KR102530220B1 - 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

배터리 충전 방법이 개시된다. 일 실시예는 초기 충전 스텝에 따라 배터리를 충전하고, 상기 충전에 기초하여, 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인하며, 상기 확인을 기초로 상기 충전 스텝을 조정(adjusted) 충전 스텝으로 변경하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치{METHOD AND APPARATUS OF CHARGING BATTERY}
아래 실시예들은 배터리 충전 방법 및 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
배터리 충전 방법은 다양하다. 예를 들어, 정전류-정전압 충전 방법은 정전류로 배터리를 충전하고, 배터리 전압이 미리 설정된 전압에 도달한 경우, 정전압으로 배터리를 충전한다. 다른 일례로, 전류 감쇠(Varying current decay) 충전 방법은 낮은 SOC(State of Charge)에서는 고전류로 배터리를 충전하고, 충전에 의해 특정 SOC가 되는 경우, 전류를 점점 줄여가면서 배터리를 충전한다. 전술한 충전 방법 외에도, 배터리의 충전 시간을 감소시키는 급속 충전 방법이 있다. 급속 충전이 반복되는 경우, 배터리의 수명이 줄어들 수 있다.
일 측에 따른 배터리 충전 방법은 초기 충전 스텝에 따라 배터리를 충전하는 단계; 상기 충전에 기초하여, 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인하는 단계; 및 상기 확인을 기초로 상기 충전 스텝을 조정(adjusted) 충전 스텝으로 변경하는 단계를 포함하고, 상기 변경 이벤트는, 상기 초기 충전 스텝의 충전 휴지 시간(rest time)에서 센싱된 상기 배터리의 물리량이 임계 물리량 이상인 경우인 물리량 이벤트를 포함한다.
상기 조정 충전 스텝의 전류값은, 상기 초기 충전 스텝의 전류값보다 작을 수 있다.
상기 변경 이벤트는, 상기 배터리의 충전 시간이 상기 초기 충전 스텝에 대응하는 시간 길이 이상인 경우인 시간 이벤트를 더 포함할 수 있다.
상기 센싱된 물리량은, 상기 충전 휴지 시간에서 센싱된 전압을 포함할 수 있다.
상기 센싱된 물리량은, 상기 충전 휴지 시간 동안 상기 배터리가 방전된 후 센싱된 물리량을 포함할 수 있다.
상기 조정 충전 스텝으로 변경하는 단계는, 상기 센싱된 물리량이 상기 임계 물리량 이상인 경우, 상기 초기 충전 스텝을 조기에 종료(termination)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초기 충전 스텝에 따른 충전 이전에 저속 충전 모드에서 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 저속 충전 모드에서 상기 배터리를 충전하는 단계는, 상기 배터리의 제2 센싱된 물리량과 미리 설정된 물리량을 비교하는 단계; 및 상기 제2 센싱된 물리량이 상기 미리 설정된 물리량을 초과하는 경우, 상기 제2 센싱된 물리량을 기초로 상기 충전 스텝의 시작 스텝을 결정하고, 미리 정해진 시간 동안 정전류로 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계는, 상기 미리 정해진 시간이 경과한 경우, 상기 시작 스텝으로 결정된 상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 저속 충전 모드에서 상기 배터리를 충전하는 단계는, 상기 배터리의 제2 센싱된 물리량과 미리 설정된 물리량을 비교하는 단계; 및 상기 제2 센싱된 물리량이 상기 미리 설정된 물리량 이하인 경우, 정전류로 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계는, 상기 정전류로 충전된 상기 배터리의 물리량이 상기 미리 설정된 물리량을 초과하는 경우, 상기 충전 스텝의 첫 번째 충전 스텝인 상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초기 충전 스텝의 전류값은, 상기 초기 충전 스텝의 시작 이전에 결정된 것으로, 전류 변경 이벤트가 있는 경우, 상기 초기 충전 스텝을 포함하는 충전 사이클의 이전 충전 사이클에 포함된 대응 충전 스텝 - 상기 대응 충전 스텝은 상기 초기 충전 스텝과 대응함- 의 대응 전류값보다 작게 결정될 수 있고, 상기 전류 변경 이벤트가 없는 경우, 상기 대응 전류값과 동일하게 결정될 수 있다.
상기 전류 변경 이벤트는, 상기 대응 충전 스텝에 따라 충전된 상기 배터리의 최대 전압이 미리 설정된 전압 이상인 경우인 전압 이벤트; 상기 대응 충전 스텝에 따라 충전된 상기 배터리의 과전압(over-potential)이 미리 설정된 과전압 이상인 과전압 이벤트; 및 상기 과전압의 변화량 및 이완 전압(relaxation voltage)의 변화량 사이의 비율이 미리 정해진 비율 이상인 경우인 비율 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 이완 전압은 상기 대응 충전 스텝의 충전 휴지 시간에서 센싱된 상기 배터리의 전압을 나타낼 수 있고, 상기 과전압은 대응 충전 스텝에 따라 충전된 상기 배터리의 전압과 상기 이완 전압 사이의 차이를 나타낼 수 있다.
상기 초기 충전 스텝 및 상기 조정 충전 스텝은, 펄스 전류가 배터리에 인가되는 펄스 충전 모드에 포함될 수 있다.
일 측에 따른 충전 전류 결정 방법은 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 확인하는 단계; 및 상기 확인에 기초하여, 상기 타겟 충전 스텝의 전류값을 이용하여 상기 타겟 충전 스텝을 포함하는 충전 사이클의 이후 충전 사이클에 포함되는 대응 충전 스텝 - 상기 대응 충전 스텝은 상기 타겟 충전 스텝과 대응됨- 의 대응 전류값을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 대응 전류값을 결정하는 단계는, 상기 물리량 데이터가 있는 경우, 상기 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트가 있는지 확인하는 단계를 포함한다.
상기 물리량 데이터를 이용하여 상기 배터리의 전압과 상기 충전 스텝의 충전 휴지 시간(rest time)에서 센싱된 이완 전압(relaxation voltage) 사이의 차이를 나타내는 과전압(over-potential)을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전류 변경 이벤트는, 상기 전압 중 최대 전압이 미리 설정된 전압 이상인 경우인 전압 이벤트; 상기 과전압이 미리 설정된 과전압 이상인 경우인 과전압 이벤트; 및 상기 과전압의 변화량 및 상기 이완 전압의 변화량 사이의 비율이 미리 정해진 비율 이상인 경우인 비율 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 대응 전류값은, 상기 전류 변경 이벤트가 있는 경우, 상기 전류값보다 작게 결정될 수 있고, 상기 전류 변경 이벤트가 없는 경우, 상기 전류값과 동일하게 결정될 수 있다.
상기 물리량 데이터가 없는 경우, 상기 대응 전류값은, 상기 전류값과 동일하게 결정될 수 있다.
상기 타겟 충전 스텝 및 대응 충전 스텝은, 펄스 전류가 배터리에 인가되는 펄스 충전 모드에 포함될 수 있다.
일 측에 따른 배터리 충전 장치는 배터리의 센싱된 물리량을 수신하는 인터페이스; 및 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하고, 상기 충전에 기초하여, 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인하며, 상기 확인을 기초로 상기 충전 스텝을 조정(adjusted) 충전 스텝으로 변경하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 변경 이벤트는, 상기 초기 충전 스텝의 충전 휴지 시간(rest time)에서 센싱된 물리량이 임계 물리량 이상인 경우인 물리량 이벤트를 포함한다.
일 측에 따른 충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 확인하고, 상기 확인에 기초하여, 상기 타겟 충전 스텝의 전류값을 이용하여 상기 타겟 충전 스텝을 포함하는 충전 사이클의 이후 충전 사이클에 포함되는 대응 충전 스텝 - 상기 대응 충전 스텝은 상기 타겟 충전 스텝과 대응됨- 의 대응 전류값을 결정하는 컨트롤러; 및 상기 대응 전류값을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 물리량 데이터가 있는 경우, 상기 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트가 있는지 확인한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 펄스 충전 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 전류 결정 방법의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리의 과전압과 이완 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전 전류값을 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 충전 전류값을 결정하는 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 충전 전류 결정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 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, 구성 요소, 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
일 실시예에 따른 배터리 충전 방법은 배터리 충전 장치에 의해 수행된다.
도 1을 참조하면, 배터리 충전 장치는 센싱된 물리량을 수신한다(110). 예를 들어, 전압 센서는 배터리의 전압을 센싱할 수 있고, 센싱된 전압을 배터리 충전 장치로 전송할 수 있다.
배터리 충전 장치는 센싱된 물리량과 미리 설정된 물리량을 비교할 수 있다(120). 예를 들어, 배터리 충전 장치는 센싱된 전압과 제1 미리 설정된 전압 V0(예를 들어, 3.35V)을 비교할 수 있다. 센싱된 물리량이 미리 설정된 물리량을 초과하는 경우, 배터리 충전 장치는 센싱된 물리량을 기초로 충전 스텝의 시작 스텝을 결정할 수 있다(121). 예를 들어, 배터리 충전 장치는 메모리에 저장된 아래 표 1을 참조하여 시작 스텝을 결정할 수 있다.
충전 스텝 전류(C) 시간(min) 전압(V)
N=1 5 10 3.40
N=2 4.5 5 3.70
N=3 4 5 3.77
N=4 3.5 5 3.85
N=5 3 10 3.91
N=6 2 10 3.99
N=7 1.5 10 4.06
N=8 1 10 4.12
센싱된 전압이 3.6V인 경우, 배터리 충전 장치는 표 1의 전압과 센싱된 전압을 비교할 수 있다. 센싱된 전압은 첫 번째 충전 스텝(N=1)의 전압보다 크고, 두 번째 충전 스텝(N=2)의 전압보다 작으므로, 배터리 충전 장치는 두 번째 충전 스텝을 시작 스텝으로 결정할 수 있다. Ns개의 충전 스텝이 있는 경우, 배터리 충전 장치는 센싱된 전압을 기초로 N번째 충전 스텝부터 충전을 시작할 것으로 결정할 수 있다.
표 1은 예시적인 사항일 뿐, 충전 스텝을 결정하기 위해 필요한 정보는 위의 표 1에 포함된 예로 제한되지 않는다.
시작 스텝이 결정된 경우, 배터리 충전 장치는 미리 정해진 시간 t0(예를 들어, 1 min)동안 낮은 정전류(low Constant Current, low CC) I0(예를 들어, 0.04A)로 배터리를 충전할 수 있다(122).
센싱된 물리량이 미리 설정된 물리량 이하인 경우, 배터리 충전 장치는 배터리의 물리량이 미리 설정된 물리량이 될 때까지 배터리를 충전할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 장치는 센싱된 전압이 V0 이하인 경우, 배터리 충전 장치는 배터리의 전압이 V0가 될 때까지 배터리를 충전할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 장치는 낮은 정전류(예를 들어, 위에서 설명한 I0)로 배터리를 충전할 수 있다(123). 또한, 배터리 충전 장치는 정전류 충전에 따라 충전된 배터리의 물리량과 미리 설정된 물리량을 비교할 수 있다(124). 여기서, 정전류 충전에 따라 충전된 배터리의 물리량이 미리 설정된 물리량을 초과하는 경우, 배터리 충전 장치는 첫 번째 충전 스텝부터 충전을 시작할 것으로 결정할 수 있다(125). 정전류 충전에 따라 충전된 배터리의 물리량이 미리 설정된 물리량 이하인 경우, 배터리 충전 장치는 낮은 정전류로 배터리를 충전한다. 배터리의 물리량이 미리 설정된 물리량이 될 때까지 배터리 충전 장치는 단계(123) 및 단계(124)를 반복한다.
여기까지의 설명이 저속 충전 모드가 적용된 배터리 충전 장치의 동작에 대한 설명이다. 배터리 충전 장치는 급속 충전에 따른 배터리 내부 충격을 완화하기 위해 저속 충전 모드에서 배터리를 충전할 수 잇다. 저속 충전 모드에서 배터리가 충전된 경우, 배터리 충전 장치는 급속 충전 모드(fast charging mode)를 적용할 수 있다. 급속 충전 모드는, 예를 들어, 펄스 충전 모드(pulse charging mode)를 포함할 수 있다. 이하, 급속 충전 모드가 펄스 충전 모드인 경우를 일례로 설명한다.
배터리 충전 장치는 펄스 충전 모드를 적용한다(130). 펄스 충전 모드는 위에서 설명한 복수의 충전 스텝을 포함할 수 있다. 펄스 충전 모드가 적용된 경우, 배터리 충전 장치는 펄스 전류를 배터리에 인가한다.
배터리 충전 장치는 펄스 충전 모드의 초기 충전 스텝에 따라 배터리를 충전한다. 초기 충전 스텝은 펄스 충전 모드가 적용되기 전에 결정될 수 있다. 위에서 설명한 것과 같이, 초기 충전 스텝은 펄스 충전 모드의 첫 번째 충전 스텝이거나 N번째 충전 스텝일 수 있다. 예를 들어, 초기 충전 스텝이 첫 번째 충전 스텝인 경우, 위 표 1을 참조하면 배터리는 5C-rate(C)로 충전될 수 있다. 여기서, C-rate는 (충전 전류)/(배터리 용량)로 나타낼 수 있다. 또한, 초기 충전 스텝이 3번째 충전 스텝인 경우, 배터리 충전 장치는 4C로 충전될 수 있다.
배터리 충전 장치는 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인한다. 변경 이벤트는 배터리의 충전 시간이 초기 충전 스텝에 대응하는 시간 길이 이상인 경우인 시간 이벤트 및 초기 충전 스텝의 충전 휴지 시간(rest time)에서 센싱된 상기 배터리의 물리량이 임계 물리량 이상인 경우인 물리량 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배터리 충전 장치는 시간 이벤트가 있는지 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 충전 장치는 충전 시간이 초기 충전 스텝에 대응하는 시간 길이 이상인지 확인할 수 있다(140). 충전 시간이 초기 충전 스텝에 대응하는 시간 길이 이상인 경우, 배터리 충전 장치는 충전 스텝의 인덱스를 업데이트할 수 있다(160). 배터리 충전 장치는 충전 스텝을 초기 충전 스텝에서 조정(adjust) 충전 스텝으로 변경한다.
충전 시간이 초기 충전 스텝에 대응하는 시간 길이보다 작은 경우, 배터리 충전 장치는 물리량 이벤트가 있는지 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 배터리 충전 장치는 초기 충전 스텝의 충전 휴지 시간에서 센싱된 배터리의 물리량이 임계 물리량 이상인지 확인할 수 있다(150). 충전 휴지 시간에서 센싱된 배터리의 물리량은 이완 전압(relaxation voltage) Vr을 포함할 수 있다. 충전 휴지 시간 동안 배터리는 충전되지 않을 수 있다. 달리 표현하면, 충전 휴지 시간 동안 배터리에는 펄스 전류가 인가되지 않거나 배터리는 방전될 수 있다. Vr은 펄스 전류가 인가되지 않은 배터리의 전압 또는 방전된 배터리의 전압을 나타낼 수 있다. 배터리 충전 장치는 Vr과 제2 미리 설정된 전압 Vn을 비교할 수 있다. Vr이 Vn 이상인 경우, 배터리 충전 장치는 초기 충전 스텝을 조기에 종료(termination)할 수 있다. 배터리 충전 장치는 충전 스텝의 인덱스를 업데이트할 수 있다(160). 배터리 충전 장치는 충전 스텝을 초기 충전 스텝에서 조정 충전 스텝으로 변경한다.
도 1에 도시된 예의 경우, 시간 이벤트가 있는지 확인되고, 시간 이벤트가 없으면 물리량 이벤트가 있는지 확인되는 것을 설명하였으나, 일 실시예에 따른 예시적인 사항일 뿐이다. 배터리 충전 장치는 물리량 이벤트가 있는지 확인하고, 물리량 이벤트가 없으면 시간 이벤트를 확인할 수 있다. 또한, 배터리 충전 장치는 시간 이벤트가 있는지 여부에 의존하지 않고 물리량 이벤트가 있는지 확인할 수 있다. 또한, 배터리 충전 장치는 물리량 이벤트가 있는지 여부에 의존하지 않고 시간 이벤트가 있는지 확인할 수 있다.
배터리 충전 장치는 업데이트된 N이 펄스 충전 모드의 충전 스텝의 개수 Ns 이상인지 확인할 수 있다(170). 업데이트된 N이 Ns보다 작은 경우, 배터리 충전 장치는 조정 충전 스텝에 따라 배터리를 충전할 수 있다. 조정 충전 스텝에 따라 배터리가 충전되는 경우, 단계(140) 내지 단계(170)이 반복될 수 있다.
업데이트된 N이 Ns 이상인 경우, 배터리 충전 장치는 충전을 종료(termination)한다(180).
도 2는 일 실시예에 따른 펄스 충전 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리에 인가되는 펄스 전류의 파형 및 배터리의 전압의 파형이 도시된다.
펄스 충전 모드는 복수의 충전 스텝을 포함할 수 있다. 복수의 충전 스텝 각각은 하나 이상의 펄스 구간 및 하나 이상의 충전 휴지 구간을 포함할 수 있다. 여기서, 펄스 구간은 펄스 시간(pulse time)(210)과 대응할 수 있고, 충전 휴지 구간은 충전 휴지 시간(220)과 대응할 수 있다.
배터리에 인가되는 펄스 전류는 도 2에 도시된 전류 파형을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 예에서, N번째 충전 스텝은 2개의 펄스 구간을 포함한다. 이는, 일 실시예에 다른 예시적인 사항일 뿐, N번째 충전 스텝에 포함되는 펄스 구간의 개수는 전술한 사항으로 한정되지 않는다.배터리는 충전이 가능한 2차 전지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 펄스 충전 모드가 적용되는 경우, 배터리 충전 장치는 펄스 시간(210) 동안 높은 전류를 리튬 이온 배터리에 인가할 수 있다. 배터리의 리튬 이온은 음극 내부로 삽입될 수 있다. 리튬 이온은 음극 전체에 균일하게 분포하지 않을 수 있고, 음극 표면에 상대적으로 많이 분포할 수 있다. 음극 표면에 리튬 이온이 상대적으로 많이 분포하는 경우, 리튬이 음극에 도금(plating)될 수 있다. 리튬이 음극에 도금되는 경우, 배터리의 열화 속도가 증가할 수 있다. 배터리의 열화 속도가 증가하는 것을 방지하기 위해 펄스 충전 모드는 충전 휴지 시간(220)을 포함한다. 도 1을 통해 설명한 것과 같이, 배터리 충전 장치는 충전 휴지 시간(220) 동안 배터리에 펄스 전류를 인가하지 않는다. 리튬 이온은 충전 휴지 시간(220) 동안 음극 내부로 확산될 수 있다. 또한, 충전 휴지 시간(220) 동안 배터리는 방전될 수 있다. 충전 휴지 시간(220) 동안 배터리가 방전되면, 리튬 이온이 음극 내부로 보다 빠르게 확산될 수 있다.
N번째 충전 스텝에 따라 충전되는 배터리의 전압은 도 2에 도시된 전압 파형을 가질 수 있다. 배터리의 펄스 전압(230)은 펄스 시간(210)에서 배터리의 전압을 나타내고, 배터리의 Vr(240)은 충전 휴지 시간(220)에서 배터리의 전압을 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 전압 센서는 펄스 시간(210) 동안 배터리의 전압을 미리 정해진 횟수(예를 들어, 1회)만큼 센싱할 수 있다. 센싱된 펄스 전압(230)은 펄스 시간(210) 동안의 배터리의 전압을 대표할 수 있다. 또한, 전압 센서는 충전 휴지 시간(220) 동안 배터리의 전압을 미리 정해진 횟수(예를 들어, 1회)만큼 센싱할 수 있다. 센싱된 Vr(240)은 충전 휴지 시간(220) 동안의 배터리의 전압을 대표할 수 있다. 이로 인해, 센싱 데이터의 크기가 감소하여 데이터 연산 속도가 증가할 수 있다.
도 2에 도시된 펄스 전압(230) 및 Vr(240)은 예시적인 사항일 뿐, 펄스 전압(230) 및 Vr(240)은 도 2에 도시된 예로 한정되지 않는다.
배터리의 과전압(over-potential)은 펄스 전압(230)과 Vr(240) 사이의 차이를 나타낼 수 있다. 펄스 시간(210) 및 충전 휴지 시간(220)을 펄스 패킷(pulse packet) 또는 펄스 주기(pulse period)라 할 때, 배터리의 과전압은 펄스 패킷 또는 펄스 주기 내에서 센싱된 펄스 전압(230)과 Vr(240) 사이의 차이를 나타낼 수 있다.
충전 사이클이 반복될 때마다 배터리는 열화될 수 있다. 배터리가 열화된 상태에서 동일한 충전 프로파일이 계속 적용되는 경우, 배터리의 열화 속도가 빠를 수 있고, 배터리의 수명은 기대 수명보다 줄어들 수 있다. 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치는 충전 사이클 내에서 서로 다른 충전 프로파일을 적용하여 배터리를 충전할 수 있다. 도 2에 도시된 예와 같이, (N+1)번째 충전 스텝의 전류값은 N번째 충전 스텝의 전류값보다 작다. 충전 스텝이 증가할수록 충전 스텝에 대응하는 전류값은 감소한다. 충전 스텝마다 서로 다른 충전 프로파일이 적용되어 배터리의 열화가 늦게 진행되고, 배터리 수명이 늘어난다.
도 3은 일 실시예에 따른 충전 전류 결정 방법의 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
일 실시예에 따른 충전 전류 결정 방법은 충전 전류 결정 장치에 의해 수행될 수 있다. 충전 전류 결정 장치는 위에서 설명한 배터리 충전 장치에 포함될 수 있다. 또한, 충전 전류 결정 장치는 배터리 충전 장치와 물리적으로 구별되는 장치일 수 있다.
충전 전류 결정 장치는 펄스 충전 모드의 M번째 충전 사이클의 N번째 충전 스텝(이하, 타겟 충전 스텝)의 전류값을 이용하여 펄스 충전 모드의 (M+1)번째 충전 사이클의 N번째 충전 스텝(이하, 대응 충전 스텝)의 전류값을 결정할 수 있다. 펄스 충전 모드는 위에서 설명한 것과 같이 배터리에 펄스 전류가 인가되는 충전 모드로 정의될 수 있다. 이하, 도 3을 참조하면서 상술한다.
도 3을 참조하면, 충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 여부를 확인한다(310). 타겟 충전 스텝은 위에서 설명한 펄스 충전 모드의 충전 스텝 중 어느 하나일 수 있다.
타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터는, 예를 들어, 타겟 충전 스텝 동안 충전된 배터리의 전압, 전류, 온도, 및 임피던스 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
M번째 충전 사이클은 부분 충전 사이클일 수 있다. 이 경우, 배터리는 특정 충전 스텝 동안 충전되지 않을 수 있어 N번째 충전 스텝(위에서 정의한 타겟 충전 스텝)에 대응하는 물리량 데이터는 없을 수 있다. 또한, M번째 충전 사이클 시작 시 배터리의 충전 상태가 높을 수 있다. 이 경우, 배터리는 N+1번째 충전 스텝부터 충전될 수 있고, 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터는 없을 수 있다. 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 없는 경우, 충전 전류 결정 장치는 대응 전류값을 타겟 충전 스텝의 전류값으로 결정할 수 있다. 충전 전류 결정 장치는 IM + 1,N=IM,N 으로 결정할 수 있다(320). 여기서, IM + 1,N는 대응 전류값을 나타내고, IM,N은 타겟 충전 스텝의 전류값을 나타낸다.
충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 있는 경우, 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트가 있는지 확인한다. 전류 변경 이벤트는 배터리의 최대 펄스 전압이 미리 설정된 펄스 전압 이상인 경우인 전압 이벤트, 과전압이 미리 설정된 과전압 이상인 경우인 과전압 이벤트, 및 과전압의 변화량 및 이완 전압의 변화량 사이의 비율이 미리 정해진 비율 이상인 비율 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 물리량 데이터가 있는 경우, 충전 전류 결정 장치는 물리량 데이터를 이용하여 전압 이벤트가 있는지 확인할 수 있다. 예를 들어, 충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝 동안 충전된 배터리의 펄스 전압 중에서 최대 펄스 전압 max(Vp)을 확인할 수 있다. 충전 전류 결정 장치는 max(Vp)가 미리 설정된 펄스 전압 Va 보다 작은지 확인할 수 있다(311). Va는, 예를 들어, 4.3V일 수 있다. max(Vp)가 Va 이상인 경우, 충전 전류 결정 장치는 IM + 1,N=IM,N-Is으로 결정할 수 있다. 대응 전류값은 전류값보다 작게 결정된다. Is는, 예를 들어, 0.1 C-rate일 수 있다. 펄스 충전 모드에 따라 리튬 이온 배터리가 충전되는 경우, 리튬이 리튬 이온 배터리의 음극에 도금될 수 있다. 여기서, 리튬 도금의 열역학적 조건은 음극의 전위가 0을 초과하는 것이다. max(Vp)와 Va 사이의 비교는 다음 충전 사이클에서 리튬 도금의 열역학적 조건을 피하기 위한 것일 수 있다. max(Vp)가 Va보다 작은 경우, 충전 전류 결정 장치는 과전압 이벤트가 있는지 확인할 수 있다.
충전 전류 결정 장치는 과전압 Vov이 미리 설정된 과전압 Vb 보다 작은지 확인할 수 있다(312). Vov은 타겟 충전 스텝 동안 충전된 배터리의 펄스 전압 Vp과 타겟 충전 스텝의 충전 휴지 시간에서 센싱된 이완 전압 Vr 사이의 차이를 나타낸다.
Vb의 일례는 아래 표 2와 같으나, Vb는 표 2로 제한되지 않는다.
N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=6 N=7 N=8
Vb(V) 0.69 0.4 0.353 0.353 0.298 0.21 0.16 0.13
Vb는 충전 스텝마다 개별적으로 설정된 값일 수 있다. 또한, 특정 충전 스텝의 Vb는 다른 충전 스텝의 Vb와 다를 수 있다. 충전 스텝이 증가할수록 Vb는 감소할 수 있다.
예를 들어, 타겟 충전 스텝의 N이 3인 경우, 충전 전류 결정 장치는 Vov와 0.353V를 비교할 수 있다.
Vov가 Vb 이상인 경우, 충전 전류 결정 장치는 IM + 1,N=IM,N-Is으로 결정할 수 있다(330). 대응 전류값은 전류값보다 작게 결정된다. 펄스 충전 모드에 따라 리튬 이온 배터리가 충전되는 경우, 도 2에서 설명한 것과 같이, 리튬 이온 배터리의 음극의 표면에 리튬 이온의 농도(concentration)가 높을 수 있다. Vov와 Vb 사이의 비교는 다음 충전 사이클에서 리튬 이온의 농도가 특정 농도 이상이 되지 않도록 하기 위한 것일 수 있다. Vov가 Vb보다 작은 경우, 충전 전류 결정 장치는 비율 이벤트가 있는지 확인할 수 있다.
충전 전류 결정 장치는 과전압의 변화량 Vov과 이완 전압의 변화량 Vr 사이의 비율이 미리 정해진 비율 c 보다 작은지 확인할 수 있다(313). 충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝 동안 충전된 배터리의 과전압에 대한 데이터와 이완 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 충전 전류 결정 장치는 과전압이 타겟 충전 스텝 동안 변화한 정도를 나타내는 Vov를 연산할 수 있다. 또한, 충전 전류 결정 장치는 이완 전압이 타겟 충전 스텝 동안 변화한 정도를 나타내는 Vr를 연산할 수 있다. 충전 전류 결정 장치는 Vov와 Vr 사이의 비율을 연산할 수 있고, 비율이 c보다 작은지 확인할 수 있다.
c의 일례는 아래 표 3과 같으나, c는 표 3으로 제한되지 않는다.
N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=6 N=7 N=8
c -0.5 0.03 0.05 0.05 0.06 0.15 0.2 0.5
c는 충전 스텝마다 개별적으로 설정된 값일 수 있다. 또한, 특정 충전 스텝의 c는 다른 충전 스텝의 c와 다를 수 있다. 충전 스텝이 증가할수록 c는 증가할 수 있다.
예를 들어, 타겟 충전 스텝의 N이 3인 경우, 충전 전류 결정 장치는 비율과 0.05를 비교할 수 있다.
비율이 c보다 작은 경우, 충전 전류 결정 장치는 IM + 1,N=IM,N으로 결정할 수 있다(320). 비율이 c 이상인 경우, 충전 전류 결정 장치는 IM + 1,N=IM,N-Is으로 결정할 수 있다(330). 대응 전류값은 전류값보다 작게 결정된다. 펄스 충전 모드에 따라 리튬 이온 배터리가 충전되는 경우, 리튬 이온 배터리의 음극의 표면에 리튬 이온의 농도가 높을 수 있다. 비율과 c 사이의 비교는 다음 충전 사이클에서 리튬 이온의 농도가 증가하는 속도가 특정 속도 이상이 되지 않도록 하기 위한 것일 수 있다.
전압 이벤트, 과전압 이벤트, 및 비율 이벤트가 중 적어도 하나가 있는 경우, 충전 전류 결정 장치는 대응 전류값을 타겟 충전 스텝의 전류값보다 작게 결정할 수 있다. 전압 이벤트, 과전압 이벤트, 및 비율 이벤트가 없는 경우, 충전 전류 결정 장치는 대응 전류값을 타겟 충전 스텝의 전류값과 동일하게 결정할 수 있다.
도 3에 도시된 예의 경우, 전압 이벤트가 있는지 여부에 의존하여 과전압 이벤트가 있는지 확인되고, 과전압 이벤트가 있는지 여부에 의존하여 비율 이벤트가 있는지 확인된다. 이는, 일 실시예에 따른 예시적인 사항일 뿐이다. 충전 전류 결정 장치는 전압 이벤트, 과전압 이벤트, 및 비율 이벤트 각각이 있는지 확인하되, 특정 이벤트가 있는지 여부에 의존하지 않고 다른 이벤트가 있는지 확인할 수 있다.
대응 전류값이 결정된 경우, 충전 전류 결정 장치는 충전 스텝의 인덱스 N을 업데이트할 수 있고(340), 업데이트된 N이 충전 스텝의 개수 Ns 이상인지 확인할 수 있다(350). 업데이트된 N이 Ns보다 작은 경우, 충전 전류 결정 장치는 단계(310)부터 시작할 수 있다. 업데이트된 N이 Ns 이상인 경우, 충전 사이클의 인덱스 M을 업데이트할 수 있고(360), 업데이트된 M이 충전 사이클의 개수 Mc 이상인지 확인할 수 있다(370). 업데이트된 M이 Mc보다 작은 경우, 충전 전류 결정 장치는 단계(310)부터 시작할 수 있다.
(M+1)번째 충전 사이클이 시작되기 전에 (M+1)번째 충전 사이클에 포함된 복수의 충전 스텝 각각의 전류값이 결정될 수 있다. (M+1)번째 충전 사이클이 시작되는 경우, 배터리 충전 장치는 (M+1)번째 충전 사이클의 시작 스텝을 결정할 수 있다. 배터리 충전 장치는 시작 스텝의 전류값으로 배터리를 충전할 수 있다. 여기서, 시작 스텝의 전류값은 충전 전류 결정 장치가 결정한 값이다.
도 1 내지 도 2를 통해 기술된 사항들은 도 3을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리의 과전압과 이완 전압을 설명하기 위한 도면이다.
충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝 동안 충전된 배터리의 이완 전압에 대한 데이터 및 과전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 충전 전류 결정 장치는 Vov를 연산할 수 있다. 예를 들어, 충전 전류 결정 장치는 최대 과전압과 최소 과전압 사이의 차이값인 Vov를 연산할 수 있다. 또한, 충전 전류 결정 장치는 Vr을 연산할 수 있다. 예를 들어, 충전 전류 결정 장치는 최대 이완 전압과 최소 이완 전압 사이의 차이값인 Vr을 연산할 수 있다. 충전 전류 결정 장치는 Vov/Vr를 연산할 수 있다. 도 4에 도시된 그래프에서, Vov/Vr는 평균 기울기를 나타낸다.
충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝의 인덱스를 이용하여 위 표 3에서 미리 정해진 비율 c를 확인할 수 있고, c와 Vov/Vr를 비교할 수 있다.
도 4를 참조하면, 충전 사이클이 증가할수록 배터리의 과전압은 일정 수준 이내로 제어될 수 있다. 충전 사이클이 증가하여도 충전 사이클 각각의 최대 과전압은 실질적으로 동일하다. 마찬가지로, 충전 사이클이 증가하여도 충전 사이클 각각의 최소 과전압은 실질적으로 동일하다. 이로 인해, 충전 사이클이 증가하여도 Vov는 실질적으로 동일하여 배터리의 과전압은 일정 수준 이내로 제어될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 통해 기술된 사항들은 도 4를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전 전류 결정 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하, M번째 충전 사이클의 N번째 충전 스텝을 (M, N)이라 한다.
도 5를 참조하면, 충전 전류 결정 장치는 (M, N)의 전류값을 이용하여 (M+1, N)의 전류값을 결정할 수 있다.
충전 전류 결정 장치는 (M, 1)에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 확인할 수 있다. 도 5에 도시된 예에서, (M, 1)에 대응하는 물리량 데이터는 없다. 이 경우, 충전 전류 결정 장치는 (M+1, 1)의 전류값 IM+1,1= IM,1로 결정할 수 있다.
IM +1,1이 결정된 경우, 충전 전류 결정 장치는 (M, 2)에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 확인할 수 있다. 도 5에 도시된 예에서, (M, 2)에 대응하는 물리량 데이터는 없다. 이 경우, 충전 전류 결정 장치는 (M+1, 2)의 전류값 IM +1,2= IM,2로 결정할 수 있다.
(M, 1) 및 (M, 2) 각각에 대응하는 물리량 데이터는 없다. 도 5에 도시된 예의 경우, M번째 충전 사이클의 충전 시작 스텝은 (M, 3)이다. 이로 인해, (M, 1) 및 (M, 2) 각각에 대응하는 물리량 데이터는 없다.
IM +1, 2이 결정된 경우, 충전 전류 결정 장치는 (M, 3)에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 확인할 수 있다. (M, 3)에 대응하는 물리량 데이터가 있으므로, 충전 전류 결정 장치는 (M, 3)에 대응하는 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트가 있는지 확인할 수 있다. 전류 변경 이벤트는 위에서 설명하였으므로, 상세한 설명을 생략한다. 전류 변경 이벤트가 있으면, 충전 전류 결정 장치는 (M+1, 3)의 전류값 IM +1,3을 IM,3-Is으로 결정할 수 있다. IM +1,3=IM,3-Is이다. 전류 변경 이벤트가 없으면, 충전 전류 결정 장치는 (M+1, 3)의 전류값 IM +1,3을 IM,3으로 결정할 수 있다. IM+1,3= IM,3이다.
또한, M번째 충전 사이클은 부분 충전 사이클일 수 있다. 배터리는 완전 충전되지 못하고, 부분 충전될 수 있다. 이로 인해, (Ns-1)번째 충전 스텝과 Ns번째 충전 스텝 각각에 대응하는 물리량 데이터는 없다.
(M, Ns-1)에 대응하는 물리량 데이터가 없으므로, 충전 전류 결정 장치는 (M+1, Ns-1)의 전류값 IM +1, Ns-1을 IM , Ns- 1으로 결정할 수 있다. IM +1, Ns-1= IM , Ns- 1이다. 마찬가지로, (M, Ns)에 대응하는 물리량 데이터가 없으므로, 충전 전류 결정 장치는 (M+1, Ns)의 전류값 IM+1, Ns을 IM, Ns으로 결정할 수 있다. IM+1, Ns= IM, Ns이다.
일 실시예에 있어서, 충전 사이클이 증가할수록 충전 사이클의 스텝의 전류값은 감소할 수 있다. 복수의 충전 사이클 각각은 서로 다른 충전 프로파일을 가질 수 있다. 이로 인해, 배터리의 열화가 늦게 진행되고, 배터리 수명이 늘어날 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 배터리 충전 장치는 초기 충전 스텝에 따라 배터리를 충전한다(610). 배터리 충전 장치는 배터리를 급속 충전하기 위해 펄스 충전 모드를 적용할 수 있다. 펄스 충전 모드가 적용되는 경우, 배터리 충전 장치는 초기 충전 스텝에 따라 제1 전류값으로 배터리를 충전할 수 있다.
배터리 충전 장치는 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인한다(620). 변경 이벤트는 초기 충전 스텝의 충전 휴지 시간에서 센싱된 상기 배터리의 물리량이 임계 물리량 이상인 경우인 물리량 이벤트 및 배터리의 충전 시간이 초기 충전 스텝에 대응하는 시간 길이 이상인 경우인 시간 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
변경 이벤트가 있는 경우, 배터리 충전 장치는 충전 스텝을 조정 충전 스텝으로 변경한다(630). 초기 충전 스텝이 (M, N)이라 하자. 변경 이벤트가 있는 경우, 배터리 충전 장치는 조정 충전 스텝인 (M, N+1)으로 변경할 수 있다. 배터리 충전 장치는 조정 충전 스텝의 제2 전류값으로 배터리를 충전한다. 여기서, 제2 전류값은 제1 전류값보다 작다.
일 실시예에 있어서, 제1 전류값은 초기 충전 스텝이 시작되기 전에 결정된 값으로, (M-1, N)의 전류값을 기초로 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 충전 전류 결정 장치는 (M-1, N)에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 확인할 수 있다. (M-1, N)에 대응하는 물리량 데이터가 있는 경우, 충전 전류 결정 장치는 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트가 있는지 확인할 수 있다. 전류 변경 이벤트가 없는 경우, 충전 전류 결정 장치는 제1 전류값을 (M-1, N)의 전류값과 동일하게 결정할 수 있다. 전류 변경 이벤트가 있는 경우, 충전 전류 결정 장치는 제1 전류값을 (M-1, N)의 전류값보다 작게 결정할 수 있다. 전류 변경 이벤트는 전압 이벤트, 과전압 이벤트, 및 비율 이벤트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전류 변경 이벤트는 위에서 설명하였으므로, 상세한 설명을 생략한다.
마찬가지로, 제2 전류값은 조정 충전 스텝이 시작되기 전에 결정된 값으로, (M-1, N+1)의 전류값을 기초로 결정된다. 제2 전류값은 (M-1, N+1)의 전류값과 동일하거나 (M-1, N+1)의 전류값보다 작을 수 있다.
초기 충전 스텝 및 조정 충전 스텝은 펄스 전류가 배터리에 인가되는 펄스 충전 모드에 포함될 수 있다. 이 경우, 초기 충전 스텝 동안 제1 전류값을 갖는 펄스 전류가 배터리에 인가될 수 있고, 조정 충전 스텝 동안 제2 전류값을 갖는 펄스 전류가 배터리에 인가될 수 있다.
배터리 충전 장치 및 충전 전류 결정 장치는 하나의 물리적 장치에 논리적으로 구현될 수 있다. 또한, 배터리 충전 장치 및 충전 전류 결정 장치 각각은 서로 물리적으로 구별되는 장치일 수 있다.
도 1 내지 도 5를 통해 기술된 사항들은 도 6을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 7은 일 실시예에 따른 충전 전류 결정 방법의 다른 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 여부를 확인한다(710).
충전 전류 결정 장치는 타겟 충전 스텝의 전류값을 이용하여 대응 충전 스텝의 대응 전류값을 결정한다(720). 대응 충전 스텝은 타겟 충전 스텝에 대응되는 충전 스텝으로, 타겟 충전 스텝이 포함된 충전 사이클의 이후 충전 사이클에 포함된다. 타겟 충전 스텝이 (M, N)이라 할 때, 대응 충전 스텝은 (M+1, N)이다.
타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 없는 경우, 충전 전류 결정 장치는 대응 전류값을 타겟 충전 스텝의 전류값과 동일하게 결정할 수 있다.
타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 있는 경우, 충전 전류 결정 장치는 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트가 있는지 확인할 수 있다. 전류 변경 이벤트가 있는 경우, 충전 전류 결정 장치는 대응 전류값을 타겟 충전 스텝의 전류값보다 작게 결정할 수 있다. 전류 변경 이벤트가 없는 경우, 충전 전류 결정 장치는 대응 전류값을 타겟 충전 스텝의 전류값과 동일하게 결정할 수 있다.
(M+1, N)이 시작되는 경우, 배터리 충전 장치는 대응 전류값으로 배터리를 충전할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 타겟 충전 스텝은 펄스 전류가 배터리에 인가되는 펄스 충전 모드에 포함될 수 있다. 마찬가지로, 대응 충전 스텝은 펄스 충전 모드에 포함될 수 있다. (M+1, N)이 시작되는 경우, 배터리 충전 장치는 대응 전류값을 갖는 펄스 전류로 배터리를 충전할 수 있다.
도 1 내지 도 6을 통해 기술된 사항들은 도 7을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 8은 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
배터리 충전 장치(800)는 위에서 설명한 배터리 충전 방법을 수행하는 알고리즘이 구현된 소프트웨어를 실행할 수 있다. 또한, 배터리 충전 장치(800)는 칩(chip) 형태로 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 배터리 충전 장치(800)는 인터페이스(810) 및 컨트롤러(820)를 포함한다.
인터페이스(810)는 배터리의 센싱된 물리량을 수신한다.
컨트롤러(820)는 초기 충전 스텝에 따라 배터리를 충전한다.
컨트롤러(820)는 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인한다. 컨트롤러(820)는 확인을 기초로 충전 스텝을 조정 충전 스텝으로 변경한다.
도 1 내지 도 7을 통해 기술된 사항들은 도 8을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 9는 일 실시예에 따른 충전 전류 결정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
충전 전류 결정 장치(900)는 위에서 설명한 충전 전류 결정 방법을 수행하는 알고리즘이 구현된 소프트웨어를 실행할 수 있다. 또한, 충전 전류 결정 장치(900)는 칩(chip) 형태로 구현될 수 있다.
도 9를 참조하면, 충전 전류 결정 장치(900)는 컨트롤러(910) 및 메모리(920)를 포함한다.
컨트롤러(910)는 타겟 충전 스텝에 대응하는 물리량 데이터가 있는지 확인한다.
컨트롤러(910)는 타겟 충전 스텝의 전류값을 이용하여 대응 충전 스텝의 대응 전류값을 결정한다.
메모리(920)는 대응 전류값을 저장한다.
일 실시예에 있어서, 충전 전류 결정 장치(900)는 대응 전류값을 배터리 충전 장치로 전송할 수 있다. 예를 들어, 충전 전류 결정 장치(900)는 무선 통신 인터페이스 및/또는 유선 통신 인터페이스를 포함할 수 있고, 무선 통신 인터페이스 및/또는 유선 통신 인터페이스를 통해 대응 전류값을 배터리 충전 장치로 전송할 수 있다.
도 1 내지 도 8을 통해 기술된 사항들은 도 9를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 충전 시스템은 물리적 어플리케이션(1010) 및 전력 공급 장치(1020)를 포함한다. 물리적 어플리케이션(1010)은 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC와 같은 단말을 포함할 수 있다. 또한, 물리적 어플리케이션(1010)은 전기 이동체를 포함할 수 있다. 물리적 어플리케이션(1010)에 대한 예는 일 실시예에 따른 예시적인 사항일 뿐, 물리적 어플리케이션(1010)은 전술한 예로 제한되지 않는다.
도 10에는 배터리(1011)가 물리적 어플리케이션(1010)에 포함된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 사항일 뿐이다. 예를 들어, 배터리(1011)는 물리적 어플리케이션(1010)로부터 분리될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 충전 장치는 전력 공급 장치(1020)에 포함될 수 있다. 전력 공급 장치(1020)는 물리적 어플리케이션(1010)에게 전력을 공급할 수 있고, 배터리(1011)는 충전될 수 있다. 여기서, 전력 공급 장치(1020)는 물리적 어플리케이션(1010)에게 유선 및/또는 무선으로 전력을 제공할 수 있다.
전력 공급 장치(1020)는 급속 충전 모드를 지원할 수 있다. 급속 충전 모드는 위에서 설명한 펄스 충전 모드를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 9를 통해 기술된 사항은 도 10을 통해 기술된 사항에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 배터리 충전 장치의 배터리 충전 방법에 있어서,
    충전 사이클에서, 초기 충전 스텝에 따라 배터리를 충전하는 단계;
    상기 충전에 기초하여, 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인하는 단계; 및
    상기 확인을 기초로 상기 충전 스텝을 조정(adjusted) 충전 스텝으로 변경하는 단계
    를 포함하고,
    상기 변경 이벤트는 상기 초기 충전 스텝의 충전 휴지 시간(rest time)에서 센싱된 상기 배터리의 물리량이 임계 물리량 이상인 경우인 물리량 이벤트를 포함하고,
    상기 충전 사이클의 이후 충전 사이클에서의 충전 전류값은 복수의 전류 변경 이벤트들 중 하나가 발생하는 경우, 미리 설정된 값과 상기 충전 사이클의 충전 전류값을 기초로 결정되고,
    상기 전류 변경 이벤트들은 상기 배터리의 과전압의 변화량과 이완 전압 (relaxation voltage)의 변화량 사이의 비율이 미리 설정된 비율 이상인 경우인 비율 이벤트를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정 충전 스텝의 전류값은,
    상기 초기 충전 스텝의 전류값보다 작은,
    배터리 충전 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변경 이벤트는,
    상기 배터리의 충전 시간이 상기 초기 충전 스텝에 대응하는 시간 길이 이상인 경우인 시간 이벤트를 더 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱된 물리량은,
    상기 충전 휴지 시간에서 센싱된 전압을 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱된 물리량은,
    상기 충전 휴지 시간 동안 상기 배터리가 방전된 후 센싱된 물리량을 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조정 충전 스텝으로 변경하는 단계는,
    상기 센싱된 물리량이 상기 임계 물리량 이상인 경우, 상기 초기 충전 스텝을 조기에 종료(termination)하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초기 충전 스텝에 따른 충전 이전에 저속 충전 모드에서 상기 배터리를 충전하는 단계
    를 더 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저속 충전 모드에서 상기 배터리를 충전하는 단계는,
    상기 배터리의 제2 센싱된 물리량과 미리 설정된 물리량을 비교하는 단계; 및
    상기 제2 센싱된 물리량이 상기 미리 설정된 물리량을 초과하는 경우, 상기 제2 센싱된 물리량을 기초로 상기 충전 스텝의 시작 스텝을 결정하고, 미리 정해진 시간 동안 정전류로 상기 배터리를 충전하는 단계
    를 포함하고
    상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계는,
    상기 미리 정해진 시간이 경과한 경우, 상기 시작 스텝으로 결정된 상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 저속 충전 모드에서 상기 배터리를 충전하는 단계는,
    상기 배터리의 제2 센싱된 물리량과 미리 설정된 물리량을 비교하는 단계; 및
    상기 제2 센싱된 물리량이 상기 미리 설정된 물리량 이하인 경우, 정전류로 상기 배터리를 충전하는 단계
    를 포함하고,
    상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계는,
    상기 정전류로 충전된 상기 배터리의 물리량이 상기 미리 설정된 물리량을 초과하는 경우, 상기 충전 스텝의 첫 번째 충전 스텝인 상기 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 충전 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 초기 충전 스텝 및 상기 조정 충전 스텝은,
    펄스 전류가 배터리에 인가되는 펄스 충전 모드에 포함되는,
    배터리 충전 방법.
  13. 충전 전류 결정 장치에 의해 수행되는 충전 전류 결정 방법에 있어서,
    타겟 충전 스텝에 대응하는 배터리의 물리량 데이터가 있는지 확인하는 단계; 및
    상기 확인에 기초하여, 상기 타겟 충전 스텝의 전류값을 이용하여 상기 타겟 충전 스텝을 포함하는 충전 사이클의 이후 충전 사이클에 포함되는 대응 충전 스텝 - 상기 대응 충전 스텝은 상기 타겟 충전 스텝과 대응됨- 의 대응 전류값을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대응 전류값을 결정하는 단계는,
    상기 물리량 데이터가 있는 경우, 상기 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트들 중 하나가 발생하는지 확인하는 단계; 및
    상기 전류 변경 이벤트들 중 하나가 발생한 경우, 미리 설정된 값과 상기 전류값을 이용하여 상기 대응 전류값을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전류 변경 이벤트들은 상기 배터리의 과전압의 변화량 및 상기 배터리의 이완 전압의 변화량 사이의 비율이 미리 정해진 비율 이상인 경우인 비율 이벤트를 포함하는,
    충전 전류 결정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 물리량 데이터를 이용하여 상기 배터리의 전압과 상기 충전 스텝의 충전 휴지 시간(rest time)에서 센싱된 상기 이완 전압 사이의 차이를 나타내는 상기 과전압을 결정하는 단계
    를 더 포함하는,
    충전 전류 결정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전류 변경 이벤트들은,
    상기 전압 중 최대 전압이 미리 설정된 전압 이상인 경우인 전압 이벤트; 및
    상기 과전압이 미리 설정된 과전압 이상인 경우인 과전압 이벤트
    를 더 포함하는,
    충전 전류 결정 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 대응 전류값은 상기 전류 변경 이벤트들이 없는 경우, 상기 전류값과 동일하게 결정되는,
    충전 전류 결정 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 물리량 데이터가 없는 경우, 상기 대응 전류값은 상기 전류값과 동일하게 결정되는,
    충전 전류 결정 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 타겟 충전 스텝 및 대응 충전 스텝은,
    펄스 전류가 배터리에 인가되는 펄스 충전 모드에 포함되는,
    충전 전류 결정 방법.
  19. 배터리의 센싱된 물리량을 수신하는 인터페이스; 및
    충전 사이클에서 초기 충전 스텝에 따라 상기 배터리를 충전하고, 상기 충전에 기초하여, 충전 스텝에 대한 변경 이벤트가 있는지 확인하며, 상기 확인을 기초로 상기 충전 스텝을 조정(adjusted) 충전 스텝으로 변경하는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 변경 이벤트는 상기 초기 충전 스텝의 충전 휴지 시간(rest time)에서 센싱된 물리량이 임계 물리량 이상인 경우인 물리량 이벤트를 포함하고,
    상기 충전 사이클의 이후 충전 사이클에서의 충전 전류값은 복수의 전류 변경 이벤트들 중 하나가 발생하는 경우, 미리 설정된 값과 상기 충전 사이클의 충전 전류값을 기초로 결정되고,
    상기 전류 변경 이벤트들은 상기 배터리의 과전압의 변화량과 이완 전압 의 변화량 사이의 비율이 미리 설정된 비율 이상인 경우인 비율 이벤트를 포함하는,
    배터리 충전 장치.
  20. 타겟 충전 스텝에 대응하는 배터리의 물리량 데이터가 있는지 확인하고, 상기 확인에 기초하여, 상기 타겟 충전 스텝의 전류값을 이용하여 상기 타겟 충전 스텝을 포함하는 충전 사이클의 이후 충전 사이클에 포함되는 대응 충전 스텝 - 상기 대응 충전 스텝은 상기 타겟 충전 스텝과 대응됨- 의 대응 전류값을 결정하는 컨트롤러; 및
    상기 대응 전류값을 저장하는 메모리
    를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 물리량 데이터가 있는 경우, 상기 물리량 데이터를 기초로 전류 변경 이벤트들 중 하나가 발생하는지 확인하고, 상기 전류 변경 이벤트들 중 하나가 발생한 경우, 미리 설정된 값과 상기 전류값을 이용하여 상기 대응 전류값을 결정하며,
    상기 전류 변경 이벤트들은 상기 배터리의 과전압의 변화량 및 상기 배터리의 이완 전압의 변화량 사이의 비율이 미리 정해진 비율 이상인 경우인 비율 이벤트를 포함하는,
    충전 전류 결정 장치.
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