KR20150084625A - 배터리 급속 충전 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 급속 충전 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배터리전압이 기준 전압을 초과하면 전압 충전 모드로 전환하고. 전압 충전 모드에서 배터리전압에 따라 부하전압을 가변 설정하여 배터리를 충전하도록 한 배터리 급속 충전 장치 및 방법이 제시된다. 제시된 배터리 급속 충전 방법은, 휴지구간 및 충전구간을 갖는 충전신호를 발생하는 단계; 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전류로 충전하는 단계; 충전신호의 휴지구간에서 배터리의 충전은 중지하고 배터리전압을 측정하는 단계; 및 배터리전압이 기준전압 이상이면 정전압모드로 변경하여 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전압으로 충전하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 급속 충전 장치 및 방법{Extra-quick charging apparatus and method for battery}
본 발명은 배터리 급속 충전 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리전압 및 부하전압을 근거로 배터리의 충전을 제어하여 배터리의 과열을 방지하면서 급속 충전할 수 있는 배터리 급속 충전 장치 및 방법에 대한 것이다.
도 1은 종래의 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 충전 전압 및 충전 전류의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 1에서 가로축은 시간, 세로축은 전류 또는 전압의 세기, 1점 쇄선 그래프는 전류 그래프, 실선 그래프는 전압 그래프를 나타낸다.
리튬(Lithium) 계열의 배터리는 보통 CCCV(Constant Current Constant Voltage) 방법으로 충전된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 정전류(I1)로 배터리 충전을 진행한다(T1 구간). 이때, 배터리의 전압(V1)은 계속 상승하게 된다. 그리고, T1 구간이 지난 후 정전압(V2)으로 충전을 진행한다(T2 구간). 그리고, 충전 전류(I2)가 최저가 되는 때에 충전을 종료한다.
이때, 종래의 충전기는 충전 제어를 위해 충전기와 배터리가 연결된 상태에서 측정된 전압인 부하전압을 이용한다. 부하전압은 충전기에 내장된 회로의 부하를 포함하기 때문에 실제 배터리 자체의 전압보다 높게 측정된다.
따라서, 종래의 충전기는 정전압 충전시 부하전압과 배터리전압이 차이가 작기 때문에 충전전류가 감소하게 되어 배터리의 충전시간이 증가하는 문제점이 있다.
선행문헌 : 한국공개특허 제2001-0008162호(명칭: 과열 방지 기능을 구비한 배터리의 초급속 충전장치)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 배터리전압이 기준 전압을 초과하면 전압 충전 모드로 전환하고. 전압 충전 모드에서 배터리전압에 따라 충전전압을 가변 설정하여 배터리를 충전하도록 한 배터리 급속 충전 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법은, 휴지구간 및 충전구간을 갖는 충전신호를 발생하는 단계; 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전류로 충전하는 단계; 충전신호의 휴지구간에서 배터리의 충전은 중지하고 배터리전압을 측정하는 단계; 및 배터리전압이 기준전압 이상이면 정전압모드로 변경하여 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전압으로 충전하는 단계를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 장치는, 휴지구간 및 충전구간을 갖는 충전신호를 발생하는 충전신호 발생부; 충전신호 발생부에서 발생한 충전신호를 근거로 배터리 충전을 제어하는 제어신호를 발생하는 충전동작 제어부; 및 충전동작 제어부의 제어에 따라 배터리를 충전하는 배터리 충전부를 포함하고, 충전동작 제어부는, 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전류로 충전하고, 충전신호의 휴지구간에서 배터리의 충전은 중지하여 측정한 배터리전압이 기준전압 이상이면 정전압모드로 변경하여 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전압으로 충전하도록 배터리 충전부를 제어한다.
본 발명에 의하면, 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 배터리전압을 근거로 정전원 충전 모드에서 전원 충전 모드로 전환함으로써, 부하전압을 근거로 전원 충전 모드로 전환하는 종래의 충전기에 비해 전류를 이용한 충전시간을 증가시켜 배터리의 충전시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 충전전압의 가변을 통해 종래의 충전기에 비해 부하전압과 배터리전압의 차이를 증가시킴으로써, 종래의 충전기에 비해 배터리의 충전시간이 단축되는 효과가 있다.
또한, 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 충전신호의 휴지구간에서 충전을 배터리와 충전회로의 연결을 차단하여 충전을 일시 중단함으로써, 급속충전에 따른 배터리의 발열을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 배터리 충전 방법을 설명하기 위한 충전 전압 및 전류의 변화를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 3에 도시된 정전류로 배터리를 충전단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법과 종래의 충전 방법을 비교설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 급속 충전 장치(100)는 타이머(110), 충전신호 발생부(120), 충전동작 제어부(130), 배터리 충전부(140)를 포함하여 구성된다.
타이머(110)는 충전신호 발생 주기를 카운트한다. 이때, 타이머(110)는 대략 30ms 내지 40ms 정도를 충전신호 발생 주기로 카운트한다. 타이머(110)는 충전신호 발생 주기의 카운트가 완료되면 완료 신호를 충전신호 발생부(120)에게로 전송한다.
충전신호 발생부(120)는 타이머(110)의 완료 신호를 근거로 충전신호를 발생한다. 이때, 충전신호 발생부(120)는 휴지구간 및 충전구간을 갖는 충전신호를 발생한다.
충전동작 제어부(130)는 충전 대상인 배터리(200)의 접속 여부를 감지한다. 충전동작 제어부(130)는 배터리(200)의 접속이 감지되면 타이머(110)로 충전신호 발생 주기 카운트를 요청한다. 충전동작 제어부(130)는 발생 주기 카운트 요청에 따라 충전신호 발생부(120)에서 발생한 충전신호를 근거로 배터리 충전부(140)를 제어한다.
충전동작 제어부(130)는 최초 구동시 정전류모드로 동작하여 배터리(200)를 정전류로 충전하도록 배터리 충전부(140)를 제어한다. 즉, 충전동작 제어부(130)는 충전신호의 휴지구간을 제외한 구간(즉, 충전구간)에서 정전류로 배터리(200)를 충전하도록 배터리 충전부(140)를 제어한다. 이때, 충전동작 제어부(130)는 충전신호의 휴지구간에서는 배터리(200)의 정전류 충전을 중지하고 배터리전압을 측정하도록 배터리 충전부(140)를 제어한다.
충전동작 제어부(130)는 배터리 충전부(140)에서 측정한 배터리(200) 전압이 기준전압 이상이면 정전압모드로 전환하여 배터리(200)를 정전압으로 충전하도록 배터리 충전부(140)를 제어한다. 즉, 충전동작 제어부(130)는 정전압모드로 전환된 직후부터 충전신호의 휴지구간을 제외한 신호구간에서 충전전압으로 배터리(200)를 충전하도록 배터리 충전부(140)를 제어한다. 이때, 충전동작 제어부(130)는 충전신호의 휴지구간에서는 배터리(200)의 정전압 충전을 중지하고 배터리전압을 측정하도록 배터리 충전부(140)를 제어한다.
충전동작 제어부(130)는 배터리 충전부(140)에서 측정한 배터리전압과 기준전압을 근거로 부하전압을 가변하여 배터리(200)를 충전한다. 즉, 충전동작 제어부(130)는 측정한 배터리전압이 기준 전압 미만이면 부하전압을 증가시키고, 배터리전압이 기준전압을 초과하면 부하전압을 감소시킨다. 충전동작 제어부(130)는 부하전압의 가변을 통해 배터리(200)가 완충되면 전체적인 배터리(200) 급속 충전 동작을 종료한다. 이때, 충전동작 제어부(130)는 부하전압 가변을 통한 배터리(200) 충전시 배터리(200)의 온도가 기준온도 이상이 되면 배터리전압을 유지하면서 전류를 낮춰 배터리(200)를 충전할 수도 있다.
배터리 충전부(140)는 충전동작 제어부(130)에 따라 정전압 또는 정전류를 배터리(200)로 공급하여 배터리(200)를 충전한다. 이를 위해, 배터리 충전부(140)는 충전스위칭모듈(141), 부하전압 및 배터리전압 측정모듈(143), 전압제어모듈(145), 온도제어모듈(147), 전류제어모듈(149)을 포함하여 구성된다.
충전스위칭모듈(141)은 충전동작 제어부(130)로부터의 충전신호를 근거로 배터리(200)와의 충전 연결을 차단 또는 연결한다. 즉, 충전스위칭모듈(141)은 충전신호의 휴전구간에서 배터리(200)와의 충전 연결을 차단한다. 충전스위칭모듈(141)은 충전신호의 휴전구간 이외의 구간(즉, 충전구간)에서 배터리(200)와 충전 연결한다.
부하전압 및 배터리전압 측정모듈(143)은 충전스위칭모듈(141)에서 충전회로 연결시 배터리(200)의 양단간의 전압을 측정하여 부하전압을 측정한다. 부하전압 및 배터리전압 측정모듈(143)은 충전스위칭모듈(141)에서 충전 연결 차단시 배터리(200)의 양단간의 전압을 측정하여 배터리전압을 측정한다.
전압제어모듈(145)은 충전동작 제어부(130)의 제어에 따라 정전압을 배터리(200)로 공급한다. 전압제어모듈(145)은 충전동작 제어부(130)의 제어에 따라 부하전압을 증가 또는 감소시켜 배터리(200)로 공급한다.
온도제어모듈(147)은 충전동작 제어부(130)의 제어에 따라 정전류 충전시의 배터리 온도를 측정한다. 온도제어모듈(147)은 측정한 배터리 온도를 설정온도와 비교하여 전류제어 여부를 판단한다. 온도제어모듈(147)은 배터리 온도가 설정온도를 초과하면 전류제어로 판단하여 전류제어 신호를 발생한다. 여기서, 온도제어모듈(147)은 설정온도를 대략 40℃ 내지 45℃ 정도로 설정하며, 배터리 온도가 설정온도를 초과하면 전류를 차단 신호 및 전류 감소 신호 중에 하나의 전류제어신호를 발생한다.
온도제어모듈(147)은 전류제어신호 발생 후 배터리 온도가 기준값 이하로 감소하면 정전류 복귀 신호를 발생한다. 즉, 온도제어모듈(147)은 전류제어신호를 통해 전류를 차단 또는 감소시켜 배터리(200)를 충전하면서 배터리 온도를 측정한다. 온도제어모듈(147)은 측정한 배터리 온도가 설정온도 이하로 감소하면 정전류 복귀 신호를 발생한다.
전류제어모듈(149)은 충전동작 제어부(130)의 제어에 따라 정전류를 배터리(200)로 인가한다. 전류제어모듈(149)은 충전동작 제어부(130)의 제어에 따라 충전전압을 이용한 배터리(200) 충전시 전류를 증감시켜 인가할 수도 있다.
전류제어모듈(149)은 정전류 충전시 온도제어모듈(147)에서 전류제어신호가 발생하면 배터리(200)로 인가되는 전류를 차단하거나 감소시킨다. 즉, 전류제어모듈(149)은 전류제어신호가 발생하면 충전동작 제어부(130)의 제어를 따르지 않고 충전을 위해 배터리(200)로 인가되는 전류를 차단하여 배터리(200)의 온도가 설정온도 이하가 될 때까지 충전을 일시 중단하거나, 배터리로 인가되는 전류를 감소시켜 배터리(200)의 온도가 설정온도 이하로 유지되도록 한다.
전류제어모듈(149)은 온도제어모듈(147)에서 정전류 복귀 신호가 발생하면 충전동작 제어부(130)의 제어에 따라 정전류를 배터리(200)로 인가한다. 즉, 전류제어모듈(149)은 전류제어신호 발생에 따라 배터리(200)에 인가되는 전류 제어를 통해 배터리(200)의 온도가 설정온도 이하로 변경되면, 정전류를 배터리(200)로 인가하여 배터리(200)를 충전한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 3에 도시된 정전류로 배터리를 충전단계를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법과 종래의 충전 방법을 비교설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 5의 (a)는 CCCV 방식을 이용한 종래의 충전 방법을 적용한 예Dl고, 도 5의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 급속 충전 방법을 적용한 예이다.
도 3을 참조하면, 배터리 급속 충전 장치(100)는 충전 대상인 배터리(200)의 접속 여부를 감지한다. 배터리(200) 접속을 감지하면(S100; 예), 배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호를 발생한다(S150). 배터리 급속 충전 장치(100)는 휴지구간을 갖는 충전신호를 발생한다. 여기서, 휴지구간은 배터리의 충전을 중지한 상태(즉, 배터리 급속 충전 장치(100)와 배터리(200)의 충전연결을 차단한 상태)에서 배터리(200)의 양단 사이의 전압인 배터리전압을 측정하기 위한 구간이다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 급속 충전 장치(100)는 한주기가 대략 수십 ms 정도이고, 한주기 내에 휴지구간(A)이 대략 수 ms 정도로 설정된 충전신호를 발생한다. 이때, 휴지구간(A)을 길게 설정하면 정확한 배터리전압의 측정이 가능하지만 충전시간이 증가하며, 휴지구간(A)을 짧게 설정하면 충전시간이 감소하지만 배터리전압의 정확도가 저하된다.
배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호를 근거로 정전류로 배터리(200)를 충전한다(S200). 즉, 배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호의 휴지구간(A)을 제외한 구간(즉, 충전구간)에서 정전류모드로 동작하여 배터리(200)를 정전류로 충전한다. 이때, 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)의 온도를 근거로 배터리(200)에 인가되는 전류를 제어하여 배터리(200)를 설정온도 이하로 유지한다. 이를 첨부된 도 5를 참조하여 설명하면 아래와 같다.
배터리 급속 충전 장치(100)는 정전류 충전과 함께 배터리(200)의 온도를 소정주기로 측정한다. 이때, 배터리(200)의 온도가 설정온도를 초과하면(S210; 예), 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)로 인가되는 전류를 차단하거나 감소시킨다(S220). 즉, 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)의 온도가 설정온도(예를 들면, 대략 40℃ 내지 45℃ 정도)를 초과하면 전류를 차단 신호 및 전류 감소 신호 중에 하나의 전류제어신호를 발생한다. 그에 따라, 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)로 인가되는 전류를 차단하거나 감소시킨다.
이후, 배터리 온도가 설정온도 이하가되면(S230; 예), 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)의 정전류 충전을 재개한다(S240). 즉, 배터리 급속 충전 장치(100)는 전류제어를 통해 배터리 온도가 기준값 이하로 감소하면 정전류 복귀 신호를 발생한다. 그에 따라, 배터리 급속 충전 장치(100)는 정전류 복귀 신호 발생하면 정전류를 배터리(200)로 인가하여 배터리(200)를 충전한다.
배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호를 근거로 배터리(200)의 충전을 중지하고 배터리전압을 측정한다(S250). 즉, 배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호의 휴지구간(A)인 경우 배터리 급속 충전 장치(100)와 배터리(200)의 충전연결을 차단하여 배터리(200)의 정전류 충전을 중지한다. 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)의 충전이 중지된 상태에서 배터리 전압(즉, 배터리(200) 양단의 전압)을 측정한다. 이때, 배터리 급속 충전 장치(100)는 휴지구간(A)에서 충전을 중단하여 급속충전에 따른 배터리(200)의 발열을 억제할 수 있다.
배터리전압이 기준 전압 이상이면(S300; 예), 배터리 급속 충전 장치(100)는 정전압모드로 전환한다(S350). 이처럼, 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리전압을 근거로 정전류모드에서 정전압모드로 전환함으로써, 부하전압을 근거로 전원 충전 모드로 전환하는 종래의 충전기에 비해 전류를 이용한 충전시간을 증가시켜 배터리(200)의 충전시간이 단축된다.
예를 들어, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 충전기는 부하전압(B)을 기준으로 하기 때문에 부하전압(B)이 기준전압에 도달하는 D 시간까지 정전류로 충전하고, 이후에는 정전압으로 충전을 수행한다. 반면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 배터리전압(C)을 기준으로 하기 때문에 배터리전압(C)이 기준전압에 도달하는 E 시간까지 정전류로 충전을 수행하고, 이후에는 부하전압(B)을 조절하여 충전을 수행한다. 따라서, 본 발명의 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 종래의 충전기에 비해 배터리(200)의 충전시간이 단축된다. 즉, 본 발명의 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 종래의 충전기에 비해 정전류로 배터리(200)를 충전하는 시간이 상대적으로 길어져 충전시간이 단축되는 효과가 있다.
배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호를 근거로 충전전압으로 배터리(200)를 충전한다(S400). 즉, 배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호의 휴지구간(A) 이외의 구간(즉, 충전구간)에서 충전전압으로 배터리(200)를 충전한다.
이와 함께, 배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호를 근거로 배터리(200)의 충전을 중지하고 배터리전압을 측정한다(S450). 즉, 배터리 급속 충전 장치(100)는 충전신호의 휴지구간(A)인 경우 배터리 급속 충전 장치(100)와 배터리(200)의 충전연결을 차단하여 배터리(200)의 정전압 충전을 중지한다. 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)의 충전이 중지된 상태에서 배터리 전압(즉, 배터리(200) 양단의 전압)을 측정한다. 이때, 배터리 급속 충전 장치(100)는 휴지구간(A)에서 충전을 중단하여 급속충전에 따른 배터리(200)의 발열을 억제할 수 있다.
배터리 급속 충전 장치(100)는 측정한 배터리전압을 근거로 부하전압을 가변한다(S500). 즉, 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리전압이 기준 전압 미만이면 부하전압을 증가시키고, 배터리전압이 기준전압을 초과하면 부하전압을 감소시킨다. 그에 따라, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 충전기는 부하전압(B)이 기준전압이 되는 시점부터 부하전압(B)과 배터리전압(C)의 간격이 급속이 감소한다. 반면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 부하전압(B)의 가변을 통해 부하전압(B)과 배터리전압(C)의 차이를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 배터리 급속 충전 장치 및 방법은 부하전압과 배터리전압의 차이를 일정하게 유지함에 따라, 종래의 충전기에 비해 배터리(200)의 충전시간이 단축된다.
배터리(200)가 완충되지 않으면(S550; 아니오), 배터리 급속 충전 장치(100)는 S500 단계를 통해 가변한 부하전압에 따라 배터리(200)가 완충될때까지 상술한 S400 단계 내지 S500 단계를 반복 수행한다. 그에 따라, 배터리 급속 충전 장치(100)는 부하전압의 가변을 통해 배터리전압을 정전압으로 유지하여 배터리(200)를 충전한다. 이때, 배터리 급속 충전 장치(100)는 부하전압 가변을 통한 배터리(200) 충전시 배터리(200)의 온도가 설정온도 이상이 되면 배터리전압을 유지하면서 전류를 낮춰 배터리(200)를 충전할 수도 있다.
반면, 배터리 급속 충전 장치(100)는 배터리(200)가 완충되면 전체적인 배터리(200) 급속 충전 동작을 종료한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 배터리 급속 충전 장치 110: 타이머
120: 충전신호 발생부 130: 충전동작 제어부
140: 배터리 충전부 141: 충전스위칭모듈
143: 부하전압 및 배터리전압 측정모듈
145: 전압제어모듈 147: 온도제어모듈
149: 전류제어모듈 200: 배터리

Claims (9)

  1. 휴지구간 및 충전구간을 갖는 충전신호를 발생하는 단계;
    상기 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전류로 충전하는 단계;
    상기 충전신호의 휴지구간에서 배터리의 충전은 중지하고 배터리전압을 측정하는 단계; 및
    상기 배터리전압이 기준전압 이상이면 정전압모드로 변경하여 상기 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전압으로 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리를 정전압으로 충전하는 단계는,
    상기 충전신호의 휴지구간에서 배터리의 충전은 중지하고 배터리전압을 측정하는 단계;
    상기 배터리전압과 기준전압을 근거로 부하전압을 가변하는 단계; 및
    상기 충전신호의 충전구간에서 상기 가변하는 단계에서 가변된 부하전압으로 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리를 정전류로 충전하는 단계는,
    상기 배터리의 온도를 측정하는 단계;
    상기 배터리의 온도가 설정온도를 초과하면 전류제어신호를 발생하는 단계; 및
    상기 전류제어신호가 발생하면 상기 배터리의 충전을 위해 인가되는 정전류를 차단하거나 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리를 정전류로 충전하는 단계는,
    상기 전류제어신호가 발생한 후 측정한 배터리의 온도가 설정온도 이하로 변경되면 정전류 복귀 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 방법.
  5. 휴지구간 및 충전구간을 갖는 충전신호를 발생하는 충전신호 발생부;
    상기 충전신호 발생부에서 발생한 충전신호를 근거로 배터리 충전을 제어하는 제어신호를 발생하는 충전동작 제어부; 및
    상기 충전동작 제어부의 제어에 따라 배터리를 충전하는 배터리 충전부를 포함하고,
    상기 충전동작 제어부는,
    상기 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전류로 충전하고, 상기 충전신호의 휴지구간에서 배터리의 충전은 중지하여 측정한 배터리전압이 기준전압 이상이면 정전압모드로 변경하여 상기 충전신호의 충전구간에서 배터리를 정전압으로 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 충전동작 제어부는,
    상기 충전신호의 휴지구간에서 배터리의 충전은 중지하고 측정한 배터리전압과 기준전압을 근거로 부하전압을 가변하고, 상기 충전신호의 충전구간에서 상기 부하전압으로 배터리를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 충전동작 제어부는,
    배터리의 온도가 기준온도 이상이면 전류를 감소시켜 배터리를 충전하도록 상기 배터리 충전부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 배터리 충전부는,
    상기 충전동작 제어부의 제어에 따라 정전류 충전시 배터리 온도를 측정하고, 측정한 배터리 온도가 설정온도를 초과하면 전류 차단 신호 및 전류 감소 신호 중에 하나를 전류제어신호로 발생하는 온도제어모듈; 및
    상기 온도제어모듈에서 전류제어신호가 발생하면 상기 배터리로 인가되는 전류를 차단하거나 감소시키는 전류제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도제어모듈은 상기 전류제어신호의 발생 후 측정한 배터리 온도가 설정온도 이하이면 정전류 복귀 신호를 발생하고,
    상기 전류제어모듈은 상기 배터리로 정전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 배터리 급속 충전 장치.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018135735A1 (ko) * 2017-01-23 2018-07-26 삼성에스디아이(주) 배터리 충전 방법 및 충전 시스템
KR20190023388A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차의 충전 제어장치 및 그 방법
US10270273B2 (en) 2016-11-09 2019-04-23 Hyundai Motor Company Charging apparatus mounted in vehicle
KR20200042471A (ko) * 2018-10-12 2020-04-23 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 충전 방법, 단말 및 컴퓨터 저장 매체
US11121574B2 (en) 2016-08-01 2021-09-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for transmitting power and electronic device supporting the same
KR20240050006A (ko) 2022-10-11 2024-04-18 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 급속 충전 장치 및 방법
KR20240070995A (ko) 2022-11-15 2024-05-22 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 충전 제어 장치 및 방법, 그리고 이를 포함하는 배터리 시스템
WO2024177237A1 (ko) * 2023-02-22 2024-08-29 삼성전자 주식회사 배터리를 포함하는 전자 장치 및 제어 방법

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11121574B2 (en) 2016-08-01 2021-09-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for transmitting power and electronic device supporting the same
US10270273B2 (en) 2016-11-09 2019-04-23 Hyundai Motor Company Charging apparatus mounted in vehicle
WO2018135735A1 (ko) * 2017-01-23 2018-07-26 삼성에스디아이(주) 배터리 충전 방법 및 충전 시스템
US11594906B2 (en) 2017-01-23 2023-02-28 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery charging method and charging system for charging a battery with a rest period
KR20190023388A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차의 충전 제어장치 및 그 방법
KR20200042471A (ko) * 2018-10-12 2020-04-23 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 충전 방법, 단말 및 컴퓨터 저장 매체
US11394212B2 (en) 2018-10-12 2022-07-19 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Charging method, terminal, and computer storage medium
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WO2024177237A1 (ko) * 2023-02-22 2024-08-29 삼성전자 주식회사 배터리를 포함하는 전자 장치 및 제어 방법

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