KR20120010029A

KR20120010029A - 배터리 충전장치 및 충전방법

Info

Publication number: KR20120010029A
Application number: KR1020100071536A
Authority: KR
Inventors: 이창흠; 박정규; 최형욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-02-02
Also published as: EP2410628A1; KR101708345B1; EP2410628B1; US8970181B2; US20120019197A1

Abstract

본 발명은 배터리 충전장치 및 충전방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 충전장치는 충전가능한 배터리부와; 상기 배터리부를 충전하는 배터리 충전부와; 상기 배터리부의 기설정된 충전전압을 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전압을 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 제어부를 포함한다.
이에 의하여, 배터리의 열화에 따라 감소하는 충전허용용량값을 고려하여 배터리를 충전시킬 수 있도록 하여 안전하게 배터리를 사용함과 동시에 배터리의 수명을 연장시키는 배터리 충전장치 및 충전방법을 제공하고자 하는 것이다.

Description

배터리 충전장치 및 충전방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHARGING BATTERY}

본 발명은 배터리 충전장치 및 그 충전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충전가능한 배터리부의 현재 충전허용용량에 기초하여 상기 배터리부의 기설정된 충전전압값 및/또는 충전전류값을 조정하여 조정된 충전전압값 및/또는 충전전류값으로 상기 배터리부를 충전하는 배터리 충전장치 및 그 충전방법에 관한 것이다.

휴대가 간편한 모바일 전자장치에 있어서 중요한 이슈 중 하나는 충전가능한 배터리의 수명문제이다. 상기 배터리의 충전/방전을 반복할수록 상기 배터리의 축전지 내부의 이온들이 열화되어 상당히 위험한 상태에 도달하게 되고, 이는 배터리 폭발 사고와 같은 위험한 상태를 초래할 수도 있다. 이는, 배터리가 열화가 되면, 배터리의 FCC(Full charge capacity)값이 열화의 정도에 따라 감소하게 되나, 상기 감소한 FCC값을 고려하지 않고 상기 배터리를 충전시킬 경우 배터리 폭발 사고와 같은 위험한 상태를 초래하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 상기 배터리의 열화에 따라 감소하는 충전허용용량값을 고려하여 배터리를 충전시킬 수 있도록 하여 안전하게 배터리를 사용함과 동시에 배터리의 수명을 연장시키는 배터리 충전장치 및 충전방법을 제공하고자 하는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 배터리의 열화에 따라 감소하는 충전허용용량값에 기초하여 배터리로 출력되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 조정하여, 조정된 충전 전압 및/또는 충전 전류로 배터리를 충전할 수 있는 배터리 충전장치 및 충전방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 배터리 충전장치에 있어서, 충전가능한 배터리부와; 상기 배터리부를 충전하는 배터리 충전부와; 상기 배터리부의 기설정된 충전전압을 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전압을 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치에 의하여 달성된다.

여기에서, 상기 제어부는, 상기 배터리부의 기설정된 충전전류를 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전류를 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어할 수 있다.

상기 배터리 충전장치는, 상기 배터리부와 통신하여 상기 배터리부에 대한 정보를 수신하는 인터페이스부를 더 포함하고, 상기 배터리부에 대한 정보는 상기 배터리부에 기설정된 충전전류, 기설정된 충전전압, 기설정된 충전용량 및 현재 충전허용용량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 제어부는, 상기 인터페이스부를 통해 수신한 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 상기 배터리부의 기설정된 충전전압을 소정의 범위로 강하시켜 조정된 충전전압이 출력되도록 상기 배터리 충전부를 제어할 수 있다.

여기에서, 상기 제어부는, 상기 배터리부의 기설정된 충전전압에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값만큼 강하시켜 상기 충전전압을 조정할 수 있다.

여기에서, 상기 제어부는, 상기 배터리부의 기설정된 충전전류에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값의 1/2만큼 감소되도록 상기 충전전류를 조정할 수 있다.

여기에서, 상기 제어부는, 상기 인터페이스부로부터 수신한 충전허용용량이 소정 범위 이하이면, 상기 배터리부의 기설정된 충전전류 및 기설정된 충전전압을 상기 충전허용용량에 기초하여 소정 범위로 조정할 수 있다.

여기에서, 상기 충전허용용량을 복수의 단계로 구분하고, 상기 복수의 단계에 대응하여 기설정된 소정의 범위로 상기 기설정된 충전전류 및 기설정된 충전전압을 조정할 수 있다.

상기 배터리 충전장치는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 인터페이스부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배터리부의 충전이 필요함을 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어할 수 있다.

여기에서, 상기 제어부는, 상기 인터페이스부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배러티부의 충전이 방지되도록 상기 배터리 충전부를 제어할 수 있다.

상기 배터리 충전장치는, 상기 배터리 충전부로 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리부는 스마트 배터리를 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 배터리 충전장치의 충전방법에 있어서, 충전가능한 배터리부로부터 기설정된 충전전압 및 충전허용용량에 대한 정보를 인터페이스부를 통해 수신하는 단계와; 제어부에서 상기 수신한 충전허용용량에 기초하여 상기 기설정된 충전전압을 소정의 범위로 조정하는 단계와; 상기 조정된 충전전압을 출력하도록 배터리 충전부를 제어하여 상기 배터리부를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전방법에 의해 달성될 수 있다.

상기 충전방법은, 상기 배터리부로부터 기설정된 충전전류에 대한 정보를 인터페이스부를 통해 수신하는 단계와; 제어부에서 상기 수신한 충전허용용량에 기초하여 상기 기설정된 충전전류를 소정의 범위로 조정하는 단계와; 상기 조정된 충전전류를 출력하도록 배터리 충전부를 제어하여 상기 배터리부를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 충전전압의 조정단계는, 상기 충전허용용량에 기초하여 상기 기설정된 충전전압을 소정의 범위로 강하시켜 충전전압을 조정하는 단계이다.

상기 충전전압의 조정단계는, 상기 배터리부의 기설정된 충전전압에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값만큼 강하시켜 상기 충전전압을 조정하는 단계이다.

상기 충전전류의 조정단계는, 상기 배터리부의 기설정된 충전전류에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값의 1/2만큼 감소되도록 상기 충전전류를 조정하는 단계이다.

상기 조정단계는, 상기 충전허용용량이 소정 범위 이하인 경우에 상기 기설정된 충전전압 및 기설정된 충전전류를 상기 충전허용용량에 기초하여 소정 범위로 조정하는 단계이다.

상기 충전허용용량을 복수의 단계로 구분하고, 상기 복수의 단계에 대응하여 기설정된 소정의 범위로 상기 기설정된 충전전류 및 기설정된 충전전압을 조정하는 단계이다.

상기 충전방법은, 상기 배터리부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배터리부의 충전이 필요함을 디스플레이부에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 충전방법은, 상기 배터리부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배터리부의 충전을 방지되도록 제어부에서 배터리 충전부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리부는 스마트 배터리를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 충전 가능한 배터리부의 열화에 따른 충전허용용량값이 감소되므로, 상기 감소된 충전허용용량값을 고려하여 상기 배터리부의 기설정된 충전전압값 및/또는 기설정된 충전전류값을 조정하여, 조정된 충전전압값 및/또는 조정된 충전전류값으로 상기 배터리부를 충전할 수 있는 배터리 충전장치 및 충전방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 제어블록도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 플로우차트이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전압값의 조정 결과를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전류값의 조정 결과를 도시한 도면이고,
도 6 은 본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이고,
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이고,
도 8는 본 발명의 제4실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전압값 및 충전전류값의 조정 결과를 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치의 제어블록도이다.

본 발명의 배터리 충전장치(100)는 충전가능한 배터리부를 포함하는 어떠한 종류의 모바일 전자장치를 포함할 수 있다. 예로 들어, 랩탑, 스마트북, MID (Mobile Internet Device), 넷북 등과 같은 휴대용 컴퓨터 시스템; PMP(Portable Media Player); 네비게이션 장치(Nevigator); PDA (Personal Digital Assistant) 등 충전 가능한 배터리부를 포함하는 어떠한 휴대용 모바일 전자장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치가 휴대용 컴퓨터 시스템으로 구현되는 경우, 일반적으로 컴퓨터시스템에 포함되는 CPU(미도시), 메인메모리(미도시), MCH(Memory controller hub, 미도시), ICH(I/O controller hub, 미도시), 그래픽 컨트롤러(미도시), 디스플레이부(미도시) 및 주변 디바이스(미도시)를 포함할 수 있다. CPU(미도시)는 컴퓨터시스템의 전반적인 동작을 제어하는 부분으로서, 메인메모리에 로드되어 있는 컴퓨터프로그램을 실행한다. CPU는 이러한 컴퓨터프로그램을 실행함에 있어서, MCH 및 ICH와 통신을 수행하고, 이들 각각을 제어할 수 있다. 메인메모리는 CPU에 의해 실행되는 컴퓨터프로그램을 포함한, CPU의 동작 수행에 관한 데이터를 일시 저장한다. 메인메모리는 휘발성메모리로서, 예컨대 DDR SDRAM(Double-data-rate synchronous dynamic random access memory) 등으로 구현될 수 있다. 그래픽 컨트롤러는 디스플레이부에 표시되는 화면의 그래픽 데이터를 처리한다. 주변 디바이스는 다양한 하드웨어로서, 하드디스크드라이브, 플래시메모리, CD-ROM, DVD-ROM, USB 드라이브, 블루투스 어댑터, 모뎀, 네트워크 어댑터, 사운드카드, 스피커, 마이크, 타블렛, 터치스크린 등을 포함할 수 있다. MCH는 CPU 등 다른 구성과, 메인메모리 간 데이터의 읽기 및 쓰기를 인터페이스한다. ICH는 CPU와, 주변 디바이스 간의 통신을 인터페이스한다. 본 실시예의 CPU에 의해 수행되는 컴퓨터프로그램은, BIOS, 운영체제(operating system) 및 어플리케이션을 포함할 수 있다. 본 실시예의 BIOS는 도시되지 않은 비휘발성 메모리인 BIOS롬에 저장될 수 있으며, 운영체제와, 어플리케이션은, 예컨대, 하드디스크드라이브에 저장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전장치(100)는 배터리부(1); 인터페이스부(10); 배터리 충전부(20); 디스플레이부(30); 전원공급부(40); 및 이들을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

배터리부(1)는 전원을 충전할 수 있는 소정의 배터리 용량을 가지며, 후술할 전원공급부(40)로부터 공급되는 전원을 충전할 수 있다. 상기 충전 가능한 배터리부는, 상기 배터리 충전장치(100)의 내부에 포함될 수 있는 내장형 배터리 또는 상기 배터리 충전장치(100)의 외부에서 접속 가능한 외장형 배터리 모두 포함할 수 있다.

상기 배터리부(1)의 바람직한 구현예는 스마트 배터리이다. 스마트 배터리는 전원을 충전할 수 있는 축전지(미도시); 배터리에 대한 정보 및/또는 특성을 파악 및 저장할 수 있는 회로 및 메모리를 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 축전지는 배터리부(1)의 구현하고자 하는 충전용량에 따라 복수 개 포함될 수 있다. 여기에서, 상기 배터리에 대한 정보 및/또는 특성이라 함은 상기 배터리부에 대한 정보는 상기 배터리부의 고유 식별정보; 배터리부의 제조시에 이미 설정되어 있는 충전 가능한 용량을 나타내는 기설정된 충전용량값; 상기 기설정된 충전용량값에 대응하여 기설정된 충전전압값 및/또는 기설정된 충전전류값; 및 상기 배터리부가 현재 충전 가능한 총 충전용량값을 나타내는 충전허용용량값 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

초기 배터리부의 충전허용용량값은 상기 기설정된 충전용량값과 거의 동일하지만, 배터리부의 충전/방전의 횟수가 증가할수록, 상기 축전지 내부의 이온들이 열화되어 충전허용용량값이 계속해서 감소하게 되고, 이로 인해 배터리부의 수명이 점차 단축된다. 또한, 상기 충전허용용량값은 배터리부의 충/방전 횟수뿐만 아니라 주위 온도, 사용조건 등 다양한 변수에 의하여 변할 수 있다. 따라서, 상기 스마트 배터리는 주기적으로 상기 충전허용용량값을 측정/판단하여 배터리부의 상태를 파악할 수 있다.

인터페이스부(10)는 상기 배터리부(1)와 통신하여 상기 배터리부에 대한 정보 및/또는 특성을 수신할 수 있다. 상기 인터페이스부(10)는 후술할 제어부(50)의 제어에 의하여 상기 배터리부(1)로 배터리부에 대한 정보를 요청하고, 상기 요청에 대응한 배터리부에 대한 정보를 수신하여 제어부(50)로 전달한다.

상기 배터리부(1)가 스마트 배터리로 구현되는 경우, 상기 인터페이스부(10)는 SMbus 라고 하는 컴퓨터 주변장치의 제어 통신버스로 구현가능하다.

배터리 충전부(20)는 상기 배터리부(1)를 충전할 수 있는 충전 회로를 포함한다. 상기 배터리 충전부(20)는 후술할 제어부(50)의 제어에 의하여 충전 전압 및/또는 충전 전류를 상기 배터리부(1)로 출력하여 상기 배터리부(1)가 전원을 충전하도록 한다. 이하, 제어부(50)에 의하여 더욱 자세히 설명하도록 한다.

전원공급부(30)는 상기 배터리 충전장치의 구성에 전원을 공급할 수 있다. 전원공급부(30)는 외부로부터 입력되는 상용 교류전원을 직류전원으로 변환시킬 수 있는 AC/DC 전환기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 변환된 전원을 상기 배터리의 충전장치의 구성에 공급할 수 있다.

또한, 제어부(50)의 제어에 의하여, 상기 변환된 전원을 상기 배터리 충전부(20)로 공급하여 상기 배터리부(1)를 충전할 수 있도록 한다.

디스플레이부(40)는 제어부(50)의 제어에 의하여 상기 인터페이스부(10)로부터 수신한 상기 배터리부(1)의 충전허용용량이 기설정된 범위 이하인 경우, 상기 배터리부(1)의 충전이 필요함을 표시할 수 있다. 상기 디스플레이부(40)는 LCD 등과 같은 다양한 종류의 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.

제어부(50)는 상기 배터리부(1)의 기설정된 충전전압을 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전압을 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부(50)는, 상기 배터리부(1)의 기설정된 충전전류를 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전류를 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부(50)는, 상기 배터리부(1)의 기설정된 충전전압 및 기설정된 충전전류를 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 각각 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전압 및 조정된 충전전류를 갖는 전원을 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어할 수 있다.

상기 제어부(50)는 상기 배터리 충전장치(100) 내에서 마이컴으로 구현가능하다.

이하, 상기 제어부(50)의 제어동작은 하기의 도면을 통하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이다.

도시한 바와 같이, 제어부(50)는 인터페이스부(10)를 제어하여 상기 배터리 충전장치에 접속된 배터리부(1)로부터 배터리부에 대한 정보를 수신하도록 한다(S11). 상기 배터리부에 대한 정보는 상기 배터리부의 고유 식별정보; 배터리부의 제조시에 이미 설정되어 있는 충전 가능한 용량을 나타내는 기설정된 충전용량값; 상기 기설정된 충전용량값에 대응하여 기설정된 충전전압값 및/또는 기설정된 충전전류값; 및 상기 배터리부가 현재 충전 가능한 총 충전용량값을 나타내는 충전허용용량값 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

제어부(50)는 상기 인터페이스부를 통해 수신된 상기 배터리부에 대한 정보 중에서 상기 배터리부(1)의 기설정된 충전용량값과 충전허용용량값을 비교하고, 상기 충전허용용량값이 상기 기설정된 충전용량값에 비하여 감소된 경우, 그 감소된 양을 계산한다. 상기 인터페이스부를 통해 수신된 상기 기설정된 충전전압값에서 상기 계산한 차감된 충전허용용량값만큼 감소하여 충전전압값을 조정한다.

이 때, 상기 제어부(50)는, 상기 충전전압값을 조정하는 경우 상기 배터리부에 포함된 축전지의 개수 및 상기 축전지의 전압값 분해능을 고려할 수 있다. 상기 축전지의 전압값 분해능은, 상기 축전지는 8bit 레졸루션(8bit resolution), 16bit 레졸루션(16bit resolution) 등 다양할 수 있고, 상기 축전지가 해당하는 레졸루션을 복수의 스텝으로 나누고, 상기 충전허용용량값에 대응하는 상기 복수의 스텝 중 어느 한 스텝값을 고려하도록 할 수 있다.

이를 수식으로 표현하면 하기와 같다.

충전전압값의 조정식 = 기설정된 충전전압값 - (1- 충전허용용량값) x (축전지의 개수/step)

따라서, 상기 충전전압값 조정식에 기초하여 제어부(50)는 인터페이스부(10)로부터 수신한 충전허용용량값 및 기설정된 충전전압값을 대입하여 조정되는 충전전압값을 계산한다(S12).

제어부(50)는 상기 계산된 충전전압값을 갖는 전원이 출력되도록 상기 배터리 충전부(20)를 제어하고, 이에 따라 상기 배터리부(1)가 충전되도록 한다(S13). 상기 배터리부(1)의 충전이 완료되면, 상기 배터리부(1)가 더 이상 충전되지 않도록 배터리 충전부(20)를 제어함으로써 배터리부(1)의 충전을 종료하도록 한다.

상기 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의하여 상기 기재한 충전전압값의 조정과 더불어, 제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)로부터 수신한 기설정된 충전전류값을 종래 공지된 방법에 의하여 소정 범위 감소시켜 충전전류값을 조정하고, 상기 조정된 충전전류값을 갖는 전원이 출력되도록 상기 배터리 충전부(20)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(50)는 상기 수신한 기설정된 충전전류값에서 0.7배의 충전전류값으로 조정하여, 상기 조정된 충전전류값을 갖는 전원이 출력되도록 상기 배터리 충전부(20)를 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전압값의 조정 결과를 도시한 도면이다.

도 3은 상기 도 2에서 설명한 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전압값을 조정하는 경우를 그래프로 보여주고 있다.

종래 배터리를 충전과 관련된 기술에 의할 경우, 배터리부를 충전하기 위하여 배터리 충전부에서 출력되는 충전 전원을 조정하는 경우 상기 배터리부에 기설정되어 있는 충전 전류값만 조정할 뿐 상기 배터리부에 기설정되어 있는 충전 전원값에 대하여는 전혀 조정하지 않았다 (도 3의 (A) CV 그래프 참조).

그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의할 경우, 배터리부를 충전하기 위하여 배터리 충전부에서 출력되는 충전 전원을 조정하는 경우 상기 배터리부에 기설정되어 있는 충전 전압값을 조정하여, 조정된 충전전압값을 갖는 전원으로 배터리부를 충전할 수 있다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 그래프의 X축은 배터리부에 기설정된 충전용량값에 대한 충전허용용량값의 백분율을 나타내고, Y축은 충전 전압(V)을 나타낸다. 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의할 경우 상기 충전허용용량값이 낮아질수록 충전전압값 역시 낮아지도록 조정됨을 확인할 수 있다(도 3의 (B) New CV 그래프 참조).

따라서, 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 충전장치에 의할 경우, 배터리부의 현재 충전허용용량에 대응하여 충전전압값을 리니어하게 조정할 수 있는 효과를 가진다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이다.

도시한 바와 같이, 제어부(50)는 인터페이스부(10)를 제어하여 상기 배터리 충전장치에 접속된 배터리부(1)로부터 배터리부에 대한 정보를 수신하도록 한다(S21). 상기 배터리부에 대한 정보는 상기 도 2에서 기재하였으므로, 여기에서는 생략하기로 한다.

제어부(50)는 상기 인터페이스부를 통해 수신된 상기 배터리부에 대한 정보 중에서 상기 배터리부(1)의 기설정된 충전용량값과 충전허용용량값을 비교하고, 상기 충전허용용량값이 상기 기설정된 충전용량값에 비하여 감소된 경우, 그 감소된 양을 계산한다. 상기 인터페이스부를 통해 수신된 상기 기설정된 충전전류값에서 상기 계산한 차감된 충전허용용량값의 1/2만큼 감소하여 충전전류값을 조정한다.

이를 수식으로 표현하면 하기와 같다.

충전전류값의 조정식 = 기설정된 충전전류값 - (기설정된 충전용량값 - 충전허용용량값)/2

따라서, 상기 충전전류값 조정식에 기초하여 제어부(50)는 인터페이스부(10)로부터 수신한 충전허용용량값 및 기설정된 충전전류값을 대입하여 조정되는 충전전류값을 계산한다(S22).

제어부(50)는 상기 계산된 충전전류값을 갖는 전원이 출력되도록 상기 배터리 충전부(20)를 제어하고, 이에 따라 상기 배터리부(1)가 충전되도록 한다(S23). 상기 배터리부(1)의 충전이 완료되면, 상기 배터리부(1)가 더 이상 충전되지 않도록 배터리 충전부(20)를 제어함으로써 배터리부(1)의 충전을 종료하도록 한다.

상기 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의하여 상기 기재한 충전전류값의 조정을 수행할 경우, 상기 충전전류값의 조정과 함께, 제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)로부터 수신한 기설정된 충전전압값을 그대로 적용하여 상기 배터리 충전부(20)를 제어하여 배터리부를 충전할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전류값의 조정 결과를 도시한 도면이다.

도 5는 상기 도 4에서 설명한 제2실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전류값을 조정하는 경우를 그래프로 보여주고 있다.

종래 배터리를 충전과 관련된 기술에 의할 경우, 배터리부를 충전하기 위하여 배터리 충전부에서 출력되는 충전 전원을 조정하는 경우 상기 배터리부에 기설정되어 있는 충전 전류값만 조정할 때, 상기 기설정되어 있는 충전전류값의 0.7배의 값이 되도록 조정하였다 (도 3의 (A) 0.7C 그래프 참조).

그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 충전장치에 의하여 상기 도 4에서 기재한 충전전류값의 조정식에 의하여 상기 배터리부의 기설정되어 있는 충전전류값을 조정하면, 상기 종래기술에 의하여 조정된 충전전류값보다 좀 더 낮은 충전전류값이 되는 것을 확인할 수 있다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 그래프의 X축은 배터리부에 기설정된 충전용량값에 대한 충전허용용량값의 백분율을 나타내고, Y축은 충전 전류(mA)을 나타낸다. 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 충전장치에 의할 경우 종래 기술보다 좀더 낮은 범위의 충전전류값으로 조정됨을 확인할 수 있다(도 5의 (B) New Change Current 그래프 참조).

이에 의하여 종래 기술에 따른 배터리 충전방법보다 배터리 수명을 더 연장시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 6 은 본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이다.

본 발명의 제3실시예에 따른 배터리 충전장치는 상기 제1실시예에서 기재된 충전전압값의 조정 및 상기 제2실시예에서 기재된 충전전류값의 조정을 함께 적용하여, 제어부(50)가 배터리부(1)의 충전허용용량값에 기초하여 배터리부의 기설정된 충전전압값 및 기설정된 충전전류값을 조정하여, 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원을 출력하도록 배터리 충전부(20)를 제어한다.

도시한 바와 같이, 제어부(50)는 인터페이스부(10)를 제어하여 상기 배터리 충전장치에 접속된 배터리부(1)로부터 배터리부에 대한 정보를 수신하도록 한다(S31). 상기 배터리부에 대한 정보는 상기 도 2에서 기재하였으므로, 여기에서는 생략하기로 한다.

제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)로부터 수신한 배터리부에 대한 정보를 이용하여 배터리부에 기설정된 충전용량값에 대한 충전허용용량값의 백분율을 계산한다. 상기 충전허용용량값의 백분율이 소정 범위 이상인지 여부를 판단한다(S32). 일 실시예로써 상기 소정범위가 충전허용용량값의 백분율이 80% 이상으로 정해져 있으면, 제어부(50)는 이를 판단하고, 상기 충전허용용량값의 백분율이 80% 이상인 것으로 확인되면, 상기 인터페이스부(10)를 통해 수신된 상기 배터리부(1)에 기설정된 충전전압값 및 기설정된 충전전류값이 그대로 적용된 전원이 출력되도록 배터리 충전부(20)를 제어한다(S33).

만약, 상기 판단 결과, 상기 충전허용용량값의 백분율이 80% 미만인 것으로 확인되면, 제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)를 통해 수신한 배터리부(1)의 기설정된 충전전압값 및 기설정된 충전전류값을 상기 충전허용용량값에 기초하여 소정 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원을 출력하도록 배터리 충전부(20)를 제어할 수 있다.

일 실시예로써, 상기 제어부(50)는, 상기 기설정된 충전전압값은 상기 실시예 2에서 기재한 충전전압값 조정식에 의하여 조정하고, 상기 기설정된 충전전류값은 상기 실시예에 3에서 기재된 충전전류값 조정식에 의하여 조정할 수 있다.

제어부(50)는 상기 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원이 출력되도록 상기 배터리 충전부(20)를 제어하고, 이에 따라 상기 배터리부(1)가 충전되도록 한다(S34). 상기 배터리부(1)의 충전이 완료되면, 상기 배터리부(1)가 더 이상 충전되지 않도록 배터리 충전부(20)를 제어함으로써 배터리부(1)의 충전을 종료하도록 한다.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이다.

본 발명의 제 4실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어는 상기 제3실시예와 비교할 때, 배터리부의 충전허용용량을 복수의 단계로 구분하고, 상기 구분된 단계별로 기설정되어 있는 소정의 범위로 배터리부의 기설정된 충전전압값 및 기설정된 충전전류값을 조정하는 점에 있다.

도시한 바와 같이, 제어부(50)는 인터페이스부(10)를 제어하여 상기 배터리 충전장치에 접속된 배터리부(1)로부터 배터리부에 대한 정보를 수신하도록 한다(S41). 상기 배터리부에 대한 정보는 상기 도 2에서 기재하였으므로, 여기에서는 생략하기로 한다.

제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)로부터 수신한 배터리부에 대한 정보를 이용하여 배터리부에 기설정된 충전용량값에 대한 충전허용용량값의 백분율을 계산한다. 상기 충전허용용량값의 백분율이 80% 이상인지 여부를 판단한다(S42). 판단결과, 상기 충전허용용량값의 백분율이 80% 이상인 것으로 확인되면, 상기 인터페이스부(10)를 통해 수신된 상기 배터리부(1)에 기설정된 충전전압값 및 기설정된 충전전류값이 그대로 적용된 전원이 출력되도록 배터리 충전부(20)를 제어한다(S43).

만약, 상기 판단 결과, 상기 충전허용용량값의 백분율이 60% 이상이고80% 미만인 것으로 확인되면(S44), 제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)를 통해 수신한 배터리부(1)의 기설정된 충전전압값에서 0.05V 차감하여 충전전압값을 조정하고, 상기 기설정된 충전전류값을 상기 실시예에 3에서 기재된 충전전류값 조정식에 의하여 조정하고, 상기 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원을 출력하도록 배터리 충전부(20)를 제어할 수 있다(S45).

만약, 상기 판단 결과, 상기 충전허용용량값의 백분율이 60% 미만인 것으로 확인되면(S44), 제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)를 통해 수신한 배터리부(1)의 기설정된 충전전압값에서 0.1V 차감하여 충전전압값을 조정하고, 상기 기설정된 충전전류값을 상기 실시예에 3에서 기재된 충전전류값 조정식에 의하여 조정하고, 상기 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원을 출력하도록 배터리 충전부(20)를 제어할 수 있다(S46).

제어부(50)는 상기 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원이 출력되도록 상기 배터리 충전부(20)를 제어하고, 이에 따라 상기 배터리부(1)가 충전되도록 한다. 상기 배터리부(1)의 충전이 완료되면, 상기 배터리부(1)가 더 이상 충전되지 않도록 배터리 충전부(20)를 제어함으로써 배터리부(1)의 충전을 종료하도록 한다.

본 실시예에서는 상기 충전허용용량값을 3개의 구간으로 구분한 경우를 예로 들었으나, 이는 일 실시예에 지나지 않으며, 설정에 따라 상기 복수의 구간은 수개 내지는 수십개의 구간으로 구분 가능하다.

도 8는 본 발명의 제4실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전전압값 및 충전전류값의 조정 결과를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 경우, 배터리부의 충전허용용량값을 3개의 구간으로 구분한 경우 조정된 충전전압값(CV) 및 조정된 충전전류값(CC)의 크기를 충전 시간에 따라 확인할 수 있다.

첫 번째 단계(1st step)는, 상기 충전허용용량값의 백분율이 80% 이상인 경우, 배터리부에 기설정된 충전전압값 및 기설정된 충전전류값이 그대로 적용되는 전원이 출력된다.

두 번째 단계(2nd step)는, 상기 충전허용용량값의 백분율이 60% 이상이고, 80% 미만인 경우로서, 배터리부에 기설정된 충전전압값에서 0.05V 감소시켜 조정한 충전전압값 및 배터리부에 기설정된 충전전류값에서 상기 실시예 2에서 기재된 충전전류값 조정식에 의하여 조정된 충전전류값이 적용되는 전원이 출력된다.

세 번째 단계(3rd step)는, 상기 충전허용용량값의 백분율이 60% 미만인 경우로서, 배터리부에 기설정된 충전전압값에서 0.1V 감소시켜 조정한 충전전압값 및 배터리부에 기설정된 충전전류값에서 상기 실시예 2에서 기재된 충전전류값 조정식에 의하여 조정된 충전전류값이 적용되는 전원이 출력된다.

상기 실시예 1 및 실시예 2에 의한 경우에는 배터리부(1)의 충전허용용량값에 따라 매번 조정되는 충전전압값 또는 조정되는 충전전류값을 계산하여야 하므로 제어부(50)에 큰 부담이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제4실시예에 의할 경우에는, 배터리부의 충전허용용량값의 백분율을 복수의 구간으로 나누고, 상기 구간에 대응하는 충전전압값이 기설정되 있어, 상기 실시예 1 및 실시예 2에서와 같은 제어부의 계산 부담이 해소될 수 있는 장점을 더 가질 수 있다.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 배터리 충전장치에 의한 충전제어를 도시한 플로우차트이다.

배터리부(1)가 완전히 방전된 상황에서 충전을 하고자 하는 경우에는 충전허용용량이 많이 감소되었기에 만충전량이 적어지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 제 5실시예에 따른 배터리 충전장치에 따른 제어부(50)는 배터리부(1)의 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 충전이 필요함을 디스플레이부(40)에서 표시하도록 하여 유저에게 경고하거나 또는 충전이 거의 되지 않도록 배터리 충전부(20)를 제어할 수 있다.

도시한 바와 같이, 제어부(50)는 인터페이스부(10)를 제어하여 상기 배터리 충전장치에 접속된 배터리부(1)로부터 배터리부에 대한 정보를 수신하도록 한다(S51). 상기 배터리부에 대한 정보는 상기 도 2에서 기재하였으므로, 여기에서는 생략하기로 한다.

제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)로부터 수신한 배터리부에 대한 정보를 이용하여 배터리부에 기설정된 충전용량값에 대한 충전허용용량값의 백분율을 계산한다. 상기 충전허용용량값의 백분율이 10% 초과인지 여부를 판단한다(S52). 판단결과, 상기 충전허용용량값의 백분율이 10% 초과인 것으로 확인되면, 제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)를 통해 수신한 배터리부(1)의 기설정된 충전전압값을 상기 실시예 2에서 기재된 충전전압값 조정식에 의하여 조정하고, 상기 기설정된 충전전류값을 상기 실시예에 3에서 기재된 충전전류값 조정식에 의하여 조정하고, 상기 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원을 출력하도록 배터리 충전부(20)를 제어할 수 있다(S53).

만약, 상기 판단 결과, 상기 충전허용용량값의 백분율이 10% 이하인 것으로 확인되면, 제어부(50)는 배터리부(1)의 충전이 필요함을 표시하도록 디스플레이부(40)를 제어하여 유저에게 경고할 수 있다(S54).

또는 제어부(50)가 인터페이스부(10)로부터 상기 배터리부의 수명이 거의 다 되었다는 취지의 정보를 수신하는 경우에는, 배터리 교체가 필요함을 표시하도록 디스플레이부(40)를 제어하여 유저에게 경고할 수도 있다.

본 실시예에서 상기 디스플레이부(40)는, 본 실시예에 따른 배터리 충전장치가 휴대용 PC로 구현되는 경우, PC의 키보드 또는 터치패드 근처에 주로 배치되는 충전여부 배터리 상태를 표시하는 LED로 구현될 수 있다. 또는 상기 디스플레이부(40)는 휴대용 PC의 디스플레이 스크린으로 구현되어 제어부(50)의 제어에 의하여 미도시된 UI 발생부에 의해 생성된, 충전 필요 또는 배터리 교체 필요를 나타내는 UI가 표시되도록 할 수 있다.

또는, 배터리의 만충전량이 극히 제한되는 수명시점에서 배터리의 강제 충전은 배터리부의 폭발 또는 변형 등의 문제점을 야기할 수 있으므로, 이러한 경우에는 배터리부의 충전을 방지할 수도 있다.

따라서, 상기 충전허용용량값의 백분율이 10% 이하인 것으로 확인되면, 제어부(50)는 상기 인터페이스부(10)를 통해 수신한 배터리부(1)의 기설정된 충전전압값 및 기설정된 충전전류값을 거의 0에 가깝도록 조정하고, 상기 조정된 충전전압값 및 조정된 충전전류값을 갖는 전원을 출력하도록 배터리 충전부(20)를 제어하여 배터리부의 충전을 방지할 수 있다(S54).

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

1: 배터리부 10: 인터페이스부
20: 배터리충전부 30: 전원공급부
40: 디스플레이부 50: 제어부

Claims

배터리 충전장치에 있어서,
충전가능한 배터리부와;
상기 배터리부를 충전하는 배터리 충전부와;
상기 배터리부의 기설정된 충전전압을 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전압을 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리부의 기설정된 충전전류를 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 소정의 범위로 조정하고, 상기 조정된 충전전류를 출력하여 상기 배터리부를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
제2항에 있어서,
상기 배터리부와 통신하여 상기 배터리부에 대한 정보를 수신하는 인터페이스부를 더 포함하고,
상기 배터리부에 대한 정보는 상기 배터리부에 기설정된 충전전류, 기설정된 충전전압, 기설정된 충전용량 및 현재 충전허용용량 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인터페이스부를 통해 수신한 상기 배터리부의 충전허용용량에 기초하여 상기 배터리부의 기설정된 충전전압을 소정의 범위로 강하시켜 조정된 충전전압이 출력되도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리부의 기설정된 충전전압에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값만큼 강하시켜 상기 충전전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리부의 기설정된 충전전류에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값의 1/2만큼 감소되도록 상기 충전전류를 조정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인터페이스부로부터 수신한 충전허용용량이 소정 범위 이하이면, 상기 배터리부의 기설정된 충전전류 및 기설정된 충전전압을 상기 충전허용용량에 기초하여 소정 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제7항에 있어서,
상기 충전허용용량을 복수의 단계로 구분하고,
상기 복수의 단계에 대응하여 기설정된 소정의 범위로 상기 기설정된 충전전류 및 기설정된 충전전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제3항에 있어서,
디스플레이부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 인터페이스부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배터리부의 충전이 필요함을 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 인터페이스부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배러티부의 충전이 방지되도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리 충전부로 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리부는 스마트 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전장치.
배터리 충전장치의 충전방법에 있어서,
충전가능한 배터리부로부터 기설정된 충전전압 및 충전허용용량에 대한 정보를 인터페이스부를 통해 수신하는 단계와;
제어부에서 상기 수신한 충전허용용량에 기초하여 상기 기설정된 충전전압을 소정의 범위로 조정하는 단계와;
상기 조정된 충전전압을 출력하도록 배터리 충전부를 제어하여 상기 배터리부를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제13항에 있어서,
상기 배터리부로부터 기설정된 충전전류에 대한 정보를 인터페이스부를 통해 수신하는 단계와;
제어부에서 상기 수신한 충전허용용량에 기초하여 상기 기설정된 충전전류를 소정의 범위로 조정하는 단계와;
상기 조정된 충전전류를 출력하도록 배터리 충전부를 제어하여 상기 배터리부를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제13항에 있어서,
상기 충전전압의 조정단계는,
상기 충전허용용량에 기초하여 상기 기설정된 충전전압을 소정의 범위로 강하시켜 충전전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제15항에 있어서,
상기 충전전압의 조정단계는,
상기 배터리부의 기설정된 충전전압에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값만큼 강하시켜 상기 충전전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제14항에 있어서,
상기 충전전류의 조정단계는,
상기 배터리부의 기설정된 충전전류에서 상기 배터리부의 기설정된 충전용량과 상기 충전허용용량의 차분값의 1/2만큼 감소되도록 상기 충전전류를 조정하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제14항에 있어서,
상기 조정단계는,
상기 충전허용용량이 소정 범위 이하인 경우에 상기 기설정된 충전전압 및 기설정된 충전전류를 상기 충전허용용량에 기초하여 소정 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제18항에 있어서,
상기 충전허용용량을 복수의 단계로 구분하고,
상기 복수의 단계에 대응하여 기설정된 소정의 범위로 상기 기설정된 충전전류 및 기설정된 충전전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제14항에 있어서,
상기 배터리부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배터리부의 충전이 필요함을 디스플레이부에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제20항에 있어서,
상기 배터리부로부터 수신한 충전허용용량이 기설정된 범위 이하가 되면, 상기 배터리부의 충전을 방지되도록 제어부에서 배터리 충전부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
제13항에 있어서,
상기 배터리부는 스마트 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전방법.