KR20190113984A - 충전 대기 설비 및 충전 방법 - Google Patents

충전 대기 설비 및 충전 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충전 대기 설비 및 충전 방법를 제공한다. 충전 대기 설비는 서로 직렬로 연결된 여러 셀과 변환 회로를 포함한다. 변환 회로는 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 입력 전압을 여러 셀의 충전 전압과 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하며, 충전 전압에 의해 여러 셀을 충전하고, 공급 전압에 의해 충정 대기 설비의 시스템에 전력을 공급하는 데에 사용된다. 상기 충전 대기 설비는 충전 과정의 발열량을 줄일 수 있다.

Description

충전 대기 설비 및 충전 방법
본 발명은 충전 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 충전 대기 설비 및 충전 방법에 관한 것이다.
전자 장치의 보급에 따라, 전자 장치는 갈수록 빈번하게 사용되고 있으므로, 자주 충전해야 한다.
전자 장치의 충전 과정은 전자 장치의 발열을 동반한다. 장기간 충전하면 전자 장치의 내부에 많은 열이 축적되어, 전자 장치에 고장이 발생할 가능성이 있다. 따라서 충전 과정에서 어떻게 전자 장치의 발열을 감소하는냐는 현재 해결해야 할 과제이다.
제 1 양태에서, 본 발명은 충전 대기 설비를 제공한다. 충전 대기 설비는 서로 직렬로 연결된 여러 셀과 변환 회로를 포함한다. 변환 회로는 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 입력 전압을 여러 셀의 충전 전압과 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하며, 충전 전압에 의해 여러 셀을 충전하고, 공급 전압에 의해 충정 대기 설비의 시스템에 전력을 공급하는 데에 사용된다.
다른 양태에서, 본 발명은 충전 방법을 제공한다. 충전 방법은 충전 대기 설비에 사용된다. 충전 대기 설비는 서로 직렬로 연결된 여러 셀, 제 1 충전 채널, 제 2 충전 채널, 제 1 충전 채널에 위치한 변환 회로를 포함한다. 변환 회로는 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 입력 전압을 여러 셀의 충전 전압과 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하며, 충전 전압에 의해 여러 셀을 충전하고, 공급 전압에 의해 충정 대기 설비의 시스템에 전력을 공급하는 데에 사용된다. 제 2 충전 채널은 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 수신하고, 또한 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 여러 셀의 양단에 직접 인가하여 여러 셀을 충전하는 데에 사용된다. 충전 방법은 제 2 충전 채널을 사용하여 여러 셀을 충전할 경우, 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 여러 셀의 현재 충전 단계와 일치하도록, 전원 공급 장치와 통신하여, 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어하는 것을 포함한다.
본 출원은 충전 대기 설비 내부의 셀 구조를 개조하여 서로 직렬로 연결된 여러 셀을 도입하며, 단일 셀을 사용하는 기술 방안과 비교하면, 동일한 충전 속도를 달성하려는 경우에 여러 셀이 필요하는 충전 전류는 단일 셀이 필요하는 충전 전류의 1/N(N은 충전 대기 설비 내에 서로 직렬로 연결된 셀의 수량이다)이며, 다시 말하면, 동일한 충전 속도를 보장하는 것을 전제로, 본 출원에 의해 제공되는 기술 방안은 충전 전류를 크게 감소시킬 수 있으므로, 충전 과정에서 충전 대기 설비의 발열량을 감소시킬 수 있다. 또한 여러 셀을 사용하는 기술 방안을 기반으로, 충전 과정에서 본 출원에 의해 제공되는 기술 방안은 충전 대기 설비의 시스템이 전원 공급 장치에서 전력을 얻도록 제어함으로써, 여러 셀의 전압이 너무 낮아 충전 대기 설비를 가동할 수 없는 문제를 회피하며, 또한 충전 과정의 충전 효율을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 충전 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 급속 충전 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 충전 대기 설비는 단말기일 수 있다. 이 "단말기"는 유선 선로를 통해 접속되는 장치 및/또는 무선 인터페이스를 통해 통신 신호를 수신/발신할 수 있도록 설정된 장치를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 유선 선로는, 예를 들어, 공중교환전화망(public switched telephone network, PSTN), 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL), 디지털 케이블, 직접 연결 케이블 및/또는 다른 데이터 연결 라인 또는 네트워크 연결 라인일 수 있다. 무선 인터페이스는, 예를 들어, 셀룰러 네트워크, 무선 근거리 네트워크(wireless local area network, WLAN), 디지털 비디오 방송 핸드 헬드(digital video broadcasting handheld, DVB-H) 네트워크와 같은 디지털 TV 네트워크, 위성 네트워크, 진폭 변조 주파수 변조(amplitude modulation-frequency modulation, AM-FM) 방송 송신기 및/또는 다른 통신 단말기와 통신하는 것일 수 있다. 무선 인터페이스를 통해 통신하도록 구성된 단말기는 "무선 통신 단말기", "무선 단말기" 및/또는 "이동 단말기"로 지칭할 수 있다. 이동 단말기의 예시로는 위성 또는 셀룰러 전화; 셀룰러 무선 전화와 데이터 처리, 팩스 및 데이터 통신 능력을 결합할 수 있는 개인 통신 시스템(personal communication system, PCS) 단말기; 무선 전화(radio telephone), 무선 호출기(pager), 인터넷/인트라넷 액세스(Internet/Intranet access), 웹 브라우징(web browsing), 노트북(notebook), 캘린더(calendar) 및/또는 글로벌 포지셔닝 시스템(global positioning system, GPS) 수신기를 포함할 수 있는 개인 디지털 보조(Persona Digital Assistant, PDA); 및 일반 노트북 및/또는 휴대용 수신기 또는 무선 전화 기능을 갖춘 다른 전자 장치를 포함할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 충전 대기 설비 또는 단말기는 전원 은행(power bank)를 포함할 수 있다. 이 파워 뱅크는 어댑터에 의해 충전될 수 있으며, 따라서 다른 전자 장치에 전원을 공급하기 위해 에너지를 축적할 수 있다.
본 발명의 실시예에 사용되는 전원 공급 장치는 어댑터, 전원 은행(power bank), 컴퓨터 등일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 대기 설비의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 충전 대기 설비(10)는 서로 직렬로 연결된 여러 셀(11), 변환 회로(12) 및 충전 대기 설비(10)의 시스템(13)을 포함한다.
충전 대기 설비(10)의 시스템(13)은 셀에 의해 전력을 공급받는 충전 대기 설비(10) 내부의 구성 요소를 지칭할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 휴대폰을 예로 들면, 충전 대기 설비(10) 내부의 시스템은 휴대폰 내부의 프로세서, 메모리, 무선 주파수 모듈, 블루투스 모듈, 무선 충실도(wireless fidelity, WiFi) 모듈 등일 수 있다.
변환 회로(12)는 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 입력 전압을 여러 셀(11)의 충전 전압(충전 전압은 여러 셀(11)의 총 전압보다 큼)으로 변환하며, 충전 전압에 의해 여러 셀(11)을 충전하는 데에 사용된다.
변환 회로(12)에 의해 제공하는 시스템(13)의 공급 전압은 시스템(13)의 최소 동작 전압 이상이며, 시스템(13)의 최대 동작 전압 이하임을 이해하여야 한다.
설명하여야만 하는 것은, 본 발명의 실시예는 변환 회로(12)가 입력 전압을 수신하는 방식에 대하여 구체적으로 한정하지 않는다.
하나의 예시로서, 충전 대기 설비(10)는 충전 인터페이스를 포함할 수 있다. 변환 회로(12)는 충전 인터페이스의 전원선에 연결될 수 있다. 충전 과정에서, 외부의 전원 공급 장치(20)는 충전 인터페이스의 전원선(예를 들어, VBUS)을 통해 변환 회로(12)에 입력 전압을 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예는 상술한 충전 인터페이스의 유형에 대하여 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 충전 인터페이스는 USB 인터페이스일 수 있다. USB 인터페이스는, 예를 들어, USB2.0 인터페이스, 마이크로 USB 인터페이스, 또는 USB TYPE-C 인터페이스일 수 있다. 또한, 충전 인터페이스는 라이트닝(lightning) 인터페이스 또는 다른 임의의 유형의 충전용 병렬 포트 및/또는 직렬 포트일 수 있다.
다른 예시로서, 전원 공급 장치(20)는 무선 충전 방식으로 충전 대기 설비(10)를 충전할 수 있다. 전원 공급 장치(20)는 충전 대기 설비(10)에 전자기 신호를 송신할 수 있고, 변환 회로(12)는 충전 대기 설비(10) 내부의 무선 수신 회로에 의해 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압을 획득할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압은 여러 셀(11)의 총전압보다 낮을 수 있다. 변환 회로(12)에 의해 출력되는 충전 전압은 여러 셀(11)의 총전압보다 크다. 예를 들어, 변환 회로(12)는 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압에 대하여 승압 처리를 수행하는 승압 회로(예를 들어, 부스트(boost) 승압 회로)를 포함할 수 있다.
종래의 충전 대기 설비는 일반적으로 단일 셀을 포함하기 때문에, 종래의 충전 방식은 대부분 단일 셀용으로 설계된 충전 방식이다. 그 결과, 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압은 일반적으로 여러 셀의 충전 요구를 만족할 수 없다(즉, 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압은 일반적으로 여러 셀의 총 전압보다 작다). 휴대폰을 충전하는 것을 예로 들면, 전원 공급 장치는 일반적으로 5V의 입력 전압을 제공할 수 있으며, 충전 대기 설비 내부의 단일 셀의 전압은 일반적으로 3.0V~4.35V이다. 만약 종래의 단일 셀 방안을 채택하면, 변환 회로는 직접 5V의 입력 전압을 이용하여 단일 셀에 대하여 정전압 및/또는 정전류 제어를 할 수 있다. 하지만 본 발명의 실시예는 여러 셀을 직렬로 연결하는 방안을 채택하기 때문에, 5V 전압은 여러 셀의 충전 요구를 만족할 수 없다. 예를 들어, 두개의 셀이 서로 직렬로 연결되는 경우, 단일 셀이의 전압은 일반적으로 3.0V~4.35V이기 때문에, 서로 직렬로 연결된 두개의 셀의 총 전압은 6.0V~8.7V이며, 따라서 전원 공급 장치에 의해 제공되는 5V 입력 전압은 분명히 두개의 셀을 충전하는 데에 사용할 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 제공되는 변환 회로(12)는 먼저 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압에 대해 승압 처리를 수행하고, 승압한 다음에 얻은 전압을 기반으로 여러 셀(11)에 대하여 정전압 및/또는 정전류 제어를 할 수 있으며, 변환 회로(12)로부터 출력되는 충전 전압이 여러 셀(11)의 총 전압보다 크도록 한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치(20)는 직접 여러 셀(11)의 총 전압보다 큰 입력 전압을 제공할 수 있으며, 그 결과, 변환 회로(12)는 전원 공급 장치(20)에 대하여 조정한 다음에(예를 들어, 여러 셀(11)의 현재 충전 단계에 따라 정전압 및/또는 정전류 제어를 수행함), 직접 여러 셀(11)을 충전하는 데에 사용될 수있다.
변환 회로(12)는 또한 입력 전압을 시스템(13)의 공급 전압으로 변환하며, 공급 전압에 의해 시스템(13)에 전력을 공급하는 데에 사용될 수 있다. 변환 회로(12)에서 제공하는 시스템(13)의 공급 전압은 시스템(13)의 최소 동작 전압 이상이며, 시스템(13)의 최대 동작 전압 이하임을 이해하여야 한다.
앞서 말한 내용을 종합하면, 충전 속도를 확보하고, 충전 대기 설비의 발열 현상을 완화시키기 위하여, 본 발명의 실시예는 충전 대기 설비 내부의 셀 구조를 개조하고, 직렬로 연결된 여러 셀을 도입하였다. 단일 셀 방식과 비교하면, 동일한 충전 속도를 달성하려면, 여러 셀이 필요하는 충전 전류는 단일 셀이 필요하는 충전 전류의 약 1/N이다(N은 충전 대기 설비 내부의 서로 직렬로 연결된 셀의 수량이다). 다시 말하면, 동일한 충전 속도를 보장하는 것을 전제로, 본 발명의 실시예는 충전 전류의 크기를 대폭 줄일 수 있으며, 따라서 충전 과정에서 충전 대기 설비의 발열량을 감소시킬 수 있다.
종래의 충전 대기 설비에 있어서, 충전 과정 또는 비 충전 과정과 관계없이 일반적으로 충전 대기 설비 내부의 셀로 시스템에 전력을 공급한다. 그 결과 다음과 같은 문제가 생기게 된다. 셀의 전압이 낮은 경우, 충전 대기 설비가 외부의 전원 공급 장치에 연결되더라도, 충전 대기 설비의 시스템을 즉시로 작동시킬 수 없으며, 일반적으로 한동안 충전하여야만 다시 작동시킬 수 있으며, 따라서 작동 대기 시간이 비교적 길다. 또한, 셀의 충전 단계는 정전류 충전 단계와 정전압 충전 단계를 포함하고, 정전압 충전 단계의 충전 전류는 일반적으로 비교적 작다. 셀이 정전압 충전 단계에 있는 경우, 셀을 충전하면서 동시에 셀로 전력을 공급하면, 셀로부터 출력되는 공급 전류와 정전압 충전 단계의 충전 전류는 서로 상쇄될 가능성이 있으며, 따라서 정전압 충전 기간이 길어지고, 충전 대기 설비의 충전 효율이 저하된다. 종래의 단일 셀 방안도 충전 과정에서 전원 공급 장치에 의해 제공되는 전력으로 시스템에 전력을 공급하는 방안을 채택하지만, 이 방안을 여러 셀을 사용하는 구성에 직접 응용할 수 없다.
다시 도 1을 참조하면, 비교하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 있어서, 여러 셀(11)이 충전 단계에 있을 때, 변환 회로(12)는 전원 공급 장치(20)로부터 전력을 얻게 되고, 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 전력에 의해 충전 대기 설비(10)의 시스템(13)에 전력을 공급한다. 이렇게 하면, 여러 셀(11)의 전압이 낮더라도 시스템(13)은 여전히 전원 공급 장치(20)로부터 비교적 정상적인 작동 전압을 얻을 수 있으며, 시스템의 작동 대기 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 여러 셀(11)의 충전 과정에서, 여러 셀(11)로 시스템(13)에 전력을 공급할 필요가 없기 때문에, 상술한 정전압 충전 기간이 길어져 충전 효율이 저하된다는 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예는 변환 회로(12)의 형태를 특별히 한정하지 않는다. 선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압은 5V이며, 시스템(13)이 필요하는 공급 전압은 3.0V~4.35V이다. 변환 회로(12)는 직접 벅(buck) 회로를 이용하여 5V의 입력 전압을 3.0V~4.35V로 강압시켜, 시스템(13)에 전력을 공급한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서,도 2에 도시된 바와 같이, 변환 회로(12)는 충전 관리 회로(121) 및 강압 회로(122)를 포함할 수 있다.
충전 관리 회로(121)는 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 또한 입력 전압을 충전 전압 및 제 1 전압으로 변환하는 데에 사용된다. 제 1 전압은 충전 대기 설비(10)의 시스템(13)의 최대 동작 전압보다 크다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 본 발명의 실시예에서 제공되는 충전 관리 회로(121)는 승압 기능을 갖는 충전 관리 회로일 수 있다. 하나의 예시로서, 충전 관리 회로(121)는 승압 기능을 갖는 충전 집적 회로(integrated circuit, IC)일 수 있으며, 이것은 충전기(Charger)라고도 한다. 승압 기능은, 예를 들어, 부스트(Boost) 회로에 의해 실현될 수 있다.
강압 회로(122)는 충전 관리 회로(121)에서 출력되는 제 1 전압을 접수하고, 또한 제 1 전압을 충전 대기 설비(10)의 시스템(13)의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용된다.
충전 관리 회로(121)에서 출력되는 제 1 전압은 충전 대기 설비(10)의 시스템(13)의 최대 동작 전압보다 크기 때문에, 본 발명의 실시예는 강압 회로(122)를 이용하여 제 1 전압에 대하여 강압 처리를 수행함으로써 시스템(13)이 필요하는 공급 전압을 얻는다.
본 발명의 실시예는 충전 관리 회로(121)가 입력 전압을 충전 전압으로 변환하는 방식에 대하여 구체적으로 한정하지 않는다. 하나의 예시로서, 충전 관리 회로(121)는 먼저 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압을 승압하고, 승압 후의 전압을 여러 셀(11)의 현재 충전 단계와 일치하는 충전 전압으로 변환할 수 있다. 물론 충전 관리 회로(121)는 먼저 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압을 조정할 수도 있으며, 조정된 전압이 단일 셀의 현재 충전 단계와 일치하도록 한 다음에, 조정된 전압에 대하여 승압 처리를 함으로써 여러 셀(11)의 충전 전압을 획득한다. 다른 예시로서, 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압은 여러 셀(11)의 총 전압보다 클 수 있으며, 충전 관리 회로(121)는 전원 공급 장치(20)에서 공급되는 입력 전압을 기반으로 직접 정전압 정전류 제어를 실시함으로써, 상기 충전 전압을 획득한다.
본 발명의 실시예는 충전 관리 회로(121)가 입력 전압을 제 1 전압으로 변환하는 방식에 대하여 구체적으로 한정하지 않는다. 하나의 예시로서, 충전 관리 회로(121)는 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압을 직접 제 1 전압으로 승압할 수있다. 다른 예시로서, 충전 관리 회로(121)는 여러 셀의 충전 전압을 제 1 전압으로 할 수 있다. 다른 예시로서, 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압은 여러 셀(11)의 총 전압보다 클 수 있으며, 충전 관리 회로(121)는 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압을 직접 제 1 전압으로 할 수 있다. 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압이 너무 높으면, 충전 관리 회로(121)는 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압에 대하여 강압 처리를 한 다음에 제 1 전압을 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 충전 방식은 단일 셀용으로 설계되어 있다. 종래의 충전 방식에 있어서, 충전 대기 설비의 시스템은 일반적으로 단일 셀에 의해 전력이 공급되므로, 충전 대기 설비의 시스템의 동작 전압은 일반적으로 단일 셀의 전압과 일치한다. 본 발명의 실시예는 여러 셀 방식을 사용하며, 여러 셀(11)의 총 전압은 충전 대기 설비(10)의 시스템(13)의 총 전압보다 높다. 따라서 여러 셀(11)로 시스템(13)에 전력을 공급하기 전에, 여러 셀(11)의 총 전압에 대하여 강압 처리를 실시함으로써, 강압 후의 전압이 시스템(13)의 전력 공급 요구를 만족하도록 한다. 도 2의 실시예에 있어서, 충전 관리 회로(121)의 출력단에 강압 회로(122)가 연결되어 있기 때문에, 회로 설계를 쉽게 하기 위하여, 충전 관리 회로(121)는 전력 경로(power path) 관리 기능을 갖는 충전 관리 회로를 선택할 수 있다. 따라서, 비 충전 과정에서 여러 셀(11)이 시스템(13)에 전력을 공급할 때, 강압 회로(122)의 강압 기능을 다중화 할 수 있으며, 충전 대기 설비 내부의 충전 회로 및 전원 회로의 설계를 간단하게 한다.
구체적으로, 충전 관리 회로(121)는 충전 대기 설비(10)가 전원 공급 장치(20)에 연결되어 있지 않는 경우에, 여러 셀(11)에서 출력된 제 2 전압을 수신하고, 또한 제 2 전압을 강압 회로(122)에 전송하는 데에 사용될 수도 있다. 제 2 전압은 여러 셀(11)의 총 전압이며, 제 2 전압은 충전 대기 설비의 시스템의 최대 동작 전압보다 크다. 강압 회로(122)는 또한 제 2 전압을 충전 대기 설비(10) 시스템(13)의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용된다.
본 발명의 실시예에서 제공되는 충전 관리 회로(121)는 전력 경로 관리 기능을 갖는 충전 관리 회로이다. 충전 단계에서, 충전 관리 회로(121)는 강압 회로(122)를 제어하여 전원 공급 장치로부터 전력을 공급 받도록 하고, 비 충전 단계에서, 충전 관리 회로(121)는 강압 회로(122)를 제어하여 여러 셀(11)로부터 전력을 공급 받도록 한다. 다시 말하면, 본 발명의 실시예는 실제 상황에 따라 가장 알맞는 전력 경로를 선택하여 시스템(13)에 전력을 공급할 수 있으며, 전력 경로의 효율적인 관리 및 동적인 전환을 실현한다.
전력 경로 관리 기능은 다양한 방법으로 실현될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 충전 관리 회로(121)의 내부에 전력 경로 관리 회로(1211)가 설치될 수 있다. 전력 경로 관리 회로(1211)는, 예를 들어, MOS(metal oxide semiconductor) 트랜지스터와 다이오드로 실현될 수 있고, 전력 경로 관리 회로의 구체적인 설계 방법은 종래의 기술을 참조할 수 있으며, 본 명세서에서는 상세하게 설명하지 않는다. 도 3의 전력 경로 관리 회로(1211)는 충전 IC에 집적될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 결합하여 강압 회로(122)에 대하여 상세히 설명한다.
예를 들면, 단일 셀의 동작 전압 범위는 3.0V~4.35V이고, 충전 대기 설비(10) 내부의 시스템(13)은 단일 셀 구조를 기반으로 설계되어 있기 때문에, 그 동작 전압 범위도 3.0V~4.35V이며, 즉 시스템(13)의 최소 동작 전압은 일반적으로 3.0V이고, 시스템(13)의 최대 작동 전압은 일반적으로 4.35V이다. 시스템(13)의 정상적인 공급 전압을 확보하기 위하여, 강압 회로(122)는 여러 셀(11)의 총 전압을 3.0V~4.35V 범위 내의 임의의 값으로 강압할 수 있다. 강압 회로(122)는 다양한 방법으로 구현할 수 있으며, 예를 들어, 벅 회로, 차지 펌프 등으로 강압을 실현할 수 있다.
회로를 간소화하기 위하여, 강압 회로(122)는 차지 펌프일 수 있다. 차지 펌프를 통해 강압 회로(122)에 입력된 전압(상술한 제 1 전압 또는 제 2 전압이다)을 직접 현재 총 전압의 1/N으로 낮출 수 있다. 여기서 N은 여러 셀(11)이 포함하는 셀의 수량을 표시한다. 종래의 벅 회로는 스위치 트랜지스터 및 인덕터 등 부품을 포함한다. 인덕터의 전력 소모가 비교적 크기 때문에, Buck 회로로 강압하면 소비 전력이 커질 가능성이 있다. 벅 회로와 비교하면, 차지 펌프는 주로 스위치 트랜지스터와 커패시터를 이용하여 강압하며, 커패시터는 기본상 추가 에너지를 소비하지 않기 때문에, 차지 펌프를 사용하면 강압 과정의 전력 소모를 감소할 수 있다. 구체적으로, 차지 펌프 내부의 스위치 트랜지스터는 일정한 방법으로 커패시터의 충전과 방전을 제어하고, 입력 전압을 일정한 계수(본 발명의 실시예에서 선택되는 계수는 1/N이다)로 낮춰, 필요하는 공급 전압을 획득한다.
이하, 구체적인 실시예와 결합하여, 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 도 4의 예는 단지 당업자가 본 발명의 실시예를 이해하는 것을 돕기 위한 것이며, 본 발명의 실시예를 특정 수치 또는 특정 상황에 한정하고자 하는 것은 아니다. 당업자라면 도 4의 실시예에 따라 다양한 수정 또는 변경을 실시할 수 있으며, 이러한 수정 또는 변경도 본 발명의 실시예의 범위 내에 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 충전 관리 회로(121)는 전력 경로 관리 기능을 갖는 부스트 충전기(Boost Charger)를 선택할 수 있다. 부스트 충전기의 VCC 핀은 충전 인터페이스의 VBUS에 연결될 수 있으며, 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압(예를 들면, 5V)을 수신하는 데에 사용된다. 부스트 충전기의 VBAT 핀은 여러 셀(11)에 연결될 수 있으며, 충전 전압(여러 셀의 총 전압보다 크다)을 공급하는 데에 사용된다. 부스트 충전기 또한 시스템(13)에 전력을 공급하는 데에 사용되는 핀을 포함할 수 있으며, 제 1 전압을 출력하는 데에 사용되며, 제 1 전압 또는 제 2 전압은 강압 회로(122)에 의해 강압된 다음에 시스템(13)의 공급 전압을 형성한다. 또한, 부스트 충전기는 전력 경로 관리 기능을 가지며, 강압 회로(122)를 제어하여 전원 공급 장치(20)와 여러 셀(11) 사이에서 동적으로 전력을 획득하도록 한다.
설명해야 할 것은, 도 4의 실시예에 있어서, 강압 회로(122)와 부스트 충전기는 별도로 설치되어 있지만, 본 발명의 실시예는 이것에 한정되는 것은 아니며, 일부 실시예에 있어서, 강압 회로(122)를 부스트 충전기에 집적할 수 있으며, 부스트 충전기의 전력 공급용 핀에서 출력되는 전압이 시스템(13)의 전력 공급 요구를 만족하는 공급 전압이 되도록 한다.
관련 기술에서 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 전원 공급 장치가 언급된다. 전원 공급 장치는 정전압 모드에서 작동한다. 정전압 모드에서, 전원 공급 장치의 출력 전압은 거의 일정하게 유지하며, 예를 들어, 5V, 9V, 12V 또는 20V 등이다.
전원 공급 장치의 출력 전압은 배터리 양단에 직접 인가하기에 적합하지 않고, 충전 대기 설비 내의 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 얻기 위하여, 충전 대기 설비 내의 변환 회로에 의해 변환될 필요가 있다.
배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 요구를 만족하도록, 변환 회로는 전원 공급 장치의 출력 전압을 변환하는 데에 사용된다.
하나의 예시로서, 변환 회로는 충전 집적 회로(integrated circuit, IC)와 같은 충전 관리 모듈일 수 있다. 배터리의 충전 과정에서, 변환 회로는 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류를 관리하는 데에 사용된다. 변환 회로는 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류에 대한 관리를 실현하기 위하여 전압 피드백 모듈의 기능 및/또는 전류 피드백 모듈의 기능을 가질 수 있다.
예를 들어, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프를 이용하여 트리클 충전 단계에서 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류 크기(예컨대, 제 1 충전 전류)를 만족하도록 한다. 정전류 충전 단계에서, 변환 회로는 전류 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류 크기(예컨대, 제 2 충전 전류이고, 제 2 충전 전류는 제 1 충전 전류보다 클 수 있음)를 만족하도록 한다. 정전압 충전 단계에서, 변환 회로는 전압 피드백 루프를 이용하여 정전압 충전 단계에서 배터리 양단에 인가되는 전압 크기가 배터리의 예상되는 충전 전압의 크기를 만족하도록 한다.
하나의 예시로서, 전원 공급 장치의 출력 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압보다 클 경우, 변환 회로는 전원 공급 장치의 출력 전압에 대하여 강압 처리를 실시하여, 강압 변환 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다. 또 하나의 예시로서, 전원 공급 장치의 출력 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압보다 작을 경우, 변환 회로는 전원 공급 장치의 출력 전압에 대하여 승압 처리를 실시하여, 승압 변환 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다.
또 하나의 예시로서, 전원 공급 장치에서 5V의 정전압을 출력하는 것을 예로 들면, 배터리가 단일 셀(리튬 배터리 셀일 경우, 단일 셀의 충전 차단 전압은 4. 2V임)을 포함하는 경우, 변환 회로 (예컨대, Buck 강압 회로)는 전원 공급 장치의 출력 전압에 대하여 강압 처리를 실시할 수 있으며, 강압 처리 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다.
또 하나의 예시로서, 전원 공급 장치에서 5V의 정전압을 출력하는 것을 예로 들면, 배터리가 직렬로 연결된 두개 또는 두개 이상의 셀(리튬 배터리 셀일 경우, 단일 셀의 충전 차단 전압은 4.2V임)을 포함하는 경우, 변환 회로 (예컨대, 부스트 승압 회로)는 전원 공급 장치의 출력 전압에 대하여 승압 처리를 실시할 수 있으며, 승압 후의 충전 전압이 배터리의 예상되는 충전 전압의 요구를 만족하도록 한다.
변환 회로는 회로 전환 효율 저하로 인해 변환되지 않은 부분의 전기 에너지를 열량으로 손실하게 된다. 이 부분의 열량은 충전 대기 설비 내부에 축적된다. 충전 대기 설비의 설계 공간과 산열 공간은 모두 협소(예컨대, 사용자가 사용하는 이동 단말기의 물리적 크기는 점점 가볍고 얇아지고 있고, 또한 이동 단말기의 성능을 향상시키기 위해 다수의 전자 부품이 이동 단말기 내부에 조밀하게 배치되어 있음)하기 때문에, 변환 회로의 설계상의 어려움을 향상시킬 뿐만 아니라, 충전 대기 설비 내부에 축적된 열량도 신속하게 제거하기 어렵게 되고, 따라서 충전 대기 설비의 이상을 유발한다.
예를 들어, 변환 회로에 축적된 열량은 변환 회로 부근의 전자 부품에 열적 간섭을 일으켜 전자 부품의 비정상적인 작동을 야기할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량은 변환 회로 및 그 부근의 전자 부품의 사용 수명을 단축시킬 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 배터리에 열 간섭이 일어나 배터리의 비정상적인 충전과 방전을 야기할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 충전 대기 설비의 온도가 상승되어 충전 과정에서 사용자의 사용 경험에 영향을 끼칠 수 있다. 또 다른 예를 들면, 변환 회로에 축적된 열량으로 인해 변환 회로 자체의 단락을 초래하여 전원 공급 장치의 출력 전압이 배터리 양단에 직접 인가되어 비정상적인 충전을 일으킬 수 있으며, 배터리가 장기간 과전압 충전 상태에 있는 경우, 심지어 배터리의 폭발을 일으킬 수 있어 사용자의 안전을 위태롭게 한다.
본 발명의 실시예는 출력 전압을 조정할 수 있는 전원 공급 장치를 제공한다. 전원 공급 장치는 배터리의 상태 정보를 얻을 수 있다. 배터리 상태 정보는 배터리의 현재 전기량 정보 및/또는 전압 정보를 포함한다. 전원 공급 장치는 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자신의 출력 전압을 조정하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다. 전원 공급 장치의 조정된 다음에 출력된 전압을 직접 배터리 양단에 인가하여 배터리를 충전할 수 있다(이하 "직접 충전"이라고 한다). 또한 배터리 충전 과정의 정전류 충전 단계에서, 전원 공급 장치의 조정된 다음에 출력된 전압을 직접 배터리 양단에 인가하여 배터리를 충전할 수 있다.
전원 공급 장치는 배터리의 충전 전압/또는 충전 전류를 관리하기 위하여 전압 피드백 모듈 및 전류 피드백 모듈의 기능을 가질 수 있다.
전원 공급 장치는 다음과 같이 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자신의 출력 전압을 조정할 수 있다. 즉, 전원 공급 장치는 배터리의 상태 정보를 실시간으로 획득할 수 있으며, 매번 획득한 배터리의 실시간 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자신의 출력 전압을 조정하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류를 만족하도록 한다.
전원 공급 장치는 다음과 같이 실시간으로 획득한 배터리의 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자신의 출력 전압을 조정한다. 즉, 충전 과정에서 배터리의 전압이 지속적으로 상승함에 따라, 전원 공급 장치는 충전 과정의 서로 다른 시점에서 배터리의 현재 상태 정보를 획득할 수 있고, 또한 배터리의 현재 상태 정보에 따라 전원 공급 장치 자신의 출력 전압을 실시간으로 조정하여 배터리의 예상되는 충전 전압 및/또는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다.
예를 들어, 배터리의 충전 과정은 트리클 충전 단계, 정전압 충전 단계 및 정전류 충전 단계 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트리클 충전 단계에 있어서, 전원 공급 장치는 트리클 충전 단계에서 제 1 충전 전류를 출력하여 배터리를 충전할 수 있으며, 따라서 배터리의 예상되는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다(제 1 충전 전류는 일정한 직류 전류일 수 있다). 정전류 충전 단계에 있어서, 전원 공급 장치는 전류 피드백 루프를 이용하여 정전류 충전 단계에서 전원 공급 장치에서 출력되고 또한 배터리에 들어가는 전류가 배터리의 예상되는 충전 전류의 요구를 만족하도록 한다(예를 들어, 제 2 충전 전류이고, 맥동 파형의 전류일 수 있으며, 제 2 충전 전류는 제 1 충전 전류보다 클 수 있고, 정전류 충전 단계의 맥동 파형의 전류 피크값이 트리클 충전 단계의 일정한 직류 전류의 크기보다 클 수 있으며, 정전류 충전 단계의 "정전류"는 맥동 파형의 전류 피크값 또는 평균값이 거의 일정하게 유지하는 것을 말한다). 정전압 충전 단계에 있어서, 전원 공급 장치는 전압 피드백 루프를 이용하여 정전압 충전 단계에서 전원 공급 장치에서 충전 대기 설비로 출력되는 전압(즉, 일정한 직류 전압)이 일정하게 유지되도록 한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서 언급된 전원 공급 장치는 주로 충전 대기 설비 내의 배터리의 정전류 충전 단계를 제어하는 데에 사용된다. 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 실시예에 언급된 전원 공급 장치와 충전 대기 설비 내의 추가 충전 칩이 협동하여 충전 대기 설비 내의 배터의리 트리클 충전 단계 및 정전압 충전 단계를 제어할 수 있다. 정전류 충전 단계와 비교하면, 배터리가 트리클 충전 단계 및 정전압 충전 단계에서 받은 충전 전력은 비교적 작기 때문에, 충전 대기 설비 내부의 충전 칩의 효율 변환 손실과 열 축적은 허용될 수 있다. 설명해야 하는 것은, 본 발명의 실시예에 언급된 정전류 충전 단계 또는 정전류 단계는 전원 공급 장치의 출력 전류를 제어하는 충전 모드를 말하며, 전원 공급 장치의 출력 전류가 완전히 일정하게 유지되도록 요구하지 않고, 예를 들어, 전원 공급 장치에서 출력되는 맥동 파형의 전류의 피크값 또는 평균값이 거의 변하지 않고, 또는 일정 기간 동안 거의 변하지 않는 것을 말한다. 예를 들어, 사실, 전원 공급 장치는 정전류 충전 단계에서 일반적으로 다단식 정전류 충전 방식으로 충전한다.
다단식 정전류 충전(multi-stage constant current charging)은 N(N은 2 이상의 정수)개의 정전류 단계를 가질 수 있다. 다단식 정전류 충전은 소정의 충전 전류로 제 1 단계의 충전을 시작한다. 다단식 정전류 충전의 N개의 정전류 단계는 제 1 단계로부터 제(N-1) 단계까지 순차적으로 수행된다. 정전류 단계 중 이전 정전류 단계에서 다음 정전류 단계로 이동한 후, 맥동 파형의 전류 피크 값 또는 평균 값은 작아질 수 있다. 배터리 전압이 충전 종단 전압 문턱값(threshold value)에 도달하면, 정전류 단계 중의 이전 정전류 단계는 다음 정전류 단계로 이동된다. 인접한 2개의 정전류 단계 사이의 전류 전환 과정은 점차적인 변화일 수 있고, 또는 단계식 점프 변화일 수 도 있다.
또한, 전원 공급 장치의 출력 전류가 맥동 직류 전류인 경우, 정전류 모드는 맥동 직류 전류의 피크 값 또는 평균값을 제어하는 충전 모드, 즉 전원 공급 장치의 출력 전류의 피크 값이 정전류 모드에 대응하는 전류를 초과하지 않도록 제어하는 것을 가르킬 수있다. 또한, 전원 공급 장치의 출력 전류가 교류 전류인 경우, 정전류 모드는 교류 전류의 피크 값을 제어하는 충전 모드를 가르킬 수있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 전원 공급 장치에서 출력되는 맥동 파형의 전압을 충전 대기 설비의 배터리에 직접 인가하여 배터리를 충전할 경우, 충전 전류는 만두형태 웨이브(steamed bun wave)와 같은 맥동 파(pulsating wave)로 표현될 수 있다. 충전 전류는 간헐적으로 배터리를 충전할 수 있다는 것을 이해할 수 있고, 충전 전류의 주기는 교류 전류망과 같은 입력된 교류 전류의 주파수에 따라 변화된다. 예를 들어, 충전 전류의 주기에 대응하는 주파수는 전력망 주파수의 정수 배 또는 역수 배이다. 또한 충전 전류는 간헐적으로 배터리를 충전시킬 경우, 충전 전류에 대응하는 전류 파형은 전력망과 동기화된 하나 또는 한 그룹의 펄스로 구성될 수 있다.
하나의 예시로서, 본 발명의 실시예에서, 배터리는 충전 과정 (예를 들어, 트리클 충전 단계, 정전류 충전 단계 및 정전압 충전 단계 중 적어도 하나)에서 전원 공급 장치에서 출력되는 맥동 직류 전류(방향은 변하지 않고, 진폭 크기는 시간에 따라 변함), 교류 전류(방향과 진폭 크기는 모두 시간에 따라 변함) 또는 직류 전류(즉, 일정한 직류이며, 진폭 크기와 방향은 모두 시간에 따라 변하지 않음)를 받을 수 있다.
관련 기술의 전원 공급 장치 및 본 발명의 실시예에 관련된 출력 전압이 조정 가능한 전원 공급 장치의 작동 방식과 협동하기 위해, 본 발명의 실시예에 있어서, 충전 대기 설비(10)의 내부에 제 1 충전 채널과 제 2 충전 채널을 포함하고 있다. 이하, 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 충전 대기 설비(10)는 제 1 충전 채널(14)과 제 2 충전 채널(15)을 포함할 수 있다. 변환 회로(12)는 제 1 충전 채널(14)에 위치할 수 있다. 제 2 충전 채널(15)은 전원 공급 장치(20)의 출력 전압과 출력 전류를 수신하고, 또한 전원 공급 장치(20)의 출력 전압 및 출력 전류를 여러 셀(11)의 양단에 직접 인가하여 여러 셀(11)을 충전하는 데에 사용된다.
또한,도 5에 도시된 충전 대기 설비(10)는 통신 제어 회로(16)를 더 포함할 수 있다. 제 2 충전 채널(15)을 사용하여 여러 셀(11)을 충전할 경우, 전원 공급 장치(20)의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 여러 셀(11)의 현재 충전 단계와 일치하도록, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 통신(양방향 통신이며, 예를 들어, 도 5에 도시된 통신 라인(18)을 통해 통신할 수 있으며, 통신 라인(18)은 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비(10) 사이의 통신 인터페이스의 데이터 라인일 수 있다)하여, 전원 공급 장치(20)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어할 수 있다.
예를 들어, 여러 셀(11)이 정전압 충전 단계에 있을 때, 전원 공급 장치(20)의 출력 전압이 정전압 충전 단계에 대응하는 충전 전압과 일치하도록, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 통신하여, 전원 공급 장치(20)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어할 수 있다.
또한, 여러 셀(11)이 정전류 충전 단계에 있을 때, 전원 공급 장치(20)의 출력 전류가 정전류 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 통신하여, 전원 공급 장치(20)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어할 수 있다.
또한, 일부 실시예에 있어서, 통신 제어 회로(16)는 또한 제 1 충전 채널(14)과 제 2 충전 채널(15) 사이의 전환을 제어하는 데에 사용된다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 통신 제어 회로(16)는 스위치(17)를 통해 제 2 충전 채널(15)에 연결될 수 있으며, 스위치(17)의 온/오프를 제어함으로써 제 1 충전 채널(14)과 제 2 충전 채널(15) 사이의 전환을 제어할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치(20)가 제 2 충전 채널(15)을 통해 여러 셀(11)을 충전하는 경우, 충전 대기 설비(10)는 전원 공급 장치(20)에 의해 제공되는 입력 전압에 따라 시스템(13)에 전력을 공급할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치(10)는 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 동작 가능하다. 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 충전 대기 설비(10)에 대한 충전 속도는 제 1 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 충전 대기 설비(10)에 대한 충전 속도보다 빠르다. 다시 말하면, 제 1 충전 모드에서 동작하는 전원 공급 장치(20)와 비교하면, 제 2 충전 모드에서 동작하는 전원 공급 장치(20)가 동일한 용량의 배터리를 완전히 충전하는데 필요하는 시간은 더 짧다. 또한 일부 실시예에 있어서, 제 1 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)는 제 1 충전 채널(14)을 통해 여러 셀(11)을 충전하고, 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)는 제 2 충전 채널(15)을 통해 여러 셀(11)을 충전한다.
제 1 충전 모드는 보통 충전 모드이고, 제 2 충전 모드는 급속 충전 모드이다. 보통 충전 모드에서 전원 공급 장치는 작은 전류(일반적으로 2.5A 미만)를 출력하거나 또는 작은 전력(일반적으로 15W 미만)으로 충전 대기 설비 내의 배터리를 충전한다. 보통 충전 모드에서 대용량의 배터리(예를 들면, 3000mA의 배터리임)를 완전히 충전하는데 통상적으로 몇시간이 걸린다. 급속 충전 모드에서 전원 공급 장치는 큰 전류(일반적으로 2.5A보다 크고, 예를 들면, 4.5A, 5A, 또는 그 이상이다)를 출력하거나 또는 높은 전력(일반적으로 15W 이상이다)으로 충전 대기 설비 내의 배터리를 충전한다. 보통 충전 모드와 비교하면, 급속 충전 모드에서 전원 공급 장치가 같은 용량의 배터리를 완전히 충전하는데 필요하는 시간은 크게 단축되고, 충전 속도도 더 빠르다.
본 발명의 실시예는, 전원 공급 장치(20)와 통신 제어 회로(16)의 통신 내용 및 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)의 출력에 대한 통신 제어 회로(16)의 제어 방식을 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 통신하여 충전 대기 설비 내의 여러 셀(11)의 현재 총 전압 및/또는 총 전기량을 교대하고, 여러 셀(11)의 현재 총 전압 및/또는 총 전기량에 따라 전원 공급 장치(10)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정할 수 있다. 이하, 구체적인 실시예와 결합하여 전원 공급 장치(20)와 통신 제어 회로(16) 사이의 통신 내용 및 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)의 출력에 대한 통신 제어 회로(16)의 제어 방식을 상세하게 설명한다.
이상, 본 발명의 실시예에 관한 기재는 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비(또는 충전 대기 설비의 통신 제어 회로(16))의 주체와 종속 관계를 한정하지 않는다. 다시 말하면, 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비 중의 하나는 마스터 장치로서 양방향 통신을 시작할 수 있으며, 이에 대응하여 다른 하나는 슬레이브 장치로서 마스터 장치에 의해 시작된 통신에 대하여 제 1 응답 또는 제 1 회답을 할 수 있다. 실시 가능한 방식으로서, 통신 과정에서 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비의 접지 레벨을 비교하여 마스터 장치와 슬레이브 장치의 신분을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비 사이의 양방향 통신의 구체적인 실시형태를 한정하지 않는다. 즉, 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비 중의 하나는 마스터 장치로서 통신을 시작하면, 이에 대응하여 다른 하나는 슬레이브 장치로서 마스터 장치에 의해 시작된 통신 대화에 대하여 제 1 응답 또는 제 1 회답을 할 수 있고, 마스터 장치는 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 수 있으며, 즉 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 모드에 관하여 한번 협상하였다고 볼 수 있다. 실시 가능한 방식으로서, 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 모드에 관하여 여러번 협상한 다음에, 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 동작을 실행함으로써, 협상 후 충전 과정의 안전성과 신뢰성을 확보하도록 한다.
마스터 장치는 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 따라 제 2 응답을 다음과 같이 할 수 있다. 마스터 장치는 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하고, 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 수 있다. 하나의 예시로서, 마스터 장치는 미리 설정된 시간 내에 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하면, 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 하는 것은, 구체적으로, 마스터 장치와 슬레이브 장치는 충전 모드에 관하여 한번 협상하고, 협상 결과에 따라 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전 조작을 실행하며, 즉 전원 공급 장치(20)는 협상 결과에 따라 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 작동하면서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 말한다.
마스터 장치는 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 따라 제 2 응답을 다음과 같이 할 수 있다. 마스터 장치는 미리 설정된 시간 내에 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하지 못하였더라도 여전히 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 수 있다. 예시로서, 마스터 장치는 미리 설정된 시간 내에 통신 대화에 대한 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답을 수신하지 못하였더라도 여전히 슬레이브 장치의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 하는 것은, 구체적으로, 마스터 장치와 슬레이브 장치는 충전 모드에 관하여 한번 협상하고, 제 1 충전 모드에서 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 충전을 실행하며, 즉 전원 공급 장치(20)는 제 1 충전 모드에서 작동하면서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 말한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 대기 설비가 마스터 장치로서 통신 대화를 시작하고, 전원 공급 장치(20)는 슬레이브 장치로서 마스터 장치에 의해 시작된 통신 대화에 대하여 제 1 응답 또는 제 1 회답을 한 다음에, 충전 대기 설비는 전원 공급 장치(20)의 제 1 응답 또는 제 1 회답에 대하여 제 2 응답을 할 필요가 없다. 즉, 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비는 충전 모드에 관하여 한번 협상하였다고 볼 수 있으며, 전원 공급 장치(20)는 협상 결과에 따라 제 1 충전 모드 또는 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 공급 장치(20)의 출력을 제어할 수 있도록, 통신 제어 회로(16)는 충전 인터페이스의 데이터 라인을 통해 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비 사이의 충전 모드를 협상하는 것을 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여 전원 공급 장치(20)와 충전 대기 설비 사이의 충전 모드를 협상하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)가 보내는 제 1 명령어를 수신하고, 제 1 명령어는 충전 대기 설비가 제 2 충전 모드를 선택할지 여부를 문의하는데 사용된다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)에 제 1 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 1 명령어 응답 명령어는 충전 대기 설비가 제 2 충전 모드를 선택하는데 동의하는지 여부를 지시하는데 사용된다. 충전 대기 설비가 제 2 충전 모드를 선택하는 데에 동의하는 경우, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)를 제어하여 제 1 충전 채널(14)을 통해 여러 셀에 대하여 충전한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 공급 장치(20)의 출력을 제어할 수 있도록, 통신 제어 회로(16)는 데이터 라인을 통해 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전압을 결정하는 것을 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전압을 결정하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)가 보내는 제 2 명령어를 수신하고, 제 2 명령어는 전원 공급 장치(20)의 출력 전압과 충전 대기 설비의 여러 셀(11)의 현재 총 전압이 일치하는지 여부를 문의하는데 사용된다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)에 제 2 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 2 명령어 응답 명령어는 전원 공급 장치(20)의 출력 전압이 충전 대기 설비의 여러 셀(11)의 현재 총 전압과 일치하거나, 높거나 또는 낮은지를 지시하는데 사용된다. 또는, 제 2 명령어는 전원 공급 장치(20)의 현재 출력 전압을 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전압으로 하는데 적합한지 여부를 문의하는데 사용되고, 제 2 명령어 응답 명령어는 전원 공급 장치(20)의 현재 출력 전압이 적합되거나, 높거나 또는 낮은지를 지시하는데 사용된다. 전원 공급 장치(20)의 현재 출력 전압과 여러 셀의 현재 총 전압이 일치하거나, 또는 전원 공급 장치(20)의 현재 출력 전압을 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전압으로 하는데 적합하다는 것은, 전원 공급 장치(20)의 현재 출력 전압이 여러 셀의 현재 총 전압보다 약간 높고, 또한 전원 공급 장치(20)의 출력 전압과 여러 셀의 현재 총 전압 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있다(일반적으로 수백 밀리 볼트(mV) 임)는 것을 의미한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 공급 장치(20)의 출력을 제어할 수 있도록, 통신 제어 회로(16)는 데이터 라인을 통해 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전류을 결정하는 것을 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전류을 결정하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)가 보내는 제 3 명령어를 수신하고, 제 3 명령어는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의하는데 사용된다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)에 제 3 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 3 명령어 응답 명령어는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시하는데 사용되며, 따라서 전원 공급 장치(20)는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류에 따라 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전류을 결정한다. 통신 제어 회로(16)는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류에 따라 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전류을 결정하는 방식은 여러가지가 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치(20)는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전류로 특정할 수 있으며, 또는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류 및 자신의 전류 출력 능력 등 요소를 종합적으로 고려한 다음에 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치(20)가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는데 사용되는 충전 전류을 결정할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 공급 장치(20)의 출력을 제어할 수 있도록, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 제 2 충전 모드를 사용하여 충전하는 과정에서, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여, 전력 공급 장치(20)의 출력 전류를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
구체적으로, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여, 전력 공급 장치(20)의 출력 전류를 조정하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)가 보내는 제4 명령어를 수신하고, 제 4 명령어는 여러 셀의 현재 총 전압을 문의하는데 사용된다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)에 제 4 명령어 응답 명령어를 보내며, 제 4 명령어 응답 명령어는 여러 셀의 현재 총 전압을 지시하는데 사용되며, 따라서 전원 공급 장치(20)는 여러 셀의 현재 총 전압에 따라 전원 공급 장치(20)의 출력 전류를 조정할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 제 2 충전 모드에서의 전원 공급 장치(20)의 출력을 제어할 수 있도록, 통신 제어 회로(16)는 데이터 라인을 통해 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하는 것은, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여, 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
구체적으로, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)와 양방향 통신을 진행하여, 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 판단하는 것은, 다음과 같은 단계를 포함한다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)가 보내는 제 4 명령어를 수신하고, 제 4 명령어는 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압을 문의하는데 사용된다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)에 제 4 명령어 응답 명령어를 보내고, 제 4 명령어 응답 명령어는 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압을 지시하는데 사용되며, 따라서 전원 공급 장치(20)는 전원 공급 장치(20)의 출력 전압과 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압에 따라 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치(20)는 전원 공급 장치(20)의 출력 전압과 충전 대기 설비의 현재 전압 사이의 전압 차이가 미리 설정된 전압 문턱값보다 크다고 판단할 경우, 이 전압 차이를 전원 공급 장치(20)가 출력하는 현재 전류값으로 나누고 얻은 임피던스가 미리 설정된 임피던스 문턱값보다 크다는 것을 의미하며, 즉 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다는 것을 확인할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 인터페이스의 접촉 불량은 충전 대기 설비에 의해 확정할 수도 있다. 예를 들어, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)에 제 6 명령어를 보내고, 제 6 명령어는 전원 공급 장치(20)의 출력 전압을 문의하는 데에 사용된다. 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)가 보내는 제 6 명령어 응답 명령어를 수신하고, 제 6 명령어 응답 명령어는 전원 공급 장치(20)의 출력 전압을 지시하는데 사용된다. 통신 제어 회로(16)는 배터리의 현재 전압과 전원 공급 장치(20)의 출력 전압에 따라 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부를 판단한다. 통신 제어 회로(16)는 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다고 판단할 경우, 통신 제어 회로(16)는 전원 공급 장치(20)에 제 5 명령어를 보내고, 제 5 명령어는 충전 인터페이스의 접촉 불량을 지시하는데 사용된다. 전원 공급 장치(20)는 제 5 명령어를 수신한 다음에 제 2 충전 모드를 종료할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 전원 공급 장치와 충전 대기 설비 (구체적으로, 충전 대기 설비의 제어 유닛일 수 있음) 사이의 통신 과정을 더욱 상세하게 설명한다. 도 6의 실시예는 단지 당업자을 도와 본 발명의 실시예를 이해하는 데에 사용되며, 본 발명의 실시예는 예시된 구체적인 수치 또는 구체적인 특정 상황에 한정되지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 당업자라면, 도 6의 실시예에 따라, 다양한 동등한 수정 및 변경이 가능하며, 이러한 수정이나 변경도 본 발명의 실시예의 범위에 포함되는 것은 분명하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전원 공급 장치와 충전 대기 설비 사이의 통신 과정(또는 급속 충전 과정의 통신 과정)은 다음과 같은 다섯 단계를 포함할 수 있다.
단계 1:
충전 대기 설비는 전원 공급 장치와 연결된 후에 데이터 라인(D+, D-)을 통해 전원 공급 장치의 종류를 검출할 수있다. 전원 공급 장치가 전원 공급 장치인 것으로 검출된 경우, 충전 대기 설비가 흡수하는 전류는 미리 설정된 전류 문턱값(I2)(예를 들면, 1A일 수 있음)보다 클 수 있다. 전원 공급 장치는, 미리 설정된 시간(예를 들어, 연속 T1시간 일 수 있음) 내에 전원 공급 장치의 출력 전류가 I2이상인 것으로 검출된 경우, 충전 대기 설비가 이미 전원 공급 장치의 종류를 식별하였다고 볼 수있다. 그 다음에 전원 공급 장치는 충전 대기 설비와 협상하기 시작하고, 충전 대기 설비에 명령어 1(상기 제 1 명령어에 대응됨)을 보내여 충전 대기 설비에 아래 내용을 문의하며, 즉 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 동의하는지 여부를 문의한다.
전원 공급 장치는 충전 대기 설비가 보낸 명령어 1의 응답 명령어를 수신하고, 또한 명령어 1의 응답 명령어는 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하지 않는다고 지시하는 경우, 전원 공급 장치는 다시 전원 공급 장치의 출력 전류를 검출한다. 미리 설정된 지속 시간(예를 들어, 연속 T1시간 일 수 있음) 내의 전원 공급 장치의 출력 전류가 여전히 I2 이상인 경우, 전원 공급 장치는 다시 충전 대기 설비에 명령어 1을 보내여 충전 대기 설비에 아래 내용을 문의하며, 즉 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 동의하는지 여부를 문의한다. 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의할 때까지 또는 전원 공급 장치의 출력 전류가 I2 이상인 조건을 만족하지 않을 때까지 전원 공급 장치는 단계 1의 상술한 단계를 반복한다.
전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하면 통신 과정은 단계 2로 들어간다.
단계 2:
전원 공급 장치의 출력 전압은 여러 등급을 포함할 수 있다. 전원 공급 장치는 충전 대기 설비에 명령어 2(상기 제 2 명령어에 대응됨)를 보내여 전원 공급 장치의 출력 전압(현재 출력 전압)과 충전 대기 설비 내의 배터리의 현재 전압이 일치하는지 여부를 문의한다.
충전 대기 설비는 전원 공급 장치에 명령어 2 응답 명령어를 보내여 전원 공급 장치의 출력 전압이 충전 대기 설비 내의 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)과 일치하거나, 높거나 또는 낮은지를 지시한다. 명령어 2 응답 명령어가 전원 공급 장치의 출력 전압이 높거나 또는 낮다고 지시할 경우, 전원 공급 장치는 전원 공급 장치의 출력 전압을 하나의 등급 정도 조정한 다음에 다시 충전 대기 설비에 명령어 2를 보내여 전원 공급 장치의 출력 전압이 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)과 일치하는지 여부를 다시 문의한다. 충전 대기 설비가 전원 공급 장치의 출력 전압과 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압이 일치하다고 확인할 때까지 단계 2의 상술한 단계를 반복하며, 단계 3으로 들어간다.
단계 3:
전원 공급 장치는 충전 대기 설비에 명령어 3(상기 제 3 명령어에 대응됨)을 보내여 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 문의한다. 충전 대기 설비는 전원 공급 장치에 명령어 3 응답 명령어를 보내여 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류를 지시하고, 단계 4로 들어간다.
단계 4:
전원 공급 장치는 충전 대기 설비가 현재 지원하는 최대 충전 전류에 따라 제 2 충전 모드에서 전원 공급 장치가 출력하려는 충전 대기 설비를 충전하는 데에 사용되는 충전 전류를 확정하고, 단계 5, 즉 정전류 충전 단계로 들어간다.
단계 5:
정전류 충전 단계로 들어간 다음에, 전원 공급 장치는 소정 시간 간격으로 충전 대기 설비에 명령어 4(상기 제 4 명령어에 대응됨)를 보내여 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)을 문의한다. 충전 대기 설비는 전원 공급 장치에 명령어 4 응답 명령어를 보내여 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)을 피드백한다. 전원 공급 장치는 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)에 따라 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는지 여부 및 전원 공급 장치의 출력 전류를 낮출 필요가 있는지 여부를 판단한다. 전원 공급 장치는 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다고 판단할 때 충전 대기 설비에 명령어 5(상기 제 5 명령어에 대응됨)를 보내고, 전원 공급 장치는 제 2 충전 모드를 종료하며, 그 다음에 재설정하고 다시 단계 1로 들어간다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 1에서 충전 대기 설비가 명령어 1 응답 명령어를 보낼 때, 명령어 1 응답 명령어는 충전 대기 설비의 경로 임피던스 데이터(path impedance data)(또는 정보)를 포함할 수 있다. 충전 대기 설비의 경로 임피던스 데이터는 단계 5에서 충전 인터페이스가 좋은 접촉 상태에 있는지 여부를 판단하는 데에 사용된다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 2에서 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의한 후로부터 전원 공급 장치가 그 출력 전압을 적절한 충전 전압으로 조정하는데 걸리는 시간을 특정 범위 내로 제어할 수 있다. 만약 이 시간이 미리 설정된 범위를 초과하면, 전원 공급 장치 또는 충전 대기 설비는 통신 과정에 이상이 있다고 판단하며, 재설정하고 다시 단계 1로 들어간다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 2에서 전원 공급 장치의 출력 전압이 충전 대기 설비의 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)보다 ΔV(ΔV는 200~500mV로 설정될 수 있음)정도 높을 경우, 충전 대기 설비는 전원 공급 장치에 명령어 2 응답 명령어를 보내여 전원 공급 장치의 출력 전압이 충전 대기 설비의 배터리의 전압(여러 셀의 총 전압)과 일치하다는 것을 지시한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 4에서 전원 공급 장치의 출력 전류의 조정 속도를 특정 범위 내에 제어할 수 있으며, 이렇게 하면 지나치게 빠른 조정 속도로 인한 충전 과정의 이상을 피할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 5에서 전원 공급 장치의 출력 전류의 변동은 5% 이내로 제어할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 단계 5에서 전원 공급 장치는 충전 회로의 경로 임피던스를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 전원 공급 장치는 전원 공급 장치의 출력 전압, 출력 전류 및 충전 대기 설비에 의해 피드백된 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)에 따라 충전 회로의 경로 임피던스를 모니터링할 수 있다. "충전 회로의 경로 임피던스"가 "충전 대기 설비의 경로 임피던스＋충전 케이블의 임피던스"보다 클 경우, 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있다는 것으로 간주할 수 있으며, 전원 공급 장치는 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 중지한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하기 시작한 다음에, 전원 공급 장치와 충전 대기 설비 사이의 통신 시간 간격을 특정 범위 내로 제어할 수 있으며, 따라서 너무 짧은 통신 시간 간격으로 인한 통신 과정의 이상을 피할 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 과정의 중지(또는 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 중지함)은 회복 가능한 중지 및 회복 불가능한 중지 두가지로 나눌수 있다.
예를 들어, 충전 대기 설비의 배터리(여러 셀)가 완전히 충전되거나 또는 충전 인터페이스에 접촉 불량 현상이 있는 경우, 충전 과정이 중지되고 충전 통신 과정이 재설정되며, 충전 과정은 다시 단계 1로 들어간다. 그리고, 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하지 않으면, 통신 단계는 단계 2로 들어가지 않는다. 이럴 경우의 충전 과정의 중지는 회복 불가능한 중지로 간주 된다.
다른 예시로서, 전원 공급 장치와 충전 대기 설비 사이에 통신 이상이 발생할 경우, 충전 과정이 중지되고 충전 통신 과정이 재설정되며, 충전 과정은 다시 단계 1로 들어간다. 단계 1의 요구를 만족하는 경우, 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하며, 충전 과정을 회복한다. 이럴 경우의 충전 과정의 중지는 회복 가능한 중지로 간주된다.
또 다른 예시로서, 충전 대기 설비가 배터리(여러 셀)의 이상을 검출하면, 충전 과정이 중지되고 재설정되며 다시 단계 1로 들어간다. 그리고, 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의하지 않는다. 배터리(여러 셀)가 정상으로 돌아가고, 단계 1의 요구를 만족하는 경우, 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 충전 대기 설비가 동의한다. 이럴 경우의 급속 충전 과정의 중지는 회복 가능한 중지로 간주된다.
이상, 도 6에 도시된 통신 과정 또는 조작은 단지 예시일 뿐이다. 예를 들면, 단계 1에서 충전 대기 설비가 전원 공급 장치에 연결된 다음에, 충전 대기 설비와 전원 공급 장치 사이의 핸드셰이크 통신(handshake communication)은 충전 대기 설비에 의해 시작될 수 있다. 즉, 충전 대기 설비는 명령어 1을 보내여 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드를 선택할지 여부를 문의한다. 충전 대기 설비가 전원 공급 장치의 응답 명령어를 수신하고, 전원 공급 장치가 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비에 대하여 충전하는 것을 전원 공급 장치가 동의한다고 지시할 경우, 전원 공급 장치는 제 2 충전 모드에서 충전 대기 설비의 배터리(여러 셀)에 대하여 충전하기 시작한다.
다른 예시로서, 단계 5 다음에 정전압 충전 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 단계 5에서 충전 대기 설비는 전원 공급 장치에 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)을 피드백 할 수 있다. 배터리의 현재 전압(여러 셀의 현재 총 전압)이 정전압 충전 전압 문턱값에 도달하면, 충전 단계는 정전류 충전 단계에서 정전압 충전 단계로 바뀐다. 정전압 충전 단계에서 충전 전류가 점차 감소되고, 충전 전류가 어느 문턱값까지 감소되면, 충전 대기 설비의 배터리(여러 셀)가 완전히 충전됨을 의미하며, 충전 과정이 종료된다.
이상, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 장치에 관한 실시예를 상세하게 설명하였다. 이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명한다. 방법에 관한 설명과 장치에 관한 설명은 서로 대응된다는 것을 이해할 수 있다. 간결함을 위해 중복된 설명은 적절하게 생략한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7의 충전 방법은 충전 대기 설비(상술한 충전 대기 설비(10))에 적용될 수 있다. 충전 대기 설비는 서로 직렬로 연결된 여러 셀, 제 1 충전 채널, 제 2 충전 채널, 제 1 충전 채널에 위치한 변환 회로를 포함한다. 변환 회로는 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 입력 전압을 여러 셀의 충전 전압과 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하며, 충전 전압에 의해 여러 셀을 충전하고, 공급 전압에 의해 충정 대기 설비의 시스템에 전력을 공급하는 데에 사용된다. 제 2 충전 채널은 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 수신하고, 또한 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 여러 셀의 양단에 직접 인가하여 여러 셀을 충전하는 데에 사용된다. 도 7의 방법은,
710, 제 2 충전 채널을 사용하여 여러 셀을 충전할 경우, 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 여러 셀의 현재 충전 단계와 일치하도록, 전원 공급 장치와 통신하여, 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어하는 것을 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 변환 회로는 충전 관리 회로 및 강압 회로를 포함한다. 충전 관리 회로는 입력 전압을 수신하고, 또한 입력 전압을 충전 전압과 제 1 전압으로 변환하는 데에 사용되며, 제 1 전압은 충전 대기 설비의 시스템의 최대 동작 전압보다 크다. 강압 회로는 제 1 전압을 수신하고, 또한 제 1 전압을 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용된다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 충전 관리 회로는 또한 충전 대기 설비가 전원 공급 장치에 연결되어 있지 않는 경우에, 여러 셀에서 출력된 제 2 전압을 수신하고, 또한 제 2 전압을 강압 회로에 전송하는 데에 사용된다. 제 2 전압은 여러 셀의 총 전압이며, 제 2 전압은 충전 대기 설비의 시스템의 최대 동작 전압보다 크다. 강압 회로는 또한 제 2 전압을 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용된다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 강압 회로는 차지 펌프이다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압은 여러 셀의 총 전압보다 작고, 충전 관리 회로는 부스트 승압 회로 및 충전 IC를 포함한다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 부스트 승압 회로 및 충전 IC는 동일한 칩에 집적된다.
선택적으로, 일부 실시예에 있어서, 도 7의 방법은, 제 1 충전 채널과 제 2 충전 채널 간의 전환을 제어하는 것을 더 포함한다.
상술한 실시예에 있어서, 전부 또는 일부는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 또는 다른 임의의 조합에 의해 실현될 수 있다. 소프트웨어에 의해 실현하는 경우, 전부 또는 일부는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 실현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 하나 이상의 컴퓨터 명령어를 포함한다. 컴퓨터에 컴퓨터 프로그램 명령어를 로딩하여 실행되는 경우, 본 발명의 실시예에서 설명된 프로세스 또는 기능의 전부 또는 일부가 실행된다. 컴퓨터는 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 컴퓨터 네트워크, 또는 다른 프로그래밍 가능한 장치일 수 있다. 컴퓨터 명령어는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 저장될 수 있으며, 또는 하나의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에서 다른 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로 전송될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 명령어는 유선(예를 들어, 동축 케이블, 광섬유, 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL)) 또는 무선(예를 들어, 적외선, 무선, 마이크로파 등) 방식으로 한 웹 사이트, 컴퓨터, 서버 또는 데이터 센터에서 다른 웹 사이트, 컴퓨터, 서버 또는 데이터 센터로 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체는, 컴퓨터가 액세스할 수 있는 임의의 사용 가능한 매체, 또는 하나 이상의 사용 가능한 매체 통합을 포함하는 서버, 데이터 센터 등 데이터 저장 장치일 수 있다. 사용 가능한 매체는 자기 매체(예를 들면, 소프트 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프), 광학 매체(예를 들면, 디지털 비디오 디스크(digital video disc, DVD)), 또는 반도체 매체(예를 들면, 솔리드 스테이트 디스크(solid state disk, SSD)) 등일 수 있다.
본 영역의 일반 기술자라면 본문에서 공개된 실시예에서 설명된 각 예시의 유닛과 알고리즘 절차가 전자 하드웨어, 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 실행되는지는 기술 방안의 특정 애플리케이션과 설계 제약 조건에 의해 결정된다. 전문 기술자라면, 기술된 기능을 구현하기 위해, 각 애플리케이션에 대해 상이한 방법을 사용할 수 있지만, 이러한 구현은 본 발명의 범위를 벗어난 것으로 간주되어서는 안된다.
본 출원에서 제공되는 몇몇 실시예에서, 개시된 시스템, 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 장치의 실시예는 단지 예시적인 것이며, 예를 들어, 상기 유닛의 분할은 단지 논리적인 기능 분할일 뿐, 실제 구현에서는 다른 분할 방식이 있을 수 있으며, 예들 들어, 여러개의 유닛 또는 컴포넌트가 결합되거나 다른 시스템에 통합될 수 있고, 또는 일부 기능은 무시되거나 실행되지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 일부 인터페이스, 장치 또는 유닛을 통한 간접적 결합 또는 통신 연결일 수 있으며, 전기적, 기계적 또는 다른 형태일 수 있다.
분리된 구성 요소로 설명된 유닛은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수도 있고, 유닛으로 표시되는 구성 요소는 물리적 유닛일 수 있고 아닐 수도 있으며, 한 위치에 배치되거나 여러 네트워크 유닛에 분포되어 있을 수도 있다. 본 실시예 방안의 목적을 달성하기 위해 실제 요구에 따라 그중의 일부 또는 모든 유닛을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 각 실시예에서의 각 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 통합될 수 있고, 또는 각각의 유닛이 물리적으로 별도로 존재할 수도 있고, 또는 2개 이상의 유닛이 하나의 유닛에 통합될 수도 있다.
상술한 것은 단지 본출원의 구체적인 실시예일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위는 이것에 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 본 출원에 개시된 기술 범위내에서 변경 또는 교체를 쉽게 도출할 수 있으며, 이러한 변경 또는 교체는 모두 본 출원의 범위 내에 포함되어야 한다. 따라서 본 출원의 보호 범위는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (14)

  1. 서로 직렬로 연결된 여러 셀과 변환 회로를 포함하는 충전 대기 설비로서,
    상기 변환 회로는 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 상기 입력 전압을 상기 여러 셀의 충전 전압과 상기 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하며, 상기 충전 전압에 의해 상기 여러 셀을 충전하고, 상기 공급 전압에 의해 상기 충정 대기 설비의 시스템에 전력을 공급하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 회로는 충전 관리 회로 및 강압 회로를 포함하고,
    상기 충전 관리 회로는 상기 입력 전압을 수신하고, 또한 상기 입력 전압을 상기 충전 전압과 제 1 전압으로 변환하는 데에 사용되며, 상기 제 1 전압은 상기 충전 대기 설비의 시스템의 최대 동작 전압보다 크고,
    상기 강압 회로는 상기 제 1 전압을 수신하고, 또한 상기 제 1 전압을 상기 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 충전 관리 회로는 또한 상기 충전 대기 설비가 상기 전원 공급 장치에 연결되어 있지 않는 경우에, 상기 여러 셀에서 출력된 제 2 전압을 수신하고, 또한 상기 제 2 전압을 상기 강압 회로에 전송하는 데에 사용되며, 상기 제 2 전압은 상기 여러 셀의 총 전압이고, 상기 제 2 전압은 상기 충전 대기 설비의 시스템의 최대 동작 전압보다 크며,
    상기 강압 회로는 또한 상기 제 2 전압을 상기 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 강압 회로는 차지 펌프인 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중의 임의의 한 항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압은 상기 여러 셀의 총 전압보다 작고, 상기 충전 관리 회로는 부스트(Boost) 승압 회로 및 충전 IC를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 부스트 승압 회로 및 상기 충전 IC는 동일한 칩에 집적되는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 임의의 한 항에 있어서,
    상기 충전 대기 설비는 제 1 충전 채널, 제 2 충전 채널 및 통신 제어 회로를 포함하고,
    상기 변환 회로는 상기 제 1 충전 채널에 위치하고, 상기 제 2 충전 채널은 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 수신하고, 또한 상기 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 상기 여러 셀의 양단에 직접 인가하여 상기 여러 셀을 충전하는 데에 사용되며,
    상기 통신 제어 회로는 상기 제 2 충전 채널을 통해 상기 여러 셀을 충전하는 경우에, 상기 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 여러 셀의 현재 충전 단계와 일치하도록, 상기 전원 공급 장치와 통신하여 상기 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어하며,
    상기 통신 제어 회로는 또한 상기 제 1 충전 채널과 상기 제 2 충전 채널 사이의 전환을 제어하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 대기 설비.
  8. 충전 대기 설비에 사용되는 충전 방법으로서,
    상기 충전 대기 설비는 서로 직렬로 연결된 여러 셀, 제 1 충전 채널, 제 2 충전 채널, 상기 제 1 충전 채널에 위치한 변환 회로를 포함하고,
    상기 변환 회로는 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압을 수신하고, 상기 입력 전압을 상기 여러 셀의 충전 전압과 상기 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하며, 상기 충전 전압에 의해 상기 여러 셀을 충전하고, 상기 공급 전압에 의해 상기 충정 대기 설비의 시스템에 전력을 공급하는 데에 사용되며,
    상기 제 2 충전 채널은 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 수신하고, 또한 상기 전원 공급 장치의 출력 전압 및 출력 전류를 상기 여러 셀의 양단에 직접 인가하여 상기 여러 셀을 충전하는 데에 사용되며,
    상기 충전 방법은,
    상기 제 2 충전 채널을 사용하여 상기 여러 셀을 충전할 경우, 상기 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류가 상기 여러 셀의 현재 충전 단계와 일치하도록, 상기 전원 공급 장치와 통신하여, 상기 전원 공급 장치의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 변환 회로는 충전 관리 회로 및 강압 회로를 포함하고,
    상기 충전 관리 회로는 상기 입력 전압을 수신하고, 또한 상기 입력 전압을 상기 충전 전압과 제 1 전압으로 변환하는 데에 사용되며, 상기 제 1 전압은 상기 충전 대기 설비의 시스템의 최대 동작 전압보다 크고,
    상기 강압 회로는 상기 제 1 전압을 수신하고, 또한 상기 제 1 전압을 상기 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 충전 관리 회로는 또한 상기 충전 대기 설비가 상기 전원 공급 장치에 연결되어 있지 않는 경우에, 상기 여러 셀에서 출력된 제 2 전압을 수신하고, 또한 상기 제 2 전압을 상기 강압 회로에 전송하는 데에 사용되며, 상기 제 2 전압은 상기 여러 셀의 총 전압이고, 상기 제 2 전압은 상기 충전 대기 설비의 시스템의 최대 동작 전압보다 크며,
    상기 강압 회로는 또한 상기 제 2 전압을 상기 충전 대기 설비의 시스템의 공급 전압으로 변환하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 강압 회로는 차지 펌프인 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중의 임의의 한 항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압은 상기 여러 셀의 총 전압보다 작고, 상기 충전 관리 회로는 부스트(Boost) 승압 회로 및 충전 IC를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 부스트 승압 회로 및 상기 충전 IC는 동일한 칩에 집적되는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중의 임의의 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 제 1 충전 채널과 상기 제 2 충전 채널 사이의 전환을 제어하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
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