KR20210141297A

KR20210141297A - 배터리 모듈, 충전 제어 방법, 장치, 전자 기기 및 저장 매체

Info

Publication number: KR20210141297A
Application number: KR1020200125672A
Authority: KR
Inventors: 야오이 쩡; 런제 쳔
Original assignee: 베이징 시아오미 모바일 소프트웨어 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-11-23
Also published as: KR102532828B1; JP2021180603A; CN113675900A; JP7228554B2; US20210359535A1; EP3910749A1; US11881737B2

Abstract

본 발명은 배터리 모듈, 충전 제어 방법, 장치, 전자 기기 및 저장 매체에 관한 것이다. 당해 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 배터리 모듈, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하며, 컨트롤러는 직렬 병렬 변환 회로와 연결되고, 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 복수 그룹의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환하도록 함으로써, 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하며, 여기서 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함한다. 본 실시예에서는 복수 그룹의 셀의 충전 구조 상태를 조정함으로써, 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 동시에 충전 케이블의 최대 전류보다 작게 하여, 높은 전압과 큰 전류로 배터리 모듈을 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 전압 변환 장치를 설치할 필요가 없기에, 배터리 모듈의 충전 효율을 개선하는데 유리하다.

Description

배터리 모듈, 충전 제어 방법, 장치, 전자 기기 및 저장 매체{BATTERY MODULE, CHARGING CONTROL METHOD AND APPARATUS, ELECTRONIC DEVICE, AND STORAGE MEDIUM}

본 발명은 충전 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리 모듈, 충전 제어 방법, 장치, 전자 기기 및 저장 매체에 관한 것이다.

현재, 관련 기술에서 전자 기기는 이하의 충전 구조를 사용하는 바, 도1을 참조하면, 일반적으로 충전기(1)와 휴대 전화(3)를 포함한다. 휴대 전화(3)는 충전 변환 장치(2) (도1에서 충전 회로(1)와 충전 회로(2)를 포함함) 및 배터리 모듈 시스템(4)을 포함한다. 충전 전류가 충전 케이블 cable의 최대 전류를 초과하는 것을 피하기 위하여, 관련 기술에서는 일반적으로 충전기(1)의 출력 전압을 높이는 바, 충전 회로(1)와 충전 회로(2)를 통해 전압 변환을 수행하며, 일반적인 경우 충전 회로(1)와 충전 회로(2)의 출력 전압이 충전기(1)의 출력 전압의 절반으로써, 즉 높은 전압과 작은 전류로 배터리 모듈을 충전한다. 그러나, 상술한 충전 구조에서는, 충전 변환 장치(2)가 전압을 변환하는 과정에서 열 손실을 발생시켜, 휴대 전화의 온도를 높여, 충전 효율을 떨어 뜨리고 충전 시간을 연장시키기에, 사용자 충전 경험에 영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 배터리 모듈, 충전 제어 방법, 장치, 전자 기기 및 저장 매체를 제공하여, 관련 기술의 부족점을 해결한다.

본 발명 실시예의 제1 측면에 따르면, 배터리 모듈을 제공하는 바, 당해 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하며,

상기 컨트롤러는 상기 직렬 병렬 변환 회로와 연결되고, 상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하며, 여기서 상기 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것을 , 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러를 상기 배터리 모듈의 내부에 통합시키거나, 또는, 상기 배터리 모듈에 설치되어 있는 전자 기기의 프로세서를 사용하여 상기 컨트롤러를 실현하거나, 또는, 상기 전자 기기의 전원 관리 모듈을 사용하여 상기 컨트롤러를 실현한다.

일 실시예에 있어서, 상기 직렬 병렬 변환 회로는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 복수의 스위칭 소자 중의 각 스위칭 소자는 그중의 일 그룹의 셀의 양극 또는 음극과 연결되며,

상기 각 스위칭 소자가 셀의 양극에 연결될 경우, 상기 컨트롤러의 제어 신호에 기반하여 상기 양극을 상기 배터리 모듈의 전원 입력단 또는 상위 레벨의 셀의 음극에 연결하며,

상기 각 스위칭 소자가 셀의 음극에 연결될 경우, 상기 컨트롤러의 제어 신호에 기반하여 상기 음극을 상기 배터리 모듈의 전원 출력단에 연결한다.

일 실시예에 있어서, 프로토콜 변환 칩을 더 포함하며, 상기 프로토콜 변환 칩은 상기 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러와 외부의 충전기 사이의 충전 프로토콜을 변환한다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 또한 충전 과정에서 상기 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득하며, 상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 한다.

본 발명 실시예의 제2 측면에 따르면, 배터리 모듈에 적용되는 충전 제어 방법을 제공하는 바, 상기 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하고, 상기 방법은,

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 및

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하는 단계; 를 포함하며, 여기서 상기 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환하기 전에, 상기 방법은,

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 포함하는 충전 요청을 생성하는 단계;

상기 충전 요청을 외부의 충전기에 송신하여, 상기 충전기로 하여금 상기 기대 충전 전력을 만족시키는지 여부를 결정하고 결정 결과를 피드백하도록 하는 단계 - 상기 결정 결과는 상기 충전기가 제공 가능한 목표 충전 전력을 포함하고, 상기 목표 충전 전력은 상기 기대 충전 전력보다 작거나 같음 -; 및

상기 결정 결과를 수신한 후, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환하도록 하는 것을 수행하여, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 상기 목표 충전 전력과 매칭되는 충전 구조 상태를 구성하도록 하는 단계 - 상기 충전 구조 상태에서 초기 충전 전류는 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류임 - 를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 충전 요청을 생성하는 단계는,

상기 복수의 셀의 현재 전압 및 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류를 획득하는 단계;

상기 현재 전압 및 상기 최대 전류에 기반하여 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 획득하는 단계; 및

상기 기대 충전 전력에 기반하여 상기 충전 요청을 생성하는 단계; 를 포함한다.

일 실시예에 있어서,

상기 충전 구조 상태의 변환에 성공한 후, 미리 설정된 식별자를 외부의 충전기에 송신하는 단계 - 상기 미리 설정된 식별자는 상기 충전기가 목표 충전 전력을 사용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 것을 나타내기 위한 것임 - 를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서,

충전 과정에서 상기 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득하는 단계; 및

상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 하는 단계; 를 더 포함한다.

본 발명 실시예의 제3 측면에 따르면, 배터리 모듈에 적용되는 충전 제어 장치를 제공하는 바, 상기 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하고, 상기 장치는,

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단하기 위한 충전 판단 모듈; 및

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하기 위한 구조 변환 모듈; 을 포함하며, 여기서 상기 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 장치는,

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 포함하는 충전 요청을 생성하기 위한 요청 생성 모듈;

상기 충전 요청을 외부의 충전기에 송신하여, 상기 충전기로 하여금 상기 기대 충전 전력을 만족시키는지 여부를 결정하고 결정 결과를 피드백하도록 하기 위한 요청 송신 모듈 - 상기 결정 결과는 상기 충전기가 제공 가능한 목표 충전 전력을 포함하고, 상기 목표 충전 전력은 상기 기대 충전 전력보다 작거나 같음 -; 및

상기 결정 결과를 수신한 후, 상기 구조 변환 모듈을 트리거하여 충전 구조 변환을 수행하도록 함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 상기 목표 충전 전력과 매칭되는 충전 구조 상태를 구성하도록 하기 위한 트리거 모듈 - 상기 충전 구조 상태에서 초기 충전 전류는 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류임 -; 을 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 요청 생성 모듈은,

상기 복수의 셀의 현재 전압 및 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류를 획득하기 위한 전압 전류 획득 유닛;

상기 현재 전압 및 상기 최대 전류에 기반하여 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 획득하기 위한 기대 전력 획득 유닛; 및

상기 기대 충전 전력에 기반하여 상기 충전 요청을 생성하기 위한 충전 요청 생성 유닛; 을 포함한다.

일 실시예에 있어서,

상기 충전 구조 상태의 변환에 성공한 후, 미리 설정된 식별자를 외부의 충전기에 송신하기 위한 미리 설정된 식별자 송신 모듈 - 상기 미리 설정된 식별자는 상기 충전기가 목표 충전 전력을 사용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 것을 나타내기 위한 것임 - 을 더 포함한다.

일 실시예에 있어서,

충전 과정에서 상기 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득하기 위한 충전 전류 획득 모듈을 더 포함하며,

상기 구조 변환 모듈은 또한, 상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 한다.

본 발명 실시예의 제4 측면에 따르면, 전자 기기를 제공하는 바, 당해 전자 기기는,

배터리 모듈;

프로세서; 및

상기 프로세서가 수행 가능한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 메모리; 를 포함하며;

상기 프로세서가 상기 메모리 중의 컴퓨터 프로그램을 수행하여 상술한 상기 방법의 단계를 실현한다.

본 발명 실시예의 제5 측면에 따르면, 수행 가능한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 판독 가능한 저장 매체를 제공하는 바, 당해 컴퓨터 프로그램이 수행될 때 상술한 상기 방법의 단계가 실현된다.

본 발명의 실시예에 의해 제공되는 기술안은 이하의 유익한 효과를 포함할 수 있다.

상술한 실시예로부터 알 수 있듯이, 본 발명 실시예에서는 컨트롤러가 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단하고; 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하며; 여기서 상기 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이렇게 하여, 본 실시예에서는 복수 그룹의 셀의 충전 구조 상태를 조정함으로써, 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 동시에 충전 케이블의 최대 전류보다 작게 하여, 높은 전압과 큰 전류로 배터리 모듈을 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 전압 변환 장치를 설치할 필요가 없기에, 배터리 모듈의 충전 효율을 개선하는데 유리하다. 또한, 본 실시예에서는 직렬 병렬 변환 회로가 전압 변환에 참여하지 않으므로, 열 손실을 형성하지 않기에, 배터리 모듈의 충전 효율을 더 한층 높이는데 유리하다.

이상의 일반적인 설명 및 이하의 상세 설명은 단지 예시적 및 해석적인 것인바, 본 발명의 실시예를 한정하지 않는다는 것을 이해해야 할 것이다.

여기서의 도면은 명세서에 합병되어 본 명세서의 일부를 구성하는 바, 본 발명에 따르는 실시예를 설명하기 위한 것이며, 명세서와 함께 본 발명의 원리를 분석하기 위한것이다.
도1은 관련 기술의 전자 기기의 블럭도이다.
도2는 예시적인 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 블럭도이다.
도3은 예시적인 일 실시예에 따른 직렬 병렬 변환 회로를 나타낸 회로 모식도이다.
도4 ~ 도6은 각각 예시적인 일 실시예에 따른 직렬 병렬 변환 회로의 충전 구조를 나타낸 회로 모식도이다.
도7 ~ 도9는 예시적인 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도10은 예시적인 일 실시예에 충전 곡선을 나타낸 모식도이다.
도11 ~ 도14는 예시적인 일 실시예에 따른 충전 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도15는 예시적인 일 실시예에 따른 전자 기기를 나타낸 블럭도이다.

여기서, 예시적인 실시예를 상세하게 설명하는 바, 도면에 그 예를 나타낸다. 이하의 설명에서, 도면을 설명할 때 특별한 설명이 없는 한, 서로 다른 도면 중의 동일한 부호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다. 이하의 예시적으로 설명하는 실시예는 본 발명과 일치한 모든 실시예을 대표하지 않는다. 반대로, 이들은 첨부된 특허 청구 범위에서 상세하게 기술되는 본 발명의 여러 양태와 일치한 장치의 예에 불과하다.

현재, 관련 기술에서 전자 기기는 이하의 충전 구조를 사용하는 바, 도1을 참조하면, 일반적으로 충전기(1)와 휴대 전화(3)를 포함한다. 휴대 전화(3)는 충전 변환 장치(2) (도1에서 충전 회로(1)와 충전 회로(2)를 포함함) 및 배터리 모듈 시스템(4)을 포함한다. 충전 전류가 충전 케이블 cable의 최대 전류를 초과하는 것을 피하기 위하여, 관련 기술에서는 일반적으로 충전기(1)의 출력 전압을 높이는 바, 충전 회로(1)와 충전 회로(2)를 통해 전압 변환을 수행하며, 일반적인 경우 충전 회로(1)와 충전 회로(2)의 출력 전압이 충전기(1)의 출력 전압의 절반으로써, 즉 높은 전압과 작은 전류로 배터리 모듈을 충전한다. 그러나, 상술한 충전 구조에서는, 충전 변환 장치(2)가 전압을 변환하는 과정에서 열 손실을 발생시켜, 휴대 전화의 온도를 높여, 충전 효율을 떨어 뜨리고 충전 시간을 연장시켜, 사용자 충전 경험에 영향을 미칠 수 있다.

상술한 기술 문제를 해결하기 위하여, 본 발명 실시예는 배터리 모듈을 제공하는 바, 그 발명 구상은, 배터리 모듈 내에 직렬 병렬 변환 회로를 설치하여, 직렬 병렬 변환 회로를 통해 배터리 모듈 내의 복수 그룹의 셀의 충전 구조 상태를 조정함으로써, 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 동시에 충전 케이블의 최대 전류보다 작도록 하여, 높은 전압과 큰 전류를 사용하여 배터리 모듈을 충전하는 효과를 얻는데 있으며, 배터리 모듈의 충전 효율을 개선하는데 유리하다. 또한, 본 실시예에서는 직렬 병렬 변환 회로가 전압 변환에 참여하지 않으므로, 열 손실을 형성하지 않기에, 배터리 모듈의 충전 효율을 더 한층 높이는데 유리하다.

도2는 예시적인 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 나타낸 블럭도이며, 도2를 참조하면, 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀(1), 직렬 병렬 변환 회로(2) 및 컨트롤러(3)를 포함한다. 직렬 병렬 변환 회로(2)는 각각 컨트롤러(3) 및 다중 레벨의 셀(1)과 연결된다. 여기서, 컨트롤러(3)는 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 직렬 병렬 변환 회로(2)를 제어하여 복수 그룹의 셀(1) 중의 각 셀의 연결 방식을 변환하도록 함으로써, 복수 그룹의 셀(1)로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하며, 여기서 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함한다.

본 실시예에 있어서, 컨트롤러(3)는 배터리 모듈의 내부에 단독으로 설치될 수 있는 바, 즉 배터리 모듈을 하나의 독립된 제품으로 생산할 수 있음을 설명할 필요가 있다. 실제 응용에 있어서, 상술한 컨트롤러(3)는 또한 배터리 모듈에 위치한 전자 기기의 프로세서를 사용하거나, 또는 전원 관리 칩을 통해 실현할 수 있는 바, 여기서는 한정하지 않는다. 이하, 컨트롤러(3)가 배터리 모듈의 내부에 설치되는 경우를 예를 들어 각 실시예에 대하여 설명하는 바, 이러한 경우에는 배터리 모듈이 당해 배터리 모듈을 충전하는 외부 충전기와 직접 통신하여 충전하는지 여부를 결정함으로써, 충전 효율을 높일 수 있다. 또한 배터리 모듈이 자신이 위치하는 전자 기기의 프로세서 또는 전원 관리 칩에 대한 의존을 줄여, 프로세서 또는 전원 관리 칩의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 직렬 병렬 변환 회로(2)는 복수의 스위칭 소자 (SW1 ~ SW11)를 포함한다. 여기서, 복수의 스위칭 소자 중의 각 스위칭 소자는 그중의 일 그룹의 셀의 양극(“+”로 나타냄) 또는 음극(“-”로 나타냄)과 연결된다. 도3을 참조하면, 스위칭 소자(SW8)는 셀(1)의 양극과 연결되고, 스위칭 소자(SW5, SW9)는 각각 셀(2)의 양극과 연결되며, 스위칭 소자(SW6, SW10)는 각각 셀(3)의 양극과 연결되고, 스위칭 소자(SW7, SW11)는 각각 셀(4)의 양극과 연결되며, 스위칭 소자(SW8, SW9, SW10, SW11)는 각각 전원 입력단(P+)와 연결되고, 스위칭 소자(SW5)는 또한 셀(1)의 음극과 연결되며, 스위칭 소자(SW6)는 또한 셀(2)의 음극과 연결되고, 스위칭 소자(SW7)는 또한 셀(3)의 음극과 연결된다. 이렇게 하여, 각 스위칭 소자가 셀의 양극에 연결될 경우, 컨트롤러의 제어 신호에 기반하여 양극을 배터리 모듈의 전원 입력단 또는 상위 레벨의 셀의 음극에 연결한다. 예를 들면, 스위칭 소자(SW5)는 셀(2)의 양극을 셀(1)의 음극에 연결할 수 있고, 셀(SW9)은 셀(2)의 양극을 전원 입력단 (P+)에 연결할 수 있다.

각 스위칭 소자가 셀의 음극에 연결될 경우, 컨트롤러의 제어 신호에 기반하여 음극을 배터리 모듈의 전원 출력단에 연결한다. 예를 들면, 스위칭 소자(SW1)는 셀(1)의 음극을 전원 출력단 (P-)에 연결할 수 있다.

여기서, 상위 레벨의 셀이란, 복수 그룹의 셀의 직렬 충전 구조 상태에서, 본 레벨 셀과 전원 입력단 (P+) 사이에 위치하고, 또한 본 레벨 셀과 가장 가까운 일 레벨의 셀을 의미한다. 도3을 참조하면, 셀(1 ~ 4)이 직렬 충전 구조 상태를 사용하여 충전할 경우, 셀(1)이 셀(2)의 상위 레벨의 셀이고, 셀(2)이 셀(3)의 상위 레벨의 셀이며, 셀(3)이 셀(4)의 상위 레벨의 셀이다. 셀(1)은 전원 입력단 (P+)에 직접 연결되므로, 셀(1)은 상위 레벨의 셀이 없음을 설명할 필요가 있다.

일 실시예에 있어서, 복수 그룹의 셀의 수량은 4개이다. 도3을 참조하면, 이때 직렬 병렬 변환 회로(2)는 스위칭 소자(SW1), 스위칭 소자(SW2), 스위칭 소자(SW3), 스위칭 소자(SW4), 스위칭 소자(SW5), 스위칭 소자(SW6), 스위칭 소자(SW7), 스위칭 소자(SW8), 스위칭 소자(SW9), 스위칭 소자(SW10) 및 스위칭 소자(SW11)를 포함할 수 있다. 여기서, 스위칭 소자(SW1)는 셀(1)의 음극과 전원 출력단 (P-) 사이에 설치되고, 스위칭 소자(SW2)는 셀(2)의 음극과 전원 출력단 (P-) 사이에 설치되며, 스위칭 소자(SW3)는 셀(3)의 음극과 전원 출력단 (P-) 사이에 설치되고, 스위칭 소자(SW4)는 셀(4)의 음극과 전원 출력단 (P-) 사이에 설치된다. 스위칭 소자(SW8)는 셀(1)의 양극과 전원 입력단 (P+) 사이에 설치된다. 스위칭 소자(SW5)는 셀(2)의 양극과 셀(1)의 음극 사이에 설치되고, 스위칭 소자(SW6)는 셀(3)의 양극과 셀(2)의 음극 사이에 설치되며, 스위칭 소자(SW7)는 셀(4)의 양극과 셀(3)의 음극 사이에 설치된다. 스위칭 소자(SW9)는 셀(2)의 양극과 전원 입력단 (P+) 사이에 설치되고, 스위칭 소자(SW10)는 셀(3)의 양극과 전원 입력단 (P+) 사이에 설치되며, 스위칭 소자(SW11)는 직렬된 후 셀(2)의 양극과 전원 입력단 (P+) 사이에 설치된다.

상술한 스위칭 소자(SW1 ~ SW11)의 제어단이 모두 컨트롤러(3)에 연결되어, 컨트롤러(3)에 의해 송신되는 제어 신호를 수신할 수 있으며, 제어 신호에 기반하여 온 상태 또는 오프 상태로 변환할 수 있음을 설명할 필요가 있다.

본 실시예에 있어서, 도3중의 스위칭 소자(SW1 ~ SW11)는 전계 효과 트랜지스터를 사용하여 실현될 수 있다. 물론, 실제 응용에 있어서, 스위칭 소자(SW1 ~ SW11)는 또한 단극 쌍투 스위치를 사용하여 실현될 수 있다. 일 예에 있어서, 스위칭 소자(SW5)와 스위칭 소자(SW9)는 하나의 단극 쌍투 스위치를 사용하여 실현될 수 있으며, 마찬가지로, SW6과 SW10 및 SW7과 SW11은 각각 하나의 단극 쌍투 스위치를 사용하여 실현될 수 있다.

직렬 병렬 변환 회로(2)가 셀(1 ~ 4)를 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중의 하나의 충전 구조 상태로 조정할 필요가 있음을 고려하여, 스위칭 소자(SW5, SW6, SW7)의 소자 상태는 기타 스위칭 소자의 상태와 구별되는 바, 즉 스위칭 소자(SW5, SW6 , SW7)는 온 상태에 있을 경우, 본 레벨 셀의 양극을 상위 레벨의 셀의 음극에 연결하고, 오프 상태에 있을 경우, 본 레벨 셀의 양극과 상위 레벨의 셀의 음극 사이의 연결을 오프시키게 된다. 도3을 참조하면, 스위칭 소자(SW5)를 예로 들면, SW5의 온 상태란, 스위칭 소자(SW1)의 좌측 일단에 연결되는 것을 의미하는 바, 이때 셀(2)의 양극이 셀(1)의 음극에 연결되며, 스위칭 소자(SW5)의 오프 상태란 셀(2)의 양극과 셀(1)의 음극 사이의 연결을 오프시키는 것을 의미한다.

컨트롤러(3)는 충전기와 직접 통신할 수 있으며, 충전기에는 서로 다른 프로토콜 유형이 있음을 고려하여, 일 실시예에 있어서, 배터리 모듈은 또한 프로토콜 변환 칩을 포함하며, 당해 프로토콜 변환 칩은 컨트롤러(3)와 충전기 사이에 설치되며, 상기 컨트롤러와 상기 충전기 사이의 충전 프로토콜의 변환에 사용된다.

일 실시예에 있어서, 컨트롤러(3)는 외부의 충전기와 통신할 수 있으며, 이로써 충전기가 제공할 수 있는 충전 파라미터를 결정할 수 있다. 물론, 컨트롤러(3)는 충전기에 의한 자신이 제공 가능한 충전 파라미터의 결정을 필요로 할 수도 있는 바, 즉 충전기가 배터리 모듈이 필요한 임의의 충전 파라미터를 제공 가능하다고 묵인할 수 있다.

이하, 컨트롤러(3)가 충전기와 충전 파라미터를 통신 결정하는 것을 예로 들어, 도2 ~ 도6에 도시된 배터리 모듈과 결합하여, 배터리 모듈이 서로 다른 충전 구조 상태 하의 작업 과정을 설명한다.

충전 구조 상태 1

충전 구조 상태 1은 충전 전압이 셀 전압의 4배임을 나타내며, 이때 4개의 셀이 직렬로 충전한다.

도7을 참조하면, 단계 71에 있어서, 컨트롤러(3)가 배터리 모듈의 현재의 충전 파라미터를 획득하는 바, 예를 들면 전기량, 상대적 전압 또는 절대적 전압, 및 사전에 설정한 충전 파라미터의 파라미터 임계 값을 획득한다. 충전 파라미터가 전기량인 것을 예로 들면, 컨트롤러(3)는 현재의 전기량 및 전기량 임계 값에 기반하여 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 전기량 임계 값을 복수 그룹으로 설치 할수 있는 바, 예를 들면 80%, 60%, 45%, 30% 및 그 이하로 설치할 수 있다. 배터리 모듈의 현재의 전기량이 상술한 각 전기량 임계 값 이하일 경우, 모두 충전할 필요가 있고, 80%보다 클 겨우, 충전할 필요가 없을 수 있다. 실제 응용에 있어서, 배터리 모듈의 현재의 전기량이 100%보다 작을 경우, 모두 충전할 수 있으며, 100%일 경우 충전할 필요가 없다. 당업자는 구체적인 시나리오에 따라 설정할 수 있다.

일 예에 있어서, 충전 파라미터는 충전 레벨일 수도 있다. 컨트롤러는 배터리 전기량, 전압 등에 기반하여 충전 레벨을 결정할 수 있는 바, 표1에 도시된 바와 같다.

충전 레벨
	1	2	3	4
출력 전압	0.5-5	5-10	10-15	15-20
출력 전류	0.1-3	1.5-3	1.5-3	3-6

단계 72에 있어서, 컨트롤러(3)는 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한 것으로 결정하였을 경우, 충전 요청을 생성한다. 여기서, 충전 요청에는 배터리 모듈이 필요한 충전 파라미터가 포함된다. 충전 파라미터 중의 충전 전압을 예로 들면, 셀(1)의 전압이 4.25V이면, 충전 전압이 4.25V보다 크며, 충전 케이블 (cable)이 처리 가능한 최대 전류가 5A이고, 배터리 최대 전압이 5V인 것을 예로 들면, 배터리 모듈이 허용하는 최대 충전 전력이 (4.25V*5A*4)=85와트일 수 있다. 충전 전력의 계산 방법은 관련 기술을 참고할 수 있는 바, 여기서는 한정하지 않음을 설명할 필요가 있다.

단계 73에 있어서, 컨트롤러(3)는 충전 요청을 충전기에 송신할 수 있다. 충전기는 충전 요청 내의 충전 파라미터를 획득하고, 상술한 충전 파라미터를 제공 가능한지 여부를 결정하여, 상술한 충전 파라미터의 제공 가능 또는 상술한 충전 파라미터의 제공 불가의 결정 결과를 얻는다. 충전기는 결정 결과를 컨트롤러(3)에 피드백한다. 결정 결과가 상술한 충전 파라미터의 제공 불가일 경우, 충전기는 또한 하나의 제공 가능한 충전 파라미터를 피드백할 필요가 있는 바, 예를 들면 충전기가 85와트의 충전 전력을 제공할 수 없으나, 50W의 충전 전력을 제공할 수 있음을 설명할 필요가 있다.

단계 74에 있어서, 컨트롤러(3)는 직렬 병렬 변환 회로(2)를 제어하여 충전 파라미터에 대응하는 충전 구조 상태로 변환하고, 충전 구조의 변환에 성공한 후, 미리 설정된 식별자를 충전기에 송신할 수 있으며, 당해 미리 설정된 식별자는 충전기가 당해 충전 파라미터를 사용하여 배터리 모듈을 충전함을 나타내는데 사용된다. 충전기가 상술한 충전 전력을 제공 가능한 것을 예로 들면, 컨트롤러(3)는 결정 결과를 수신한 후, 직렬 병렬 변환 회로(2)에 제어 신호를 송신하여, 직렬 병렬 변환 회로(2) 중의 각 스위칭 소자가 제어 신호에 기반하여 온 상태 또는 오프 상태로 변환하도록 함으로써, 셀(1) ~ 셀(4)이 직렬로 충전하도록 하여, 도4에 도시된 회로를 얻는다. 각 셀의 충전 전압이 4.5V인 것으로 가정하면, 충전기의 출력 전압은 4*4.5V=18V이며, 충전 전력은 85와트이다.

마지막으로, 충전기는 상술한 충전 전력 85와트로 배터리 모듈을 충전한다.

충전 구조 상태 2

충전 구조 상태 2는 충전 전압이 셀 전압의 2배임을 나타내며, 이때 4개의 셀 중에서 2개의 셀을 일 그룹으로 직렬되며, 그 후 다시 병렬로 충전한다. 즉, 충전기가 2배 셀 전압의 충전 전압을 제공할 수밖에 없다.

컨트롤러(3)는 배터리 모듈의 현재의 충전 파라미터를 획득하고, 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 결정한다. 컨트롤러(3)는 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한 것으로 결정하였을 경우, 충전 요청을 생성한다. 여기서, 충전 요청에는 배터리 모듈이 필요한 충전 파라미터가 포함된다.

컨트롤러(3)는 충전 요청을 충전기에 송신할 수 있다. 충전기는 충전 요청 내의 충전 파라미터를 획득하고, 상술한 충전 파라미터를 만족시키는지 여부를 결정하여, 예를 들면 상술한 충전 파라미터를 만족시키지 못하거나 또는 상술한 충전 파라미터를 만족시킨다는 결정 결과를 얻는다. 충전기는 결정 결과를 컨트롤러(3)에 피드백한다.

충전기는 상술한 충전 파라미터를 만족시키지 못한것으로 결정했을 경우, 자신이 만족시킬 수 있는 충전 파라미터를 컨트롤러(3)에 피드백할 수 있다. 컨트롤러(3)는 만족시킬 수 있는 충전 파라미터에 기반하여 직렬 병렬 변환 회로(2)에 제어 신호를 송신하여, 직렬 병렬 변환 회로(2) 중의 각 스위칭 소자가 제어 신호에 기반하여 온 상태 또는 오프 상태로 변환하도록 함으로써, 셀(1) ~ 셀(4)이 두개씩 직렬된 후 다시 병렬로 충전하도록 하여, 도5에 도시된 회로를 얻는다. 각 셀의 충전 전압이 4.5V인 것으로 가정하면, 충전기의 출력 전압은 2*4.5V=9V이고, 충전 전력은 5*9=45와트이다.

마지막으로, 충전기는 상술한 충전 전력 45와트로 배터리 모듈을 충전한다.

충전 구조 상태 3

충전 구조 상태 3은 충전 전압이 셀 전압의 1배임을 나타내며, 이때 4개의 셀이 병렬로 충전한다. 즉, 충전기는 1배 셀 전압의 충전 전압을 제공할 수밖에 없다.

충전기는 상술한 충전 파라미터를 만족시키지 못한다고 결정했을 경우, 자신이 만족시킬 수 있는 충전 파라미터를 컨트롤러(3)에 피드백할 수 있다. 컨트롤러(3)는 만족시킬 수 있는 충전 파라미터에 기반하여 직렬 병렬 변환 회로(2)에 제어 신호를 송신하여, 직렬 병렬 변환 회로(2) 중의 각 스위칭 소자가 제어 신호에 기반하여 온 상태 또는 오프 상태로 변환하도록 함으로써, 셀(1) ~ 셀(4)이 병렬로 충전하도록 하여, 도6에 도시된 회로를 얻는다. 각 셀의 충전 전압이 4.5V인 것으로 가정하면, 충전기의 출력 전압은 4.5V이고, 충전 전력은 22.5와트이다.

마지막으로, 충전기는 상술한 충전 전력 22.5와트로 배터리 모듈을 충전한다.

상술한 실시예는 세가지 전형적인 충전 구조 상태를 제공하였을뿐, 실제 응용에 있어서, 컨트롤러(3)는 또한 셀(1)과 셀(2), 셀(2)와 셀 (3), 셀 (3)과 셀 (4), 셀(1) ~ 4중의 임의의 하나를 제어하여 충전할 수 있으며, 또한, 충전 전압도 셀 전압의 4배, 2배 및 1배에 한정되지 않음을 설명할 필요가 있다. 상술한 여러 조합 방식은 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

일 실시예에 있어서, 상술한 각 충전 구조 상태 하에서, 컨트롤러(3)와 충전기가 통신을 완성한 후, 충전기가 배터리 모듈을 충전한다. 도8을 참조하면, 단계 81에 있어서, 충전 과정에서 컨트롤러(3)는 배터리 모듈의 충전 파라미터를 실시간으로 검출할 수 있다. 단계 82에 있어서, 컨트롤러(3)는 충전 파라미터에 기반하여 충전기에 송신하는 충전 요청을 다시 생성함으로써, 충전기가 현재의 충전 구조 상태 하에서 충전 전력을 조정하도록 한다. 예를 들면, 배터리 모듈 중의 각 셀의 전압이 4.6V에 도달할 경우, 정전압(CV)로 충전할 수 있으며, 이때 충전 전류를 조정함으로써, 충전이 완성될 때까지 충전 전력을 감소시킬 수 있다.

실제 응용에 있어서, 복수 그룹의 셀을 직렬하여 충전하는 경우 어느 하나의 셀이 손상되어, 전압이 높으나 충전되지 않는 경우가 존재할 수 있는 바, 즉 일부 셀이 과전압이지만 기타 셀이 저전압인 경우가 존재할 수 있다. 이때 충전을 긴 시간 수행할 필요가 있으므로, 배터리 모듈의 충전 효율이 떨어진다. 충전 효율을 보장하기 위하여, 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(3)는 또한 복수 그룹의 셀의 충전 구조 상태를 조정할 수 있다. 도9를 참조하면, 단계 91에 있어서, 컨트롤러(3)는 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득할 수 있다. 예를 들면 컨트롤러(3)는 배터리 모듈 중의 전기량계와 통신하여, 상술한 충전 전류를 획득할 수 있다. 단계 92에 있어서, 컨트롤러(3)는 당해 충전 전류와 미리 설정된 전류 값 (예를 들면 2.5A임)을 비교하며, 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 컨트롤러(3)는 2개(또는 2개 이상)의 셀을 직렬하고, 다시 복수의 직렬 분기를 병렬하여, 하나의 직렬과 병렬을 결합한 충전 구조로 절환할 수 있다. 이렇게 충전 전류이 충전 케이블의 최대 전류를 초과하지 않는 경우, 병렬 충전을 통해 각 셀의 전압의 균형을 맞추어, 복수 그룹의 셀이 동일한 사용 상태를 유지하도록 하여, 가능한 동기 충전의 효과를 얻음으로써, 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

도3을 참조하면, 상술한 충전 구조 상태 1을 통해 셀을 충전할 경우, 충전 전류가 2.5A(또는 그 이하)로 떨어지면, 충전 케이블의 전류도 2.5A이다. 배터리 모듈의 충전 전류가 2.5A-5A 사이로 회복하도록 보장하기 위하여, 충전 케이블의 전류가 5A에 접근할지라도, 컨트롤러(3)는 두개의 셀의 직렬을 직렬 분기로 구성하고, 두개의 직렬 분기를 병렬하여 충전 케이블의 전류가 5A로 되게 함으로써, 컨트롤러(3)는 충전 구조 상태 1을 상술한 충전 구조 상태 2로 변환할 수 있다. 충전 구조 상태 2에서, 셀 전압이 증가함에 따라, 충전 전류가 지속적으로 감소하며, 충전 케이블의 전류가 다시 2.5A(또는 그 이하)로 떨어질 경우, 컨트롤러(3)는 상술한 충전 구조 상태 2를 충전 구조 상태 3으로 변환할 수 있다. 상술한 충전 과정을 통해, 도10에 도시된 충전 곡선을 얻을 수 있다. 관련 기술의 충전 케이블의 전류와 본 실시예의 충전 케이블의 전류를 비교하면, 충전 구조 상태 2와 충전 구조 상태 3의 경우, 본 실시예에서 충전 케이블의 전류가 2.5A ~ 5A사이에 위치하지만, 관련 기술에서는 충전 케이블의 전류가 지속적으로 떨어진다. 이렇게 하여, 각 셀의 충전 전력의 균형을 유지하는 정황하에서, 각 셀의 충전 전압의 균형을 맞추는 효과를 얻음으로써, 충전 효율을 향상시키는데 유리하다.

이로써, 본 실시예에서는 복수 그룹의 셀의 충전 구조 상태를 조정함으로써, 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 동시에 충전 케이블의 최대 전류보다 작게 하여, 높은 전압과 큰 전류로 배터리 모듈을 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 전압 변환 장치를 설치할 필요가 없기에, 배터리 모듈의 충전 효율을 개선하는데 유리하다. 또한, 본 실시예에서는 직렬 병렬 변환 회로가 전압 변환에 참여하지 않으므로, 열 손실을 형성하지 않기에, 배터리 모듈의 충전 효율을 더 한층 높이는데 유리하다.

본 발명 실시예는 배터리 모듈에 적용되는 충전 제어 방법을 더 제공하는 바, 상기 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하고, 상기 방법은,

상기 결정 결과를 수신한 후, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환하도록 하는 것을 수행하여, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 상기 목표 충전 전력과 매칭되는 충전 구조 상태를 구성하도록 하는 단계 - 상기 충전 구조 상태에서 초기 충전 전류는 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류임 -; 를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 충전 요청을 생성하는 단계는,

일 실시예에 있어서,상기 방법은,

상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 하는 단계 ;를 더 포함한다.

본 발명 실시예에 의해 제공되는 방법은 상술한 충전 기기의 실시예에 대응하며, 구체적인 내용은 기기의 각 실시예의 내용을 참고할 수 있는 바, 여기서 다시 설명하지 않음을 이해할 수 있다.

도11은 예시적인 일 실시예에 따른 충전 제어 장치를 나타낸 블럭도이다. 도11을 참조하면, 충전 제어 장치는 배터리 모듈에 적용되며, 상기 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하고, 상기 장치는,

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단하기 위한 충전 판단 모듈(111); 및

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하기 위한 구조 변환 모듈(112); 을 포함하며, 여기서 상기 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 도12를 참조하면, 상기 장치는,

상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 포함하는 충전 요청을 생성하기 위한 요청 생성 모듈(121);

상기 충전 요청을 외부의 충전기에 송신하여, 상기 충전기로 하여금 상기 기대 충전 전력을 만족시키는지 여부를 결정하고 결정 결과를 피드백하도록 하기 위한 요청 송신 모듈(122) - 상기 결정 결과는 상기 충전기가 제공 가능한 목표 충전 전력을 포함하고, 상기 목표 충전 전력은 상기 기대 충전 전력보다 작거나 같음 -; 및

상기 결정 결과를 수신한 후, 상기 구조 변환 모듈을 트리거하여 충전 구조 변환을 수행하도록 함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 상기 목표 충전 전력과 매칭되는 충전 구조 상태를 구성하도록 하기 위한 트리거 모듈(123) - 상기 충전 구조 상태에서 초기 충전 전류는 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류임 -; 를 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 도13을 참조하면, 상기 요청 생성 모듈(121)은,

상기 복수의 셀의 현재 전압 및 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류를 획득하기 위한 전압 전류 획득 유닛(131),

상기 현재 전압 및 상기 최대 전류에 기반하여 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 획득하기 위한 기대 전력 획득 유닛(132); 및

상기 기대 충전 전력에 기반하여 상기 충전 요청을 생성하기 위한 충전 요청 생성 유닛(133); 을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 장치는,

일 실시예에 있어서, 도14를 참조하면, 상기 장치는,

충전 과정에서 상기 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득하기 위한 충전 전류 획득 모듈(141)을 더 포함하며,

구조 변환 모듈(142)은 또한, 상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 한다.

본 발명 실시예에 의해 제공되는 장치는 상술한 방법 실시예에 대응하며, 구체적인 내용은 방법의 각 실시예의 내용을 참고할 수 있는 바, 여기서 다시 설명하지 않음을 이해할 수 있다.

도15는 예시적인 일 실시예에 따른 전자 기기를 나타낸 블럭도이다. 예를 들면, 전자 기기(1500)는 스마트 폰, 컴퓨터, 디지털 방송 단말기, 태블릿 기기, 의료 기기, 피트니스 기기, 개인 디지털 보조 등일 수있다.

도15를 참조하면， 전자 기기(1500)는 프로세스 어셈블리(1502)， 메모리(1504)， 전원 어셈블리(1506)， 멀티미디어 어셈블리(1508)， 오디오 어셈블리(1510)， 입출력(I/O) 인터페이스(1512)， 센서 어셈블리(1514), 통신 어셈블리(1516) 및 이미지 수집 어셈블리(1518)등 하나 또는 복수의 어셈블리를 포함할 수 있다.

프로세스 어셈블리(1502)는 통상적으로 전자 기기(1500)의 전체 조작을 제어하며， 예를 들면, 표시，전화 호출，데이터 통신，카메라 조작 및 기록 조작에 관련된 조작을 제어할 수 있다. 프로세스 어셈블리(1502)는 하나 또는 복수 그룹의 프로세서(1520)를 포함하여 인스트럭션을 실행함으로써 상기 방법의 전부 또는 일부 단계를 완성한다. 또한， 프로세스 어셈블리(1502)는 하나 또는 복수의 모듈을 포함하고 있어 프로세스 어셈블리(1502)와 기타 어셈블리 사이의 인트렉션에 편리하다. 예를 들면， 프로세스 어셈블리(1502)는 멀티미디어 모듈을 포함고 있어 멀티미디어 어셈블리(1508)와 프로세스 어셈블리(1502) 사이의 인트렉션이 편리하게 된다.

메모리(1504)에는 각종 유형의 데이터가 저장되어 전자 기기(1500)의 동작을 서포트한다. 이러한 데이터의 예로서 전자 기기(1500)에서 동작하는 임의의 애플리케이션 프로그램 또는 방법을 실행하기 위한 인스트럭션，연락인 데이터，전화번호부 데이터，메시지，이미지， 비디오 등을 포함한다. 메모리(1504)는 임의의 유형의 휘발성 또는 비휘발성 메모리 또는 양자의 조합으로 실현될 수 있으며， 예를 들면 SRAM(Static Random Access Memory)， EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) ，EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)， PROM(Programmable Read-Only Memory)， ROM(Read-Only Memory)，자기 메모리，플래시 메모리，자기 디스크 또는 콤팩트 디스크 등으로 실현될 수 있다.

전원 어셈블리(1506)는 전자 기기(1500)의 각 어셈블리에 전력을 공급하기 위한 것이다. 전원 어셈블리(1506)는 전원 관리 시스템，하나 또는 복수 그룹의 전원 및 전자 기기(1500)를 위하여 전력을 생성, 관리 및 분배하기 위한 기타 어셈블리를 포함할 수 있다. 전원 어셈블리(1506)는 전원 칩을 포함할 수 있고, 컨트롤러는 전원 칩과 통신하여, 전원 칩을 제어하여 스위칭 소자를 온 또는 오프함으로써, 배터리가 메인 보드 회로로 전력을 공급하거나 공급하지 않을 수 있다. 일 예에 있어서, 전원 어셈블리(1506)는 도2 ~ 도6에 도시된 전원 모듈을 포함한다.

멀티미디어 어셈블리(1508)는 상기 전자 기기(1500)와 사용자 사이에 하나의 출력 인터페이스를 제공하는 스크린을 포함한다. 일부 실시예에 있어서， 스크린은 액정 표시 장치(LCD)와 터치 패널(TP)을 포함할 수 있다. 스크린이 터치 패널을 포함할 경우， 스크린은 사용자가 입력한 신호를 수신할 수 있는 터치 스크린을 구현할 수 있다. 터치 패널은 하나 또는 복수 그룹의 터치 센서를 포함하고 있어 터치, 슬라이딩 및 터치 패널위에서의 손 움직임을 감지할 수 있다. 상기 터치 센서는 터치 또는 슬라이딩 동작의 경계위치를 감지할 수 있을 뿐만 아니라， 상기 터치 또는 슬라이딩 조작에 관련된 지속시간 및 압력을 검출할 수 있다.

오디오 어셈블리(1510)는 오디오 신호를 출력 및/또는 입력하기 위한 것이다. 예를 들면， 오디오 어셈블리(1510)는 마이크로폰(MIC)을 포함하며， 전자 기기(1500)가 예를 들면 호출 모드, 기록 모드 및 음성 인식 모드 등 조작 모드에 있을 경우， 마이크로폰은 외부의 오디오 신호를 수신한다. 수신된 오디오 신호는 진일보 메모리(1504)에 저장되거나 또는 통신 어셈블리(1516)를 통하여 송신될수 있다. 일부 실시예에 있어서，오디오 어셈블리(1510)는 스피커를 더 포함할 수 있어 오디오 신호를 출력한다.

I/O 인터페이스(1512)는 프로세스 어셈블리(1502)와 주변 인터페이스 모듈 사이에 인터페이스를 제공하기 위한 것이다. 상기 주변 인터페이스 모듈은 키보드，휠 키，버튼 등일 수 있다.

센서 어셈블리(1514)는 전자 기기(1500)에 각 방면의 상태평가를 제공하는 하나 또는 복수 그룹의 센서를 포함한다. 예를 들면，센서 어셈블리(1514)는 전자 기기(1500)의 온/오프 상태，어셈블리의 상대위치결정을 검출할 수 있다. 예를 들면 상기 어셈블리가 전자 기기(1500)의 디스플레이 및 키패드일 시，센서 어셈블리(1514)는 전자 기기(1500) 또는 전자 기기(1500)의 일 어셈블리의 위치변경，사용자와 전자 기기(1500)사이의 접촉여부， 전자 기기(1500)의 방위 또는 가속/감속 및 전자 기기(1500)의 온도 변화를 검출할 수 있다.

통신 어셈블리(1516)는 전자 기기(1500)와 기타 설비 사이의 유선 또는 무선 통신에 사용된다. 전자 기기(1500)는 예를 들면 WiFi，2G 또는 3G，또는 이들의 조합 등의 통신규격에 따른 무선 네트워크에 접속할 수 있다. 일 예시적 실시예에 있어서，통신 어셈블리(1516)는 방송 채널을 통하여 외부 방송 관리 시스템으로부터의 방송 신호 또는 방송 관련 정보를 수신할 수 있다. 일 예시적 실시예에 있어서， 상기 통신 어셈블리(1516)는 근거리 무선 통신(NFC)모듈을 더 포함하고 있어， 단거리 통신을 촉진할 수 있다. 예를 들면， NFC 모듈은 RFID 기술， IrDA 기술， UWB 기술，블루투스(BT)기술 및 기타 기술에 기초하여 실현될 수 있다.

예시적 실시예에 있어서， 전자 기기(1500)는 하나 또는 복수 그룹의 애플리케이션 전용 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리설비(DSPD), 프로그램 가능 논리 소자(PLD), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 기타 전자 소자에 의하여 실현되어, 상기의 방법을 수행할 수 있다.

예시적 실시예에 있어서， 수행 가능한 컴퓨터 프로그램의 비 일시적인 판독 가능한 기록 매체를 제공하는데， 예를 들면 인스트럭션을 포함하는 메모리(1504) 등을 포함하며, 상술한 수행 가능한 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 수행된다. 여기서, 판독 가능한 저장 매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피디스크 및 광데이터 저장 장치 등일 수 있다.

당업자는 명세서를 검토하여 본 발명을 실현한 후, 본 발명의 기타 실시안을 용이하게 생각해낼수 있다. 본발명은, 본 발명의 모든 변형, 용도, 또는 적응적 변경을 포함하며, 이러한 변형, 용도, 또는 적응적 변경은, 본 발명의 일반적 원리에 따르며, 본 발명은 개시되지 않은 당업계의 공지의 지식 또는 통상적 기술수단을 포함한다. 명세서와 실시 예는 단지 예시일 뿐, 본 발명의 진정한 범위와 정신은 이하의 특허 청구의 범위에 기재된다.

본 발명은 상기에 기술되고 또 도면에 도시한 정확한 구성에 한정되지 않으며, 그 범위를 초과하지 않는한 다양한 수정과 변경을 실현할수 있다는 것을 이해해야 할것이다. 본 발명의 범위는 단지 첨부되는 특허 청구의 범위에 의해 한정된다.

Claims

배터리 모듈에 있어서,
복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는 상기 직렬 병렬 변환 회로와 연결되고, 상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하며,
상기 충전 구조 상태는,
적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러를 상기 배터리 모듈의 내부에 통합시키거나, 또는, 상기 배터리 모듈에 설치되어 있는 전자 기기의 프로세서를 사용하여 상기 컨트롤러를 실현하거나, 또는, 상기 전자 기기의 전원 관리 모듈을 사용하여 상기 컨트롤러를 실현하는,
것을 특징으로 하는 상기 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 직렬 병렬 변환 회로는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 복수의 스위칭 소자 중의 각 스위칭 소자는 그중의 일 그룹의 셀의 양극 또는 음극과 연결되며,
상기 각 스위칭 소자가 셀의 양극에 연결될 경우, 상기 컨트롤러의 제어 신호에 기반하여 상기 양극을 상기 배터리 모듈의 전원 입력단 또는 상위 레벨의 셀의 음극에 연결하며,
상기 각 스위칭 소자가 셀의 음극에 연결될 경우, 상기 컨트롤러의 제어 신호에 기반하여 상기 음극을 상기 배터리 모듈의 전원 출력단에 연결하는,
것을 특징으로 하는 상기 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
프로토콜 변환 칩을 더 포함하며,
상기 프로토콜 변환 칩은 상기 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러와 외부의 충전기 사이의 충전 프로토콜을 변환하는,
것을 특징으로 하는 상기 배터리 모듈.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 또한,
충전 과정에서 상기 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득하며, 상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 하는,
것을 특징으로 하는 상기 배터리 모듈.
배터리 모듈에 적용되는 충전 제어 방법에 있어서,
상기 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하고,
상기 방법은,
상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하는 단계; 를 포함하며,
상기 충전 구조 상태는,
적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환하기 전에,
상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 포함하는 충전 요청을 생성하는 단계;
상기 충전 요청을 외부의 충전기에 송신하여, 상기 충전기로 하여금 상기 기대 충전 전력을 만족시키는지 여부를 결정하고 결정 결과를 피드백하도록 하는 단계 - 상기 결정 결과는 상기 충전기가 제공 가능한 목표 충전 전력을 포함하고, 상기 목표 충전 전력은 상기 기대 충전 전력보다 작거나 같음 -; 및
상기 결정 결과를 수신한 후, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환하도록 하는 것을 수행하여, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 상기 목표 충전 전력과 매칭되는 충전 구조 상태를 구성하도록 하는 단계 - 상기 충전 구조 상태에서 초기 충전 전류는 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류임 - 를 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 방법.
제7항에 있어서,
충전 요청을 생성하는 단계는,
상기 복수의 셀의 현재 전압 및 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류를 획득하는 단계;
상기 현재 전압 및 상기 최대 전류에 기반하여 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 획득하는 단계; 및
상기 기대 충전 전력에 기반하여 상기 충전 요청을 생성하는 단계; 를 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 충전 구조 상태의 변환에 성공한 후, 미리 설정된 식별자를 외부의 충전기에 송신하는 단계 - 상기 미리 설정된 식별자는 상기 충전기가 목표 충전 전력을 사용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 것을 나타내기 위한 것임 - 를 더 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 방법.
제6항에 있어서,
충전 과정에서 상기 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득하는 단계; 및
상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 하는 단계; 를 더 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 방법.
배터리 모듈에 적용되는 충전 제어 장치에 있어서,
상기 배터리 모듈은 복수 그룹의 셀, 직렬 병렬 변환 회로 및 컨트롤러를 포함하고,
상기 장치는,
상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요한지 여부를 판단하기 위한 충전 판단 모듈, 및
상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 다중 레벨의 셀 중의 각 셀의 연결 방식을 변환함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 큰 충전 구조 상태를 구성하도록 하기 위한 구조 변환 모듈; 을 포함하며,
상기 충전 구조 상태는 적어도 두 그룹의 셀이 직렬되는 것, 적어도 두 그룹의 셀이 병렬되는 것, 일부 셀의 직렬과 일부 셀의 병렬이 결합되는 것 및 단일 그룹의 셀로 구성되는 것 중 적어도 하나를 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 장치.
제11항에 있어서,
상기 배터리 모듈에 대하여 충전이 필요할 경우, 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 포함하는 충전 요청을 생성하기 위한 요청 생성 모듈;
상기 충전 요청을 외부의 충전기에 송신하여, 상기 충전기로 하여금 상기 기대 충전 전력을 만족시키는지 여부를 결정하고 결정 결과를 피드백하도록 하기 위한 요청 송신 모듈 - 상기 결정 결과는 상기 충전기가 제공 가능한 목표 충전 전력을 포함하고, 상기 목표 충전 전력은 상기 기대 충전 전력보다 작거나 같음 -; 및
상기 결정 결과를 수신한 후, 상기 구조 변환 모듈을 트리거하여 충전 구조 변환을 수행하도록 함으로써, 상기 복수 그룹의 셀로 하여금 상기 목표 충전 전력과 매칭되는 충전 구조 상태를 구성하도록 하기 위한 트리거 모듈 - 상기 충전 구조 상태에서 초기 충전 전류는 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류임 -; 을 더 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 장치.
제12항에 있어서,
상기 요청 생성 모듈은,
상기 복수의 셀의 현재 전압 및 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류를 획득하기 위한 전압 전류 획득 유닛;
상기 현재 전압 및 상기 최대 전류에 기반하여 상기 배터리 모듈이 필요한 기대 충전 전력을 획득하기 위한 기대 전력 획득 유닛; 및
상기 기대 충전 전력에 기반하여 상기 충전 요청을 생성하기 위한 충전 요청 생성 유닛; 을 포함하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 장치.
제11항에 있어서,
상기 충전 구조 상태의 변환에 성공한 후, 미리 설정된 식별자를 외부의 충전기에 송신하기 위한 미리 설정된 식별자 송신 모듈 - 상기 미리 설정된 식별자는 상기 충전기가 목표 충전 전력을 사용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 것을 나타내기 위한 것임 - 을 더 포함하는
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 장치.
제11항에 있어서,
충전 과정에서 상기 복수 그룹의 셀의 충전 전류를 획득하기 위한 충전 전류 획득 모듈을 더 포함하며,
상기 구조 변환 모듈은 또한, 상기 충전 전류가 미리 설정된 전류 값보다 작을 경우, 상기 직렬 병렬 변환 회로를 제어하여 상기 복수 그룹의 셀에 의해 구성된 충전 구조 상태를 변환함으로써, 충전 케이블의 충전 전류가 상기 미리 설정된 전류 값과 충전 케이블이 처리 가능한 최대 전류 사이로 회복되도록 하는,
것을 특징으로 하는 상기 충전 제어 장치.
전자 기기에 있어서,
배터리 모듈;
프로세서; 및
상기 프로세서가 수행 가능한 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 메모리; 를 포함하며,
상기 프로세서가 상기 메모리 중의 컴퓨터 프로그램을 수행하여 제6항 ~ 제10항 중 어는 한 항에 기재된 방법의 단계를 실현하는,
것을 특징으로 하는 상기 전자 기기.
수행 가능한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 판독 가능한 저장 매체에 있어서,
당해 컴퓨터 프로그램이 수행될 때 제6항 ~ 제10항 중 어는 한 항에 기재된 방법의 단계가 실현되는,
것을 특징으로 하는 상기 판독 가능한 저장 매체.