KR102509907B1 - 충전 장치, 충전 방법 및 충전 대기 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충전 장치 및 충전 방법을 제공한다. 충전 장치는 승압 회로 및 통신 제어 회로를 포함한다. 승압 회로는 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하여 충전 대기 설비의 배터리를 충전 하는 데에 사용된다. 통신 제어 회로는 승압 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리의 현재 충전 수요와 일치하도록 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 데에 사용된다.

Description

충전 장치, 충전 방법 및 충전 대기 설비

본 발명은 충전 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로 충전 장치, 충전 방법 및 충전 대기 설비에 관한 것이다.

현재 충전 대기 설비(예: 스마트폰)는 갈수록 소비자들의 주목을 받고 있지만 전력을 많이 소비하는 이유로 충전 대기 설비는 빈번하게 충전해야 한다.

그러나 기존의 충전 방식으로 충전하는 경우, 충전 대기 설비의 발열 문제는 심각하며, 특히 고전력으로 충전될 경우, 발열 현상은 더욱 현저하다. 따라서, 충전 대기 설비의 열을 어떻게 감소하느냐는 현재 해결하려는 과제이다.

삭제

제 1 양태에서, 본 발명은 충전 장치를 제공한다. 충전 장치는 승압 회로 및 통신 제어 회로를 포함한다. 승압 회로는 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하여 충전 대기 설비의 배터리를 충전 하는 데에 사용된다. 통신 제어 회로는 승압 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리의 충전 수요와 일치하도록 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 데에 사용된다.

제 2 양태에서, 본 발명은 충전 대기 설비를 제공한다. 상기 충전 대기 설비는, 배터리, 승압 회로 및 통신 제어 회로를 포함한다. 승압 회로는 전원 공급 장치에 연결된 입력단을 갖고 있으며, 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하여 배터리를 충전하는 데에 사용된다. 통신 제어 회로는 배터리와 전원 공급 장치 사이에 연결되고, 승압 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리의 충전 수요와 일치하도록 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 데에 사용된다.

제 3 양태에서, 본 발명은 충전 방법을 제공한다. 충전 방법은 승압 회로를 이용하여 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하는 단계와; 충전 채널을 이용하여 승압된 전압에 따라 배터리를 충전하는 단계와; 승압 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리의 충전 수요와 일치하도록 통신 제어 회로는 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 단계를 포함한다.

삭제

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 충전 대기 설비의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 흐름도이다.

관련 기술에서는 충전 대기 시스템을 충전하는데 사용되는 전원 공급 장치가 제안되고 있다. 상기 전원 공급 장치는 정전압 모드에서 작동한다. 정전압 모드에 있어서, 상기 전원 공급 장치로부터 출력되는 전압은 거의 일정하게 유지되고, 예를 들어, 5V, 9V, 12V 또는 20V 등이다.

상기 전원 공급 장치로부터 출력되는 전압은 배터리 양단에 직접 인가하기에는 적합하지 않고, 충전 대기 설비 내의 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 얻기 위해서는 먼저 충전 대기 설비 내의 변환 회로에 의해 변환될 필요가 있다.

배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 요구를 충족시키기 위해 변환 회로는 전원 공급 장치에서 출력되는 전압을 변환시키는 데에 사용된다.

하나의 예시로서, 해당 변환 회로는 충전 집적 회로(integrated circuit, IC)와 같은 충전 관리 모듈 또는 충전 관리 회로일 수 있다. 배터리의 충전 과정에서 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류를 관리하는 데에 사용된다. 변환 회로는 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대한 관리를 실현하기 위해 전압 피드백 모듈의 기능 및/또는 전류 피드백 모듈의 기능을 갖는다.

예를 들어, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프를 이용하여 트리클 충전 단계에서 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류 크기(예컨대, 제 1 충전 전류)를 충족시키도록 한다. 정전류 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류 크기(예컨대, 제 2 충전 전류, 해당 제 2 충전 전류는 제 1 충전 전류보다 클 수 있음)를 충족시키도록 한다. 정전압 충전 단계에서, 변환 회로는 전압 피드백 루프를 이용하여 정전압 충전 단계에서 배터리 양단에 인가되는 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 크기를 충족시키도록 한다.

하나의 예시로서, 전원 공급 장치에서 출력되는 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압보다 클 경우, 변환 회로는 전원 공급 장치에서 출력되는 전압에 대하여 강압 처리를 실시하는 데에 사용될 수 있고, 강압 전환 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 충족시키도록 한다. 또 하나의 예시로서, 전원 공급 장치에서 출력되는 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압보다 작을 경우, 변환 회로는 전원 공급 장치에서 출력되는 전압에 대하여 승압 처리를 실시하는데 사용될 수 있고, 승압 전환 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 충족시키도록 한다.

또 하나의 예시로서, 전원 공급 장치에서 5V의 정전압을 출력하는 것을 예로 들면, 배터리가 단일 셀을 포함하는 경우, 변환 회로(예컨대, Buck 강압 회로)는 전원 공급 장치에서 출력되는 전압에 대하여 강압 처리를 실시할 수 있으므로 강압 처리 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 충족시키도록 한다.

또 하나의 예시로서, 전원 공급 장치에서 5V의 정전압을 출력하는 것을 예로 들면, 전원 공급 장치에 의해 두개 이상의 단일 셀이 직렬로 연결된 배터리가 충전될 경우, 변환 회로(예컨대, Boost 승압 회로)는 전원 공급 장치에서 출력되는 전압에 대하여 승압 처리를 실시할 수 있으므로 승압 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 충족시키도록 한다.

변환 회로는 회로 전환 효율 저하로 인해 변환되지 않은 부분의 전기 에너지를 열량으로 손실하게 된다. 이 부분의 열량은 충전 대기 설비 내부에 축적된다. 충전 대기 설비의 설계 공간과 산열 공간은 모두 협소(예컨대, 사용자가 사용하는 이동 단말기의 물리적 크기는 점점 가볍고 얇아지고 있고, 또한 이동 단말기의 성능을 향상시키기 위해 다수의 전자 부품이 단말기 내부에 조밀하게 배치되어 있음)하기 때문에 변환 회로의 설계상의 어려움을 향상시킬 뿐만 아니라 충전 대기 설비 내부에 축적된 열량도 신속하게 소산하기 어렵게 되고, 따라서 충전 대기 설비의 이상을 유발한다.

예를 들어, 변환 회로에 축적된 열량은 변환 회로 부근의 전자 부품에 열적 간섭을 일으켜 전자 부품의 비정상적인 작동을 야기할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량은 변환 회로 및 그 부근의 전자 부품의 사용 수명을 단축시킬 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 배터리에 열 간섭이 일어나 배터리의 비정상적인 충전과 방전을 야기할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 충전 대기 설비의 온도가 상승되어 충전 과정에서 사용자의 사용 체험에 영향을 끼칠 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 변환 회로 자체의 단락을 초래하여 전원 공급 장치에서 출력되는 전압이 배터리 양단에 직접 인가되어 비정상적인 충전을 일으킬 수 있으며, 배터리가 장기간 과전압 충전 상태에 있는 경우, 심지어 배터리의 폭발을 일으킬 수 있어 사용자의 안전을 위태롭게 한다.

따라서, 충전 대기 설비의 발열을 어떻게 감소하느냐는 현재 해결하려는 문제이다.

본 발명의 실시예는 출력 전압을 조절할 수 있는 전원 공급 장치를 제공한다. 전원 공급 장치는 배터리의 상태 정보를 얻을 수 있다. 배터리의 상태 정보는 배터리의 현재 전기량 정보, 전압 정보, 온도 정보, 충전 전압 및/또는 충전 전류 등을 포함할 수 있다. 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 예상되는 충전 전류의 요구를 충족시키기 위해 전원 공급 장치는 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자체의 출력 전압을 조절할 수 있다. 전원 공급 장치에 의해 조절된 출력 전압은 배터리 양단에 직접 인가되어 배터리를 충전할 수 있다(이하 "직접 충전"이라고 함). 또한 배터리 충전 과정의 정전류 충전 단계에서는 전원 공급 장치에 의해 조절된 출력 전압을 배터리 양단에 직접 인가하여 배터리를 충전할 수 있다.

전원 공급 장치는 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류를 관리하기 위해 전압 피드백 모듈의 기능과 전류 피드백 모듈의 기능을 구비할 수 있다.

전원 공급 장치는 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자체의 출력 전압을 조절하는 것은, 전원 공급 장치가 배터리의 상태 정보를 실시간으로 획득할 수 있고, 매번 획득한 배터리의 실시간 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자체의 출력 전압을 조절하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 충족시키도록 하는 것을 의미한다.

전원 공급 장치는 실시간으로 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자체의 출력 전압을 조절한다는 것은, 충전 과정에서 배터리의 전압이 계속 상승함에 따라 전원 공급 장치는 충전 과정에서 상이한 시각의 배터리의 현재 상태 정보를 획득할 수 있으며, 배터리의 현재 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자체의 출력 전압을 실시간으로 조절하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 충족시키도록 하는 것을 의미한다.

예를 들어, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에 있어서, 전원 공급 장치는 트리클 충전 단계에서 제 1 충전 전류를 출력하여 배터리를 충전시켜 배터리의 예상되는 충전 전류의 요구를 충족시킬 수 있다(제 1 충전 전류는 일정한 직류 전류일 수 있음). 정전류 충전 단계에 있어서, 전원 공급 장치는 전류/전압 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 전원 공급 장치에 의해 출력되어 배터리로 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류의 요구를 충족시키도록 한다(예컨대, 맥동 파형의 전류인 제 2 충전 전류, 제 2 충전 전류는 제 1 충전 전류보다 클 수 있으며, 정전류 충전 단계의 맥동 파형의 전류 피크 값은 트리클 충전 단계의 일정한 직류 전류의 크기보다 클 수 있으며, 정전류 충전 단계의 정전류는 맥동 파형의 전류 피크 또는 평균 값이 거의 변화하지 않도록 유지하는 것을 의미함). 정전압 충전 단계에서, 전원 공급 장치는 전압/전류 피드백 루프를 이용하여 정전압 충전 단계에서 전원 공급 장치에서 충전 대기 설비로 출력되는 전압(즉, 일정한 직류 전압)이 일정하게 유지되도록 한다.

상술한 충전 과정은 단일 셀을 포함하는 배터리 및 여러 셀을 포함하는 배터리에 모두 적용 가능하다.

직렬로 연결된 여러 셀을 포함하는 배터리에 대하여, 배터리의 충전 단계는 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계를 포함할 수 있으며, 각 충전 단계의 충전 과정은 상술한 충전 과정과 유사하다. 각 충전 단계에서, 전원 공급 장치에 의해 제공되는 충전 전압/충전 전류의 크기는 각 단계에서 여러 셀의 예상되는 총 전압/전류의 요구를 충족할 수 있다.

예를 들어, 다른 충전 단계에서 여러 셀 중 각 셀의 충전 전압/충전 전류는 균형을 유지할 필요가 있으며, 즉, 각 셀의 양단의 전압은 동일하다. 트리클 충전 단계에서, 여러 셀 중 각 셀의 양단의 전압은 동일하고, 각 셀에 흐르는 전류는 트리클 충전 단계에서 셀의 예상되는 전류의 요구를 충족시킬 수 있다. 정전류 충전 단계에서, 여러 셀 중 각 셀의 양단의 전압은 동일하고, 각 셀에 흐르는 전류는 정전류 충전 단계에서 셀의 예상되는 전류의 요구를 충족시킬 수 있다. 정전압 충전 단계에서, 여러 셀 중 각 셀의 양단의 전압은 동일하고, 각 셀의 양단의 전압은 정전압 단계에서 셀의 예상되는 전압의 요구를 충족시킬 수 있다.

일부 배터리의 충전 과정은 단지 트리클 충전 단계와 정전류 충전 단계를 포함하고, 정전압 충전 단계를 생략하며, 본 출원의 실시예는 이것에 대하여 구체적으로 한정하지 않는 것에 유의하기 바란다. 예를 들어, 정전류 충전 단계에서 다단계 정전류 충전 방식으로 배터리를 완전히 충전할 수 있으며, 이것에 대하여 아래에서 상세하게 설명한다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에서 언급된 전원 공급 장치는 주로 충전 대기 설비 내의 배터리의 정전류 충전 단계를 제어하는 데에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 충전 대기 설비 내의 배터리의 트리클 충전 단계와 정전압 충전 단계의 제어 기능도 역시 본 발명의 실시예에서 언급된 전원 공급 장치와 충전 대기 설비 내부 별도의 충전 칩의 협조에 의해 구현될 수 있다. 정전류 충전 단계에 비해, 트리클 충전 단계 및 정전압 충전 단계에서 배터리가 받은 충전 전력은 비교적 작고, 충전 대기 설비 내부의 충전 칩의 효율 전환 손실 및 열량 축적은 허용될 수 있다. 설명해야 하는 것은, 본 발명의 실시예에 언급된 정전류 충전 단계 또는 정전류 단계는 전원 공급 장치에서 출력되는 전류를 제어하는 충전 모드를 지칭할 수 있고, 전원 공급 장치에서 출력되는 전류가 완전히 일정하게 유지되는 것을 요구하지 않고, 예를 들면, 전원 공급 장치에서 출력되는 맥동 파형의 전류 피크 또는 평균 값이 그대로 유지되거나 또는 일정 기간 동안 그대로 유지되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 실제로 전원 공급 장치는 정전류 충전 단계에서 일반적으로 다단식 정전류 충전을 이용한다.

다단식 정전류 충전(multi-stage constant current charging)는 N(N은 2 이상의 정수)개의 정전류 단계를 가질 수 있다. 다단식 정전류 충전은 소정의 충전 전류로 제 1 단계의 충전을 시작한다. 다단식 정전류 충전의 N개의 정전류 단계는 제 1 단계로부터 제N 단계까지 순차적으로 수행된다. 정전류 단계 중 이전 정전류 단계에서 다음 정전류 단계로 이동한 후, 맥동 파형의 전류 피크 값 또는 평균 값은 작아질 수 있다. 배터리 전압이 충전 종단 전압 문턱값(threshold value)에 도달하면 정전류 단계 중의 이전 정전류 단계는 다음 정전류 단계로 이동된다. 인접한 2개의 정전류 단계 사이의 전류 전환 과정은 점차적인 변화일 수 있고, 또는 단계식 점프 변화일 수 도 있다.

또한, 전원 공급 장치에서 출력되는 전류가 맥동 직류 전류(pulsating DC current) 인 경우, 정전류 모드는 맥동 직류 전류의 피크 값 또는 평균값을 제어하는 충전 모드를 의미하며, 즉 전원 공급 장치에서 출력되는 전류 피크 값이 정전류 모드에 대응하는 전류를 초과하지 않도록 제어한다. 또한 전원 공급 장치에서 출력되는 전류가 교류 전류인 경우, 정전류 모드는 교류 전류의 피크 값을 제어하는 충전 모드를 의미한다.

또한, 설명해야 할 것은 본 발명의 실시예에서 충전 대기 설비는 단말기일 수 있다. 이 "단말기"는 유선 선로를 통해 접속되는 장치 및/또는 무선 인터페이스를 통해 통신 신호를 수신/발신할 수 있도록 설정된 장치를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 유선 선로는, 예를 들어, 공중교환전화망(public switched telephone network, PSTN), 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL), 디지털 케이블, 직접 연결 케이블 및/또는 다른 데이터 연결 라인 또는 네트워크 연결 라인일 수 있다. 무선 인터페이스는, 예를 들어, 셀룰러 네트워크, 무선 근거리 네트워크(wireless local area network, WLAN), 디지털 비디오 방송 핸드 헬드(digital video broadcasting handheld, DVB-H) 네트워크와 같은 디지털 TV 네트워크, 위성 네트워크, 진폭 변조 주파수 변조(amplitude modulation-frequency modulation, AM-FM) 방송 송신기 및/또는 다른 통신 단말기와 통신하는 것일 수 있다. 무선 인터페이스를 통해 통신하도록 구성된 단말기는 "무선 통신 단말기", "무선 단말기" 및/또는 "이동 단말기"로 지칭할 수 있다. 이동 단말기의 예시로는 위성 또는 셀룰러 전화; 셀룰러 무선 전화와 데이터 처리, 팩스 및 데이터 통신 능력을 결합할 수 있는 개인 통신 시스템(personal communication system, PCS) 단말기; 무선 전화(radio telephone), 무선 호출기(pager), 인터넷/인트라넷 액세스(Internet/Intranet access), 웹 브라우징(web browsing), 노트북(notebook), 캘린더(calendar) 및/또는 글로벌 포지셔닝 시스템(global positioning system, GPS) 수신기를 포함할 수 있는 개인 디지털 보조(Personal Digital Assistant, PDA); 및/또는 일반 노트북 또는 휴대용 수신기 또는 무선 전화 기능을 갖춘 다른 전자 장치를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 충전 대기 설비 또는 단말기는 파워 뱅크(power bank)를 포함할 수 있다. 이 파워 뱅크는 전원 공급 장치에 의해 충전될 수 있으며, 따라서 다른 전자 장치에 전원을 공급하기 위해 에너지를 축적할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 전원 공급 장치에서 출력되는 맥동 파형의 전압을 충전 대기 설비의 배터리에 직접 인가하여 배터리를 충전할 경우, 충전 전류는 만두형태 웨이브(steamed bun wave)와 같은 맥동 파(pulsating wave)로 표현될 수 있다. 충전 전류는 간헐적으로 배터리를 충전할 수 있는 것으로 이해될 수 있고, 충전 전류의 주기는 교류 전류망과 같은 입력된 충전 전류의 주파수에 따라 변화된다. 예를 들어, 충전 전류의 주기에 대응하는 주파수는 전력망 주파수의 정수 배 또는 역수 배이다. 또한 충전 전류는 간헐적으로 배터리를 충전시킬 경우, 충전 전류에 대응하는 전류 파형은 전력망과 동기화된 하나 또는 한 그룹의 펄스로 구성될 수 있다.

하나의 예시로서, 본 발명의 실시예에서, 배터리는 충전 과정(예를 들어, 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중 적어도 하나)에서 전원 공급 장치에서 출력되는 맥동 직류 전류(방향은 변하지 않고, 진폭 크기는 시간에 따라 변함), 교류 전류(방향과 진폭 크기는 모두 시간에 따라 변함) 또는 직류 전류(즉, 일정한 직류이며, 진폭 크기와 방향은 모두 시간에 따라 변하지 않음)를 받을 수 있다.

현재, 스위칭 충전기 (switching charger)는 배터리의 충전 요구에 따라 자신의 출력을 조정할 수 있기 때문에, 기존의 변환 회로는 모두 스위칭 충전기를 채용하여 실현되며, 스위칭 충전기로 배터리를 충전한다. 그러나 스위칭 충전기의 변환 효율은 스위칭 충전기의 입력 전압과 스위칭 충전기의 출력 전압 사이의 전압차에 의해 제한된다. 스위칭 충전기의 입력 전압과 스위칭 충전기의 출력 전압 사이의 전압차가 큰 경우, 스위칭 충전기의 변환 효율이 매우 낮고, 발열도 심각하다. 특히 고전력으로 충전할 필요가 있는 경우, 에너지 손실이 더 높고, 발열 현상은 더욱 심각하다. 휴대폰과 같은 가볍고 얇고 또한 온도에 대한 요구가 높은 제품에 대하여, 스위칭 충전기는 성능 요구를 충족시킬 수 없다. 본 출원의 실시예는 충전 대기 설비가 충전 과정에서 발열하는 것을 개선할 수 있는 충전 장치를 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 충전 장치(20)는 승압 회로(22) 및 충전 채널(21)을 포함한다. 승압 회로(22)는 제 1 충전 전압을 승압하는 데에 사용된다. 충전 채널(21)은 승압 전압에 따라 배터리(30)를 충전한다.

또한, 충전 장치(20)는 통신 제어 회로(23)를 더 포함한다. 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)와 통신하여 승압 회로(22)의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리의 충전 수요와 일치하도록 전원 공급 장치(10)에 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 데에 사용된다.

승압 회로(22)의 변환 효율은 상술한 변환 회로의 변환 효율보다 높을 수 있으며, 다시 말하면, 승압 회로(22)의 변환 효율은 충전 관리 모듈의 변환 효율보다 더 높다. 변환 효율이 충전 관리 회로의 변환 효율보다 높다면, 본 출원의 실시예는 승압 회로의 유형을 구체적으로 한정하지 않는다. 선택적으로, 하나의 실시예로서, 승압 회로(22)는 차지 펌프일 수 있다. 차지 펌프는 주로 스위치 부품으로 구성된다. 전류가 스위치 부품에서 흐를 때에 발생하는 열은 매우 적고, 예를 들면, 전류가 와이어에서 직접 흐를 때에 발생하는 열의 양과 거의 동일하므로, 차지 펌프를 승압 회로(22)로 사용하면 승압 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 발열도 적다.

승압 회로를 채용하여 배터리를 충전하는 과정에서, 배터리가 수요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류는 완전히 승압 회로를 통해 충족시키는 것이 아니라, 전원 공급 장치가 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정함으로써 충족시킬 수 있다. 다시 말하면, 승압 회로의 일부분 승압 기능은 전원 공급 장치에 의해 실현될 수 있으며, 나머지 아주 적은 일부분은 승압 회로에 의해 실현됨으로써, 전압 변환으로 인한 승압 회로의 발열을 감소할 수 있다.

또한, 승압 회로의 변환 효율은 충전 관리 모듈의 변환 효율보다 더 높기 때문에, 승압 회로(예를 들면, 차지 펌프)로 충전하는 경우, 승압 회로의 발열이 더 적고, 따라서 충전 대기 설비의 발열 현상을 진일보로 개선할 수 있다.

본 출원의 실시예는 승압 회로(22)의 승압 배율을 특별히 한정하지 않는다. 승압 배율은 승압 회로의 출력 전압과 입력 전압 사이의 비율일 수 있다. 예를 들어, 승압 배율은 2:1, 3:1, 3:2, 4:1 등일 수 있다. 특정 충전 장치에 사용되는 승압 배율은 전원 공급 장치의 출력 전압 및 배터리 전압에 따라 결정할 수 있다.

예를 들어, 전원 공급 장치의 출력 전압이 배터리 전압의 거의 절반인 경우, 승압 배율이 2:1인 승압 회로를 채용할 수 있다.

예를 들어, 승압 배율이 2:1인 경우, 변환 효율을 고려하지 않는 상황에서, 승압 회로의 출력 전류와 승압 회로의 입력 전류의 비율은 1:2이다.

본 출원의 실시예에 있어서, 배터리는 여러 셀을 포함할 수 있으며, 여러 셀을 충전하기 위해 승압 회로는 제 1 충전 전압을 승압할 수 있다.

종래의 기술에서, 여러 셀을 포함하는 배터리를 충전하는 경우, 일반적으로 출력 전압이 배터리 전압과 일치하는 전원 공급 장치로 충전한다. 예를 들어, 배터리의 전압이 약 8V이면, 전원 공급 장치의 출력 전압은 8V보다 높아야 하며, 예를 들어, 전원 공급 장치의 출력 전압은 적어도 10V보다 높아야만 배터리를 충전할 수 있다. 따라서, 고전압 배터리를 충전하려는 경우, 적합한 전원 공급 장치를 다시 설계하여야만 한다. 이것은 비용을 증가시킬 수 있으며, 또한 일반적인 전원 공급 장치(예를 들어, 일반적인 전원 어댑터)를 겸용할 수 없다. 본 출원의 실시예에 따른 기술 방안은 출력 전압이 비교적 낮은 일반적인 전원 공급 장치(예를 들어, 출력 전압이 5V인 전원 공급 장치)를 겸용할 수 있으며, 승압 회로를 통해 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하여 배터리의 현재 충전 수요를 충족시키고, 배터리를 충전한다. 본 출원의 실시예에 따른 기술 방안은 기존의 어댑터는 고전압 배터리(예를 들어, 직렬로 연결된 여러 셀을 포함하는 배터리)를 충전할 수 없다는 문제를 해결하고, 또한 비용을 절감할 수 있다.

본 출원은 전원 공급 장치(10)의 유형을 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 전원 공급 장치(10)는 어댑터, 파워 뱅크(power bank), 차량용 충전기 또는 컴퓨터 등 장치일 수 있다.

본 출원의 실시예에서 언급된 배터리는 단일 셀을 포함하는 배터리일 수 있다. 예를 들어, 단일 셀을 포함하는 배터리는 높은 전압을 가질 수 있고, 또는 배터리는 여러 셀을 포함하는 배터리일 수 있으며, 여러 셀을 포함하는 배터리의 전압은 비교적 높다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 있어서, 배터리(30)는 직렬로 연결된 여러 셀(적어도 두개의 셀)을 포함할 수 있다. 직렬로 연결된 셀은 충전 과정에서 전원 공급 장치(10)에 의해 제공되는 충전 전압을 분압할 수 있다. 도 2에 도시된 제 1 셀(31a) 및 제 2 셀(31b)은 여러 셀 중 임의의 두개의 셀일 수 있고, 또는 여러 셀 중 임의의 두 그룹의 셀일 수도 있다.

배터리(30)는 하나의 배터리일 수 있고, 여러 배터리일 수도 있으며, 다시 말하면, 본 실시예에서 직렬로 연결된 제 1 셀 및 제 2 셀을 하나의 배터리 팩에 포장하여 하나의 배터리를 형성할 수 있거나, 또는 여러 배터리 팩에 포장하여 여러 배터리를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 배터리(30)는 직렬로 연결된 제 1 셀 및 제 2 셀을 포함하는 하나의 배터리일 수 있다. 또 다른 예시로서, 배터리(30)는 두개의 배터리일 수 있으며, 그 중 하나의 배터리는 제 1 셀을 포함하고, 다른 하나의 배터리는 제 2 셀을 포함한다.

본 출원의 실시예에 따른 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)와 통신하고, 또한 배터리(30)의 상태 정보에 따라 전력 공급 장치(10)에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 데에 사용된다. 배터리 상태 정보는 현재의 전기량 정보, 전압 정보, 온도 정보, 충전 전압 및/또는 충전 전류 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 출원의 실시예에 있어서, 제 1 충전 전압은 전원 공급 장치(10)의 출력 전압일 수 있다. 구체적으로, 승압 회로(22)는 전원 공급 장치(10)의 출력단에 전기적으로 연결된 입력단을 갖고 있다. 통신 제어 회로(23)는 승압 회로(22)의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리(30)의 현재 충전 수요와 일치하도록 배터리 상태 정보에 따라 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 데에 사용된다.

또는 제 1 충전 전압은 전원 공급 장치(10)의 출력 전압을 다른 회로(예를 들어, 변환 회로)로 변환시킨 다음에 획득된 것이다. 구체적으로, 전원 공급 장치(10)의 출력단은 변환 회로의 입력단에 전기적으로 연결되고, 변환 회로의 출력단은 승압 회로(22)의 입력단에 전기적으로 연결된다. 승압 회로(22)는 변환 회로의 출력 전압을 승압하는 데에 사용된다. 통신 제어 회로(23)는 승압 회로(22)의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리(30)의 현재 충전 수요와 일치하도록 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하는 데에 사용된다.

"승압 회로(22)의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리(30)의 현재 충전 수요와 일치하다"는 것은, 승압 회로(22)에 의해 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 승압한 후에, 충전 채널(21)의 출력 전압 및/또는 출력 전류는 배터리(30)가 현재 수요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류와 일치하게 된다는 것(또는 승압 회로(22)에 의해 전력 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 승압한 후에, 충전 채널(21)의 출력 전압 및/또는 출력 전류는 배터리(30)의 충전 수요(배터리(30)가 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대한 수요를 포함한다)를 충족할 수 있는 것)을 의미한다.

본 발명의 하나의 실시예에 있어서, "충전 채널(21)의 출력 전압 및/또는 출력 전류는 배터리(30)가 현재 수요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류와 일치하게 된다"는 것은, 충전 채널(21)에서 출력되는 DC 전력의 전압값 및/또는 전류값은 배터리(30)가 수요하는 충전 전압값 및/또는 충전 전류값과 같거나 또는 부동 사전 설정 범위 내에 있는 것(예를 들어, 전압값은 100밀리 볼트~200밀리 볼트의 범위 내에서 상하 변동하고, 전류값은 0.001A~0.005A의 범위 내에서 상하 변동한다)를 포함한다.

"통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시한다"는 것은, 통신 제어 회로(23)는 배터리의 상태 정보를 직접 전원 공급 장치(10)로 전송하고, 전원 공급 장치(10)는 배터리의 상태 정보에 따라 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정할 수 있는 것을 의미한다. 이런 경우에 전원 공급 장치(10)는 출력 전압을 상승시키거나 하강시키는지를 스스로 판단할 수 있다.

또는 "통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시한다"는 것은, 통신 제어 회로(23)는 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치(10)에 조정 정보를 전송하여 전원 공급 장치(10)에 출력 전압 및/또는 출력 전류를 상승시키거나 하강시키도록 지시하는 것을 의미한다. 전원 공급 장치(10)는 직접 조정 정보에 따라 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정할 수 있다. 이런 경우에 전원 공급 장치(10)는 여러번 피드백하고 확인할 필요가 없으며, 한번만 피드백하면 전원 공급 장치(10)의 출력 전압을 수요하는 전압으로 조정할 수 있으며, 따라서 루프 응답 시간을 단축할 수 있다.

"배터리의 상태 정보에 따라 전력 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정한다"는 것은, 배터리의 상태 정보에 따라 배터리(30)가 현재 수요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 확정하고, 배터리(30)가 현재 수요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류에 따라 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하는 것을 의미한다.

본 출원의 실시예는 배터리의 상태 정보에 따라 배터리가 현재 수요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 확정하는 방식을 특별히 한정하지 않는다. 이하, 설명의 편의를 위해, 배터리가 현재 수요하는 충전 전류를 "목표 충전 전류"라고 부른다.

하나의 예시로서, 배터리의 상태 정보와 목표 충전 전류의 대응 관계(또는 "충전 곡선"이라고 한다)를 미리 설정할 수 있다. 통신 제어 회로(23)는 상기 대응 관계를 획득할 수 있다. 충전 과정에서 통신 제어 회로(23)는 배터리의 현재 상태 정보에 따라 대응하는 목표 충전 전류를 찾을 수 있다. 예를 들어, 배터리(30)가 어느 충전 단계까지 충전된 경우, 통신 제어 회로(23)는 상기 대응 관계에 따라 상기 충전 단계에 대응하는 목표 충전 전류를 획득하고, 전원 공급 장치(10)의 출력 전류를 조정함으로써 충전 채널이 목표 충전 전류로 배터리(30)를 충전하도록 한다. 이와 같이, 배터리의 상태 정보와 목표 충전 전류의 대응 관계를 미리 설정하는 방식은 조정 과정을 간소화할 수 있다.

다른 예시로서, 충전 과정에서 통신 제어 회로(23)는 배터리(30)의 상태 정보를 실시간으로 획득하고, 획득된 배터리의 상태 정보에 따라 목표 충전 전류를 스스로 확정할 수 있다. 이런 경우에 통신 제어 회로(23)는 목표 충전 전류를 확정할 수 있는 능력을 구비하여야 한다. 이러한 조정 방법은 더욱 유연하며, 통신 제어 회로는 언제든지 배터리의 충전 상태에 따라 충전 전압 및/또는 충전 전류를 유연하게 조정할 수 있으며, 충전 과정에서 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류를 더 정확하게 조정할 수 있다.

배터리의 상태 정보와 목표 충전 전류의 대응 관계는 배터리의 현재 전압 및/또는 현재의 전기량과 목표 충전 전류의 대응 관계를 가리킬 수 있다. 배터리의 전압 및/또는 전기량이 다름에 따라, 배터리가 수요하는 충전 전류도 다를 수 있다. 예를 들어, 배터리 전압 및/또는 전기량이 부족하면 배터리가 수요하는 충전 전류는 비교적 클 수 있고, 따라서 목표 충전 전류를 크게 설정할 수 있다. 배터리의 전압 및/또는 전기량이 높은 경우, 예를 들어, 배터리가 거의 완전히 충전된 경우, 배터리가 수요하는 충전 전류는 비교적 작고, 따라서 목표 충전 전류를 작게 설정할 수 있다. 또는 배터리의 상태 정보와 목표 충전 전류의 대응 관계는 배터리의 현재 온도와 목표 충전 전류의 대응 관계를 가리킬 수도 있다. 배터리의 온도가 다름에 따라 서로 다른 목표 충전 전류를 설정할 수 있다. 예를 들어, 배터리의 온도가 비교적 낮은 경우, 충전 속도를 높이기 위해 목표 충전 전류를 크게 설정할 수 있다. 배터리의 온도가 비교적 높은 경우, 충전 과정의 발열을 제어하기 위해 목표 충전 전류를 작게 설정할 수 있다. 또는 배터리의 상태 정보와 목표 충전 전류의 대응 관계는 배터리의 현재 충전 전압 및/또는 충전 전류와 목표 충전 전류의 대응 관계를 가리킬 수 있다. 구체적으로, 배터리의 충전 과정은 여러 충전 단계를 포함할 수 있고, 각 충전 단계에서는 서로 다른 충전 전류로 충전할 수 있으며, 현재의 충전 단계가 완료되면 다음 충전 단계로 들어간다. 따라서, 현재 충전 단계의 충전 전류에 따라 다음 충전 단계의 충전 전류를 확정할 수 있으며, 다음 충전 단계의 충전 전류는 바로 목표 충전 전류이다.

배터리의 상태 정보와 목표 충전 전류의 대응 관계는 상술한 임의의 방식의 조합일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이것에 대하여 한정하지 않는다.

본 출원의 실시예는 목표 충전 전류에 따라 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 전압 출력 전류를 조정하는 방식을 특별히 한정하지 않는다.

예를 들어, 통신 제어 회로(23)는 목표 충전 전류 및 배터리의 현재 충전 전류에 따라 전원 공급 장치(10)의 출력 전류를 증감하는 것을 확정할 수 있다. 목표 충전 전류가 배터리의 현재 충전 전류보다 큰 경우, 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전류를 증가시키도록 지시할 수 있다. 목표 충전 전류가 배터리의 현재 충전 전류보다 작은 경우, 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전류를 감소시키도록 지시할 수 있다.

다른 예시로서, 통신 제어 회로(23)는 목표 충전 전류를 직접 전원 공급 장치(10)로 전송할 수 있으며, 전원 공급 장치(10)는 목표 충전 전류를 그의 출력 전류와 비교하여 출력 전류를 증감하는 것을 확정할 수 있다. 예를 들어, 승압 회로는 승압 배율이 2:1인 승압 회로인 경우, 즉 승압 회로의 출력 전류는 입력 전류의 절반이며, 승압 회로는 전원 공급 장치(10)의 출력 전류 I를 I/2로 변환시켜 배터리를 충전할 수 있다. 이런 경우, 전원 공급 장치(10)는 목표 충전 전류의 절반과 전원 공급 장치(10)의 출력 전류를 비교할 수 있으며, 전원 공급 장치(10)의 출력 전류가 목표 충전 전류의 절반보다 크다고 판단된 경우, 전원 공급 장치(10)는 출력 전류를 감소할 수 있으며, 전원 공급 장치(10)의 출력 전류가 목표 충전 전류의 절반보다 작은 것으로 판단된 경우, 전원 공급 장치(10)는 출력 전류를 증가할 수 있다.

선택적으로, 전원 공급 장치(10)의 출력 전류는 여러 노점 위치를 갖도록 설정할 수 있다. 전원 공급 장치(10)의 출력 전류와 목표 충전 전류 사이의 차이가 큰 경우, 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)의 출력 전류의 노점 위치를 여러 등급 조정할 수 있다. 각 노점 위치의 전류는 예를 들어, 5mA, 10mA 등 고정 값으로 설정할 수 있다. 전원 공급 장치(10)의 출력 전류와 목표 충전 전류 사이의 차이가 작은 경우, 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)의 출력 전류의 노점 위치를 한 등급 조정할 수 있다.

본 출원의 실시예는 통신 제어 회로(23)와 전원 공급 장치(10) 사이의 통신 순서를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 통신 제어 회로(23)가 주동적으로 통신을 시작하여 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시한다. 또는 전원 공급 장치(10)가 주동적으로 통신을 시작하여 통신 제어 회로(23)에 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정할 필요가 있는지 여부를 문의한다. 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정할 필요가 있는 경우, 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)의 문의에 응답하여 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시한다.

통신 제어 회로(23)는 배터리의 상태 정보를 실시간으로 검출하거나 모니터링할 수 있다. 통신 제어 회로(23)가 배터리(30)의 상태 정보를 검출 또는 모니터링하는 방법은 다양하다. 예를 들어, 검출 회로에 의해 배터리의 상태 정보를 검출할 수 있으며, 다른 방식으로 배터리의 상태 정보를 검출할 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 이것에 대하여 한정하지 않는다.

통신 제어 회로(23)의 제어 기능은 예를 들어, 마이크로 제어 장치(MCU) 또는 충전 대기 설비 내부의 애플리케이션 프로세서(application processor, AP)에 의해 실현될 수 있으며, MCU와 AP가 서로 협력하여 실현될 수도 있다.

예를 들어, 2개의 셀을 가지는 배터리에 대하여 정전류 충전을 할 경우, 구체적인 실시예로서, 배터리의 충전은 다단계 정전류 방식을 채용할 수 있으며, 즉 여러 정전류 충전 단계를 설치할 수 있으며, 서로 다른 정전류 충전 단계는 서로 다른 충전 전류에 대응한다. 승압 회로(22)는 승압 배율이 2:1인 승압 회로일 수 있다. 전압 변환 효율과 경로 손실을 고려하지 않는 상황에서, 배터리가 필요하는 충전 전류가 I1이면, 전원 공급 장치(10)의 출력 전류를 I1/2로 조정하여야만 한다. 배터리가 필요하는 충전 전류가 I2이면 전원 공급 장치(10)의 출력 전류를 I2/2로 조정하여야만 한다.

배터리(30)의 정전류 충전 단계는 n개의 충전 단계를 포함한다. n개의 충전 단계에 대하여 n개의 충전 전류[I1, I2, I3, ... In](n≥1)를 각각 설정하고, I1≥I2≥I3...≥In이다. 선택적으로, 각 충전 단계에 대하여 충전 차단 전압을 설정할 수 있으며, 서로 다른 충전 단계의 충전 차단 전압은 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, n개의 충전 단계의 충전 차단 전압은 충전 단계에 대응하는 충전 전류에 따라 서로 다른 충전 차단 전압을 설정할 수 있다. 예를 들어, 충전 단계에 대응하는 충전 전류가 큰 경우, 비교적 작은 충전 차단 전압을 설정할 수 있고, 충전 단계에 대응하는 충전 전류가 작은 경우, 비교적 큰 충전 차단 전압을 설정할 수 있다. 다른 예로서, n개의 충전 단계의 충전 차단 전압은 모두 같을 수 있으며, 또한 표준 차단 전압보다 높은 한계 전압 Vn이다. 한계 전압 Vn은 배터리 시스템, 채용하는 재료 등에 관련된다. 일부 실시예에 있어서, 배터리의 표준 차단 전압이 V0인 경우, Vn은 V0+△V로 설정될 수 있다. 예를 들어, △V는 0.05V~0.1V 사이의 값으로 설정될 수 있다. 충전 전류 I1, I2, I3, ... In의 값도 배터리 시스템, 채용하는 재료 등에 관련된다. 예를 들어, In는 700mA일 수 있다.

제 1 충전 단계에서 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)와 통신할 수 있으며, 전원 공급 장치(10)에 출력 전류를 I1/2로 조정하도록 지시하여 배터리에 흐르는 충전 전류가 I1로 되도록 보장한다. 또한, 통신 제어 회로(23)는 배터리(30)의 전압을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 배터리(30)가 제 1 충전 차단 전압까지 충전되었다는 것이 감지되면, 배터리(30)의 충전 과정이 다음 충전 단계로 진입할 필요가 있음을 나타낸다. 이 때, 배터리(30)의 충전 전류를 제 2 충전 단계에 대응하는 충전 전류 I2로 조정할 필요가 있다. 통신 제어 회로(23)는 배터리(30)의 전압이 제 1 충전 차단 전압에 도달했음을 감지하면, 전원 공급 장치(10)와 통신할 수 있으며, 전원 공급 장치(10)에 출력 전류를 낮추도록 지시하고, 배터리(30)의 전압이 제 2 충전 차단 전압에 도달할 때까지 전원 공급 장치(10)의 출력 전류를 I2/2로 조정하도록 한다. 최종 충전 단계(즉, 제 n 충전 단계)에 대응하는 충전 전류 In로 충전하여 제 n 충전 차단 전압에 도달할 때까지 상술한 단계를 반복한다.

상술한 "전원 공급 장치(10)의 출력 전류가 I1/2이다"는 것은, 전원 공급 장치(10)의 출력 전류가 변하지 않고 그대로 유지됨을 의미하는 것이 아니라, 예를 들어, 전원 공급 장치(10)의 맥동 파형의 전류 피크 또는 평균 값이 거의 변화되지 않도록 유지됨을 의미하거나, 또는 전원 공급 장치(10)의 출력 전류가 약 I1/2임을 의미하며, 예를 들어, 전원 공급 장치(10)의 출력 전류는(1+2%)I1/2 일 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 출원의 실시예에 관련된 충전 과정을 설명한다. 도 3에 도시된 차지 펌프는 2배 승압 차지 펌프이다. 차지 펌프가 작동하고 있을 때, 전압 변환은 두 단계를 거쳐 실현될 수 있다. 제 1 단계에서는 스위치 S1과 S2가 오프 상태로 되고, 스위치 S3과 S4가 온 상태로 되며, 커패시터는 전압이 차지 펌프의 입력 전압과 같아질 때까지 충전된다. 제 2 단계에서는 스위치 S3과 S4가 오프 상태로 되고, 스위치 S1과 S2가 온 상태로 된다. 커패시터 양단의 전압 강하는 즉시 변경될 수 없기 때문에, 차지 펌프의 출력 전압은 커패시터의 입력 전압의 2배로 점프하여 전압 배전압을 실현할 수 있다.

차지 펌프의 입력 전압은 Vin이고, 차지 펌프의 입력 전류는 Iin이며, 차지 펌프의 출력 전압은 Vout이며, 차지 펌프의 출력 전류는 Iout이다. 차지 펌프의 입력단은 전원 공급 장치의 출력단에 전기적으로 연결되고, 차지 펌프의 출력단은 배터리에 전기적으로 연결된다. 도 3에 도시된 배터리는 2개의 셀을 포함한다. 컨트롤러는 배터리의 충전 상태를 지속적으로 모니터링하고, 또한 배터리의 충전 상태를 전원 공급 장치에 보고한다. 전원 공급 장치는 배터리의 충전 상태에 따라 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정한다.

도 3에 도시된 컨트롤러는 본 출원의 실시예에 따른 통신 제어 회로일 수 있다.

도 3에 도시된 차지 펌프는 변환 효율을 고려하지 않는 상황에서 Vout=2*Vin, Iout=Iin/2이다. 배터리에 대하여 정전류 충전할 경우, 배터리가 기대하는 충전 전류가 Im이면, 전원 공급 장치의 출력 정전류를 Iin=Im/2로 설정한다. 이와 같이, 차지 펌프의 전압 배전압을 거친 후에, 차지 펌프의 출력 전류는 Iout=Im로 될 수 있고, 배터리의 충전 전류 요구 사항을 충족시킬 수 있다.

배터리의 정전류 충전 단계는 일반적으로 다단계 정전류 충전 방식으로 충전한다. 배터리의 충전 전류 요구 사항은 충전 단계에 따라 다르다. 하나의 예시로서, 배터리의 정전류 충전 단계는 n개의 충전 단계를 포함하고, 제 1 충전 단계에서 제 n 충전 단계까지의 충전 전류는 각각 Im1, Im2, ..., Imn이다. 여기서 Im1≥Im2≥Im3 ... ≥Imn이다. 제 1 충전 단계에서 배터리의 충전 전류를 정전류 Im1로 할 필요가 있는 경우, 전원 공급 장치의 출력 정전류를 Iin=Im1/2로 설정할 수 있다. 컨트롤러는 배터리가 제 1 충전 단계에서 규정된 전압까지 충전된 것을 감지하면, 배터리의 충전 전류가 Im2로 되도록 제어할 수 있다. 이 때, 컨트롤러는 전원 공급 장치에 출력 전류를 감소시키도록 통지하고, 전원 공급 장치의 출력 정전류가 Iin=Im2/2로 되도록 조정할 수 있으며, 이렇게 유추할 수 있다. 컨트롤러는 전원 공급 장치의 출력 전류를 지속적으로 설정하여 배터리가 완전히 충전 될 때까지 배터리에 흐르는 전류를 조정할 수 있다.

본 출원의 실시예에 따른 충전 장치(20)는 충전 관리 회로(24)를 더 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 충전 관리 회로(24)는 승압 회로(22)의 출력 전압을 관리하는 데에 사용된다. 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 충전 관리 회로(24)의 출력 전압 사이의 전압 차이는 승압 회로(22)의 입력 전압과 충전 관리 회로(24)의 출력 전압 사이의 전압 차이보다 작다.

본 출원의 실시예에 따른 기술 방안에 있어서, 승압 회로(22)는 충전 관리 회로(24)가 전원 공급 장치(10)의 출력 전압을 승압하는 기능을 분담할 수 있다. 단지 충전 관리 회로만을 사용하여 충전하는 종래의 기술 방안과 비교하면, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 충전 관리 회로(24)의 출력 전압 사이의 전압 차이를 감소시킬 수 있으며, 따라서 충전 관리 회로(24)의 발열을 감소할 수 있다.

선택적으로, 승압 회로(22)의 변환 효율은 충전 관리 회로(24)의 변환 효율보다 높다. 충전 관리 회로(24)는 인덕턴스를 기반으로 하는 충전 관리 회로일 수 있다. 이런 경우, 충전 관리 회로(24)는 유도식 강압 회로(inductive buck circuit)를 사용하여 강압하거나, 또는 유도식 승압 회로(inductive boost circuit)를 사용하여 승압할 수 있다. 승압 회로(22)는 전기 용량식 승압 회로(capacitive boost circuit)(예를 들면, 차지 펌프)를 사용하여 승압하거나, 또는 유도식 승압 회로 및 전기 용량식 승압 회로가 통합된 승압 회로를 사용하여 승압할 수 있다.

충전 관리 회로(24)는 배터리가 기대하는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 얻을 수 있도록 승압 회로(22)의 출력 전압에 대하여 정전압 및/또는 정전류 제어를 수행하는 데에 사용된다. 구체적으로, 충전 관리 회로(24)의 입력단은 승압 회로(22)의 출력단에 전기적으로 연결되고, 충전 관리 회로(24)의 출력단은 배터리에 전기적으로 연결된다. 충전 관리 회로(24)는 승압 회로(22)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 수신하고, 승압 회로(22)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 배터리(30)가 현재 수요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류로 변환하여 배터리(30)를 충전하는 데에 사용된다.

충전 관리 회로(24)는 승압 기능을 갖는 충전 관리 회로일 수 있거나 또는 강압 기능을 갖는 충전 관리 회로일 수 있다. 예를 들어, 충전 관리 회로는 승압 회로의 출력 전압을 승압시킨 다음에 배터리(30)를 충전할 수 있다. 또는 충전 관리 회로는 승압 회로의 출력 전압을 강압시킨 다음에 배터리(30)를 충전할 수 있다.

충전 관리 회로(24)가 승압 기능을 사용하는지 또는 강압 기능을 사용하는지는 승압 회로(22)의 출력 전압 및 배터리(30)의 전압에 따라 확정할 수 있다. 승압 회로(22)의 출력 전압이 배터리(30)가 수요하는 전압보다 높은 경우, 충전 관리 회로(24)는 강압 기능을 사용하여 승압 회로(22)의 출력 전압을 강압할 수 있다. 승압 회로(22)의 출력 전압이 배터리(30)가 수요하는 전압보다 낮은 경우, 충전 관리 회로(24)는 승압 기능을 사용하여 승압 회로(22)의 출력 전압을 승압할 수 있다.

선택적으로, 통신 제어 회로(23)는 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 조정하도록 전원 공급 장치(10)와 통신하여 전력 공급 장치(10)에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시할 수 있다.

선택적으로, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 감소하기 위하여, 통신 제어 회로(23)는 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 전원 공급 장치(10)와 통신하여 전력 공급 장치(10)에 그의 출력 전압을 조정하도록 지시할 수 있다.

충전 관리 회로(24)의 변환 효율은 그 입력단과 출력단 사이의 전압 차이와 긍정적인 상관 관계가 있다. 따라서 충전 관리 회로(24)의 전압 차이를 감소함으로써 충전 관리 회로(24)의 발열을 줄일 수 있으며, 따라서 충전 대기 설비의 발열을 줄일 수 있다.

전원 공급 장치(10)가 그의 출력 전압을 조정하는 것은, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이가 미리 설정된 범위 내에 있도록 전원 공급 장치(10)가 그의 출력 전압을 조정하는 것을 포함한다.

통신 제어 회로(23)는 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 실시간으로 검출하거나 모니터링할 수 있다. 통신 제어 회로(23)에 의해 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 실시간으로 검출 또는 모니터링하는 방식은 다양하며, 예를 들어, 충전 관리 회로(24)의 전압 차이는 전압 검출 회로 또는 다른 방법으로 검출할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이것에 대하여 한정하지 않는다.

통신 제어 회로(23)의 제어 기능은 예를 들어, MCU에 의해 실현될 수 있거나, 또는 충전 대기 설비 내의 AP에 의해 실현될 수 있으며, MCU와 AP가 서로 협력하여 실현될 수도 있다.

본 출원의 실시예는 통신 제어 회로(23)와 전원 공급 장치(10) 사이의 통신 순서를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 통신 제어 회로(23)가 주동적으로 통신을 시작하여 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시함으로써, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압의 사이의 전압 차이를 감소할 수 있도록 한다. 또는 전원 공급 장치(10)가 주동적으로 통신을 시작하여 통신 제어 회로(23)에 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 감소할 필요가 있는지 여부를 문의한다. 전압 차이를 감소할 필요가 있는 경우, 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)의 문의에 응답하여 전원 공급 장치(10)에 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 감소하도록 지시한다.

본 출원의 실시예에 있어서, 전압 차이의 프리셋 범위를 미리 설정할 수 있으며, 프리셋 범위 내에서 충전 관리 회로의 변환 효율이 비교적 높다. 전원 공급 장치(10)는 그의 출력 전압을 조정함으로써, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이가 프리셋 범위 내에 있도록 한다. 이것은 충전 관리 회로(24)의 변환 효율을 높이고, 충전 관리 회로의 발열을 감소하는 데에 유리하다.

프리셋 범위는 충전 관리 회로(24)의 변환 효율이 비교적 높은 범위일 수 있다. 예를 들어, 전압 차이가 0~500mV 사이에 있는 경우, 충전 관리 회로(24)의 변환 효율은 비교적 높기 때문에, 프리셋 범위를 0~500mV로 설정할 수 있다.

통신 제어 회로(23)는 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 검출할 수 있으며, 전압 차이가 프리셋 범위 내에 있지 않는 경우, 전원 공급 장치(10)에 그의 출력 전압을 조정하도록 지시함으로써, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 감소할 수 있다. 따라서 충전 관리 회로(24)가 높은 변환 효율로 지속적으로 작동하도록 보장하고, 충전 관리 회로(24)의 발열을 제어할 수 있으며, 진일보로 충전 대기 설비의 발열을 줄일 수 있다.

하나의 실시예로서, 5V의 출력 전압을 갖는 전원 공급 장치(10)는 2개의 셀을 포함하는 배터리를 충전한다. 승압 회로(22)는 2:1의 승압 배율을 갖는 승압 회로일 수 있다. 통신 제어 회로(23)는 충전 관리 회로(24)와 통신하여 현재의 충전 상태에서 충전 관리 회로의 입력 전압을 얼마로 설정하면 변환 효율이 높은지를 알 수 있다. 예를 들어, 충전 관리 회로(24)의 출력 전압이 V1인 경우, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압이 V1~V1±500mV 사이에 있으면, 충전 관리 회로(24)의 변환 효율이 높다. 승압 회로(22)의 승압 배율은 2:1이기 때문에, 승압 회로(22)의 입력 전압이(V1~V1±500mV)/2 사이에 있을 때, 충전 관리 회로(24)의 변환 효율이 높다. 따라서, 통신 제어 회로(23)는 전원 공급 장치(10)와 통신하여 전력 공급 장치(10)에 그의 출력 전압을 조정하도록 지시함으로써, 전원 공급 장치(10)의 출력 전압이(V1~V1±500mV)/2 범위 내에 있도록 한다. 따라서 충전 관리 회로(24)는 기대하는 입력 전압을 얻을 수 있으며, 충전 관리 회로(24)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이가 0~500mV 사이에 있도록 확보할 수 있으며, 충전 관리 회로(24)의 변환 효율을 향상시킨다.

통신 제어 회로(23)는 충전 과정에서 전원 공급 장치(10) 및 충전 관리 회로(24)와 통신할 수 있으며, 충전 관리 회로(24)는 줄곧 높은 변환 효율로 작동한다. 따라서 충전 장치(20)의 변환 효율이 높고, 충전 과정의 발열을 줄일 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 충전 장치에 대하여 설명한다. 도 5에 도시된 차지 펌프는 2배 승압 차지 펌프이다. 차지 펌프의 입력 전압은 Vin이고, 차지 펌프의 입력 전류는 Iin이며, 차지 펌프의 출력 전압은 Vout이고, 차지 펌프의 출력 전류는 Iout이다. 차지 펌프의 입력단은 전원 공급 장치의 출력단에 전기적으로 연결되고, 차지 펌프의 출력단은 충전 관리 회로의 입력단에 전기적으로 연결된다. 충전 관리 회로의 출력단은 배터리에 전기적으로 연결된다. 도 5에 도시된 배터리는 2개의 셀을 포함한다.

충전 관리 회로는 차지 펌프의 출력 전압 및 출력 전류에 정전압 및/또는 정전류 제어하는 데에 사용되며, 따라서 충전 관리 회로의 출력 전압 및 출력 전류는 배터리가 필요하는 충전 전압 및 충전 전류와 일치하다.

차지 펌프의 작동 원리에 의하면, 변환 효율을 고려하지 않는 상황에서 Vout=2*Vin, Iout=Iin/2이다.

차지 펌프는 승압 기능의 일부를 분담할 수 있기 때문에, 충전 장치의 충전 관리 회로에 대한 승압 수요를 줄일 수 있으며, 따라서 충전 관리 회로의 발열을 감소할 수 있다. 또한 차지 펌프의 변환 효율은 충전 관리 회로의 변환 효율보다 높기 때문에, 같은 크기의 전압을 높이는 경우, 차지 펌프의 발열은 충전 관리 회로보다 적다. 따라서 충전 장치에 차지 펌프를 도입하여 충전 장치의 발열을 감소할 수 있다.

이하, 구체적인 예를 들어 설명한다. 일반적인 전원 공급 장치의 출력 전압은 일반적으로 약 5V이고, 2개의 셀을 포함하는 배터리의 전압은 일반적으로 8V보다 높다. 일반적인 전원 공급 장치로 2개의 셀을 포함하는 배터리를 충전하는 경우, 10V보다 큰 전압으로 2개의 셀을 포함하는 배터리를 충전할 필요가 있다. 2개의 셀을 포함하는 배터리의 충전 전압이 11V인 경우, 충전 장치는 단지 충전 관리 회로를 사용하여 승압하면, 충전 관리 회로는 전원 공급 장치의 출력 전압을 6V 승압시켜야 하기 때문에, 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이는 6V이다. 충전 장치가 2배 승압 차지 펌프와 충전 관리 회로를 사용하여 승압하는 경우, 차지 펌프는 5V의 승압 전압 차이를 담당할 수 있기 때문에, 충전 관리 회로는 차지 펌프의 출력 전압을 1V 높이기만 하면 배터리의 충전 수요를 만족할 수 있다.

차지 펌프를 첨가한 후에 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 크게 감소할 수 있다. 또한 충전 관리 회로의 변환 효율은 전압 차이에 관련되므로, 전압 차이가 감소된 후에 충전 관리 회로의 발열도 개선된다.

또한 차지 펌프의 변환 효율은 충전 관리 회로보다 높기 때문에, 충전 관리 회로가 전압을 5V 높일 때 발생하는 열은 차지 펌프가 전압을 5V 높일 때 발생하는 열보다 높다. 따라서, 충전 장치에 차지 펌프를 도입함으로써, 차지 펌프 및 충전 관리 회로가 전압을 6V 높일 때 발생하는 열은 충전 관리 회로만으로 전압을 6V 높일 때 발생하는 열보다 낮기 때문에, 충전 장치의 발열을 감소할 수 있다.

또한, 충전 관리 회로의 변환 효율은 그 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이에 관련되므로, 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이가 특정 범위 내에 있는 경우, 충전 관리 회로의 변환 효율이 높다. 충전 과정에서 발열을 감소하기 위해 충전 관리 회로의 변환 효율이 높으면 높을 수록 좋다.

따라서, 충전 장치는 컨트롤러를 사용하여 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 제어할 수 있으며, 충전 관리 회로가 비교적 높은 변환 효율을 갖도록 한다. 컨트롤러는 본 출원의 실시예에서 설명된 통신 제어 회로일 수 있다.

충전 과정에서 컨트롤러는 충전 관리 회로와 통신하여 충전 관리 회로의 상태 정보를 얻을 수 있다. 충전 관리 회로의 상태 정보는 충전 관리 회로의 출력 전압 및/또는 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 충전 관리 회로의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하고, 전원 공급 장치의 입력 전압을 조정하여 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압과 사이의 전압 차이를 적절한 범위 내로 제어할 수 있다.

선택적으로, 컨트롤러는 "충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이가 제 1 프리셋 범위 내에 있는 경우, 충전 관리 회로의 변환 효율이 높다"는 것을 미리 알고 있다. 컨트롤러는 충전 관리 회로의 현재 출력 전압을 획득한 다음에 제 1 프리셋 범위에 따라 충전 관리 회로의 입력 전압을 얼마로 설정하면 높은 변환 효율을 얻을 수 있는지를 확정한다. 컨트롤러는 충전 관리 회로의 입력 전압이 제 1 범위 내에 있으면 좋다는 것을 확정하였다고 가정하면, 확정된 충전 관리 회로의 입력 전압에 따라 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 제어함으로써, 충전 관리 회로의 입력 전압이 제 1 범위 내에 있도록 한다.

컨트롤러는 충전 관리 회로의 입력 전압이 Vm이면 충전 관리 회로의 변환 효율이 높다고 판단하면, 2배 승압 차지 펌프가 존재하기 때문에, 경로 손실을 고려하지 않는 상황에서, 컨트롤러는 전원 공급 장치의 출력 전압을 Vm/2로 제어할 수 있다. 이렇게 하여 충전 관리 회로는 원하는 입력 전압을 얻을 수 있으며, 충전 관리 회로의 변환 효율이 높다.

컨트롤러는 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 획득한 경우, 충전 관리 회로의 실제 전압 차이와 제 1 프리셋 범위를 비교할 수 있다. 실제 전압 차이가 제 1 프리셋 범위보다 크고, 또한 충전 관리 회로의 입력 전압이 충전 관리 회로의 출력 전압보다 낮은 경우, 컨트롤러는 전원 공급 장치를 제어하여 전원 공급 장치의 출력 전압을 증가할 수 있다. 실제 전압 차이가 제 1 프리셋 범위보다 크고, 또한 충전 관리 회로의 입력 전압이 충전 관리 회로의 출력 전압보다 높은 경우, 컨트롤러는 전원 공급 장치를 제어하여 전원 공급 장치의 출력 전압을 감소할 수 있다. 실제 전압 차이가 제 1 프리셋 범위 내에 있는 경우, 전원 공급 장치의 출력 전압을 조정하지 않는다.

컨트롤러는 충전 관리 회로가 높은 변환 효율을 갖도록 충전 과정 전체에서 충전 관리 회로 및 전원 공급 장치와 지속적으로 통신할 수 있다. 따라서 충전 시스템은 최적의 상태로 되어, 충전 효율을 확보함과 동시에 발열을 감소한다.

상술한 실시예에서, 충전 관리 회로(24)의 입력단은 승압 회로(22)의 출력단에 전기적으로 연결되지만, 본 출원의 실시예는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 충전 관리 회로(24)는 승압 회로(22)의 앞에 설치될 수 있다. 즉, 충전 관리 회로(24)의 입력단은 전원 공급 장치(10)의 출력단에 전기적으로 연결되고, 충전 관리 회로(24)의 출력단은 승압 회로(22)의 입력단에 전기적으로 연결된다. 충전 관리 회로(24)는 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류에 대하여 정전압 및/또는 정전류 제어할 수 있다.

예를 들어, 승압 회로(22)의 승압 배율은 2:1이며, 배터리(30)가 현재 필요하는 충전 전류는 Ix이다. 충전 관리 회로(24)는 전원 공급 장치(10)의 출력 전류에 대해 정전류 제어하여 충전 관리 회로(24)의 출력 전류를 Ix/2로 안정시킨다. 따라서, 충전 관리 회로(24)의 출력 전류는 승압 회로(22)에 의해 승압되어 안정적인 전류 Ix를 출력하고, 배터리(30)의 현재 충전 수요를 만족할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 또한 충전 대기 설비를 제공한다. 충전 대기 설비는 배터리 및 상술한 임의의 하나의 실시예에 따른 충전 장치를 포함한다.

선택적으로, 배터리는 여러 셀을 포함한다.

이상, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 출원의 장치 실시예를 상세하게 설명하였다. 이하, 도 7을 참조하여 본 출원의 방법 실시예를 상세하게 설명한다. 방법 실시예와 장치 실시예는 서로 대응되며, 방법 실시예에서 상세하게 설명하지 않은 부분은 각 장치 실시예를 참조할 수 있다.

도 7은 본 출원의 실시예에 따른 충전 방법의 흐름도이다. 이 방법은 충전 장치에 적용 가능하며, 예를 들어, 상술한 충전 장치(20)이다. 도 7의 방법은 단계 S510~S530을 포함한다.

S510, 승압 회로를 이용하여 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압한다.

S520, 충전 채널을 이용하여 승압된 전압에 따라 배터리를 충전한다.

S530, 승압 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리의 충전 수요와 일치하도록, 통신 제어 회로를 통해 전원 공급 장치와 통신함으로써 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시한다.

선택적으로, 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 것은, 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 것을 포함한다. 배터리의 상태 정보는 충전 전압, 충전 전류, 현재의 전기량, 현재 전압, 현재 온도 중 적어도 하나를 포함한다.

선택적으로, 승압 회로의 입력단은 전원 공급 장치의 출력단에 전기적으로 연결되고, 승압 회로의 출력단은 배터리에 전기적으로 연결된다. 전원 공급 장치는 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하여 승압 회로의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 배터리가 필요하는 충전 전압 및/또는 충전 전류와 일치하도록 한다.

선택적으로, 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 것은, 배터리의 상태 정보에 따라 목표 충전 전류를 확정하는 것과; 목표 충전 전류에 따라 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 것을 포함한다.

선택적으로, 목표 충전 전류에 따라 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 것은, 목표 충전 전류와 전원 공급 장치의 출력 전류 사이의 차이에 따라 전원 공급 장치에 조정 정보를 전송함으로써, 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시하는 것을 포함한다.

선택적으로, 상기 충전 방법은 또한 아래 내용을 포함한다. 충전 관리 회로를 이용하여 승압 회로의 출력 전압을 관리하고, 충전 관리 회로의 입력 전압과 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이는 승압 회로의 입력 전압과 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이보다 작다.

선택적으로, 상기 충전 방법은 또한 아래 내용을 포함한다. 통신 제어 회로를 통해 전원 공급 장치와 통신하여 전원 공급 장치에 그의 출력 전압을 조정하도록 지시함으로써, 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이를 조정하도록 한다.

선택적으로, 통신 제어 회로를 통해 전원 공급 장치와 통신하여 전원 공급 장치에 그의 출력 전압을 조정하도록 지시하는 것은, 통신 제어 회로는 충전 관리 회로의 입력 전압과 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 전원 공급 장치와 통신하여 전원 공급 장치에 그의 출력 전압을 조정하도록 지시함으로써, 충전 관리 회로의 입력 전압과 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이를 감소하는 것을 포함한다.

선택적으로, 전원 공급 장치는 그의 출력 전압을 조정하는 것은, 전원 공급 장치는 그의 출력 전압을 조정하여 충전 관리 회로의 입력 전압과 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이가 프리셋 범위 내에 있게 하는 것을 포함한다.

선택적으로, 승압 회로의 변환 효율은 충전 관리 회로의 변환 효율보다 높다.

선택적으로, 승압 회로는 차지 펌프이다.

선택적으로, 배터리의 충전 단계는 정전류 충전 단계이다.

선택적으로, 배터리는 여러 셀을 포함한다.

상술한 실시예에 있어서, 전부 또는 일부는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 또는 다른 임의의 조합에 의해 실현될 수 있다. 소프트웨어에 의해 실현하는 경우, 전부 또는 일부는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 실현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 하나 이상의 컴퓨터 명령어를 포함한다. 컴퓨터에 컴퓨터 프로그램 명령어를 로딩하여 실행되는 경우, 본 발명의 실시예에서 설명된 프로세스 또는 기능의 전부 또는 일부가 실행된다. 컴퓨터는 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치일 수 있다. 컴퓨터 명령어는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 저장될 수 있으며, 또는 하나의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에서 다른 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로 전송될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 명령어는 유선(예를 들어, 동축 케이블, 광섬유, 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL)) 또는 무선(예를 들어, 적외선, 무선, 마이크로파 등) 방식으로 한 웹 사이트, 컴퓨터, 서버 또는 데이터 센터에서 다른 웹 사이트, 컴퓨터, 서버 또는 데이터 센터로 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체는, 컴퓨터가 액세스할 수 있는 임의의 사용 가능한 매체, 또는 하나 이상의 사용 가능한 매체 통합을 포함하는 서버, 데이터 센터 등 데이터 저장 장치일 수 있다. 사용 가능한 매체는 자기 매체(예를 들면, 소프트 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프), 광학 매체(예를 들면, 디지털 비디오 디스크(digital video disc, DVD)), 또는 반도체 매체(예를 들면, 솔리드 스테이트 디스크(solid state disk, SSD)) 등일 수 있다.

본 영역의 일반 기술자라면 본문에서 공개된 실시예에서 설명된 각 예시의 유닛과 알고리즘 절차가 전자 하드웨어, 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 실행되는지는 기술 방안의 특정 애플리케이션과 설계 제약 조건에 의해 결정된다. 전문 기술자라면, 기술된 기능을 구현하기 위해, 각 애플리케이션에 대해 상이한 방법을 사용할 수 있지만, 이러한 구현은 본 발명의 범위를 벗어난 것으로 간주되어서는 안된다.

본 출원에서 제공되는 몇몇 실시예에서, 개시된 시스템, 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 장치의 실시예는 단지 예시적인 것이며, 예를 들어, 상기 유닛의 분할은 단지 논리적인 기능 분할일 뿐, 실제 구현에서는 다른 분할 방식이 있을 수 있으며, 예들 들어, 여러개의 유닛 또는 컴포넌트가 결합되거나 다른 시스템에 통합될 수 있고, 또는 일부 기능은 무시되거나 실행되지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 일부 인터페이스, 장치 또는 유닛을 통한 간접적 결합 또는 통신 연결일 수 있으며, 전기적, 기계적 또는 다른 형태일 수 있다.

분리된 구성 요소로 설명된 유닛은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수도 있고, 유닛으로 표시되는 구성 요소는 물리적 유닛일 수 있고 아닐 수도 있으며, 한 위치에 배치되거나 여러 네트워크 유닛에 분포되어 있을 수도 있다. 본 실시예 방안의 목적을 달성하기 위해 실제 요구에 따라 그 중의 일부 또는 모든 유닛을 선택할 수 있다.

또한, 본 발명의 각 실시예에서의 각 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 통합될 수 있고, 또는 각각의 유닛이 물리적으로 별도로 존재할 수도 있고, 또는 2개 이상의 유닛이 하나의 유닛에 통합될 수도 있다.

상술한 것은 단지 본 출원의 구체적인 실시예일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위는 이것에 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 본 출원에 개시된 기술 범위 내에서 변경 또는 교체를 쉽게 도출할 수 있으며, 이러한 변경 또는 교체는 모두 본 출원의 범위 내에 포함되어야 한다. 따라서 본 출원의 보호 범위는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (27)

1. 승압 회로, 통신 제어 회로 및 충전 관리 회로를 포함하고,
   상기 승압 회로는 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하여 충전 대기 설비의 배터리를 충전하는 데에 사용되고,
   상기 통신 제어 회로는 상기 승압 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 상기 배터리의 충전 수요와 일치하도록, 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하는 데에 사용되고,
   상기 충전 관리 회로는 상기 승압 회로의 출력 전압을 증가 또는 감소하는 데에 사용되고,
   상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이는 상기 승압 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이보다 작은 것을 특징으로 하는 충전 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신 제어 회로는 상기 배터리의 상태 정보에 따라 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하고,
   상기 배터리의 상태 정보는 충전 전압, 충전 전류, 현재의 전기량, 현재 전압, 현재 온도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 승압 회로의 입력단은 상기 전원 공급 장치의 출력단에 전기적으로 연결되고, 상기 승압 회로의 출력단은 상기 배터리에 전기적으로 연결되며,
   상기 배터리의 충전 수요는 정전류 충전 단계에서의 배터리의 충전 전류에 관한 수요 및 배터리의 충전 전압에 관한 수요 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 통신 제어 회로는,
   상기 배터리의 상태 정보에 따라 목표 충전 전류를 확정하고,
   상기 목표 충전 전류에 따라 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 통신 제어 회로는,
   상기 목표 충전 전류와 상기 전원 공급 장치의 출력 전류 사이의 차이에 따라 상기 전원 공급 장치에 조정 정보를 전송함으로써, 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 증가 또는 감소하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 통신 제어 회로는 상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 상기 전원 공급 장치에 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 조정하도록 지시함으로써, 상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이를 감소하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 승압 회로의 변환 효율은 상기 충전 관리 회로의 변환 효율보다 높은 것을 특징으로 하는 충전 장치.
8. 배터리, 승압 회로, 통신 제어 회로 및 충전 관리 회로를 포함하고,
   상기 승압 회로는 전원 공급 장치에 연결된 입력단을 갖고, 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하여 상기 배터리를 충전 하는 데에 사용되고,
   상기 통신 제어 회로는 상기 배터리와 상기 전원 공급 장치 사이에 연결되고, 상기 승압 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 상기 배터리의 충전 수요와 일치하도록, 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하는 데에 사용되고,
   상기 충전 관리 회로는 상기 승압 회로와 상기 배터리 사이에 연결되고, 상기 승압 회로의 출력 전압을 증가 또는 감소하는 데에 사용되며,
   상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이는 상기 승압 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이보다 작은 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 통신 제어 회로는 상기 배터리의 상태 정보에 따라 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하고,
   상기 배터리의 상태 정보는 충전 전압, 충전 전류, 현재의 전기량, 현재 전압, 현재 온도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 통신 제어 회로는,
    상기 배터리의 상태 정보에 따라 목표 충전 전류를 확정하고,
    상기 목표 충전 전류에 따라 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 통신 제어 회로는,
    상기 목표 충전 전류와 상기 전원 공급 장치의 출력 전류 사이의 차이에 따라 상기 전원 공급 장치에 조정 정보를 전송함으로써, 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 증가 또는 감소하도록 지시하는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 통신 제어 회로는,
    상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이를 검출하고,
    상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이가 프리셋 범위를 초과하는 경우, 상기 전원 공급 장치에 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 조정하도록 지시함으로써, 상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이를 프리셋 범위 내로 감소하는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 충전 관리 회로는 승압 모드 또는 강압 모드에서 작동 가능하며,
    상기 승압 회로의 출력 전압이 상기 배터리가 수요하는 전압보다 낮은 경우, 상기 충전 관리 회로는 승압 모드로 전환하여 상기 승압 회로의 출력 전압을 증가시키고,
    상기 승압 회로의 출력 전압이 상기 배터리가 수요하는 전압보다 높은 경우, 상기 충전 관리 회로는 강압 모드로 전환하여 상기 승압 회로의 출력 전압을 감소하는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
14. 제 8 항에 있어서,
    상기 승압 회로의 변환 효율은 상기 충전 관리 회로의 변환 효율보다 높은 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
15. 승압 회로를 이용하여 전원 공급 장치의 출력 전압을 승압하는 단계와;
    충전 채널을 이용하여 승압된 전압에 따라 배터리를 충전하는 단계와;
    상기 승압 회로의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 상기 배터리의 충전 수요와 일치하도록, 통신 제어 회로는 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하는 단계와;
    충전 관리 회로를 이용하여 상기 승압 회로의 출력 전압을 관리하는 단계를 포함하고,
    상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이는 상기 승압 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이보다 작은 것을 특징으로 하는 충전 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하는 것은,
    상기 배터리의 상태 정보를 획득하는 것과,
    상기 배터리의 상태 정보에 따라 목표 충전 전류를 확정하는 것과,
    상기 배터리의 상태 정보에 따라 상기 전원 공급 장치에 그의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 조정하도록 지시하는 것을 포함하며,
    상기 배터리의 상태 정보는 충전 전압, 충전 전류, 현재의 전기량, 현재 전압, 현재 온도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 통신 제어 회로는 상기 전원 공급 장치에 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 조정하도록 지시하는 것은,
    상기 통신 제어 회로는 상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 상기 전원 공급 장치와 통신하여 상기 전원 공급 장치에 상기 전원 공급 장치의 출력 전압을 조정하도록 지시함으로써, 상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 상기 충전 관리 회로의 출력 전압 사이의 전압 차이를 프리셋 범위 내로 감소하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
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