KR20140044105A

KR20140044105A - 배터리 충전 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140044105A
Application number: KR1020120110089A
Authority: KR
Inventors: 김봉영; 박인규
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-04-14
Also published as: CN103715468A; US20140097788A1

Abstract

본 발명은 충전시간을 단축시킬 수 있는 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것이다. 배터리 충전 방법은 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리의 충전 방법으로서, 제1 충전전류로 설정된 충전시간 동안 배터리를 충전하고, 제1 충전전류 보다 낮은 제2 충전전류로 설정된 충전시간동안 배터리를 충전하는 정전류 충전단계, 및 정전류 충전단계 종료 후, 설정된 충전전압으로 설정된 충전시간 동안 배터리를 충전하는 정전압 충전단계를 포함한다.

Description

배터리 충전 장치 및 방법{Apparatus and method for charging battery}

본 발명은 충전시간을 단축시킬 수 있는 배터리 충전 장치 및 방법에 관한 것이다.

이차 전지는 셀룰러 폰(Cellular phone), 노트북 컴퓨터, 캠코더, PDA(personal digital assistants) 등 휴대용 전자기기의 개발로 활발히 연구되고 있다.

이러한 이차 전지는 배터리와 충/방전 회로를 포함하는 배터리 팩 형태로 제작되고 있으며, 배터리 팩에 설치되는 외부 단자를 통해 외부 전원 또는 외부 부하에 의한 배터리의 충전 또는 방전이 이루어지고 있다. 즉, 외부 단자를 통해 배터리 팩이 외부 전원과 연결되면, 외부 단자와 충/방전 회로를 통해 공급되는 외부 전원에 의해 배터리가 충전된다. 또한, 외부 단자를 통해 배터리 팩에 외부 부하(load)가 연결되면, 배터리의 전원이 충/방전 회로와 외부 단자를 통해 외부 부하에 공급되는 방전 동작이 일어난다. 이 때, 충/방전 회로는 외부 단자와 배터리 사이에서 배터리의 충/방전을 제어한다.

일반적으로 배터리의 충전은 배터리의 전압이 일정 전압에 도달할 때까지 최대 충전 전류로 배터리를 충전하다가, 배터리의 전압이 일정 전압에 도달하게 되면 충전 전류를 서서히 감소시키는 방식으로 이루어지고 있다.

국내 공개특허 공보 제2005-0100532호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 충전 시간을 단축시킬 수 있는 배터리 충전 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 배터리 충전 방법은 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리의 충전 방법으로서, 제1 충전전류로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하고, 상기 제1 충전전류 보다 낮은 제2 충전전류로 설정된 충전시간동안 상기 배터리를 충전하는 정전류 충전단계; 적어도 하나 이상의 충전전류를 단계적으로 감소시키면서, 상기 각 단계별로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 정전류 충전단계; 및 상기 정전류 충전단계 종료 후, 설정된 충전전압으로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 정전압 충전단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전단계는, 상기 각 단계에 설정된 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 잔여용량이 존재함을 판단하는 단계; 및 상기 설정된 충전시간과 무관하게 다음 단계 충전전류로 상기 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전단계는, 상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 배터리의 충전을 중지하는 단계; 및 상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 배터리 충전을 재개하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전단계는, 상기 제2 정전류 충전단계 종료 후, 상기 제2 충전전류보다 작은 제3 충전전류로 제3 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제3 정전류 충전단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서, 상기 제1 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 제1 잔여용량이 존재함을 판단하고 상기 제1 충전시간과 무관하게 상기 제2 정전류 충전단계로 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서, 상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 제1 정전류 충전을 중지하는 단계; 및 상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 제1 정전류 충전을 재개하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서, 상기 제2 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 제2 잔여용량이 존재함을 판단하고 상기 제2 충전시간과 무관하게 상기 제3 정전류 충전단계로 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서, 상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 제2 정전류 충전을 중지하는 단계; 및 상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 제2 정전류 충전을 재개하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제3 정전류 충전단계에서, 상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 제3 정전류 충전을 중지하는 단계; 및 상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 제3 정전류 충전을 재개하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 배터리 충전 장치는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 제1 충전전류로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하고, 상기 제1 충전전류 보다 낮은 제2 충전전류로 설정된 충전시간동안 상기 배터리를 충전하는 정전류 충전부; 상기 정전류 충전 종료 후, 일정한 충전전압으로 상기 배터리를 충전하는 정전압 충전부; 및 상기 배터리의 상태를 감시하여 상기 정전류 충전부 및 상기 정전압 충전부의 동작을 제어하는 충전 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 충전 제어부는, 상기 각 단계에 설정된 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 잔여용량이 존재함을 판단하고, 상기 설정된 충전시간과 무관하게 다음 단계 충전전류로 상기 배터리를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 충전 제어부는, 상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 정전류 충전부의 동작을 중지시키고, 상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 정전류 충전부의 동작을 재개하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정전류 충전부는, 상기 제1 충전전류로 제1 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제1 정전류 충전 동작, 상기 제1 정전류 충전 종료 후, 상기 제2 충전전류로 제2 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제2 정전류 충전 동작 및 상기 제2 정전류 충전 종료 후, 상기 제2 충전전류보다 작은 제3 충전전류로 제3 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제3 정전류 충전 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 배터리의 정전류 충전구간의 충전전류를 단계적으로 감소시켜 배터리를 충전시킴으로써 충전 시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 도 1 중 배터리 충전을 위한 제어부의 상세 블록도 이다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리의 충전 곡선 그래프 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.
도 5는 도 4 중 배터리 충전 중단/재개 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.
도 6은 도 4의 상세 동작 방법을 보이는 흐름도 이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.

도 1을 참조하면, 배터리 충전 장치(10)는 배터리(100), AC/DC 컨버터(200), 스위칭 레귤레이터(300), 정전압/정전류 회로(400), 분로 저항(500), 스위칭부(600), 제어부(700)를 포함할 수 있다.

배터리(100)는 전자기기에 장착되어 전력을 공급하며, 외부 전력에 의하여 충전 될 수 있다. 배터리(100)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀(미도시)을 포함할 수 있다. 배터리 셀은 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등의 충전 가능한 이차 전지일 수 있다.

AC 전원은 배터리 충전 장치(10)에 AC 전압을 인가한다. AC 전원은 시간에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 AC 전압을 발생시키는 일반적인 전원을 의미한다. 국내의 배전 전압은 220[V], 60[Hz]의 AC 전압을 표준 전압으로 공급하여 사용하고 있다. 그러나 본 실시 예에서는 AC 전원이 배전 전압에 한정되는 것은 아니다.

AC/DC 컨버터(200)는 AC 전압의 전자파 장애(EMI: electro magnetic interference)와 같은 노이즈를 필터링한 후 DC 전압으로 변환한다. 이를 위해 AC/DC 컨버터(200)는 AC EMI 필터(미도시)를 포함한다. 전자파 장애란 전자 제품으로부터 부수적으로 발생된 전자파가 그 자체의 기기 또는 타 기기의 동작에 영향을 미치는 것을 의미한다. 따라서 이러한 전자파 장애를 줄이기 위해 EMI 필터를 사용하는데, EMI 필터의 종류에는 X-캐패시터, Y-캐패시터 및 라인 필터 등이 있다.

스위칭 레귤레이터(300)는 AC/DC 컨버터(200)로부터 입력된 DC 전압을 원하는 DC 전압으로 만들어 출력한다. 스위칭 레귤레이터(300)는 일정 주파수의 펄스 신호를 유지하고 그 펄스 신호의 듀티 사이클을 변경함으로써 스위칭 트랜지스터의 온(ON) 시간 및 오프(OFF) 시간의 비율을 변경하고, 스무딩(smoothing) 이후의 출력 전압의 평균값을 일정하게 제어하는 PWM(pulse width modulation)을 이용하여 출력 전압을 일정하게 조정한다. 제어부(700)는 스위칭 레귤레이터(300)의 듀티 사이클 변경 신호를 출력하여 출력 전압을 조정할 수 있다.

정전압/정전류 회로(400)는 스위칭 레귤레이터(300)에서 출력되는 PWM 전압신호를 정류 회로를 이용하여 정류하여 일정한 정전압 신호 및 정전류 신호를 출력한다.

전압/전류 검출부(500)는 정전압/정전류 회로(400)에서 출력되는 전압 및 전류를 검출하여 제어부(700)로 출력한다. 제어부(700)는 검출된 전압 및 전류를 기준 전압 및 전류와 비교하여, 과전류 및 과전압이 판단되면 스위칭부(600)를 오프시켜 충전을 중지시킨다.

스위칭부(600)는 정전압/정전류 회로(500)에서 출력되는 정전압 및 정전류를 배터리(100)로 스위칭하며, 과전압 또는 과전류 발생시에 스위칭이 오픈되어 충전을 중지시킨다. 또한 충전이 완료된 경우에도 스위칭이 오픈되어 충전을 중지시켜 배터리(100)를 보호할 수 있다.

제어부(700)는 스위칭 레귤레이터(300), 정전압/정전류 회로(400), 전압/전류 검출부(500) 및 스위칭부(600)의 동작을 제어하여 배터리(100)의 정전류 충전 및 정전압 충전을 제어하는 기능을 수행한다. 제어부(700)는 스위칭 레귤레이터(300)의 듀티 사이클 변경 신호를 출력하여 출력 전압을 제어할 수 있고, 전압/전류 검출부(500)의 검출 전압/전류로 정전압/정전류 회로(400)의 출력 전압/전류를 제어할 수 있다. 또한 제어부(700)는 전압/전류 검출부(500)의 검출 전압/전류로 스위칭부(600)의 동작을 제어할 수 있다. 또한 배터리(100) 내부에 포함된 써미스터(110) 출력 신호로 배터리(100)의 온도를 감지하여 배터리의 충전 중지 및 재개를 제어할 수 있다. 여기서 써미스터(110)는 배터리(100) 외부에 구비되어 있을 수도 있다.

도 2는 도 1 중 배터리 충전을 위한 제어부(700)의 상세 블록도 이다. 도 2를 참조하면, 제어부(700)는 정전류 충전부(710), 정전압 충전부(720) 및 정전류 충전 및 정전압 충전을 제어하는 충전 제어부(730)를 포함할 수 있다.

배터리(100)는 일반적으로 정전류/정전압(CC-CV) 모드에 의해 충전을 진행한다. 즉, 충전 초기에는 충전전류를 일정하게 유지하여 충전을 진행하다가, 충전 레벨이 어느 정도 올라가면 충전전압을 일정하게 유지하여 충전을 진행한다.

그러나 본 실시 예에서는 정전류 충전구간의 충전전류를 단계적으로 감소시켜 배터리를 충전시킴으로써 충전 시간을 단축시키고자 한다.

정전류 충전부(710)는 정전류 충전구간에서 적어도 하나 이상의 충전전류를 단계적으로 감소시키면서, 각 단계별로 설정된 충전시간 동안 배터리(100)를 충전한다. 예를 들어 정전류 충전부(710)는 정전류 충전구간에서 충전전류를 가장 높은 전류 값을 갖는 제1 충전전류(예를 들어 7A) 및 제1 충전시간(예를 들어 10분), 제1 충전 전류 보다 적은 제2 충전전류(예를 들어 6A) 및 제1 충전전시간 보다 적은 제2 충전시간(예를 들어 4분), 제2 충전전류 보다 적은 제3 충전전류(예를 들어 5A) 및 제2 충전시간 보다 적은 제3 충전시간(예를 들어 1분)을 설정하여 배터리(100)를 충전할 수 있다. 본 실시 예에서는 정전류 충전 구간을 제1 정전류 충전-제3 정전류 충전으로 구분하였으나, 이에 한정되지 않고, 정전류 충전 구간을 그 이상 또는 그 이하로 구분하여 충전할 수 있다.

정전류 충전부(710)는 정전류 충전구간에서 최초 제1 충전전류로 제1 충전시간 동안 배터리(100)의 충전하는 제1 정전류 충전을 수행한다. 제1 정전류 충전이 종료되면 다음 제2 충전전류로 제2 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 제2 정전류 충전을 수행한다. 제2 정전류 충전이 종료되면 다음 제3 충전전류로 제3 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 제3 정전류 충전을 수행한다. 제3 정전류 충전이 완료되면, 정전압 충전 구간으로 이동하여 정전압 충전을 진행한다.

제1 정전류 충전 내지 제3 정전류 충전의 진행은 배터리(100)가 만방전 된 경우에 수행된다. 그러나 실제 배터리(100)는 잔여용량이 남은 상태에서도 충전을 수행할 수 있기 때문에, 다음에 배터리(100)의 잔여용량이 남은 상태에서 정전류 충전 구간의 충전 전류 적용을 어떻게 할 것인지에 대하여 기술하기로 한다.

정전류 충전부(710)는 제1 정전류 충전 진행을 위해 제1 충전전류로 제1 충전시간 동안 배터리(100)의 충전을 시작한다. 그러나, 배터리(100)의 충전전류가 제1 충전전류 이하(예를 들어 6.9A 이하)로 일정시간(예를 들어 10초) 지속되면, 충전 제어부(730)는 배터리(100)의 제1 잔여용량이 존재함을 판단하고, 제1 충전전류 및 제1 충전시간과 무관하게 제2 정전류 충전 단계로 이동한다. 여기서, 배터리(100)의 제1 잔여용량은, 제1 충전전류에 의한 제1 정전류 충전 동작을 위해 설정된 배터리의 잔여용량값 보다 큰 경우를 의미한다.

정전류 충전부(710)는 다음에 제2 정전류 충전 진행을 위해 제2 충전전류로 제2 충전시간 동안 배터리(100)의 충전을 시작한다. 그러나, 배터리(100)의 충전전류가 제2 충전전류 이하(예를 들어 5.9A 이하)로 일정시간(예를 들어 10초) 지속되면, 충전 제어부(730)는 배터리(100)의 제2 잔여용량이 존재함을 판단하고, 제2 충전전류 및 제2 충전시간과 무관하게 제3 정전류 충전 단계로 이동한다. 여기서, 배터리(100)의 제2 잔여용량은, 제2 충전전류에 의한 제2 정전류 충전 동작을 위해 설정된 배터리의 잔여용량값 보다 큰 경우를 의미한다. 또한 제2 정전류 충전 시 배터리(100)의 제2 잔여용량은 제1 정전류 충전 시 배터리(100)의 제1 잔여용량보다 클 수 있다.

이와 같이 각 단계에 설정된 충전전류 이하로 일정시간 동안 배터리(100) 충전이 지속되는 경우 배터리(100)의 잔여용량이 존재함을 판단하여, 설정된 충전전류 및 충전시간과 무관하게 다음 단계 충전전류 및 충전시간으로 배터리(100)를 충전함으로써, 배터리의 충전시간을 단축할 수 있게 된다.

충전 제어부(730)는 정전류 충전 시에 배터리(100)의 온도를 측정하여 정전류 충전부(710)의 충전 동작을 제어한다. 충전 제어부(730)는 배터리(100)의 온도가 일정온도(예를 들어 45도) 이상인 경우, 정전류 충전부(710)의 충전 동작을 중지시킨다. 이후 배터리(100)의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 정전류 충전부(710)의 충전 동작을 재개시킨다.

더 상세히 설명하면, 충전 제어부(730)는 제1 정전류 충전 단계에서 배터리(100)의 온도가 일정온도 이상인 경우 제1 정전류 충전을 중지시키고 대기하다가 배터리(100)의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 남은 충전시간 동안 제1 정전류 충전을 재개한다. 충전 제어부(730)는 제2 정전류 충전 단계에서 배터리(100)의 온도가 일정온도 이상인 경우 제2 정전류 충전을 중지시키고 대기하다가 배터리(100)의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 남은 충전시간 동안 제2 정전류 충전을 재개한다. 충전 제어부(730)는 제3 정전류 충전 단계에서 배터리(100)의 온도가 일정온도 이상인 경우 제3 정전류 충전을 중지시키고 대기하다가 배터리(100)의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 남은 충전시간 동안 제3 정전류 충전을 재개한다. 이와 같이 배터리(100) 온도에 따른 정전류 충전 중지/재개 동작을 통하여 배터리(100)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

정전압 충전부(720)는 제1 정전류 충전 내지 제3 정전류 충전이 종료되면, 정전압 충전구간에서 일정한 충전전압(예를 들어 20.5V)으로 일정시간(예를 들어 7분)동안 배터리(100)를 충전한다. 충전 제어부(730)는 정전압 충전 구간에서도 충전전류를 모니터링하며, 충전전류가 일정값 이하(예를 들어 1A)가 되면 배터리(100)의 충전을 종료한다.

도 3은 도 1에 도시된 배터리(100)의 충전 곡선 그래프 이다. 도 3을 참조하면, 정전류 충전구간이 제1 내지 제3 충전전류 및 제1 내지 제3 충전시간이 단계적으로 적용되어 배터리(100)가 충전됨을 알 수 있다. 이로 인하여 배터리(100)의 충전 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충전 방법은 도 1에 도시된 바와 같은 주변 구성 요소들의 도움을 받아 제어부(700) 내부에서 수행될 수 있다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 3에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 제어부(700)는 적어도 하나 이상의 충전전류를 단계적으로 감소시키면서, 각 단계별로 설정된 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 정전류 충전단계(S410)를 수행한다.

정전류 충전단계가 종료되면, 제어부(700)는 설정된 충전전압으로 설정된 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 정전압 충전단계(420)를 수행한다.

도 5는 도 4 중 배터리 충전 중단/재개 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 4에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 5를 참조하면, 제어부(700)는 배터리(100)의 온도를 감지하여 배터리(100)의 온도가 일정온도 이상인 경우, 배터리(100)의 충전을 중지하는 단계(S411)를 수행한다.

이후 제어부(700)는 배터리(100)의 온도를 감지하여 배터리(100)의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 배터리(100) 충전을 재개하는 단계(S411)를 수행한다.

도 6은 도 4의 상세 동작 방법을 보이는 흐름도 이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.

도 6을 참조하면, 제어부(700)는 정전류 충전구간에서 제1 충전전류로 제1 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 제1 정전류 충전단계(S601)를 수행한다.

제1 정전류 충전단계 수행 중에 제어부(700)는 제1 충전전류 이하로 일정시간 동안 배터리(100) 충전이 지속되는지 판단하는 단계(S603)를 수행한다.

판단 결과, 제1 충전전류로 배터리(100) 충전이 지속되고 있는 경우, 제어부(700)는 제1 정전류 충전이 종료되었는지 판단하는 단계(S605)를 수행하여, 제1 정전류 충전이 종료되지 않은 경우 제1 정전류 충전을 지속한다.

그러나, 제1 충전전류 이하로 일정시간 동안 배터리(100) 충전이 지속되는 경우, 제어부(700)는 배터리(100)의 제1 잔여용량이 존재함을 판단하고, 제1 충전시간과 무관하게 제2 정전류 충전단계로 이동하는 단계(S607)를 수행한다.

제1 정전류 충전이 완료되거나, 또는 제1 충전전류 이하로 일정시간 동안 배터리(100) 충전이 지속되는 경우, 제어부(700)는 정전류 충전구간에서 제2 충전전류로 제2 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 제2 정전류 충전단계(S609)를 수행한다.

제2 정전류 충전단계 수행 중에 제어부(700)는 제2 충전전류 이하로 일정시간 동안 배터리(100) 충전이 지속되는지 판단하는 단계(S611)를 수행한다.

판단 결과, 제2 충전전류로 배터리(100) 충전이 지속되고 있는 경우, 제어부(700)는 제2 정전류 충전이 종료되었는지 판단하는 단계(S613)를 수행하여, 제2 정전류 충전이 종료되지 않은 경우 제2 정전류 충전을 지속한다.

그러나, 제2 충전전류 이하로 일정시간 동안 배터리(100) 충전이 지속되는 경우, 제어부(700)는 배터리(100)의 제2 잔여용량이 존재함을 판단하고, 제2 충전시간과 무관하게 제3 정전류 충전단계로 이동하는 단계(S615)를 수행한다.

제2 정전류 충전이 완료되거나, 또는 제2 충전전류 이하로 일정시간 동안 배터리(100) 충전이 지속되는 경우, 제어부(700)는 정전류 충전구간에서 제3 충전전류로 제3 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 제3 정전류 충전단계(S617)를 수행한다.

이후 제어부(700)는 제3 정전류 충전이 종료되었는지 판단하는 단계(S619)를 수행하여, 제3 정전류 충전이 종료되지 않은 경우 제3 정전류 충전을 지속한다.

제3 정전류 충전이 종료된 경우, 제어부(700)는 설정된 전압으로 설정된 충전시간 동안 배터리(100)를 충전하는 정전압 충전 단계(S621)를 수행한다.

이후 제어부(700)는 정전압 충전 구간에서도 충전전류를 모니터링하며, 충전전류가 일정값 이하(예를 들어 1A)가 되면 배터리(100)의 충전을 종료한다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

100: 배터리 10: 써미스터
200: AC/DC 컨버터 00: 스위칭 레귤레이터
400: 정전압/정전류 회로 00: 전압/전류 검출부
600: 스위칭부 700: 제어부
710: 정전류 충전부 720: 정전압 충전부
730: 충전 제어부

Claims

적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리의 충전 방법으로서,
제1 충전전류로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하고, 상기 제1 충전전류 보다 낮은 제2 충전전류로 설정된 충전시간동안 상기 배터리를 충전하는 정전류 충전단계;
적어도 하나 이상의 충전전류를 단계적으로 감소시키면서, 상기 각 단계별로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 정전류 충전단계; 및
상기 정전류 충전단계 종료 후, 설정된 충전전압으로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 정전압 충전단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 정전류 충전단계는,
상기 각 단계에 설정된 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 잔여용량이 존재함을 판단하는 단계; 및
상기 설정된 충전시간과 무관하게 다음 단계 충전전류로 상기 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 정전류 충전단계는,
상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 배터리의 충전을 중지하는 단계; 및
상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 배터리 충전을 재개하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 정전류 충전단계는,
상기 제2 정전류 충전단계 종료 후, 상기 제2 충전전류보다 작은 제3 충전전류로 제3 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제3 정전류 충전단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서,
상기 제1 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 제1 잔여용량이 존재함을 판단하고 상기 제1 충전시간과 무관하게 상기 제2 정전류 충전단계로 이동하는 것을 특징으로 배터리 충전 방법.
제 1항에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서,
상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 제1 정전류 충전을 중지하는 단계; 및
상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 제1 정전류 충전을 재개하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
제 4항에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서,
상기 제2 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 제2 잔여용량이 존재함을 판단하고 상기 제2 충전시간과 무관하게 상기 제3 정전류 충전단계로 이동하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
제 4항에 있어서, 상기 정전류 충전단계에서,
상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 제2 정전류 충전을 중지하는 단계; 및
상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 제2 정전류 충전을 재개하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
제 4항에 있어서, 상기 제3 정전류 충전단계에서,
상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 제3 정전류 충전을 중지하는 단계; 및
상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 제3 정전류 충전을 재개하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.
적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리;
제1 충전전류로 설정된 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하고, 상기 제1 충전전류 보다 낮은 제2 충전전류로 설정된 충전시간동안 상기 배터리를 충전하는 정전류 충전부;
상기 정전류 충전 종료 후, 일정한 충전전압으로 상기 배터리를 충전하는 정전압 충전부; 및
상기 배터리의 상태를 감시하여 상기 정전류 충전부 및 상기 정전압 충전부의 동작을 제어하는 충전 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
제 10항에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 각 단계에 설정된 충전전류 이하로 일정시간 동안 상기 배터리 충전이 지속되는 경우 상기 배터리의 잔여용량이 존재함을 판단하고, 상기 설정된 충전시간과 무관하게 다음 단계 충전전류로 상기 배터리를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
제 10항에 있어서,
상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
제 12항에 있어서, 상기 충전 제어부는,
상기 배터리의 온도가 일정온도 이상인 경우, 상기 정전류 충전부의 동작을 중지시키고, 상기 배터리의 온도가 일정온도 이하로 하강한 경우, 상기 정전류 충전부의 동작을 재개하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
제 10항에 있어서, 상기 정전류 충전부는,
상기 제1 충전전류로 제1 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제1 정전류 충전 동작, 상기 제1 정전류 충전 종료 후, 상기 제2 충전전류로 제2 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제2 정전류 충전 동작 및 상기 제2 정전류 충전 종료 후, 상기 제2 충전전류보다 작은 제3 충전전류로 제3 충전시간 동안 상기 배터리를 충전하는 제3 정전류 충전 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.