KR20200084011A - 충전 방법 및 충전 장치 - Google Patents

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Abstract

충전 방법 및 충전 장치를 제공한다. 충전 방법은 배터리에 다단 정전류 충전을 수행하는 단계; 배터리에 정전압 충전을 수행하는 단계를 포함하며, 정전류 충전의 정전류 충전 컷오프 전압은 표준 정전류 충전 컷오프 전압보다 크고, 정전압 충전의 정전압 충전 컷오프 전류는 표준 정전압 충전 컷오프 전류보다 크다. 본 발명은 더 높은 정전류 충전 컷오프 전압 및 정전압 충전 컷오프 전류를 설정하고, 또한 다단 정전류 충전 방식을 사용하여 정전류 충전하기 때문에, 배터리 셀의 충전 속도를 높일 수 있다.

Description

충전 방법 및 충전 장치
본 발명은 충전 기술분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 충전 방법 및 충전 장치에 관한 것이다.
배터리 셀은 일반적으로 정전류 정전압으로 충전된다. 배터리 셀은 먼저 정전류로 충전되며, 배터리 셀 양단의 전압이 표준 정전류 충전 컷오프 전압에 도달하면 정전압 충전 단계로 들어간다. 정전압 충전 단계에서는 배터리 셀은 고전압(표준 정전류 충전 컷오프 전압)으로 충전된다. 충전 과정이 진행됨에 따라 배터리 셀의 충전 전류는 점차 작아진다. 배터리 셀의 충전 전류가 표준 정전압 충전 컷오프 전류에 도달하면 충전은 종료된다.
상술한 충전 과정에서 정전압 충전 단계는 오랜 시간이 걸리므로 배터리 셀의 충전 속도가 느려진다.
본 발명은 배터리 셀의 충전 속도를 높일 수 있는 충전 방법 및 충전 장치를 제공한다.
제 1 양태에서, 본 발명은 충전 방법을 제공한다. 본 발명의 충전 방법은 아래 단계를 포함한다. 배터리에 정전류 충전을 수행한다. 정전류 충전 과정은 여러 충전 단계를 포함하고, 각 충전 단계는 하나의 충전 전류에 대응되며, 인접한 임의의 2개의 충전 단계에서 앞의 충전 단계에 대응하는 충전 전류는 뒤의 충전 단계에 대응하는 충전 전류보다 크다. 각 충전 단계에서는 대응하는 충전 전류를 사용하여 배터리의 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달할 때까지 충전한다. 목표 정전류 충전 컷오프 전압은 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압보다 크다. 배터리의 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달할 때까지 배터리에 정전압 충전을 수행한다. 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 배터리 셀의 표준 정전압 충전 컷오프 전류보다 크다.
제 2 양태에서, 본 발명은 충전 장치를 제공한다. 충전 장치는 파워 공급 회로와 충전 제어 회로를 포함한다. 파워 공급 회로는 충전 전력을 공급하는 데에 사용된다. 충전 제어 회로는 파워 공급 회로에 의해 공급되는 충전 전력에 따라 배터리에 정전류 충전을 수행하는 데에 사용된다. 정전류 충전 과정은 여러 충전 단계를 포함하고, 각 충전 단계는 하나의 충전 전류에 대응되며, 인접한 임의의 2개의 충전 단계에서 앞의 충전 단계에 대응하는 충전 전류는 뒤의 충전 단계에 대응하는 충전 전류보다 크다. 각 충전 단계에서는 대응하는 충전 전류를 사용하여 배터리의 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달할 때까지 충전한다. 목표 정전류 충전 컷오프 전압은 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압보다 크다. 충전 제어 회로는 파워 공급 회로에 의해 공급되는 충전 전력에 따라 배터리의 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달할 때까지 배터리에 정전압 충전을 수행하는 데에 사용된다. 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 배터리 셀의 표준 정전압 충전 컷오프 전류보다 크다.
본 발명은 더 높은 정전류 충전 컷오프 전압 및 정전압 충전 컷오프 전류를 설정하고, 또한 다단 정전류 충전(multi-stage constant-current charging) 방식을 사용하여 정전류 충전하기 때문에, 배터리 셀의 충전 속도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 각 충전 단계를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 다른 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6은 유선 충전 아키텍처에서의 충전 장치의 응용 방식을 나타내는 개략도이다.
도 7은 유선 충전 아키텍처에서의 충전 장치의 응용 방식을 나타내는 다른 개략도이다.
도 8은 무선 충전 아키텍처에서의 충전 장치의 응용 방식을 나타내는 개략도이다.
도 9는 무선 충전 아키텍처에서의 충전 장치의 응용 방식을 나타내는 다른 개략도이다.
본 명세서에서 언급되는 배터리는 리튬 배터리이다. 리튬 배터리는 보통 리튬 이온 배터리일 수 있으며, 폴리머 리튬 이온 배터리일 수도 있다.
본 명세서에서 언급되는 배터리는 하나의 배터리 셀 또는 여러 배터리 셀을 포함할 수있다. 배터리 셀은 배터리 팩(battery pack) 또는 셀(cell)이라고 할 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 표준 정전류 충전 컷오프 전압은 권장 정전류 충전 제한 전압 또는 공지 정전류 충전 제한 전압이라고도 한다. 표준 정전류 충전 컷오프 전압의 값은 배터리 셀의 유형과 관련되며, 본 발명의 실시예는 이것에 대하여 한정하지 않는다.
하나의 예시로서, 배터리 셀의 양극은 흑연, 소프트 카본, 하드 카본 중의 하나이고, 배터리 셀의 음극은 리튬 코발 테이트(Lithium cobaltate), 리튬 망가 네이트(lithium manganate), 리튬 니켈 코발 테이트(lithium nickel cobaltate), 리튬 니켈 코발트 망가 네이트(lithium nickel cobalt manganate) 중의 하나이며, 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압은 4.2~5.0V일 수 있다.
다른 예시로서, 배터리 셀의 양극은 흑연이고, 배터리 셀의 음극은 리튬 코발 테이트인 경우, 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압은 4.40V 또는 4.45V일 수 있다.
또 다른 예시로서, 배터리 셀의 양극은 흑연이고, 배터리 셀의 음극은 인산 철 리튬(lithium iron phosphate)인 경우, 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압은 3.6~3.8V일 수 있으며, 예를 들면, 3.7V일 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 표준 정전압 충전 컷오프 전류는 권장 정전압 충전 제한 전류 또는 공지 정전압 충전 제한 전류이라고도 한다. 예를 들어, 표준 정전압 충전 컷오프 전류의 값은 0.01~0.1C일 수 있다.
배터리 셀은 일반적으로 정전류 정전압으로 충전된다. 구체적으로, 배터리 셀 양단의 전압이 표준 정전류 충전 컷오프 전압에 도달할 때까지 우선 배터리 셀에 정전류 충전을 수행한다. 그 다음에 표준 정전류 충전 컷오프 전압을 충전 전압으로 하여 배터리 셀에 정전압 충전을 수행한다. 충전 과정이 진행됨에 따라 배터리 셀의 충전 전류는 점차 작아진다. 배터리 셀의 충전 전류가 표준 정전압 충전 컷오프 전류에 도달하면 충전은 종료된다.
정전류 충전 단계에서, 배터리 셀 양단의 전압은 일반적으로 두 부분이 포함된다. 첫번째 부분은 배터리 셀의 양극과 음극 사이의 안정된 전압이고, 두번째 부분은 배터리 셀의 내부 저항 및/또는 분극에 의해 발생하는 전압이다. 정전압 충전 단계에서 충전 전류는 점차 작아지고, 배터리 셀의 내부 저항 및/또는 분극에 의해 발생하는 전압도 점차 작아진다. 배터리 셀의 충전 전류가 표준 정전압 충전 컷오프 전류까지 도달하면, 배터리 셀의 내부 저항 및/또는 분극에 의해 발생하는 전압은 무시할 정도로 작아지며, 배터리 셀 양단의 전압은 거의 표준 정전류 충전 컷오프 전압에 도달한다.
하지만 상술한 충전 방식의 정전압 충전 단계의 충전 시간이 길기 때문에, 배터리 셀의 충전 속도가 느려진다. 또한, 정전압 충전 단계에서 배터리는 항상 고압 상태에 있으므로 배터리의 수명이 짧아진다. 정전류 충전 단계만을 남기고 정전압 충전 단계를 제거하면, 배터리 셀을 완전히 충전하도록 제어하기 어렵게 된다. 따라서, 종래의 정전압 정전류 충전 방식을 개선하여 정전압 정전류 충전 방식의 충전 속도를 높일 필요가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법의 흐름도이다. 도 1에 도시된 충전 방법은 단계 12 ~ 단계 14를 포함한다, 이하, 도 1의 각 단계를 상세하게 설명한다.
단계 12에서, 배터리에 정전류 충전을 수행한다. 정전류 충전 과정은 여러 충전 단계를 포함하고, 각 충전 단계는 하나의 충전 전류(또는 '충전율'이라고도 함)에 대응되며, 인접한 임의의 2개의 충전 단계에서 앞의 충전 단계에 대응하는 충전 전류(또는 '충전율'이라고도 함)는 뒤의 충전 단계에 대응하는 충전 전류(또는 '충전율'이라고도 함)보다 크다. 각 충전 단계에서는 대응하는 충전 전류를 사용하여 배터리의 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달할 때까지 충전한다. 목표 정전류 충전 컷오프 전압은 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압보다 크다.
단계 14에서, 배터리의 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달할 때까지 배터리에 정전압 충전을 수행한다. 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 배터리 셀의 표준 정전압 충전 컷오프 전류보다 크다. 정전압 충전에 사용하는 전압은, 예를 들어, 상술한 정전류 충전 컷오프 전압일 수 있으며, 즉 정전류 충전 컷오프 전압은 직접 정전압 충전 단계의 충전 전압으로 사용될 수 있다. 하나의 예시로서, 배터리 셀의 양극은 흑연, 소프트 카본, 하드 카본 중의 하나이고, 배터리 셀의 음극은 리튬 코발 테이트(Lithium cobaltate), 리튬 망가 네이트(lithium manganate), 리튬 니켈 코발 테이트(lithium nickel cobaltate), 리튬 니켈 코발트 망가 네이트(lithium nickel cobalt manganate) 중의 하나이며, 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압은 4.2~5.0V일 수 있다. 다른 예시로서, 배터리 셀의 양극은 흑연이고, 배터리 셀의 음극은 리튬 코발 테이트인 경우, 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압은 4.40V 또는 4.45V일 수 있다. 또 다른 예시로서, 배터리 셀의 양극은 흑연이고, 배터리 셀의 음극은 인산 철 리튬(lithium iron phosphate)인 경우, 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압은 3.6~3.8V일 수 있으며, 예를 들면, 3.7V일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 실제 수요에 따라 정전압 충전 단계의 전압은 정전류 충전 컷오프 전압보다 높거나 또는 낮을 수 있으며, 정전류 충전 단계가 종료될 때의 배터리 양단의 전압(배터리의 분극 전압을 포함하지 않는다)보다 크기만 하면 되며, 본 발명의 실시예는 이것에 대하여 한정하지 않는다.
본 발명의 실시예에 있어서, 정전류 충전의 정전류 충전 컷오프 전압 및 정전압 충전의 정전압 충전 컷오프 전류를 높여 정전류 충전 단계를 연장하고 정전압 충전 단계를 단축함으로써, 배터리의 충전 속도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 다단 정전류 방식으로 정전류 충전하기 때문에, 하나의 전류만 사용하는 기존의 정전류 충전과 비교하면, 정전류 충전 단계를 더 연장하고 정전압 충전 단계를 더 단축할수 있기 때문에, 배터리의 충전 속도가 더욱 향상된다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법은 배터리의 충전 전기량을 낮추지 않고서도, 정전압 충전 단계의 충전 시간를 줄여 충전 속도를 높일 수 있다. 또한 정전압 충전 단계를 단축하면 고전압으로 충전하는 시간이 짧아지고, 배터리의 사용 수명을 연장할 수 있다.
본 발명의 실시예는 목표 정전류 충전 컷오프 전압의 크기를 구체적으로 한정하지 않는다. 목표 정전류 충전 컷오프 전압의 크기는 배터리의 유형, 예상되는 충전 속도 등에 따라 설정할 수 있다. 예를 들어, 목표 정전류 충전 컷오프 전압은 다음과 같이 구성될 수 있다. 목표 정전류 충전 컷오프 전압과 표준 정전류 충전 컷오프 전압 사이의 전압 차이 β는 0＜β＜0.2V를 만족한다.
본 발명의 실시예는 목표 정전압 충전 컷오프 전류의 크기를 구체적으로 한정하지 않는다. 목표 정전압 충전 컷오프 전류의 크기는 배터리의 유형, 예상되는 충전 속도, 예상되는 완전히 충전된 배터리 전기량 등에 따라 설정할 수 있다. 예를 들어, 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 정전압 충전 후에 배터리 셀의 전기량이 배터리 셀의 배터리 용량에 도달하도록 구성된다.
'도달한다'라는 용어는 '거의 같음'을 의미하고, 배터리 셀의 전기량이 배터리 셀의 배터리 용량과 완전히 같도록 요구하지 않는다. 예를 들어, 배터리 셀의 표준 용량은 Q0이며, 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 정전압 충전 단계가 종료될 때에 배터리의 실제 용량 QZ이 0.98Q0＜QZ＜1.02Q0을 만족하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 다음과 같이 구성된다. 목표 정전압 충전 컷오프 전류와 표준 정전압 충전 컷오프 전류의 몫 N은 1＜N＜40를 만족한다. 여기서 N은 정수 또는 소수이다.
도 1의 실시예에서의 배터리는 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있고, 여러 배터리 셀을 포함할 수도 있으며, 예를 들면, 직렬로 연결된 여러 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리가 여러 배터리 셀을 포함하는 경우, 도 1의 실시예에서의 배터리 셀은 여러 배터리 셀 중의 한 배터리 셀이다.
배터리의 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달하였는지 여부를 판단하는 방법은 다양하다. 예를 들어, 충전 시간에 따라 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달하였는지 여부를 예측할 수 있다. 또는 모니터링 회로로 배터리의 배터리 셀 양단의 전압을 지속적으로 모니터링하여 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달하였는지 여부를 판단 할 수 있다.
같은 도리로 배터리의 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달하였는지 여부를 판단하는 방법은 다양하다. 예를 들어, 충전 시간에 따라 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달하였는지 여부를 예측할 수있다. 또는 모니터링 회로로 배터리 셀의 충전 전류를 지속적으로 모니터링하여 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리는 하나의 배터리 셀을 포함한다. 또한, 도 2에 도시된 실시예에서는 배터리의 정전류 충전에 사용되는 충전 전류 I0, I1, I2 ... In을 미리 설정하고, I0＞I1＞I2＞...＞In이다. 도 2에 도시된 충전 방법은 단계 22 ~ 단계 28을 포함하며, 아래 이러한 단계를 설명한다.
단계 22에서, 충전 전류 I0를 사용하여 배터리의 전압이 Vtr(Vtr는 목표 정전류 충전 컷오프 전압을 나타냄)에 도달할 때까지 충전하며, 충전 전류를 I1로 감소시킨다.
단계 24에서, 충전 전류 I1을 사용하여 배터리의 전압이 Vtr에 도달할 때까지 충전하며, 충전 전류를 I2로 감소시킨다.
단계 26에서, 같은 방법으로 충전 전류 In을 사용하여 배터리의 전압이 Vtr에 도달할 때까지 충전하고, 정전압 충전 단계로 들어간다.
도 2에 도시된 바와 같이, 단계 22에서 단계 28까지 배터리의 충전 전류는 계단적으로 감소된다. 따라서, 정전류 충전 단계는 다단 정전류 방식으로 충전할 수 있으며, 정전류 충전 과정을 최대한 연장한다. 예를 들어, n＝2 인 경우, 전체 충전 과정의 전류 변환은 도 3에 도신된 바와 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 방법을 나타내는 다른 개략도이다. 도 4에 도시된 충전 방법은 도 2에 도시된 충전 방법과 유사하며, 다른 점이라면, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리는 직렬로 연결된 여러 배터리 셀을 포함한다. 도 4의 방법은 단계 42 ~ 단계 48를 포함한다. 아래, 이러한 단계를 설명한다.
단계 42에서, 충전 전류 I0을 사용하여 배터리를 충전하고, 충전하는 동안 각 배터리 셀의 전압을 모니터링하며, 임의의 하나의 배터리 셀의 전압이 Vtr에 도달하면, 충전 전류를 I1로 감소시킨다.
단계 44에서, 충전 전류 I1을 사용하여 배터리를 충전하고, 충전하는 동안 각 배터리 셀의 전압을 모니터링하며, 임의의 하나의 배터리 셀의 전압이 Vtr에 도달하면, 충전 전류를 I2로 감소시킨다.
단계 46에서, 같은 방법으로 충전 전류 In을 사용하여 배터리를 충전하고, 충전하는 동안 각 배터리 셀의 전압을 모니터링하며, 임의의 하나의 배터리 셀의 전압이 Vtr에 도달하면, 정전압 충전 단계로 들어간다.
단계 48에서, 충전 전압 Vtr로 정전압 충전을 수행하고, 충전하는 동안 임의의 하나의 배터리 셀(또는 각 배터리 셀)의 충전 전류를 모니터링하며, 임의의 하나의 배터리 셀(또는 각 배터리 셀)의 충전 전류가 Itr에 도달하면, 충전은 종료된다.
본 발명의 실시예는 도 1에 도시된 충전 방법의 응용 시나리오를 구체적으로 한정하지 않고, 유선 충전 아키텍처에 적용할 수 있고, 무선 충전 아키텍처에 적용할 수도 있다는 것에 유의하기 바란다. 예를 들어, 도 1에 도시된 충전 방법은 유선 충전 아키텍처에 적용할 수 있으며, 또한 유선 충전 아키텍처의 전원 공급 장치(전원 어댑터)에 의해 수행된다. 다른 예시로서, 도 1에 도시된 충전 방법은 무선 충전 아키텍처에 적용할 수 있으며, 또한 무선 충전 아키텍처의 무선 송신 장치(무선 충전 베이스 등) 또는 충전될 장치에 의해 수행된다. 이하, 구체적인 실시예를 결합하여 서로 다른 충전 아키텍처에서의 도 1에 도시된 충전 방법의 실시예를 상세하게 설명한다.
선택적으로, 가능한 실시방식으로서, 도 1에 도시된 충전 방법을 유선 충전 아키텍처에 적용할 수 있다. 유선 충전 아키텍처에서 전원 공급 장치와 충전될 장치는 충전 인터페이스에 의해 연결될 수 있다. 본 발명은 충전 인터페이스의 유형에 대하여 구체적으로 한정하지 않고, 예를 들면, USB 인터페이스 또는 lightning 인터페이스일 수 있다. USB 인터페이스는 표준 USB 인터페이스, 마이크로 USB 인터페이스 또는 TYPE-C 인터페이스일 수도 있다.
유선 충전 아키텍처에 있어서, 도 1에 도시된 충전 방법은 전원 공급 장치 또는 충전될 장치에 의해 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 충전 방법은 전원 공급 장치에 의해 수행되는 경우, 단계 14는 아래 내용을 포함할 수 있다. 정전류 충전 과정에서 전원 공급 장치는 충전 인터페이스에 의해 충전될 장치와 통신하며, 전원 공급 장치의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 충전될 장치에 의해 피드백된 정보에 따라 전원 공급 장치의 출력 전류를 조정한다.
본 발명의 실시예는 전원 공급 장치와 충전될 장치 사이의 통신 방식, 통신 내용 또는 통신의 주종 관계를 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 전원 공급 장치는 충전 인터페이스의 데이터 라인에 의해 충전될 장치와 통신할 수 있다. 예를 들어, USB 인터페이스의 D＋선 및/또는 D－선에 의해 충전될 장치와 통신할 수 있다. 전원 공급 장치는 충전될 장치와 단방향 통신을 수행할 수 있고, 충전될 장치와 양방향 통신(예를 들어, 청구 및 응답 방식을 통해 달성되는 통신)을 수행할 수도 있다. 전원 공급 장치와 충전될 장치 사이의 통신 내용(즉, 충전될 장치에 의해 피드백되는 정보)은, 예를 들어, 배터리의 상태 정보(예를 들어, 배터리의 전압 정보 또는 전력 정보)일 수 있으며, 전원 공급 장치 자신의 출력 전류를 증감하도록 지시하는 정보일 수도 있다.
상술한 실시예에 있어서, 전원 공급 장치의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 전원 공급 장치는 충전될 장치에 의해 피드백되는 정보에 따라 자신의 출력 전류를 조정한다. 따라서 전원 공급 장치의 출력 전류를 배터리 양단에 직접 인가하여 배터리를 직접 충전할 수 있으며, 충전될 장치는 배터리의 충전 전류에 대하여 정전류 제어를 수행할 필요가 없으므로, 충전될 장치의 발열량을 감소할 수 있다.
전원 공급 장치의 출력 전류는 일정한 직류(DC)일 수 있고, 맥동 DC 또는 AC(교류)와 같은 파형이 변화되는 전류일 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 전원 공급 장치의 출력 전류는 파형이 변화되는 전류이며, '전원 공급 장치의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하다'는 것은 전원 공급 장치의 출력 전류의 피크 값 또는 평균 값이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하다는 것을 의미한다. 파형이 변화되는 전류로 배터리를 충전하면, 배터리의 분극을 감소할 수 있으며, 배터리의 사용 수명을 연장할 수 있다.
전원 공급 장치의 출력 전류를 파형이 변화되는 전류로 설치하는 방법은 다양하며, 아래 하나의 예시를 제공한다.
전원 공급 장치는 일반적으로 스위치 유닛 및 변압기, 변압기의 1차측에 위치하는 1차 회로 및 변압기의 2차측에 위치하는 2차 회로를 포함한다. 1차 회로는 일반적으로 정류 회로 및 필터링 회로를 포함한다. 전원 공급 장치의 출력 전류가 파형이 변화되는 전류로 되도록, 1차 회로의 필터링 회로를 제거하고, 정류 회로로부터 출력되는 맥동 파형의 전압을 스위치 유닛 및 변압기에 주입하여 스위치 유닛 및 변압기에 의해 에너지를 1차측에서 2차측으로 전송한다.
상술한 실시예를 채용하면, 도 1에 도시된 충전 방법은 다음 단계를 더 포함할 수 있다. 입력된 AC을 정류하여 맥동 파형의 전압을 출력한다. 맥동 파형의 전압을 변압기의 1차측에서 변압기의 2차측에 결합한다. 변압기의 출력 전압에 따라 전원 공급 장치의 출력 전류를 생성한다.
전원 공급 장치의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 충전될 장치에서 피드백되는 정보에 따라 전원 공급 장치의 출력 전류를 조정하는 것은, 전원 공급 장치의 출력 전류의 피크 값 또는 평균 값이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록 충전될 장치에서 피드백되는 정보에 따라 전원 공급 장치의 출력 전류를 조정하는 것을 포함할 수 있다.
1차측의 필터링 회로는 일반적으로 액체 알루미늄 전해 커패시터를 사용하여 필터링한다. 하지만 액체 알루미늄 전해 커패시터의 체적이 크기 때문에 파열되기 쉽다. 1차측의 필터링 회로를 제거하고, 정류 후에 형성된 맥동 파형의 전압을 직접 스위치 유닛 및 변압기에 주입하여 전원 공급 장치의 체적을 감소할 수 있다. 또한 1차측의 액체 알루미늄 전해 커패시터는 수명이 짧고 파열되기 쉽기 때문에, 1차측의 액체 알루미늄 전해 커패시터를 제거하면, 전원 공급 장치의 사용 수명을 연장할 수 있으며, 또한 안전성을 높일 수도 있다 .
다른 예시로서, 도 1에 도시된 충전 방법을 무선 송신 장치를 사용하여 무선 충전하는 무선 충전 아키텍처에 적용할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 충전 방법은 무선 송신 장치 또는 충전될 장치에 의해 수행될 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 충전 방법이 무선 송신 장치에 의해 수행되는 경우, 단계 14는 아래 내용을 포함할 수 있다. 정전류 충전 과정에서 무선 송신 장치는 충전될 장치와 무선 통신하며, 무선 송신 장치의 송신 전력이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 충전될 장치에서 피드백되는 정보에 따라 무선 송신 장치의 송신 전력을 조정한다.
본 발명의 실시예는 무선 송신 장치와 충전될 장치 사이의 통신 방식, 통신 내용 또는 통신의 주종 관계를 구체적으로 한정하지 않는다.
예를 들어, 무선 송신 장치와 충전될 장치는 블루투스(bluetooth), 무선 충실도(wireless fidelity, Wi-Fi) 또는 후방 산란(backscatter) 변조(또는 전력 부하 변조) 방식에 따라 서로 무선 통신할 수 있다.
무선 송신 장치는 충전될 장치와 단방향 통신을 수행할 수 있고, 충전될 장치와 양방향 통신(예를 들어, 청구 및 응답 방식을 통해 달성되는 통신)을 수행할 수도 있다. 무선 송신 장치와 충전될 장치 사이의 통신 내용(즉, 충전될 장치에 의해 피드백되는 정보)은, 예를 들어, 배터리의 상태 정보(예를 들어, 배터리의 전압 정보 또는 전력 정보)일 수 있으며, 무선 송신 장치 자신의 송신 전력을 증감하도록 지시하는 정보일 수도 있다.
무선 송신 장치가 자신의 송신 전력을 조정하는 방법은 다양하다. 예를 들어, 무선 송신 장치는 전원 공급 장치에 연결되며, 전원 공급 장치에 의해 제공되는 입력 전압에 따라 무선 충전 신호를 송신할 수 있다. 이런 경우, 무선 송신 장치는 전원 공급 장치와 통신하여 전원 공급 장치가 입력 전압을 조정하도록 지시할 수 있으며, 따라서 무선 충전 신호의 송신 전력을 조정한다.다른 예를 들면, 무선 송신 장치는 전력 조정 장치를 포함할 수 있으며, 전력 조정 장치에서 송신하는 제어 신호의 듀티 사이클 및/또는 주파수를 조정함으로써, 무선 충전 신호의 송신 전력을 조정할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 충전 방법이 충전될 장치에 의해 수행되는 경우, 도 1에 도시된 충전 방법은 또한 아래 내용을 포함할 수 있다. 무선 수신 회로에 의해 수신된 무선 충전 신호를 무선 수신 회로와 배터리 사이의 충전 회로의 입력 전압으로 변환한다. 단계 14는 강압 회로를 이용하여 충전 회로의 전압에 대하여 강압 처리를 실시하며, 또한 충전 관리 회로를 이용하여 배터리 양단에 입력되는 전류에 대하여 정전류 제어하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 실시예는 충전 회로에서의 강압 회로의 위치를 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 강압 회로는 충전 관리 회로와 배터리 사이에 배치될 수 있으며, 무선 수신 회로와 충전 관리 회로 사이에 배치될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 충전될 장치의 내부에 강압 회로를 설치할 수 있다. 따라서 무선 송신 장치와 충전될 장치 사이는 고전압으로 무선 충전 신호를 송신할 수 있으며, 무선 수신 회로의 전류를 감소하여 충전될 장치의 발열량을 줄이는 데에 유리하다.
강압 회로는 강압 변환 효율이 충전 관리 회로의 강압 효율보다 높은 강압 회로일 수 있으며, 예를 들면, 차지 펌프일 수 있다.
충전될 장치의 발열량을 더욱 감소하기 위하여, 도 1의 충전 방법은 또한 아래 내용을 포함할 수 있다. 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 무선 송신 장치와 무선 통신하며, 무선 송신 장치가 무선 충전 신호를 조정하도록 지시하여 전압 차이를 작게 한다. 충전 관리 회로의 변환 효율은 그의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이와 양의 상관 관계가 있기 때문에, 전압 차이를 작게 하면 충전 관리 회로의 변환 효율을 높일 수 있으며, 따라서 충전될 장치의 발열량을 더 감소시킨다.
상술한 바와 같이, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 방법 실시예를 상세하게 설명하였다. 다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 장치 실시예를 상세하게 설명한다. 방법 실시예의 설명과 장치 실시예의 설명은 서로 대응되므로, 상세하게 설명하지 않는 부분은 상술한 방법 실시예를 참조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 5에 도시된 충전 장치(50)는 파워 공급 회로(52) 및 충전 관리 회로(54)를 포함한다.
파워 공급 회로(52)는 충전 전력을 공급하는 데에 사용된다.
충전 관리 회로(54)는 파워 공급 회로(52)에서 공급되는 충전 전력에 따라 배터리에 정전류 충전을 수행하는 데에 사용된다. 정전류 충전 과정은 여러 충전 단계를 포함하고, 각 충전 단계는 하나의 충전 전류에 대응되며, 인접한 임의의 2개의 충전 단계에서 앞의 충전 단계에 대응하는 충전 전류는 뒤의 충전 단계에 대응하는 충전 전류보다 크다. 각 충전 단계에서는 대응하는 충전 전류를 사용하여 배터리의 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달할 때까지 충전한다. 목표 정전류 충전 컷오프 전압은 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압보다 크다. 충전 관리 회로(54)는 파워 공급 회로(52)에서 공급되는 충전 전력에 따라 배터리의 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달할 때까지 배터리에 정전압 충전을 수행하는 데에 사용된다. 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 배터리 셀의 표준 정전압 충전 컷오프 전류보다 크다.
선택적으로, 배터리는 직렬로 연결된 여러 배터리 셀을 포함한다. 충전 관리 회로(54)는 또한 정전류 충전 단계에서 배터리 셀 양단의 전압을 모니터링하는 데에 사용된다.
선택적으로, 목표 정전류 충전 컷오프 전압과 표준 정전류 충전 컷오프 전압 사이의 전압 차이 β는 0＜β＜0.2V를 만족한다.
선택적으로, 목표 정전압 충전 컷오프 전류와 표준 정전압 충전 컷오프 전류의 몫 N은 1＜N＜40를 만족한다.
선택적으로, 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 정전압 충전 후에 배터리 셀의 전기량이 배터리 셀의 배터리 용량에 도달하도록 구성된다.
본 발명의 실시예는 충전 장치(50)의 응용 시나리오를 구체적으로 한정하지 않고, 유선 충전 아키텍처에 적용할 수 있고, 무선 충전 아키텍처에 적용할 수도 있다는 것에 유의하기 바란다. 예를 들어, 충전 장치(50)는 유선 충전 아키텍처의 전원 공급 장치(전원 어댑터)일 수 있다. 다른 예를 들어, 충전 장치(50)는 무선 충전 아키텍처의 무선 송신 장치(무선 충전 베이스 등) 또는 충전될 장치일 수 있다. 아래, 도 6 ~ 도 9를 참조하여, 서로 다른 충전 아키텍처에서의 충전 장치(50)의 실시예를 상세하게 설명한다.
선택적으로, 가능한 실시방식으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 충전 장치(50)는 전원 공급 장치(전원 어댑터)일 수 있다. 충전 장치(50)와 충전될 장치(60)는 충전 인터페이스(56)에 의해 연결될 수 있다. 본 발명은 충전 인터페이스(56)의 유형에 대하여 구체적으로 한정하지 않고, 예를 들면, USB 인터페이스 또는 lightning 인터페이스일 수 있다. USB 인터페이스는 표준 USB 인터페이스, 마이크로 USB 인터페이스 또는 TYPE-C 인터페이스일 수도 있다.
계속 도 6을 참조하면, 충전 제어 회로(54)는 통신 제어 회로(542) 및 파워 조정 회로(544)를 포함한다. 정전류 충전 과정에서 통신 제어 회로(542)는 충전 인터페이스(56)에 의해 충전될 장치(60)와 통신하며, 충전 장치(50)의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 충전될 장치(60)에 의해 피드백된 정보에 따라 파워 조정 회로(544)에 의해 충전 장치(50)의 출력 전류를 조정한다.
충전 장치(50)의 파워 공급 회로(52)는 충전 인터페이스(56)의 전력선에 의해 충전될 장치(60)에 충전 전력을 공급할 수 있다. 충전 인터페이스(56)가 USB 인터페이스인 경우, 전력선은 USB 인터페이스의 VBUS선일 수 있다. 파워 공급 회로(52)의 구체적인 형태는 종래의 방식으로 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이것에 대하여 한정하지 않는다. 예를 들어, 파워 공급 회로(52)는 변압기, 변압기의 1 차측에 위치하는 정류 회로와 필터링 회로, 변압기의 2 차측에 위치하는 정류 회로와 필터링 회로를 포함할 수 있다.
파워 조정 회로(544)는 예를 들어, 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 컨트롤러, 전압 피드백 회로 및/또는 전류 피드백 회로 등을 포함할 수 있다.
통신 제어 회로(542)는 예를 들어, MCU 또는 제어 기능을 갖는 다른 회로 유닛일 수 있다. 통신 제어 회로(542)가 충전 장치(50)의 출력 전류를 조정하는 방식은 다양하며, 예를 들어, 파워 조정 회로(544)의 전압 피드백 회로 및/또는 전류 피드백 회로의 기준 전압 및/또는 기준 전류를 조정하여 파워 조정 회로(544)의 PWM 컨트롤러의 듀티 사이클 또는 주파수를 조정함으로써, 충전 장치(50)의 출력 전류를 조정한다.
본 발명의 실시예는 통신 제어 회로(542)와 충전될 장치(60) 사이의 통신 방식, 통신 내용 또는 통신의 주종 관계를 구체적으로 한정하지 않는다. 예를 들어, 통신 제어 회로(542)는 충전 인터페이스(56)의 데이터 라인에 의해 충전될 장치(60)와 통신할 수 있다. 예를 들어, USB 인터페이스의 D＋선 및/또는 D－선에 의해 충전될 장치(60)와 통신할 수 있다. 통신 제어 회로(542)는 충전될 장치(60)와 단방향 통신을 수행할 수 있고, 충전될 장치(60)와 양방향 통신(예를 들어, 청구 및 응답 방식을 통해 달성되는 통신)을 수행할 수도 있다. 통신 제어 회로(542)와 충전될 장치(60) 사이의 통신 내용(즉, 충전될 장치에 의해 피드백되는 정보)은, 예를 들어, 배터리의 상태 정보(예를 들어, 배터리의 전압 정보 또는 전력 정보)일 수 있으며, 충전 장치(50)의 출력 전류를 증감하도록 지시하는 정보일 수도 있다.
상술한 실시예에 있어서, 충전 장치(50)의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 충전 장치(50)는 충전될 장치(60)에 의해 피드백되는 정보에 따라 자신의 출력 전류를 조정한다. 따라서 충전 장치(50)의 출력 전류를 배터리 양단에 직접 인가하여 배터리를 직접 충전할 수 있으며, 충전될 장치(60)는 배터리의 충전 전류에 대하여 정전류 제어를 수행할 필요가 없으므로, 충전될 장치의 발열량을 감소할 수 있다.
충전 장치(50)의 출력 전류는 일정한 직류(DC)일 수 있고, 맥동 DC 또는 AC(교류)와 같은 파형이 변화되는 전류일 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 충전 장치(50)의 출력 전류는 파형이 변화되는 전류이며, '충전 장치(50)의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하다'는 것은 충전 장치(50)의 출력 전류의 피크 값 또는 평균 값이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하다는 것을 의미한다. 파형이 변화되는 전류로 배터리를 충전하면, 배터리의 분극을 감소할 수 있으며, 배터리의 사용 수명을 연장할 수 있다.
충전 장치(50)의 출력 전류를 파형이 변화되는 전류로 설치하는 방법은 다양하며, 아래 하나의 예시를 제공한다.
충전 장치(50)의 파워 공급 회로(52)는 일반적으로 스위치 유닛 및 변압기, 변압기의 1차측에 위치하는 1차 회로 및 변압기의 2차측에 위치하는 2차 회로를 포함한다. 1차 회로는 일반적으로 정류 회로 및 필터링 회로를 포함한다. 충전 장치(50)의 출력 전류가 파형이 변화되는 전류로 되도록, 1차 회로의 필터링 회로를 제거하고, 정류 회로로부터 출력되는 맥동 파형의 전압을 스위치 유닛 및 변압기에 주입하여 스위치 유닛 및 변압기에 의해 1차측에서 2차측으로 전송한다.
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 파워 공급 회로(52)는 정류 회로(522), 스위치 유닛(예를 들어, MOS 트랜지스터) 및 변압기(524), 2차 회로(528)(예를 들어, 2차 정류 회로 및 2차 필터링 회로를 포함할 수 있다)를 포함한다. 정류 회로(522)는 입력된 AC를 정류하여 맥동 파형의 전압을 출력하는 데에 사용된다. 스위치 유닛 및 변압기(524)는 맥동 파형의 전압을 변압기의 1차측에서 변압기의 2차측에 결합하는 데에 사용된다. 2차 회로(526)는 변압기(528)의 출력 전압에 따라 충전 장치(50)의 출력 전류를 생성하는 데에 사용된다. 통신 제어 회로(542)는 충전될 장치(60)에 의해 피드백된 정보에 따라 파워 조정 회로(544)(예를 들어, 파워 조정 회로(544)에 의해 스위치 유닛의 스위치 온 시간 및 스위치 오프 시간을 조정함)에 의해 충전 장치(50)의 출력 전류를 조정함으로써, 충전 장치(50)의 출력 전류의 피크 값 또는 평균값과 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류가 일치하도록 한다.
1차측의 필터링 회로는 일반적으로 액체 알루미늄 전해 커패시터를 사용하여 필터링한다. 하지만 액체 알루미늄 전해 커패시터의 체적이 크기 때문에 파열되기 쉽다. 1차측의 필터링 회로를 제거하고, 정류 후에 형성된 맥동 파형의 전압을 직접 스위치 유닛 및 변압기에 주입하여 전원 공급 장치의 체적을 감소할 수 있다. 또한 1차측의 액체 알루미늄 전해 커패시터는 수명이 짧고 파열되기 쉽기 때문에, 1차측의 액체 알루미늄 전해 커패시터를 제거하면, 전원 공급 장치의 사용 수명을 연장할 수 있으며, 또한 안전성을 높일 수도 있다 .
선택적으로, 다른 가능한 실시 방식으로서, 충전 장치(50)를 무선 충전 아키텍처에 적용할 수 있다. 무선 충전 아키텍처에 있어서, 충전 장치(50)는 무선 송신 장치일 수 있고, 충전될 장치일 수도 있다.
하나의 실시예에서, 충전 장치(50)는 무선 송신 장치이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 충전 장치(50)는 무선 송신 회로(57)를 더 포함한다. 정전류 충전 과정에서 충전 제어 회로(54)는 충전될 장치(80)와 무선 통신하며, 무선 송신 회로(57)의 송신 전력이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 충전될 장치(80)에서 피드백되는 정보에 따라 무선 송신 회로(57)의 송신 전력을 조정한다.
파워 공급 회로(52)의 실시 방식은 다양하다. 예를 들어, 파워 공급 회로(52)는 정류 회로 및 필터링 회로를 포함할 수 있으며, AC를 무선 송신 회로(57)의 입력 전압으로 변환하는 데에 사용된다. 또 다른 예를 들면, 충전 장치(50)는 인터페이스를 통해 전원 공급 장치(예를 들면, 도 8에 도시되지 않은 전원 어댑터)에 연결될 수 있고, 전원 공급 장치가 인터페이스를 통해 입력하는 전력을 무선 송신 회로(57)에 제공한다. 이런 상황에서, 파워 공급 회로(52)는 전원 공급 장치에 연결되는 데에 사용되는 인터페이스에 대응하는 충전 장치(50)의 인터페이스 회로일 수 있다.
충전 제어 회로(54)의 실현 방식, 충전 제어 회로(54)가 무선 송신 회로(57)의 송신 전력을 조정하는 방식은 다양하다. 예를 들어, 충전 제어 회로(54)는 통신 기능을 갖는 회로만을 포함할 수 있다. 충전 제어 회로(54)는 충전될 장치(80)에서 피드백되는 정보를 수신하고, 충전될 장치(80)에서 피드백되는 정보에 따라 전원 공급 장치와 통신하여 전원 공급 장치가 출력 전압 및/또는 출력 전류를 조정하도록 지시함으로써, 무선 송신 회로(57)의 송신 전력을 조정하는 목적을 달성한다. 또 다른 예를 들면, 충전 제어 회로(54)는 통신 제어 회로 및 파워 조정 회로(도 8에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 통신 제어 회로는 충전될 장치(80)에서 피드백되는 정보에 따라 파워 조정 회로에서 보내는 제어 신호의 듀티 사이클 또는 주파수를 조정함으로써, 무선 송신 회로(57)의 송신 전력을 조정하는 목적을 달성한다.
본 발명의 실시예는 충전 제어 회로(54)와 충전될 장치(80) 사이의 통신 방식, 통신 내용 또는 통신의 주종 관계를 구체적으로 한정하지 않는다.
예를 들어, 충전 제어 회로(54)와 충전될 장치(80)는 블루투스(bluetooth), 무선 충실도(wireless fidelity, Wi-Fi) 또는 후방 산란(backscatter) 변조(또는 전력 부하 변조) 방식에 따라 서로 무선 통신할 수 있다.
충전 제어 회로(54)는 충전될 장치(80)와 단방향 통신을 수행할 수 있고, 충전될 장치(80)와 양방향 통신(예를 들어, 청구 및 응답 방식을 통해 달성되는 통신)을 수행할 수도 있다. 충전 제어 회로(54)와 충전될 장치(80) 사이의 통신 내용(즉, 충전될 장치에 의해 피드백되는 정보)은, 예를 들어, 배터리의 상태 정보(예를 들어, 배터리의 전압 정보 또는 전력 정보)일 수 있으며, 무선 송신 장치 자신의 송신 전력을 증감하도록 지시하는 정보일 수도 있다.
하나의 실시예에 있어서, 충전 장치(50)는 충전될 장치이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 파워 공급 회로는 무선 수신 회로(523)를 포함할 수 있고, 충전 제어 회로는 충전 관리 회로(543)를 포함할 수 있다. 무선 수신 회로(523)는 수신한 무선 충전 신호를 무선 수신 회로(523)와 배터리 사이의 충전 회로(58)의 입력 전압으로 변환하는 데에 사용된다. 충전 장치(50)는 강압 회로(59)를 더 포함할 수 있다. 강압 회로(59)는 충전 회로(58)의 전압에 대하여 강압 처리를 수행하는 데에 사용된다. 충전 관리 회로(543)는 배터리 양단에 입력된 전류에 대하여 정전류 제어를 수행하는 데에 사용된다.
본 발명의 실시예에 있어서, 충전 장치의 내부에 강압 회로를 설치할 수 있다. 따라서 무선 송신 장치와 충전될 장치 사이는 고전압으로 무선 충전 신호를 송신할 수 있으며, 무선 수신 회로의 전류를 감소하여 충전될 장치의 발열량을 줄이는 데에 유리하다.
강압 회로(59)는 무선 수신 회로(523)와 충전 관리 회로(543) 사이에 배치될 수 있으며, 충전 관리 회로(543)와 배터리 사이에 배치될 수도 있다.
강압 회로(59)는 강압 변환 효율이 충전 관리 회로(543)의 강압 효율보다 높은 강압 회로일 수 있으며, 예를 들면, 차지 펌프일 수 있다.
충전될 장치의 발열량을 더욱 감소하기 위하여, 충전 장치(50)는 통신 제어 회로(53)를 더 포함할 수 있다. 통신 제어 회로(53)는 충전 관리 회로(543)의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 무선 송신 장치(90)와 무선 통신하며, 무선 송신 장치(90)가 무선 충전 신호를 조정하도록 지시하여 전압 차이를 작게 한다.
충전 관리 회로(543)의 변환 효율은 그의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이와 양의 상관 관계가 있기 때문에, 전압 차이를 작게 하면 충전 관리 회로(543)의 변환 효율을 높일 수 있으며, 따라서 충전될 장치의 발열량을 더 감소시킨다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 충전될 장치는 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. 일부 실시예에 있어서, 충전될 장치는 휴대폰, 패드 등 모바일 단말 장치 또는 휴대용 단말 장치를 가리킬 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 실시예에서 언급되는 충전될 장치는 칩 시스템일 수 있으며, 본 실시예에서, 충전될 장치의 배터리는 칩 시스템에 속하거나 속하지 않을 수 있다.
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 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 (20)

  1. 충전 방법으로서,
    배터리에 정전류 충전을 수행하는 단계 - 상기 정전류 충전 과정은 여러 충전 단계를 포함하고, 각 충전 단계는 하나의 충전 전류에 대응되며, 인접한 임의의 2개의 충전 단계에서 앞의 충전 단계에 대응하는 충전 전류는 뒤의 충전 단계에 대응하는 충전 전류보다 크며, 각 충전 단계에서는 대응하는 충전 전류를 사용하여 상기 배터리의 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달할 때까지 충전하며, 상기 목표 정전류 충전 컷오프 전압은 상기 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압보다 큼 - 와,
    상기 배터리의 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달할 때까지 상기 배터리에 정전압 충전을 수행하는 단계 - 상기 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 상기 배터리 셀의 표준 정전압 충전 컷오프 전류보다 큼 - 를 포함하는
    충전 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리는 직렬로 연결된 여러 배터리 셀을 포함하며,
    상기 충전 방법은,
    상기 정전류 충전 단계에서 상기 배터리 셀 양단의 전압을 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 목표 정전류 충전 컷오프 전압과 상기 표준 정전류 충전 컷오프 전압 사이의 전압 차이 β는 0＜β＜0.2V를 만족하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 정전압 충전 컷오프 전류와 상기 표준 정전압 충전 컷오프 전류의 몫 N은 1＜N＜40를 만족하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 상기 정전압 충전 후에 상기 배터리 셀의 전기량이 상기 배터리 셀의 배터리 용량에 도달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 방법은 전원 공급 장치에 의해 수행되며,
    상기 배터리에 정전류 충전을 수행하는 단계는,
    상기 정전류 충전 과정에서 상기 전원 공급 장치는 충전 인터페이스에 의해 충전될 장치와 통신하며, 상기 전원 공급 장치의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 상기 충전될 장치에 의해 피드백된 정보에 따라 상기 전원 공급 장치의 출력 전류를 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 충전 방법은,
    입력된 AC을 정류하여 맥동 파형의 전압을 출력하는 단계;
    상기 맥동 파형의 전압을 변압기의 1차측에서 변압기의 2차측에 결합하는 단계;
    상기 변압기의 출력 전압에 따라 상기 충전 장치의 출력 전류를 생성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 전원 공급 장치의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 상기 충전될 장치에서 피드백되는 정보에 따라 상기 전원 공급 장치의 출력 전류를 조정하는 것은,
    상기 전원 공급 장치의 출력 전류의 피크 값 또는 평균 값이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록 상기 충전될 장치에서 피드백되는 정보에 따라 상기 전원 공급 장치의 출력 전류를 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 방법은 무선 송신 장치에 의해 수행되며,
    상기 배터리에 정전류 충전을 수행하는 단계는,
    상기 전류 충전 과정에서 상기 무선 송신 장치는 충전될 장치와 무선 통신하며, 상기 무선 송신 장치의 송신 전력이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 상기 충전될 장치에서 피드백되는 정보에 따라 상기 무선 송신 장치의 송신 전력을 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 방법은 충전될 장치에 의해 수행되며,
    상기 충전 방법은,
    무선 수신 회로에 의해 수신된 무선 충전 신호를 상기 무선 수신 회로와 배터리 사이의 충전 회로의 입력 전압으로 변환하는 단계를 더 포함하며,
    상기 배터리에 정전류 충전을 수행하는 단계는,
    강압 회로를 이용하여 상기 충전 회로의 전압에 대하여 강압 처리를 실시하며, 또한 충전 관리 회로를 이용하여 상기 배터리 양단에 입력되는 전류에 대하여 정전류 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 충전 방법은,
    상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 상기 무선 송신 장치와 무선 통신하며, 상기 무선 송신 장치가 상기 무선 충전 신호를 조정하도록 지시하여 전압 차이를 작게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  11. 충전 장치로서,
    파워 공급 회로와 충전 제어 회로를 포함하며,
    상기 파워 공급 회로는 충전 전력을 공급하는 데에 사용되고,
    상기 충전 제어 회로는 상기 파워 공급 회로에 의해 공급되는 충전 전력에 따라 배터리에 정전류 충전을 수행하는 데에 사용되며, 상기 정전류 충전 과정은 여러 충전 단계를 포함하고, 각 충전 단계는 하나의 충전 전류에 대응되며, 인접한 임의의 2개의 충전 단계에서 앞의 충전 단계에 대응하는 충전 전류는 뒤의 충전 단계에 대응하는 충전 전류보다 크며, 각 충전 단계에서는 대응하는 충전 전류를 사용하여 상기 배터리의 배터리 셀 양단의 전압이 목표 정전류 충전 컷오프 전압에 도달할 때까지 충전하며, 상기 목표 정전류 충전 컷오프 전압은 상기 배터리 셀의 표준 정전류 충전 컷오프 전압보다 크고,
    상기 충전 제어 회로는 상기 파워 공급 회로에 의해 공급되는 충전 전력에 따라 상기 배터리의 배터리 셀의 충전 전류가 목표 정전압 충전 컷오프 전류에 도달할 때까지 상기 배터리에 정전압 충전을 수행하는 데에 사용되며, 상기 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 상기 배터리 셀의 표준 정전압 충전 컷오프 전류보다 큰 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 배터리는 직렬로 연결된 여러 배터리 셀을 포함하며,
    상기 충전 제어 회로는 또한 상기 정전류 충전 단계에서 상기 배터리 셀 양단의 전압을 모니터링하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 목표 정전류 충전 컷오프 전압과 상기 표준 정전류 충전 컷오프 전압 사이의 전압 차이 β는 0＜β＜0.2V를 만족하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 정전압 충전 컷오프 전류와 상기 표준 정전압 충전 컷오프 전류의 몫 N은 1＜N＜40를 만족하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 정전압 충전 컷오프 전류는 상기 정전압 충전 후에 상기 배터리 셀의 전기량이 상기 배터리 셀의 배터리 용량에 도달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 장치는 충전 인터페이스에 의해 충전될 장치에 연결되는 전원 공급 장치이며,
    상기 충전 제어 회로는 통신 제어 회로 및 파워 조정 회로를 포함하고, 상기 정전류 충전 과정에서 상기 통신 제어 회로는 상기 충전 인터페이스에 의해 상기 충전될 장치와 통신하며, 상기 충전 장치의 출력 전류가 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 상기 충전될 장치에 의해 피드백된 정보에 따라 상기 파워 조정 회로에 의해 상기 충전 장치의 출력 전류를 조정하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 파워 공급 회로는 정류 회로, 스위치 유닛 및 변압기, 2차 회로를 포함하고,
    상기 정류 회로는 입력된 AC를 정류하여 맥동 파형의 전압을 출력하는 데에 사용되고,
    상기 스위치 유닛 및 변압기는 상기 맥동 파형의 전압을 1차측에서 2차측에 결합하는 데에 사용되며,
    상기 2차 회로는 상기 변압기의 출력 전압에 따라 상기 충전 장치의 출력 전류를 생성하는 데에 사용되며,
    상기 통신 제어 회로는 상기 충전될 장치에 의해 피드백된 정보에 따라 상기 파워 조정 회로에 의해 상기 충전 장치의 출력 전류를 조정함으로써, 상기 충전 장치의 출력 전류의 피크 값 또는 평균값과 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류가 일치하도록 하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  18. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 장치는 무선 송신 장치이고, 상기 충전 장치는 무선 송신 회로를 더 포함하며,
    상기 정전류 충전 과정에서 상기 충전 제어 회로는 상기 충전될 장치와 무선 통신하며, 상기 무선 송신 회로의 송신 전력이 현재 충전 단계에 대응하는 충전 전류와 일치하도록, 상기 충전될 장치에서 피드백되는 정보에 따라 상기 무선 송신 회로의 송신 전력을 조정하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  19. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 장치는 충전될 장치이고, 상기 파워 공급 회로는 무선 수신 회로를 포함하고, 상기 충전 제어 회로는 충전 관리 회로를 포함하며, 상기 충전 장치는 강압 회로를 더 포함하며,
    상기 무선 수신 회로는 수신한 무선 충전 신호를 상기 무선 수신 회로와 배터리 사이의 충전 회로의 입력 전압으로 변환하는 데에 사용되고,
    상기 강압 회로는 상기 충전 회로의 전압에 대하여 강압 처리를 수행하는 데에 사용되며,
    상기 충전 관리 회로는 상기 배터리 양단에 입력된 전류에 대하여 정전류 제어를 수행하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 충전 장치는 통신 제어 회로를 더 포함하고,
    상기 통신 제어 회로는 상기 충전 관리 회로의 입력 전압과 출력 전압 사이의 전압 차이에 따라 상기 무선 송신 장치와 무선 통신하며, 상기 무선 송신 장치가 무선 충전 신호를 조정하도록 지시하여 전압 차이를 작게 하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
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