KR20070101571A

KR20070101571A - 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20070101571A
Application number: KR1020060032733A
Authority: KR
Inventors: 남광우
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-17
Also published as: KR101201110B1

Abstract

본 발명은 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 이차 전지의 열화에 따라 충전 전류를 낮춰 줌으로써 이차 전지의 열화가 더욱 가속화되지 않도록 하고, 그 수명을 연장시키는데 있다.

이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 충방전 가능한 전지 팩으로부터 전지 열화 정도를 수신하고, 수신된 전지 열화 정도에 기초하여 충전 씨-레이트(C-rate)를 변경하는 제어부와, 제어부의 제어 신호에 의해, 전지 팩에 위의 변경된 충전 씨-레이트로 충전 전류를 공급하는 충전 전류 공급부로 이루어진 전지 팩의 충전 장치 및 방법이 개시된다.

전지 팩, 충전 장치, 열화, 사이클 횟수, FCC(Full Charge Capacity), C-rate

Description

전지 팩의 충전 장치 및 그 방법{Charger of battery pack and charging method thereof}

도 1은 일반적인 이차 전지의 충전 특성을 도시한 그래프이다.

도 2는 일반적인 이차 전지의 사이클 노화에 따른 용량 특성을 도시한 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 전지 팩의 충전 장치를 도시한 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전지 팩의 충전 장치를 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명에 따른 전지 팩의 충전 방법을 도시한 플로우 챠트이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 전지 팩의 충전 방법을 도시한 플로우 챠트이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100; 전지 팩 110; 이차 전지

120; AFE 보호회로 130; 마이컴

140; 전류 센서 151; 충전 스위치

152; 방전 스위치 200; 충전 장치

210; 전압 센서 220; 전류 센서

230; 제어부 240; 충전 전류 공급부

P+,P-; 충방전 라인 Clock, Data; 통신 라인

300; 외부 시스템 400; 교류 플러그

500; 직류 어댑터

본 발명은 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지의 열화 정도에 따라 충전 전류를 낮춰 줌으로써 이차 전지의 열화가 더욱 가속화되지 않도록 하고, 또한 그 수명을 연장시킬 수 있는 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 리튬 이온 이차 전지 또는 리튬 폴리머 이차 전지의 충전 방식은 정전류/정전압(CC-CV) 충전 방식이 적절한 것으로 알려져 있다. 이러한 정전류/정전압 충전 방식은 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 4.1V 또는 4.2V라고 하는 일정 전압을 충전 전압으로 설정해 놓고, 이차 전지의 전압이 그 설정 전압에 도달할 때까지는 일정 전류치로 충전하고, 그 설정 전압에 도달한 이후에는 충전 전류를 감소시키는 방법이다.

여기서, 충전이나 방전의 전류치를 나타내는데 1C, 2C, 0.5C 등의 표현을 자주 사용한다. 예를 들어, 용량이 1000mAh의 이차 전지가 있다고 가정할 때, 이러한 전지를 1000mAh의 전류로 충전(또는 방전)할 때 1C 충전(또는 방전, 이때 1시간만에 충방전 종료)을 한다고 한다. 2000mAh의 전류치로 충전(또는 방전)하면 2C 충 전(또는 방전, 이때 30분만에 충방전 종료)을 한다고 하고, 500mAh의 전류치로 충전(또는 방전)하면 0.5C 충전(또는 방전, 이때 2시간만에 충방전 종료)을 한다고 한다. 상기와 같이 전지 용량을 소정 시간에 모두 충전 또는 방전할 때 이를 씨-레이트(C-rate)란 개념을 이용하여 설명한다. 상기 씨-레이트란 간단히 말해 시간당 전류 용량률로 정의하기도 한다.

계속해서, 도 2를 참조하면 일반적인 이차 전지의 충방전 사이클 횟수 증가에 따른 용량 특성이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 리튬 이온 이차 전지는 충방전 사이클을 반복함에 따라 점차 전지 전압 및 용량이 감소한다. 이러한 전지 전압 및 용량의 감소는 예를 들어 충방전 사이클의 반복에 따라 전지 부극 즉, 카본에 각종 불순물이 부착되고 이에 따라 임피던스가 증가되기 때문인 것으로 알려져 있으며, 이밖에도 다양한 원인이 있다.

한편, 종래의 시스템(예를 들면, 노트북 컴퓨터, 핸드폰, 기타 전자 제품)에서 이차 전지를 충전할 때, 이차 전지의 충방전 사이클 또는 용량 저하에 관계없이 초기 세팅된 값(동일한 C-rate)으로 동일하게 충전하는 경향이 있다. 대부분의 충전 장치는 이차 전지의 충방전 사이클이나 용량 저하 현상에 관계없이 충전 씨-레이트가 항상 같다.

그러나, 상술한 바와 같이 이차 전지는 충방전 사이클 횟수가 증가함에 따라 전지의 열화로 인해 전지 용량이 감소한다고 했다. 따라서, 이차 전지는 충방전 사이클 횟수가 증가함에 따라 충전시 초기 사이클 대비 충전 씨-레이트가 상대적으로 높아지게 된다.

즉, 종래의 이차 전지는 충방전 사이클 횟수 증가에 따라 씨-레이트가 상대적으로 높아진 것으로 느끼기 때문에, 결국 이차 전지의 열화(즉, 용량 저하)가 더욱 빠르게 진행된다. 여기서, 이차 전지의 용량에 비해 씨-레이트가 높으면 그 이차 전지의 열화 및 용량 저하 현상은 더욱 가속화되는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 이차 전지의 열화 정도에 따라 충전 전류를 낮춰 줌으로써 이차 전지의 열화가 더욱 가속화되지 않도록 하고, 또한 그 수명을 연장시킬 수 있는 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전지 팩의 충전 장치는 충방전 가능한 전지 팩으로부터 전지 열화 정도를 수신하고, 상기 수신된 전지 열화 정도에 기초하여 충전 씨-레이트(C-rate)를 변경하는 제어부와, 상기 제어부의 제어 신호에 의해, 상기 전지 팩에 상기 변경된 충전 씨-레이트로 충전 전류를 공급하는 충전 전류 공급부를 포함한다.

여기서, 상기 전지 열화 정도는 상기 전지 팩의 충방전 사이클 횟수일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 충방전 사이클 횟수가 증가할수록 충전 씨-레이트는 감소되도록 하는 제어 신호를 상기 충전 전류 공급부에 출력할 수 있다.

또한, 상기 전지 열화 정도는 상기 전지 팩의 FCC(Full Charge Capacity)일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 FCC(Full Charge Capacity)가 감소할수록 충전 씨-레이트는 감소되도록 하는 제어 신호를 상기 충전 전류 공급부에 출력할 수 있다.

또한, 상기 전지 팩은 상기 충전 전류 공급부와 충방전 라인을 통해 연결됨으로써, 소정 용량으로 충전되는 이차 전지와, 상기 이차 전지에 연결되어, 상기 이차 전지의 전압을 감지하고 이를 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 AFE(Analog Front End) 보호회로와, 상기 AFE 보호회로로부터 전압 정보를 얻고, 상기 충방전 라인을 통해 전류 정보를 얻어 전지 열화 정도를 계산하여 상기 제어부에 송신하는 마이컴을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전지 열화 정도는 충방전 사이클 횟수 또는 FCC(Full Charge Capacity)중 적어도 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 전지 팩은 상기 이차 전지와 충전 전류 공급부 사이의 충방전 라인에 설치되어, 상기 이차 전지의 과충전시 또는 과방전시 상기 충방전 경로를 차단하는 충방전 스위치를 더 포함하고, 상기 마이컴은 상기 이차 전지가 과충전 또는 과방전되면 충방전 정지 신호를 상기 보호회로에 출력함으로써, 상기 보호회로가 충방전 스위치를 오프시키도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어부에는 상기 전지 팩에 병렬로 연결되어 상기 전지 팩의 충전 전압을 감지하는 전압 센서가 연결되고, 상기 전지 팩에 직렬로 연결되어 전지 팩의 충전 전류를 감지하는 전류 센서가 더 연결될 수 있다.

더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전지 팩의 충전 방법 은 전지 팩으로부터 전지의 열화 정도를 수신하는 단계와, 상기 수신된 전지의 열화 정도에 따라 충전 씨-레이트(C-rate)를 변경하는 단계와, 상기 변경된 충전 씨-레이트로 상기 전지 팩을 충전하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 열화 정도 수신 단계에서의 열화 정도는 상기 전지의 충방전 사이클 횟수이고, 상기 충전 씨-레이트 변경 단계에서는 상기 충방전 사이클 횟수가 증가함에 따라 초기 충전 씨-레이트보다 점차 낮은 값이 되도록 변경할 수 있다.

또한, 상기 열화 정도 수신 단계에서의 열화 정도는 상기 전지의 FCC(Full Charge Capacity)이고, 상기 충전 씨-레이트 변경 단계에서는 상기 FCC가 감소함에 따라 초기 충전 씨-레이트보다 점차 낮은 값이 되도록 변경할 수 있다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법은 전지 팩의 열화가 진행될수록, 충전 씨-레이트를 낮춤으로써 전지의 열화가 더욱 가속되는 현상을 방지한다.

다른 말로, 본 발명은 전지 팩의 충방전 사이클 횟수 또는 FCC(Full Charge Capacity)를 얻고, 상기 사이클 횟수가 증가하거나 또는 FCC가 감소함에 따라 충전 씨-레이트를 낮춰 전지를 충전함으로써, 전지의 열화 속도가 더 가속되지 않도록 한다. 물론, 이와 같이 전지의 열화 속도가 감소됨으로써, 전지의 수명은 더욱 증가하게 된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 충방전 가능한 전지 팩(100)과, 상기 전지 팩(100)을 충전시키는 충전 장치(200)를 포함한다. 물론, 상기 전지팩(100)과 충전 장치(200)는 충방전 라인(P+,P-)으로 상호 연결되어 있고, 또한 두 개의 통신 라인(Clock, Data)으로도 상호 연결되어 있다.

한편, 상기 충전 장치(200)는 통상 외부 시스템(300)의 한 구성 요소로 설치된 것일 수 있다. 예를 들면, 노트북 컴퓨터 등과 같이 외부 전원으로부터 소정 전원을 공급받는 동시에 내부에 충전 장치(200)가 구비되어 전지 팩(100)을 충전시키는 구성일 수 있다. 물론, 이러한 외부 시스템(300)에는 교류 전원 플러그(400)와, 상기 교류 전원 플러그(400)에 연결되어 직류 전원을 상기 충전 장치(200) 및 부하(도시되지 않음)에 공급하는 직류 어댑터(500)를 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 충전 장치(200)에는 전압 센서(210)와, 전류 센서(220)와, 제어부(230)와, 충전 전류 공급부(240)를 포함한다.

상기 전압 센서(210)는 전지 팩(100)의 충방전 라인(P+,P-)에 병렬로 연결되어, 상기 전지 팩(100)의 충전 전압을 감지하고, 이와 같이 감지된 전압 정보를 상기 제어부(230)에 출력한다.

상기 전류 센서(220)는 전지 팩(100)의 어느 한 충방전 라인(P+)에 직렬로 연결되어, 상기 전지 팩(100)의 충전 전류를 감지하고, 이와 같이 감지된 전류 정보를 상기 제어부(230)에 출력한다.

상기 제어부(230)는 기본적으로 상기 충전 전류 공급부(240)를 제어하는 역할을 한다. 또한, 이러한 제어부(230)는 전지 팩(100)과 통신 라인(Clock, Data)으로 연결되어 있다. 따라서, 상기 제어부(230)에는 전지 팩(100)으로부터 소정 정보가 수신된다. 여기서, 상기 소정 정보란 하기할 전지 팩(100)의 열화 정도(즉, 충방전 사이클 횟수, FCC(Full Charge Capacity)), 온도, 전압 및 전류 등을 의미한다. 더불어, 이러한 제어부(230)는 본 발명의 목적 달성을 위해 상기 전지 팩(100)으로부터 전지의 열화 정도를 상기 통신 라인(Clock, Data)으로 수신하고, 이와 같이 수신된 전지의 열화 정도를 기초로 하여 새로운 충전 씨-레이트(C-rate)를 결정 및 변경한다. 물론, 상기 제어부(230)는 상기와 같이 새롭게 변경된 충전 씨-레이트로 전지 팩(100)을 충전하기 위해 소정 제어 신호를 상기 충전 전류 공급부(240)에 출력한다. 더불어, 종래와 같이 상기 제어부(230)는 전압 센서(210) 및 전류 센서(220)를 이용하여 전지 팩(100)이 정전류/정전압 충전되도록 상기 충전 전류 공급부(240)를 제어하기도 한다.

상기 충전 전류 공급부(240)는 상기 제어부(230)의 제어 신호에 따라 소정 충전 씨-레이트로 상기 전지 팩(100)에 소정 충전 전류를 공급하는 역할을 한다. 물론, 이러한 충전 전류 공급부(240)에는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하는 직류 어댑터(500)가 연결될 수 있다.

한편, 상기 전지 팩(100)은 이차 전지(110)와, AFE(Analog Front End) 보호 회로(120)와, 마이컴(130)과, 전류 센서(140)와, 충방전 스위치(151)(152)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 이차 전지(110)는 상기 충전 전류 공급부(240)와 충방전 라인(P+,P-)을 통해 연결됨으로써, 소정 용량으로 충방전 가능한 전지이다. 예를 들면, 상기 이차 전지(110)는 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으며, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.

상기 AFE 보호회로(120)는 상기 이차 전지(110)에 병렬로 연결되어, 상기 이차 전지(110)의 전압을 감지하고 이를 디지털 데이터로 변환하여 상기 마이컴(130)에 출력하는 역할을 한다. 더불어, 이러한 AFE 보호회로(120)는 상기 마이컴(130)으로부터의 소정 제어 신호를 입력받아 상기 충방전 스위치(151)(152)를 턴온 또는 턴오프시키기도 한다.

상기 마이컴(130)은 상기 AFE 보호회로(120)로부터 이차 전지(110)의 전압 정보를 얻고, 또한 전류 센서(140)로부터 전류 정보를 얻어 이차 전지(110)의 열화 정도를 계산한다. 즉, 상기 이차 전지(110)의 충방전 전압 및 충방전 전류를 얻고, 이를 이용하여 이차 전지(110)의 충방전 사이클 횟수 및 FCC(Full charge capacity)를 계산한다. 물론, 이와 같이 계산된 열화 정도는 통신 라인(Clock, Data)을 통해서 충전 장치(200)의 제어부(230)에 송신된다. 더불어, 이러한 마이컴(130)은 상기 AFE 보호회로(120)로부터 얻은 이차 전지(110)의 전압 및 전류 센서(140)로부터 얻은 전류 정보를 이용하여 현재 이차 전지(110)가 과충전 상태인지 또는 과방전 상태인지를 판단하여, 상기 AFE 보호회로(120)에 소정 제어 신호를 출 력한다. 즉, 상기 마이컴(130)은 상기 이차 전지(110)가 과충전 또는 과방전 상태로 판단되면, 충방전 라인(P+,P-)을 통한 이차 전지(110)의 충방전이 정지되도록 하는 충방전 정지 신호를 상기 AFE 보호회로(120)에 출력한다.

상기 전류 센서(140)는 자신에 인가되는 전압 정보를 상기 마이컴(130)에 출력함으로써, 상기 마이컴(130)이 충방전 라인(P-)에 흐르는 충방전 전류를 계산할 수 있도록 한다.

상기 충방전 스위치(151)(152)는 다시 충전 스위치(151)와 방전 스위치(152)로 이루어질 수 있다. 상기 충전 스위치(151)는 이차 전지(110)가 과충전 상태일 경우 상기 AFE 보호회로(120)에 의해 턴오프된다. 또한, 상기 방전 스위치(152)는 이차 전지(110)가 과방전 상태 또는 과방전 전류 상태일 경우 상기 AFE 보호회로(120)에 의해 턴오프된다. 이러한 충전 스위치(151) 및 방전 스위치(152)는 기본적으로 기생 다이오드를 갖는 파워모스펫(Power MOSFET)일 수 있으나, 여기서 그 소자 종류를 한정하는 것은 아니다.

한편, 상기 이차 전지(110)의 열화 정도 즉, 충방전 사이클 횟수를 계산하거나, FCC를 계산하는 방법은 매우 다양하게 존재할 수 있다.

예를 들어, 상기 충방전 사이클 횟수는 초기 용량의 90% 이상으로 충전되거나 또는 90% 이하로 방전되면 사이클 1을 증가시키는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 대체로 사용자는 이차 전지(110)를 만충전 및 만방전 상태로 반복하여 사용하지 않고 충전 및 방전을 랜덤하게 하며 사용하므로, 총누적 충전량 또는 총누적 방전량이 초기 용량 또는 그것의 90%에 도달했을 경우 사이클 1을 증가시키는 방법을 이용할 수도 있다. 더불어, 상기 FCC는 만충전할 때까지의 충전 용량을 누적해 계산하거나, 만충전한 전지를 완전하게 방전할 때까지의 방전 용량을 누적해 계산함으로써, 상기 계산된 만충전 용량으로 전번의 만충전 용량을 보정하는 방법을 이용할 수 있다. 하여간 어떠한 계산방법을 이용하던 간에 이러한 충방전 사이클 횟수나 FCC를 계산하는 방법은 이미 스마트 배터리(SMART battery) 업계의 당업자에게는 주지의 사항이므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서는 상기 충전 장치(200)중 제어부(230)의 동작을 중심으로 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전지 팩의 충전 방법은 전지 팩으로부터 자신의 열화 정도를 수신받는 단계(S51)와, 상기 전지의 열화 정도에 따라 충전 씨-레이트를 결정 및 변경하는 단계(S52)와, 상기 변경된 충전 씨-레이트로 이차 전지를 충전하는 단계(S53)를 포함한다.

여기서, 상기 열화 정도는 이차 전지(110)의 충방전 사이클 횟수 또는 이차 전지(110)의 FCC일 수 있다. 더불어, 상기 충전 씨-레이트는 상기 충방전 사이클 횟수가 증가할수록 작은 값을 갖도록 설정된 함수이며, 또한 상기 FCC가 작아질수록 함께 작은 값을 갖도록 설정된 함수일 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 전지 팩의 충전 방법을 좀더 구체적으로 도시한 플로우 챠트이다.

먼저 도 6a에 도시된 바와 같이 본 발명은 전지 팩으로부터 사이클 횟수를 수신하는 단계(S61_a)와, 상기 전지의 사이클 횟수에 따라 충전 씨-레이트를 결정 및 변경하는 단계(S62_a)와, 상기 변경된 충전 씨-레이트로 이차 전지를 충전하는 단계(S63_a)로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 전지의 사이클 횟수는 전지 팩(100)의 마이컴(130)이 AFE 보호회로(120)로부터 충방전 전압 정보를 얻고, 전류 센서(140)로부터 충방전 전류 정보를 얻어 계산하게 된다. 예를 들어, 상기 충방전 사이클 횟수는 전지 용량이 초기 용량 대비 90% 이상으로 충전되거나, 또는 90% 미만으로 방전될 경우 1회씩 증가하는 값일 수 있다. 물론, 사용자는 전지 팩(100)을 만충전시킨 후 만방전하여 사용하는 패턴도 있고, 랜덤하게 충전 및 방전을 반복하여 사용하는 패턴도 있다. 그러나, 어떠한 패턴으로 사용하던지 이차 전지(110)에서 유출된 총 누적 방전량이 초기 용량 대비 90% 미만이 되면, 이를 사이클 1회 증가한 것으로 계산함으로써, 충방전 사이클 정보는 항상 정확하게 계산된다.

이와 같이 계산된 충방전 사이클 정보는 전지 팩(100)의 마이컴(130)으로부터 통신 라인(Clock, Data)을 통하여 충전 장치(200)의 제어부(230)에 수신된다.(S61_a)

이어서, 상기 충전 장치(200)의 제어부(230)는 상기 사이클 횟수에 따라 충전 씨-레이트를 결정 및 변경한다.(S62_a)

상기 충전 씨-레이트는 상술한 바와 같이 충방전 사이클 횟수가 증가함에 감소되는 값으로 설정된 값이다. 물론, 이러한 충방전 사이클 횟수 대비 충전 씨-레 이트는 테이블화되어 제어부(230)의 내장 메모리에 저장되어 있다. 따라서, 제어부(230)는 상기 충방전 사이클 횟수에 대응하는 충전 씨-레이트 값을 읽음으로써, 기존의 충전 씨-레이트 값을 변경하게 된다.

마지막으로, 상기 제어부(230)는 상기 변경된 충전 씨-레이트로 이차 전지(110)를 충전하게 된다.(S63_a) 즉, 상기 제어부(230)는 충전 전류 공급부(240)에 소정 제어 신호를 출력함으로써, 상기 충전 전류 공급부(240)가 상기와 같이 변경된 충전 씨-레이트 값을 갖는 충전 전류를 전지 팩(100)의 이차 전지(110)에 공급하도록 한다.

이와 같이 하여 본 발명은 이차 전지(110)의 충방전 사이클 횟수가 증가함에 따라 전지 용량이 감소하므로, 이에 적절하게 충전 씨-레이트를 감소시켜 전지의 열화가 가속화되지 않도록 한다. 따라서, 본 발명에 의한 충전 방법은 전지 용량에 적절한 충전 씨-레이트로 전지가 충전됨으로써, 전지 열화가 가속되지 않음은 물론, 이에 따라 전지의 수명도 증가한다.

이어서 도 6b에 도시된 바와 같이 본 발명은 전지 팩으로부터 자신의 FCC를 수신하는 단계(S61_b)와, 상기 전지의 FCC에 따라 충전 씨-레이트를 결정 및 변경하는 단계(S62_b)와, 상기 변경된 충전 씨-레이트로 이차 전지를 충전하는 단계(S63_b)로 이루어질 수 있다.

여기서, 상술한 바와 같이 상기 전지의 FCC는 전지 팩(100)의 마이컴(130)이 AFE 보호회로(120)로부터 충방전 전압 정보를 얻고, 전류 센서(140)로부터 충방전 전류 정보를 얻어 계산하게 된다. 상기 FCC는 여러 가지 방법으로 계산될 수 있는 데, 예를 들어 만충전할 때까지의 충전 용량을 적산해 계산하거나, 만충전한 전지를 완전하게 방전할 때까지의 방전 용량을 적산해 계산함으로써, 상기 계산된 만충전 용량으로 전회의 만충전 용량을 보정해 나간다. 물론, 이러한 계산에 의해 점차 상기 FCC는 감소한다.

이와 같이 계산된 FCC 정보는 전지 팩(100)의 마이컴(130)으로부터 통신 라인(Clock, Data)을 통하여 충전 장치(200)의 제어부(230)에 수신된다.(S61_b)

이어서, 상기 충전 장치(200)의 제어부(230)는 상기 FCC에 따라 충전 씨-레이트를 결정 및 변경한다.(S62_b)

상기 충전 씨-레이트는 상술한 바와 같이 FCC가 감소함에 따라 함께 감소되는 값으로 설정된 값이다. 물론, 이러한 FCC 대비 충전 씨-레이트는 테이블화되어 제어부(230)의 내장 메모리에 저장되어 있다. 따라서, 제어부(230)는 상기 FCC에 대응하는 충전 씨-레이트 값을 읽음으로써, 기존의 충전 씨-레이트 값을 변경하게 된다.

마지막으로, 상기 제어부(230)는 상기 변경된 충전 씨-레이트로 이차 전지(110)를 충전하게 된다.(S63_b) 즉, 상기 제어부(230)는 충전 전류 공급부(240)에 소정 제어 신호를 출력함으로써, 상기 충전 전류 공급부(240)가 상기와 같이 변경된 충전 씨-레이트 값을 갖는 충전 전류를 전지 팩(100)의 이차 전지(110)에 공급하도록 한다.

이와 같이 하여 본 발명은 FCC가 감소함에 따라 전지 용량이 감소하므로, 충전 씨-레이트를 감소시켜 전지의 열화가 가속되지 않도록 한다. 따라서, 본 발명에 의한 충전 방법은 전지 용량에 적절한 충전 씨-레이트로 전지가 충전됨으로써, 전지 열화가 가속되지 않음은 물론, 이에 따라 전지의 수명도 증가한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법은 전지 팩의 열화가 진행될수록, 충전 씨-레이트를 낮춰 줌으로써 전지의 열화가 더욱 가속화되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

다른 말로, 본 발명은 전지 팩의 충방전 사이클 횟수 또는 FCC(Full Charge Capacity)를 얻고, 상기 사이클 횟수가 증가하거나 또는 FCC가 감소함에 따라 충전 씨-레이트를 낮춰 전지를 충전함으로써, 전지의 열화 속도가 더욱 가속화되지 않도록 하는 효과가 있다. 물론, 이와 같이 전지의 열화 속도가 감소됨으로써, 전지의 수명은 더욱 증가하는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전지 팩의 충전 장치 및 그 방법을 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.

Claims

충방전 가능한 전지 팩으로부터 전지 열화 정도를 수신하고, 상기 수신된 전지 열화 정도에 기초하여 충전 씨-레이트(C-rate)를 변경하는 제어부와,

상기 제어부의 제어 신호에 의해, 상기 전지 팩에 상기 변경된 충전 씨-레이트로 충전 전류를 공급하는 충전 전류 공급부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전지 열화 정도는 상기 전지 팩의 충방전 사이클 횟수인 것을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 충방전 사이클 횟수가 증가할수록 충전 씨-레이트는 감소되도록 하는 제어 신호를 상기 충전 전류 공급부에 출력함을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전지 열화 정도는 상기 전지 팩의 FCC(Full Charge Capacity)인 것을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 FCC(Full Charge Capacity)가 감소할수록 충전 씨-레이트는 감소되도록 하는 제어 신호를 상기 충전 전류 공급부에 출 력함을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전지 팩은

상기 충전 전류 공급부와 충방전 라인을 통해 연결됨으로써, 소정 용량으로 충전되는 이차 전지와,

상기 이차 전지에 연결되어, 상기 이차 전지의 전압을 감지하고 이를 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 AFE(Analog Front End) 보호회로와,

상기 AFE 보호회로로부터 전압 정보를 얻고, 상기 충방전 라인을 통해 전류 정보를 얻어 전지 열화 정도를 계산하여 상기 제어부에 송신하는 마이컴을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 전지 열화 정도는 충방전 사이클 횟수 또는 FCC(Full Charge Capacity)중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 전지 팩은

상기 이차 전지와 충전 전류 공급부 사이의 충방전 라인에 설치되어, 상기 이차 전지의 과충전시 또는 과방전시 상기 충방전 경로를 차단하는 충방전 스위치를 더 포함하고,

상기 마이컴은 상기 이차 전지가 과충전 또는 과방전되면 충방전 정지 신호 를 상기 보호회로에 출력함으로써, 상기 보호회로가 충방전 스위치를 오프시키도록 함을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부에는

상기 전지 팩에 병렬로 연결되어 상기 전지 팩의 충전 전압을 감지하는 전압 센서가 연결되고, 상기 전지 팩에 직렬로 연결되어 전지 팩의 충전 전류를 감지하는 전류 센서가 더 연결된 것을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 장치.
전지 팩으로부터 전지의 열화 정도를 수신하는 단계와,

상기 수신된 전지의 열화 정도에 따라 충전 씨-레이트(C-rate)를 변경하는 단계와,

상기 변경된 충전 씨-레이트로 상기 전지 팩을 충전하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 열화 정도 수신 단계에서의 열화 정도는 상기 전지의 충방전 사이클 횟수이고, 상기 충전 씨-레이트 변경 단계에서는 상기 충방전 사이클 횟수가 증가함에 따라 초기 충전 씨-레이트보다 점차 낮은 값이 되도록 변경함을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 열화 정도 수신 단계에서의 열화 정도는 상기 전지 의 FCC(Full Charge Capacity)이고, 상기 충전 씨-레이트 변경 단계에서는 상기 FCC가 감소함에 따라 초기 충전 씨-레이트보다 점차 낮은 값이 되도록 변경함을 특징으로 하는 전지 팩의 충전 방법.