크기에 영향을 받지 않고 0.7V의 전압 강하가 일정하게 유지된다.
이와 달리, 다이오드는 역방향 전압이 인가되면, 예컨대, P형 반도체 쪽에 - 전원이 연결되고 N 형 반도체 쪽에 + 전원이 연결된 경우, 공핍층은 더욱 커지게 되어 자유 전자 및 정공이 다이오드의 양단에 집결하게 된다. 이 경우, 다이오드에 포함된 자유 전자 및 정공은 공핍층을 넘어서지 못해 전류가 흐르지 못한다. 한편, 다이오드의 양 단에 항복 전압(Va) 이상의 전압이 인가되면, 다이오드는 파괴되어 역방향 전류가 흐르게 된다.
일 실시예에 따르면, 배터리(110)는 제2 충전 모드에서 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153)에 연결된 충전기(10)가 인가하는 전압보다 상기 미리 설정된 전압만큼 낮은 전압인 목표 전압까지 충전된다. 배터리(110)는 제2 충전 모드에서 제1 다이오드(133) 및 제2 스위치(141)를 통해 흐르는 충전 전류로 충전된다. 배터리(110)는 제1 다이오드(133)에서 미리 설정된 전압만큼 전압 강하된 전압이 인가된다. 한편, 제1 다이오드(133)에 흐르는 전류의 크기의 일정 범위 내에서는 상기 확산 전압 크기는 변함없다. 예를 들면, 충전기(10)가 29.4V의 정전압으로 배터리 팩(100)을 충전시키는 경우, 배터리(110)는 0.7V 강하된 28.7V까지 충전된다. 즉, 배터리(110)는 충전기(10)가 인가하는 전압보다 다이오드에서 강하된 전압만큼 낮은 전압까지만 충전된다.
이와 달리, 배터리(110)는 제1 충전 모드에서는 충전기(10)가 인가하는 전압에 상응하는 전압까지 충전된다. 제1 충전 모드에서, 충전 전류는 제1 스위치(131) 및 제2 스위치(141)를 통해 흐른다. 제1 스위치(131) 및 제2 스위치(141)에서 전압 강하는 무시할 수 있을 정도로 작은바, 배터리(110)는 충전기(10)가 인가하는 전압에 상응하는 전압까지 충전된다. 예를 들면, 충전기(10)가 29.4V의 정전압으로 배터리 팩(100)을 충전시키는 경우, 배터리(110)는 29.4V까지 충전된다.
한편, 충전기(10)에 의해 충전이 진행될수록 배터리(110)에 흐르는 충전 전류의 크기는 감소하며, 충전기(10)는 미리 설정된 소정의 전류 미만의 충전 전류의 감지로 배터리(110)의 충전 완료를 감지한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 충전기(10)가 배터리(110)의 충전 완료를 감지하는 경우를 배터리(110)가 완충된 상태인 것으로 설명한다.
도 3은 배터리가 완충되고 일정 시간 대기하는 횟수에 따른 열화 정도를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 세로는 배터리(110)의 용량을 나타내고, 가로는 배터리(110)의 충전 횟수를 나타낸다.
충전기(10)는 일정한 충전 전류를 배터리 팩(100)에 인가하는 정전류 충전 모드와 일정한 충전 전압을 배터리 팩(100)에 인가하는 정전압 충전모드로 배터리(110)를 충전한다. 충전기(10)는 배터리(110)의 충전을 시작하면 정전류 충전 모드로 충전을 하며, 배터리(110)가 소정의 전압에 도달하였거나, 배터리(110)가 소정의 충전 상태에 도달하였다고 판단되면 정전류 모드에서 정전압 모드로 충전 방식을 변경한다. 한편, 충전기(10)는 다양한 구형파 형태의 충전 전류를 배터리 팩(100)에 인가할 수도 있으며 이 경우도 정전류 충전 모드에 포함되며, 본 발명의 사상은 정전류 충전 방식에 의해 제한되지 않는다.
충전기(10)는 배터리(110)의 수명의 단축 및 파손되지 않을 정도의 전압인 완충 전압까지 배터리(110)를 충전시키도록 미리 설정되어 있다. 이를 위해, 충전기(10)는 정전압 충전을 할 때에 상기 완충 전압을 배터리 팩(100)에 인가한다. 예를 들면, 직렬로 연결된 7개의 배터리 셀(115)을 충전시키는 경우, 배터리 셀(115)을 안전하게 충전을 완료하기 위한 전압이 4.2V이면, 상기 완충 전압은 29.4V로 설정된다.
그러나, 배터리(110)는 상기 완충 전압까지 충전 된 후 일정 시간 동안 사용되지 않고 방치될 수 있다. 예를 들면, 배터리 팩(100)은 전기 자전거 및 전기 자동차에 포함될 수 있다. 전기 자전거 및 전기 자동차에 포함된 배터리 팩(100)은 사용자의 취침하는 등 장시간 사용되지 않은 시간 대에 장시간 완충 상태로 대기할 수 있다. 이러한 장시간 방치는 매일 반복되며, 배터리(110)는 배터리 셀(115)에 포함된 활물질과 첨가물 등이 불안정한 상태가 장기간 지속됨이 반복되어, 열화가 급격히 진행될 수 있다. 이는, 도 3에 도시된 제1 곡선(L1) 및 제2 곡선(L2)을 통해 알 수 있다.
즉, 충전기(10)는 배터리(110)가 완충 상태에서 일정 시간 방치될 때의 수명 저하는 고려하지 않고 충전 전압 대비 배터리(110)의 열화 정도만을 고려한 완충 전압이 설정되어 있다.
제1 곡선(L1) 및 제2 곡선(L2)은 동일한 배터리 셀(115)을 상기 전압을 달리하여 일정 시간 동안 방치한 후 사용되는 경우에 배터리(110)의 수명 저하 정도를 나타내는 그래프이다. 제1 곡선(L1)은 기존 충전기(10)에 설정된 완충 전압까지 배터리(110)가 충전된 후 일정 시간 방치한 경우에 수명 저하 정도를 나타내고, 제2 곡선(L2)은 기존 충전기(10)에 설정된 완충 전압보다 도 2를 참조하여 설명한 미리 설정된 전압만큼 낮은 전압(이하, 목표 전압)까지 충전된 후 일정 시간 방치된 경우에 수명 저하 정도를 나타낸다. 상술한 바와 같이 상기 미리 설정된 전압은 제1 다이오드(133)에서 강하된 전압을 말하고, 목표 전압은 상기 완충 전압에 상기 미리 설정된 전압을 뺀 전압의 크기가 된다. 한편, 상기 일정 시간은 배터리(110)가 기존 충전기(10)에 의해 충전이 완료되고, 충전기(10)에 연결된 상태에서 방치된 시간으로, 4시간 이상일 수 있다.
충전기(10)와 연결된 상태에서 충전을 완료한 배터리(110)가 상기 일정 시간 동안 방치될 때에 배터리(110)의 열화 정도, 수명 저하 정도를 결합 수명(combine cycle life)이라 한다. 즉, 제1 곡선(L1)은 배터리(110)가 충전기(10)에 설정된 완충 전압까지 충전된 경우에 결합 수명을 나타내고, 제2 곡선(L2)은 상기 목표 전압까지 충전된 경우에 결합 수명을 나타낸다.
예를 들면, 배터리 셀(115)이 충전기(10)에 설정된 완충 전압까지 충전되면 4,2V가 되는 경우, 제1 곡선(L1)은 배터리 셀(115)이 4.2V로 충전이 완료된 상태에서 배터리 셀(115)의 결합 수명이고, 제2 곡선(L2)은 배터리 셀(115)이 4.1V로 충전이 완료된 상태에서 배터리 셀(115)의 결합 수명이다.
제1 곡선(L1) 및 제2 곡선(L2)을 비교하면, 배터리(110)의 열화 정도는 기존 충전기(10)에 설정된 완충 전압보다 낮은 전압까지 충전할 때에 더 느리게 진행된다. 이런 점으로 고려해, 배터리(110)의 장수명을 도모하기 위해 기존 충전기(10)에 설정된 완충 전압을 낮게 재조정할 필요가 있으나, 이 경우, 충전기(10)의 재설계에 따른 비용 상승 및 종전 충전기(10)를 교체하는데 소요되는 비용 면에서 용이하지 않다. 본 발명의 일 실시예 따른 배터리 팩(100)은 기존 충전기(10)가 연결되어도 방전 스위치(130)에 포함된 제1 다이오드(133) 및 제1 스위치(131)를 이용하여 기존 충전기(10)에 설정된 완충 전압보다 낮은 전압에서 배터리(110)의 충전을 완료할 수 있으며, 결합 수명까지 고려하여 배터리(110)의 장수명을 도모할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 팩(100)은 제2 충전 모드에서 방전 스위치(130)에 포함된 제1 다이오드(133) 및 제1 스위치(131)를 이용하여 기존 충전기(10)에 설정된 완충 전압보다 낮은 전압인 목표 전압까지 충전시킬 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 배터리 팩(100)은 제2 충전 모드에서 제1 스위치(131)를 턴 오프하여 충전 전류가 제1 다이오드(133)로 흐르도록 하여 기존 충전기(10)가 인가한 완충 전압보다 낮은 전압이 배터리에 인가되도록 할 수 있다. 이 경우, 배터리(110)는 제1 곡선(L1)이 아닌 제2 곡선(L2)에 따른 결합 수명을 갖는바, 제2 모드에서 충전이 완료되는 배터리(110)는 제1 충전 모드에서 충전이 완료되는 배터리(110) 보다 수명 저하를 상당한 수준으로 낮출 수 있다.
즉, 기존의 충전기(10)가 배터리(110)의 결합 수명을 고려하지 않은 전압을 완충 전압으로 설정된 경우에도, 배터리 팩(100)은 제1 다이오드(133)를 이용하여 기존 충전기(10)에 설정된 완충 전압보다 낮은 전압인 목표 전압까지만 배터리(110)가 충전되도록 하여, 배터리(110)가 완충된 상태에서 장시간 방치될 때 열화가 급속히 진행되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 기존 충전기(10)가 직렬로 연결된 7개의 배터리 셀(115)을 포함하는 배터리(110)를 29.4V까지 충전시키도록 설계된 경우, 배터리(110)는 제1 충전 모드에서 29.4V까지 충전되어 배터리 셀(115) 각각은 4.2V까지 충전된다. 제2 충전 모드에서 배터리(110)는 제1 다이오드(133)에 의한 강하된 전압인 목표 전압까지만 충전되므로, 제1 다이오드(133)에 의한 강하 정도가 0.7V이면, 28.7V까지 충전되어, 배터리 셀(115) 각각은 4.1V까지 충전된다. 제2 충전 모드에서 충전을 완료하는 경우, 제2 곡선(L2)에 따른 수명 저하가 되므로, 제1 충전 모드에 의해 제1 곡선(L1)에 따라 수명 저하가 되는 경우보다 장수명을 도모할 수 있다.
이로써, 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 제1 다이오드(133)를 이용하여, 기존 충전기(10)의 교환 없이 배터리(110)의 충전이 완료되는 완충 상태에서 전압을 낮출 수 있어 배터리(110)의 장수명을 도모할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 충전 모드에서 배터리 팩 내부의 충전 전류의 흐름을 도시하고, 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 충전 모드에서 배터리 팩 내부의 충전 전류의 흐름을 도시한다.
도 4를 참조하면, 제1 충전 모드에서 충전 전류(Ic)는 제1 팩 단자(151), 배터리(110), 제1 스위치(131), 제2 스위치(141) 및 제2 팩 단자(153)를 경유하여 흐른다.
제1 스위치(131), 제2 스위치(141) 및 도선에서 전압 강하는 무시될 수 있을 정도 매우 작은바, 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153)에서 감지되는 전압은 배터리(110)의 제1 배터리 단자(111) 및 제2 배터리 단자(113) 사이의 전압과 상응한 값을 갖는다. 예를 들면, 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153) 사이에 인가되는 전압이 29V인 경우, 제1 배터리 단자(111) 및 제2 배터리 단자(113) 사이에 인가되는 전압도 29V가 된다.
이 경우, 충전기(10)는 도 3를 참조하여 설명한 완충 전압까지 배터리(110)를 충전시키며, 제1 배터리 단자(111)와 제2 배터리 단자(113) 사이의 전압은 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153)의 전압과 상응한바, 배터리(110)는 충전기(10)가 인가하는 완충 전압과 상응하는 전압까지 충전된다.
도 5를 참조하면, 제2 충전 모드에서 제1 스위치(131)를 턴 오프시키므로, 충전 전류(Ic')는 제1 팩 단자(151), 배터리(110), 제1 다이오드(133), 제2 스위치(141) 및 제2 팩 단자(153)를 경유하여 흐른다.
제1 다이오드(133)는 순방향 전류인 충전 전류(Ic')가 흐르면 내부 특성에 따른 확산 전압만큼 전압 강하가 발생한다. 예를 들면, 제1 다이오드(133)가 실리콘을 포함하는 경우 상기 확산 전압은 0.7V가 되고, 제1 배터리 단자(111) 및 제2 배터리 단자(113) 사이의 전압은 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153) 사이의 전압보다 0.7V 낮은 값을 갖는다. 한편, 제1 다이오드(133)에 흐르는 전류의 크기가 변해도 상기 확산 전압 크기는 일정하게 유지된다.
일 실시예에 따르면, 제1 스위치(131) 및 제1 다이오드(133)는 배터리(110)의 음극 단자(-)인 제2 배터리 단자(113)와 제2 팩 단자(153) 사이에 위치한다. 이 경우, 제1 스위치(131)는 N채널 MOSFET을 포함한다. N채널 MOSFET은 P채널 MOSFET보다 낮은 비용으로 제작될 수 있고, 배터리(110)의 양극(+) 단자인 제1 배터리 단자(111)와 제1 팩 단자(151) 사이에 제1 스위치(131) 및 제1 다이오드(133)가 배치됨에 따른 역기전력이 발생 우려를 제거할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리(110)는 제2 충전 모드에서 상기 완충 전압보다 제1 다이오드(133)에 의해 강하된 전압만큼 낮은 전압인 목표 전압까지만 충전되어 완충 상태에 있는다. 이 경우, 배터리(110)가 상기 목표 전압 근방까지 충전이 되면, 배터리(110)에 흐르는 충전 전류는 상기 소정의 전류보다 낮은 전류가 흐르게 되고, 충전기(10)는 상기 배터리(110)가 완충된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(120)는 제1 충전 모드에서 배터리(110)의 충전을 시작하고, 배터리(110)의 충전 중에 소정의 조건을 만족하면 제2 충전 모드로 전환할 수 있다. 지속적으로 제2 충전 모드로 배터리(110)를 충전시키는 경우 제1 다이오드(133)의 전압 강하에 따른 배터리(110)의 충전 속도 감소 및 제1 다이오드(133)의 발열이 발생할 수 있다. 배터리 관리부(120)는 배터리(110)의 충전 속도의 감소 및 제1 다이오드(133)의 발열 최소화하기 위해 배터리(110)의 전압 또는 배터리(110)의 충전 전류가 소정의 조건에 만족하면 배터리(110)의 충전 모드를 제1 충전 모드에서 제2 충전 모드로 전환할 수 있다.
상기 소정의 조건은 충전기(10)가 정전류 충전에서 정전압 충전으로 전환되는 시점 및 특징을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들면, 충전기(10)는 배터리(110)에 포함된 배터리 셀(115)의 전압이 4V 내지 4.05V 범위 내 또는 배터리(110)의 충전 상태(State of Charge, SOC)가 80% 내지 90% 내에서 정전류 충전에서 정전압 충전으로 전환할 수 있다. 이 경우, 배터리 관리부(120)는 배터리(110)의 전압이 4V 내지 4.05V 중 어느 한 전압에 도달하거나, 배터리(110)의 충전 상태(State of Charge, SOC)가 80% 내지 90% 중 어느 한 충전 상태(State of Charge, SOC)를 갖는 경우에 상기 소정의 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 정전압 충전에서, 충전기(10)는 일정한 전압을 배터리 팩(100)에 인가하므로, 배터리 관리부(120)는 일정한 전압이 인가됨을 감지하면 상기 소정의 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
나아가, 충전기(10)는 정전류 충전에서 정전압 충전으로 전환되는 과정에서 출력하는 충전 전류의 크기가 일정하다가 서서히 감소되는바, 배터리 관리부(120)는, 충전기(10)가 출력하는 충전 전류의 크기가 일정한 상태에서 서서히 감소되는 것을 감지하면, 제1 충전 모드에서 제2 충전 모드로 전환할 수 있다.
또한, 배터리 관리부는 배터리(110)의 전압 및 충전 전류의 변화를 참조하여 배터리가 곧 상기 목표 전압에 도달하는 것을 판단되는 경우 상기 소정의 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예 따르면, 배터리 관리부(120)는 배터리 셀(115)의 전압에 기초하여 배터리(110)의 충전 모드를 제1 충전 모드에서 제2 충전 모드로 전환할 수 있다. 배터리 관리부(120)는 적어도 하나의 배터리 셀(115)의 전압을 측정하고, 배터리 셀(115)의 전압 및 배터리(110)에 포함된 배터리 셀(115)의 개수에 기초하여 배터리(110)가 미리 설정된 기준 전압에 도달하는지 측정한다. 예를 들면, 배터리 관리부(120)는 어느 하나의 배터리 셀(115)이 4.05V이고 배터리(110)에 포함된 배터리 셀(115)이 7개 포함된 경우, 배터리(110)의 전압을 28.35V로 검출하고, 상기 미리 설정된 기준 전압 이상의 전압이 되는지 판단할 수 있다.
한편, 상기 미리 설정된 기준 전압은 제1 다이오드(133)의 특성 및 충전기(10)의 완충 전압을 참조하여 설정될 수 있다. 예를 들면, 제1 다이오드(133)의 전압 강하가 0.7V이고 충전기(10)의 상기 완충 전압이 29V인 경우, 상기 미리 설정된 기준 전압은 26V 내지 28V 사이의 전압으로 설정될 수 있다. 이 경우, 배터리 관리부(120)는 상기 목표 전압인 28.3V에 도달하기 전에 배터리(110)의 충전 모드를 제1 충전 모드에서 제2 충전 모드로 전환시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(120)는 미리 설정된 기준 전류보다 낮은 전류가 감지되면 제1 충전 모드에서 제2 충전 모드로 전환할 수 있다. 상기 미리 설정된 기준 전류는 상기 목표 전압과 상기 완충 전압의 차이를 고려하여 설정될 수 있다. 배터리(110)가 충전될수록 제1 배터리 단자(111) 및 제2 배터리 단자(113) 사이의 전압과 충전기(10)가 인가하는 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153) 사이의 전압 간의 차이가 감소하여 충전기(10)가 출력하는 충전 전류도 점차 감소되므로, 배터리 관리부(120)는 충전 전류의 변화에 기초하여 배터리가 상기 목표 전압에 곧 도달함을 감지할 수 있다. 예를 들면, 상기 완충 전압이 20V이고 상기 목표 전압이 19V인 경우, 배터리(110)의 전압이 19V 근방에 있을 때에 충전 전류가 500mA인 경우, 상기 미리 설정된 기준 전류는 500mA 내지 700mA 사이의 값으로 설정될 수 있다.
이 경우, 배터리 팩(100)은 충전기(10)의 정전류-정전압 충전에 영향을 미치지 않고 배터리(110)를 상기 완충 전압보다 낮은 상기 목표 전압까지 충전시킬 수 있다. 즉, 배터리 관리부(120)는 제1 스위치(131)를 턴 오프한 상태에서 제1 다이오드(133)를 통한 전압 강하로 배터리(110)가 충전기가 인가하는 전압보다 낮은 전압으로 충전시킬 뿐이다. 따라서, 강제로 배터리(110)와 충전기(10)간의 연결을 끊는 것이 아닌바, 충전기(10)는 제1 스위치(131)가 턴 오프되어도 여전히 정전압 충전으로 배터리(110)를 충전시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리부(120)는 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153)에 충전기(10)가 연결되지 않는 경우, 제1 스위치(131)를 턴 온할 수 있다. 배터리 관리부(120)는 제1 팩 단자(151) 및 제2 팩 단자(153) 사이에 충전기(10)가 연결되지 않으면 제1 스위치(131)를 턴 온시켜 배터리(110)가 방전될 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 충전 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6에 도시된 흐름도는, 도 1에 도시된 배터리 팩(100)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도, 도 1에서 도시된 구성들에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 6에 도시된 흐름도에도 적용됨을 알 수 있다.
도 6을 참조하면, 배터리 팩(100)은 배터리(110)를 충전시키는 충전기(10)가 연결되었는지 감지할 수 있다. 배터리 팩(100)은 충전기(10)가 연결되면 충전을 시작한다(S101).
배터리 팩(100)은 충전기(10)가 연결되면 제1 스위치(131)를 통해 흐르는 충전 전류가 배터리(110)로 향하거나 제2 팩 단자(153)로 향해 흘러가며, 배터리(110)를 충전 시킨다(S103).
배터리 팩(100)은 소정의 조건을 만족하는지 감지할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 소정의 조건은 정전류 충전에서 정전압 충전으로 전환되는 시점에서의 배터리(110)의 충전 상태나 배터리(110)의 전압을 고려하여 설정되거나, 충전기(10)가 출력하는 충전 전류의 크기의 변화를 고려하여 설정된다. 또한, 상기 소정의 조건의 만족 여부는 배터리의 전압이 목표 전압에 곧 도달할 수 있음을 알 수 있는 소정의 전압 또는 소정의 전류의 크기로 판단할 수 있다(S105).
배터리 팩(100)은, 상기 소정의 조건을 만족하면, 제1 스위치(131)를 턴 오프시켜 제1 다이오드(133)를 통해 충전 전류가 흐르도록 제어한다. 즉, 배터리 팩(100)은 제1 스위치(131)를 턴 오프시켜 제1 다이오드(133)를 통해 흐르는 충전 전류로 배터리(110)를 충전시키는 제2 충전 모드를 배터리(110)의 충전 모드로 결정한다. 배터리(110)는 충전기(10)가 인가한 상기 완충 전압이 그대로 인가되지 않고, 제1 다이오드(133)를 통해 강하된 전압이 인가된다. 이 경우, 배터리(110)는 제1 다이오드(133)를 통해 강하된 전압까지만 충전되어 완충 상태가 된다(S107).
배터리 팩(100)은 제2 충전 모드에서 충전기(10)의 전기적 연결이 끊기는지 감지한다(S109).
배터리 팩(100)은, 충전기(10)와의 전기적 연결이 감지되지 않으면, 제1 스위치(131)를 턴 온시킨다. 이는, 제1 스위치(131)가 턴 오프된 상태에서 배터리 팩(100)은 방전을 할 수 없는바, 충전기(10)가 분리되어 배터리(110)가 방전할 필요가 있는 경우에 배터리 팩(100)은 제1 스위치(131)를 턴 온시켜 방전을 준비할 수 있다(S111).
이로써, 배터리 팩(100)은 제1 다이오드(133)를 이용한 충전으로 기존 충전기(10)를 그대로 이용하면서 상기 완충 전압보다 낮은 전압인 상기 목표 전압까지만 충전시킬 수 있어, 배터리의 열화 진행 정도를 최소화할 수 있다.
또한, 배터리 팩(100)은 배터리(110)의 충전 상태 및 전압에 기초한 적절한 타이밍에 제1 충전 모드에서 제2 충전 모드로 충전 모드를 전환되어 배터리(110)의 충전 속도의 지연을 최소화하면서 제1 다이오드(133)의 발열을 최소화할 수 있다.
본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 충전기
100: 배터리 팩
110: 배터리
111: 제1 배터리 단자
113: 제2 배터리 단자
115: 배터리 셀
120: 배터리 관리부
130: 방전 스위치
131: 제1 스위치
133: 제1 다이오드
140: 충전 스위치
141: 제2 스위치
143: 제2 다이오드
151: 제1 팩 단자
153: 제2 팩 단자

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고 제1 배터리 단자 및 제2 배터리 단자를 갖는 배터리;
    충전기와 연결되는 제1 팩 단자 및 제2 팩 단자;
    상기 제2 팩 단자 및 제2 배터리 단자 사이에 연결되는 제1 스위치 및 상기 제1 스위치와 병렬로 연결되고 상기 배터리의 충전 전류가 흐르는 방향이 순방향인 다이오드를 포함하는 방전 스위치; 및
    상기 제1 스위치에 흐르는 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 제1 충전 모드와 상기 다이오드에 흐르는 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 제2 충전 모드 중 어느 하나를 충전모드로 결정하는 배터리 관리부;를 포함하고,
    상기 배터리 관리부는 상기 제1 충전 모드로 상기 배터리의 충전을 시작한 후에, 상기 배터리를 충전시키는 상기 충전기의 충전 전류의 크기가 미리 설정된 기준 전류 이하가 되면, 상기 충전 모드를 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 충전 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환하여 상기 제1 충전 모드에서 충전이 완료되는 전압보다 미리 설정된 전압만큼 낮은 전압에서 상기 배터리의 충전을 완료시키는 배터리 팩.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는, 상기 배터리를 충전시키는 상기 충전기의 충전 전압이 일정하게 유지되면, 상기 충전 모드를 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는, 상기 배터리가 미리 설정된 기준 전압까지 충전되면, 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는 상기 배터리의 충전 상태(State Of Charge)를 검출하고, 상기 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 충전 상태(State Of Charge) 이상이면 상기 제1 충전 모드에서 상기 제2 충전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는, 상기 제2 충전 모드에서 상기 제1 팩 단자 및 상기 제2 팩 단자 사이에 충전기의 연결이 감지되지 않으면, 상기 제1 스위치를 턴 온시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배터리 단자는 상기 배터리의 음극 단자이고, 상기 제1 스위치는 N 타입 FET 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 배터리를 충전시키는 충전기의 연결을 감지하는 단계;
    상기 배터리의 충전 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로 상에 배치된 제1 스위치로 흐르는 충전 전류인 제1 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 단계;
    상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계; 및
    상기 제1 스위치와 병렬로 연결된 다이오드로 흐르는 충전 전류인 제2 충전 전류로 상기 배터리를 충전시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계는,
    상기 충전기가 인가하는 충전 전류를 측정하는 단계; 및
    상기 감지된 충전 전류가 미리 설정된 기준 전류 미만이 되면 상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계를 더 포함하는 배터리의 충전 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계는,
    상기 배터리의 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 감지된 충전 전압의 크기가 미리 설정된 기준 전압 이상이 되면, 상기 제1 스위치를 턴 오프시키는 단계;를 더 포함하는 배터리의 충전 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 감지된 충전 전압에 기초하여 배터리의 충전 상태를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 충전 상태 이상이 되면, 상기 제1 스위치를 턴 오프 시키는 단계;를 더 포함하는 배터리의 충전 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 충전기와 전기적 연결이 감지되지 않은 경우, 상기 제1 스위치를 턴 온시키는 단계;를 더 포함하는 배터리의 충전 제어 방법.
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