KR102472043B1 - 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리의 충전 시간을 단축하고 통상의 급속 충전 방식 대비 열화율을 낮춰 수명을 증가시킬 수 있는 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 배터리의 충전이 시작되면 미리 저장된 C-레이트를 포함하는 초기 기준 충전 조건을 세팅하는 단계; 초기 기준 충전 조건에 따른 전압용량비의 프로파일을 추출하는 단계; 미리 정해진 SoC 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 단계; 감산한 값(△SoC)이 미리 정해진 SoC 범위 이내에 존재하는 경우, 감산한 값에 대하여 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내에 존재하는지 판단하는 단계; 및 기울기[f'(△SoC)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우 C-레이트를 감소시키고, 기울기[f'(△SoC)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 C-레이트를 증가시키는 단계를 포함하는 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치를 개시한다.

Description

배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치{Battery charging method and battery charging device thereof}
본 발명의 실시예는 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
휴대폰, 스마트폰, 스마트워치, 태블릿, 노트북 컴퓨터, 카메라, 드론, 전동 킥보드, 전동 휠, 전동 스쿠터, 전기 자전거, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라, 전기 에너지원으로서 배터리(예를 들면, 이차 전지)의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이러한 배터리는 방전 후에도 다시 재충전하여 계속 사용할 수 있어 충방전 상태에 따라 성능의 차이를 나타내므로, 충전 방법을 개선하여 배터리의 성능을 향상시키려는 노력이 진행되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 배터리의 충전 시간을 단축하고 통상의 급속 충전 방식 대비 열화율을 낮춰 수명을 증가시킬 수 있는 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법은 배터리의 충전이 시작되면 미리 저장된 C-레이트를 포함하는 초기 기준 충전 조건을 세팅하는 단계; 상기 초기 기준 충전 조건에 따른 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출하는 단계; 미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 단계; 상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내에 존재하는 경우, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내에 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우 상기 C-레이트를 감소시키고, 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 상기 C-레이트를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전압용량비의 프로파일을 추출하는 단계는 상기 C-레이트에 대하여 수행될 수 있다.
상기 미리 정해진 SoC 범위는 1% 내지 20%일 수 있다.
상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이외일 경우 상기 최종 SoC에 미리 정해진 값을 가산하고 상기 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출하는 단계로 복귀할 수 있다.
상기 미리 정해진 기울기 범위는 -0.1 내지 0.1일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 배터리의 충전이 시작되면 미리 저장된 C-레이트를 포함하는 초기 기준 충전 조건을 세팅하는 초기 기준 충전 조건 세팅부; 상기 초기 기준 충전 조건에 따른 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출하는 전압용량비 프로파일 추출부; 미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 SoC 감산값 판단부; 상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내일 경우, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내인지 판단하는 기울기 판단부; 및 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우 상기 C-레이트를 감소시키고, 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 상기 C-레이트를 증가시키는 C-레이트 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법은 배터리의 충전 시 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 충전 프로파일을 추출하는 단계; 상기 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 전압용량비(dV/dQ) 프로파일로 변환하는 단계; 미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 단계; 상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내일 경우, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외에 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미리 정해진 SoC 범위는 1% 내지 20%일 수 있다.
상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이외일 경우 상기 최종 SoC에 미리 정해진 값을 가산하고 상기 전압용량비(dV/dQ) 프로파일로 변환하는 단계로 복귀할 수 있다.
상기 기울기가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우 해당 C-레이트를 충전 구간에서 배제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택하는 단계 이후, 상기 해당 C-레이트를 충전 조건 데이터에 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 C-레이트별 상기 충전 조건 데이터를 추출하는 단계; 및 상기 다수의 C-레이트별 상기 충전 조건 데이터를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 C-레이트별 충전 조건 데이터가 중복될 경우, 가장 높은 C-레이트의 충전 조건 데이터를 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 배터리의 충전 시 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 충전 프로파일을 추출하는 충전 프로파일 추출부; 상기 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 전압용량비(dV/dQ) 프로파일로 변환하는 전압용량비 프로파일 변환부; 미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 SoC 감산값 판단부; 상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내일 경우, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외에 존재하는지 판단하는 기울기 판단부; 및 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택하는 충전 구간 선택부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 배터리의 충전 시간을 단축하고 통상의 급속 충전 방식 대비 열화율을 낮춰 수명을 증가시킬 수 있는 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치를 제공한다.
일례로, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법 및 배터리 충전 장치는 배터리 셀의 충전 시 배터리 셀이 항상 열화되므로, 이러한 배터리 셀의 열화 현상이 실시간으로 최소화되도록 C-레이트를 조절하도록 한다.
다른 예로, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법 및 배터리 충전 장치는 배터리 셀마다 특성을 미리 반영하여 그 배터리 셀에 항상 적합한 급속 충전 조건을 제공하도록 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치 및 방법은 배터리 셀의 급속 충전이 가능하도록 하면서도, 배터리 셀의 열화 현상을 줄일 수 있도록 한다.
도 1은 일반적인 배터리의 충전 방법중 정전류-정전압(Constant Current-Constant Voltage) 충전 방식을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 도 4, 도 5a 및 도 5b의 장치 및 방법에 의해 추출된 전압용량비를 도시한 그래프이다.
도 7은 도 6의 추출된 전압용량비를 결합한 상태를 도시한 그래프이다.
도 8은 통상의 완속 충전 및 본 발명에 따른 급속 충전에 따른 사이클별 용량의 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 1을 참조하면, 일반적인 배터리의 충전 방법중 정전류-정전압(Constant Current-Constant Voltage) 충전 방식(이하, CCCV 충전 방법이라 함)의 그래프가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 배터리는 전류 제어에 의해 충전되며, 이때 전압 및 온도가 변화된다. 구체적으로, 충전 초기에는 먼저 정전류(Constant Current)로 배터리가 충전된다. 즉, 만충전 상태의 전지를 1시간이면 방전 가능한 전류치를 1C-레이트(rate)라고 할 때, 예를 들면, 0.5C-레이트의 정전류로 배터리의 충전이 수행된다. 충전 시간이 경과함에 따라 전압이 상승하여 소정의 설정 전압 Vc, 예를 들면 4.2V에 도달할 때까지 CC 충전이 계속 수행된다. 설정 전압 Vc에 도달하였을 때에 정전압(Constant Voltage) 충전으로 전환하여, 설정 전압 Vc를 유지하도록 충전 전류가 감소되면서 배터리의 충전이 수행된다.
CCCV 충전에 있어서 급속 충전을 위해서는 CC 충전 시의 C-레이트를 상대적으로 높게 설정하면 된다. 그러나, 이와 같이 C-레이트가 증가할수록 배터리의 발열량이 증가하며(도 1의 온도 부분 참조), 배터리의 열화가 빠르게 진행되어 배터리의 출력 및 용량이 감소된다.
이에 따라, 본 발명은 배터리의 내부 전기화학적 상태를 간접적으로 나타내는 전압용량비(dV/dQ)의 해석에 기반한 급속 충전 알고리즘을 제공하고, 이를 통해 충전 시간을 단축시키면서도 일반적인 급속 충전 또는 완속 충전 방식 대비 열화율을 낮춰 배터리의 수명을 연장하도록 한다. 즉, 본 발명은 일반적인 완속 충전을 수행하는 경우와 비슷하거나 오히려 수명을 증가시키면서도, 배터리 충전 시간을 단축할 수 있는 충전 장치 및 그 방법을 제공한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)의 구성에 대한 블럭도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100)는 배터리(110)의 전압, 전류, 온도 등을 센싱하는 센싱부(120)와, 초기 기준 충전 조건 세팅부(131), 전압용량비 프로파일 추출부(132), SoC 감산값 판단부(133), 기울기 판단부(134) 및 C-레이트 조절부(135)를 포함할 수 있다.
여기서, 초기 기준 충전 조건 세팅부(131), 전압용량비 프로파일 추출부(132), SoC 감산값 판단부(133), 기울기 판단부(134) 및/또는 C-레이트 조절부(135)는 제어부(130)에 구비된 구성 요소일 수 있으며, 이들은 상술한 바와 같이 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 통해 구현될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법은 초기 기준 충전 조건 세팅 단계(S1), 만충전 여부 판단 단계(S2), 전압용량비 프로파일 추출 단계(S3), SoC 감산값 판단 단계(S4), 기울기 판단 단계(S5) 및 C-레이트 조절 단계(S6a, S6b)를 포함할 수 있다.
초기 기준 충전 조건 세팅 단계(S1)에서, 초기 기준 충전 조건 세팅부(131)가 배터리(110)의 충전이 시작되면 미리 저장된 C-레이트를 포함하는 초기 기준 충전 조건을 세팅/로딩한다.
여기서, 초기 기준 충전 조건이라 함은 디바이스(예를 들면, 전기 자동차)의 자체 초기 세팅값을 의미하며, 이는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, C-레이트, 충전 휴지 시간, 충전 컷오프 전압 등을 포함할 수 있다.
또한, C-레이트는 커런트 레이트(Current rate)로, 배터리(110)의 충방전 시 다양한 사용 조건 하에서의 전류값 설정 및 전지의 가능 사용 시간을 예측하거나 표기하기 위한 단위로서, 충방전율에 따른 전류 값의 산출은 충전 또는 방전 전류를 전지 정격 용량으로 나누어 충방전 전류 값을 산출한다. C-레이트 단위는 통상 C를 사용하며 하기 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112017108095162-pat00001
만충전 여부 판단 단계(S2)에서, 제어부(130)는 센싱부(120)를 통해 얻은 전류 및/또는 전압으로부터 배터리(110)가 만충전 상태인지 아닌지를 판단하게 된다.
제어부(130)는 배터리(110)가 만충전 상태이면 본 발명의 충전 방법을 종료하고, 배터리(110)가 만충전 상태가 아니면 다음 단계(S2)가 수행되도록 한다.
전압용량비 프로파일 추출 단계(S3)에서, 전압용량비 프로파일 추출부(132)가 상술한 초기 기준 충전 조건에 따른 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출한다.
여기서, 전압용량비는 SoC(State of charging)의 변화에 따른 전압의 변화량을 용량의 변화량으로 나눈 값으로 정의될 수 있으며, 이는 하기의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112017108095162-pat00002
참고로, dV는 SOC의 변화에 따른 전압 변화량, dQ는 SOC의 변화에 따른 용량의 변화량을 각각 의미한다.
또한, 이때 전압용량비의 프로파일 추출은 상술한 바와 같은 미리 정해진 C-레이트로 배터리(110)가 충전되면서 수행된다. 물론, 전압용량비의 프로파일은 센싱부(120)로 입력되는 전압 및 전류값으로부터 추출될 수 있다.
한편, 미리 정해진 C-레이트에 대한 전압용량비는 실질적으로 배터리(110)의 전기화학적 특성을 반영하기 때문에 전압용량비의 변화는 배터리(110)의 특성이 변화되었다는 것을 의미한다.
예를 들어, 미리 정해진 C-레이트에 대한 2개의 연속된 전압용량비의 사이에 변화가 없다면 배터리(110)의 특성이 유사하게 유지되고 있다고(즉, 배터리의 내부 전기화학적 상태가 안정된 상태로 유지되고 있음) 추정할 수 있다. 따라서, 배터리(110)의 충전 시 SOC 구간을 나눈 후 구간별로 C-레이트를 적절히 설정한다면, 완속 충전을 수행하는 경우와 비슷한 열화 정도를 보이거나 또는 오히려 열화 정도를 더 낮추면서도 급속 충전을 수행할 수 있음을 알 수 있다.
SoC 감산값 판단 단계(S4)에서, SoC 감산값 판단부(133)가 미리 정해진 SoC 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단한다.
여기서, i는 초기(initial) SoC 지점을 의미하고, f는 최종(final) SoC 지점을 의미한다.
또한, 미리 정해진 SoC 범위는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 1% 내지 20%일 수 있다. SoC 범위를 1% 미만으로 설정하면 수행을 위한 판단에 있어 시간적 제약의 문제가 있고, 또한 SoC 범위를 20% 초과하여 설정하면 범위의 정확도 및 정밀도가 낮은 문제가 있어, SoC 범위는 대략 1% 내지 20%가 적절하다.
한편, 상기 감산한 값(△SoC)이 미리 정해진 SoC 범위 이내에 존재하는 경우 단계(S5)가 수행되고, 감산한 값(△SoC)이 미리 정해진 SoC 범위 이외에 존재하는 경우 단계(S4a)가 수행된다.
단계(S4a)에서, 제어부(130)가 감산한 값(△SoC)이 미리 정해진 SoC 범위 이외일 경우 최종 SoC에 미리 정해진 값(예를 들면, f=f+1)을 가산하고, 이어서 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출하는 단계(S3)를 다시 수행한다. 이와 같이 하여, SoC가 증가함에 따라, 각 SoC에 대응하는 전압용량비의 프로파일이 추출된다.
계속해서, 기울기 판단 단계(S5)에서, 기울기 판단부(134)가 감산한 값(△SoC)에 대하여 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내에 존재하는지 판단한다.
여기서, 미리 정해진 기울기의 범위는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 -0.1 내지 0.1일 수 있다. 기울기 범위를 -0.1 미만 또는 0.1 초과가 되면 정상적인 패턴 즉, 수평이 아닌 기울기를 가진다고 판단하여, 기울기 범위는 대략 -0.1 내지 0.1이 적절하다.
한편, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 내에 있다는 것은, 기울기[f'(△SoC)]가 X축에 대하여 거의 수평임을 의미하며, 이는 미분전의 값이 X축에 대하여 상대적으로 큰 기울기를 갖고 있음을 의미한다. 여기서, X축은 SoC이고, Y축은 전압용량비이다.
즉, 다르게 설명하면, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 이내에 있다는 것은, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 불안정한 상태임을 의미하고, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 이외에 있다는 것은, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 안정한 상태임을 의미한다.
C-레이트 조절 단계(S6a, S6b)에서, C-레이트 조절부(135)가 기울기[f'(△SoC)]에 따라 2가지 단계 중 어느 한 단계를 수행한다.
즉, 상술한 단계(S5)에서 기울기[f'(△SoC)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 불안정한 상태이므로, C-레이트를 감소(예를 들면, C-레이트=C-레이트 - 0.1)시키는 단계(S6a)를 수행하여 배터리(110)의 완속 충전이 이루어지도록 한다.
또한, 상술한 단계(S5)에서 기울기[f'(△SoC)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 안정한 상태이므로, C-레이트를 증가(예를 들면, C-레이트=C-레이트 + 0.1)시키는 단계(S6b)를 수행하여 배터리(110)의 급속 충전이 이루어지도록 한다.
더불어, 이러한 단계(S6a, S6b) 이후, 단계(S1)로 복귀하여, 상술한 단계들을 반복 수행한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100) 및 방법은 배터리(110)의 충전 시 배터리(110)가 항상 열화되므로, 이러한 배터리(110)의 열화 현상이 실시간으로 최소화되도록 C-레이트를 수시로 조절하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(100) 및 방법은 배터리(110)의 급속 충전이 가능하도록 하면서도, 배터리(110)의 열화 현상을 줄일 수 있도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치(200)의 구성에 대한 블럭도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(200)는 배터리(110)의 전압, 전류, 온도 등을 센싱하는 센싱부(120), 충전 프로파일 추출부(231), 전압용량비 프로파일 변환부(232), SoC 감산값 판단부(233), 기울기 판단부(234) 및 충전 구간 선택부(235)를 포함할 수 있다.
여기서, 충전 프로파일 추출부(231), 전압용량비 프로파일 변환부(232), SoC 감산값 판단부(233), 기울기 판단부(234) 및 충전 구간 선택부(235)는 제어부(230)에 구비된 구성 요소일 수 있으며, 이들은 상술한 바와 같이 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 통해 구현될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법은 충전 프로파일 추출 단계(S11), 전압용량비 프로파일 변환 단계(S12), SoC 감산값 판단 단계(S13), 기울기 판단 단계(S14), 충전 구간 선택 단계(S15) 및 만충전 여부 판단 단계(S16)를 포함할 수 있다.
충전 프로파일 추출 단계(S11)에서, 충전 프로파일 추출부(231)는 배터리(110)의 충전 시 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 충전 프로파일을 추출한다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 1C, 2C, 3C, 4C 및 5C의 충전 전류로 임의의 배터리(110)를 충전할 때 CCCV 곡선을 추출할 수 있다. 여기서, 1C 내지 5C는 본 발명의 이해를 위한 일례에 불과하며, 이러한 C-레이트는 다양하게 변경될 수 있다.
전압용량비 프로파일 변환 단계(S12)에서, 전압용량비 프로파일 변환부(232)는 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 전압용량비 프로파일로 변환한다. 즉, SoC의 구간별 각각의 C-레이트에 대한 전압용량비 프로파일을 추출한다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 1C, 2C, 3C, 4C, 5C에 대한 각각의 SoC 구간별 전압용량비를 추출한다.
SoC 감산값 판단 단계(S13)에서, SoC 감산값 판단부(233)는 미리 정해진 SoC 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단한다.
또한, 미리 정해진 SoC 범위는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 1% 내지 20%일 수 있다. SoC 범위를 1% 미만으로 설정하면 수행을 위한 판단에 있어 시간적 제약의 문제가 있고, 또한 SoC 범위를 20% 초과하여 설정하면 범위의 정확도 및 정밀도가 낮은 문제가 있어, SoC 범위는 대략 1% 내지 20%가 적절하다..
한편, 상기 감산한 값(△SoC)이 미리 정해진 SoC 범위 이내에 존재하는 경우 단계(S14)가 수행되고, 감산한 값(△SoC)이 미리 정해진 SoC 범위 이외에 존재하는 경우 단계(S13a)가 수행된다.
단계(S13a)에서, 제어부(230)가 감산한 값(△SoC)이 미리 정해진 SoC 범위 이외일 경우 최종 SoC에 미리 정해진 값(예를 들면, f=f+1)을 가산하고, 이어서 전압용량비의 프로파일로 변환하는 단계(S13)를 다시 수행한다. 이와 같이 하여, SoC가 증가함에 따라, 각 SoC에 대응하는 전압용량비의 프로파일이 변환된다.
계속해서, 기울기 판단 단계(S14)에서, 기울기 판단부(234)는 감산한 값(△SoC)에 대하여 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외에 존재하는지 판단한다.
여기서, 미리 정해진 기울기의 범위는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 -0.1 내지 0.1일 수 있다. 기울기 범위를 -0.1 미만 또는 0.1 초과가 되면 정상적인 패턴 즉, 수평이 아닌 기울기를 가진다고 판단하여, 기울기 범위는 대략 -0.1 내지 0.1이 적절하다.
한편, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 내에 있다는 것은, 기울기[f'(△SoC)]가 X축에 대하여 거의 수평임을 의미하며, 또한 이는 미분전의 값이 X축에 대하여 상대적으로 큰 기울기를 갖고 있음을 의미한다. 여기서, X축은 SoC 축이고, Y축은 전압용량비 축이다.
즉, 다르게 설명하면, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 이내에 있다는 것은, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 불안정한 상태임을 의미하고, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 이외에 있다는 것은, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 안정한 상태임을 의미한다.
따라서, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 이내에 있다면, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 불안정한 상태이므로, 제어부(230)에 의해 해당 C-레이트를 충전 구간에서 배제하는 단계(S14a)가 수행될 수 있다.
또한, 기울기[f'(△SoC)]가 대략 -0.1 내지 0.1의 범위 이외에 있다면, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 안정한 상태이므로, 실제로 이용할 충전 구간 선택 단계(S15)가 수행된다.
즉, 충전 구간 선택 단계(S15)에서, 충전 구간 선택부(235)는 기울기[f'(△SoC)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우, 배터리(110)의 내부 전기화학적 상태가 안정한 상태이므로, 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택한다.
더불어, 충전 구간 선택 단계(S15) 이후, 제어부(230)는 해당 C-레이트를 충전 조건 데이터에 삽입하는 단계(S15a)를 수행한다. 즉, 제어부(230)는 해당 C-레이트를 충전 조건 데이터를 포함하는 데이터 테이블에 삽입한다.
계속해서, 만충전 여부 판단 단계(S16)에서, 제어부(230)는 센싱부(120)를 통해 얻은 전류 및/또는 전압으로부터 배터리(110)가 만충전 상태인지 아닌지를 판단하게 된다. 배터리(110)가 만충전 상태이면 제어부(230)는 본 발명의 충전 방법을 종료하고, 배터리(110)가 만충전 상태가 아니면 이전 최종값을 초기값으로 치환(단계 S16a)한 후, 전압용량비 프로파일 변환 단계(S12)부터 다시 수행한다.
한편, 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법은 다수의 C-레이트별 충전 조건 데이터를 추출하는 단계(S21), 다수의 C-레이트별 충전 조건 데이터를 결합하는 단계(S22) 및 다수의 C-레이트별 충전 조건 데이터가 중복될 경우, 가장 높은 C-레이트의 충전 조건 데이터를 적용하는 단계(S23)를 더 포함할 수 있다. 이는 하기할 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 방법 및 충전 장치(200)는 배터리(110)마다 특성을 미리 반영하여 그 배터리(110)에 항상 적합한 급속 충전 조건을 제공하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치(200) 및 방법은 배터리(110)의 급속 충전이 가능하도록 하면서도, 배터리(110)의 열화 현상을 줄일 수 있도록 한다.
도 6을 참조하면, 도 4, 도 5a 및 도 5b의 장치 및 방법에 의해 추출된 전압용량비에 대한 그래프가 도시되어 있다. 여기서, X축은 SoC(%)이고, Y축은 전압용량비의 프로파일이다. 또한, C-레이트는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 1C, 2C, 3C, 4C 및 5C를 포함할 수 있고, SoC 범위는 a-b-c-d-e-f-g-h-i-j-k-l-m-n-o-p-q-r로 구분될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 임의의 배터리(110)에 대해 1C 내지 5C까지 순차적으로 전압용량비 프로파일을 SoC 범위별로 변환(획득)한다. 이때, 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내이면 충전 구간에서 배재하고, 기울기[f'(△SoC)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외이면 해당 C-레이트에서 적용 충전 구간으로 선택하며, 이를 충전 조건 데이터에 삽입한다. 단, 기울기[f'(△SoC)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외인 상태에서 충전 구간이 중복되어 선택되면, 상대적으로 높은 C-레이트가 우선하여 선택된다.
이와 같이 하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 굵은 선만의 충전 패턴을 추출하여 임의의 배터리(110)에 대한 급속 충전 프로파일로 사용할 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 도 6에 도시된 전압용량비 프로파일로부터 다음과 같은 충전 패턴을 얻을 수 있다.
5C(a-b 범위) -> 4C(b-c 범위) -> 3C(c-d 범위) -> 2C(d-e 범위) -> 1C(e-f 범위) -> 2C(f-g 범위) -> 3C(g-h 범위) -> 4C(h-i 범위) -> 5C(i-j 범위) -> 4C(j-k 범위) -> 3C(k-l 범위) -> 2C(l-m 범위) -> 1C(m-n 범위) -> 2C(n-o 범위) -> 3C(o-p 범위) -> 4C(p-q 범위)-> 5C(q-r 범위)
도 7을 참조하면, 도 6의 추출된 전압용량비를 결합한 상태의 그래프가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도 6에 도시된 굵은 선만을 연결하면 임의의 배터리(110)에 대한 SoC별 전압용량비의 그래프를 얻을 수 있다. 즉, 충전이 진행됨에 따라, 도 7에 도시된 바와 같은 전압용량비를 갖도록 C-레이트가 제어됨으로써, 완속 충전과 같이 배터리(110)의 열화율이 낮으면서도 급속 충전과 같이 배터리(110)의 충전 시간이 단축된다.
도 8을 참조하면, 통상의 완속 충전 및 본 발명에 따른 급속 충전에 따른 사이클별 용량의 변화에 대한 그래프가 도시되어 있다. 여기서, X축은 충방전 사이클 횟수이고, Y축은 방전 용량이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 통상의 완속 충전 방법을 이용하였을 경우 대략 900 사이클 이후 방전 용량이 현저히 감소하여 1400 사이클 이상 배터리(110)를 사용할 수 없음을 볼 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 급속 충전의 경우 900 사이클 이후에도 방전 용량이 서서히 감소하며, 2000 사이클 이상 배터리(110)를 사용할 수 있음을 볼 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법 및 충전 장치(100,200)는 배터리(110)의 열화율을 줄이면서도 충전 시간을 단축할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 충전 방법 및 이를 위한 배터리 충전 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200; 배터리 충전 장치
110; 배터리 120; 센싱부
130; 제어부 131; 초기 기준 충전 조건 세팅부
132; 전압 용량비 프로파일 추출부
133; SoC 감산값 판단부
134; 기울기 판단부 135; C-레이트 조절부
230; 제어부 231; 충전 프로파일 추출부
232; 전압용량비 프로파일 변환부
233; SoC 감산값 판단부 234; 기울기 판단부
235; 충전 구간 선택부

Claims (14)

  1. 배터리의 충전이 시작되면 미리 저장된 C-레이트를 포함하는 초기 기준 충전 조건을 세팅하는 단계;
    상기 초기 기준 충전 조건에 따른 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출하는 단계;
    미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 단계;
    상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내에 존재하는 경우, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내에 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우 상기 C-레이트를 감소시키고, 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 상기 C-레이트를 증가시키는 단계를 포함하는 배터리 충전 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 SoC 범위는 1% 내지 20%인 배터리 충전 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이외일 경우 상기 최종 SoC에 미리 정해진 값을 가산하고 상기 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출하는 단계로 복귀하는 배터리 충전 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 기울기 범위는 -0.1 내지 0.1 인 배터리 충전 방법.
  6. 배터리의 충전이 시작되면 미리 저장된 C-레이트를 포함하는 초기 기준 충전 조건을 세팅하는 초기 기준 충전 조건 세팅부;
    상기 초기 기준 충전 조건에 따른 전압용량비(dV/dQ)의 프로파일을 추출하는 전압용량비 프로파일 추출부;
    미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 SoC 감산값 판단부;
    상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내일 경우, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이내인지 판단하는 기울기 판단부; 및
    상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우 상기 C-레이트를 감소시키고, 상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 상기 C-레이트를 증가시키는 C-레이트 조절부를 포함하는 배터리 충전 장치.
  7. 배터리의 충전 시 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 충전 프로파일을 추출하는 단계;
    상기 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 전압용량비(dV/dQ) 프로파일로 변환하는 단계;
    미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 단계;
    상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내일 경우, 상기 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외에 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택하는 단계 이후, 상기 해당 C-레이트를 충전 조건 데이터에 삽입하는 단계와, 상기 다수의 C-레이트별 상기 충전 조건 데이터를 추출하는 단계와, 상기 다수의 C-레이트별 상기 충전 조건 데이터를 결합하는 단계와, 상기 다수의 C-레이트별 충전 조건 데이터가 중복될 경우, 가장 높은 C-레이트의 충전 조건 데이터를 적용하는 단계를 더 포함하는 배터리 충전 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 미리 정해진 SoC 범위는 1% 내지 20%인 배터리 충전 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이외일 경우 상기 최종 SoC에 미리 정해진 값을 가산하고 상기 전압용량비(dV/dQ) 프로파일로 변환하는 단계로 복귀하는 배터리 충전 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 기울기가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이내일 경우 해당 C-레이트를 충전 구간에서 배제하는 단계를 더 포함하는 배터리 충전 방법.
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  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 배터리의 충전 시 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 충전 프로파일을 추출하는 충전 프로파일 추출부;
    상기 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각 전압용량비(dV/dQ) 프로파일로 변환하는 전압용량비 프로파일 변환부;
    미리 정해진 SoC(State of Charge) 범위 이내에 최종 SoC에서 초기 SoC를 감산한 값(△SoC = SoCf - SoCi)이 존재하는지 판단하는 SoC 감산값 판단부;
    상기 감산한 값(△SoC)이 상기 미리 정해진 SoC 범위 이내일 경우, 상기 적용되는 다수의 C-레이트에 대하여 각각, 상기 감산한 값(△SoC)에 대하여 상기 최종 SoC에 대응하는 최종 전압용량비에서 상기 초기 SoC에 대응하는 초기 전압용량비를 감산한 값[f(SoCf) - f(SoCi)]의 기울기[f'(△SoC) = [f(SoCf) - f(SoCi)] / [SoCf-SoCi], 여기서 f(SoCf)는 SoCf에서의 dV/dQ, f(SoCi)는 SoCi에서의 dV/dQ)]가 미리 정해진 기울기 범위 이외에 존재하는지 판단하는 기울기 판단부; 및
    상기 기울기[f'(△SoC)]가 상기 미리 정해진 기울기 범위 이외일 경우 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택하고, 상기 해당 C-레이트를 적용 충전 구간으로 선택한 이후, 상기 해당 C-레이트를 충전 조건 데이터에 삽입하고, 상기 다수의 C-레이트별 상기 충전 조건 데이터를 추출하고, 상기 다수의 C-레이트별 상기 충전 조건 데이터를 결합하고, 상기 다수의 C-레이트별 충전 조건 데이터가 중복될 경우, 가장 높은 C-레이트의 충전 조건 데이터를 적용하는 충전 구간 선택부를 포함하는 배터리 충전 장치.
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