KR101242455B1 - 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

배터리 충전 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR101242455B1 KR1020120020986A KR20120020986A KR101242455B1 KR 101242455 B1 KR101242455 B1 KR 101242455B1 KR 1020120020986 A KR1020120020986 A KR 1020120020986A KR 20120020986 A KR20120020986 A KR 20120020986A KR 101242455 B1 KR101242455 B1 KR 101242455B1
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Abstract

본 발명은 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 배터리의 사용량에 따라 균등 충전을 제어하고, 충전 전류 및 충전 전압의 충전 패턴에 따라 충전 전류 또는 충전 시간을 제어하고, 과충전 현상 발생시 충전 종지전압 또는 충전 시간을 제어함에 따라 배터리의 충전 상태를 최적으로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 필요에 따라 외부 컨트롤 장치에 의해 배터리 충전의 시작, 정지를 제어할 수 있는 기능이 있어 피크타임제 등에 유연하게 대처할 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 충전 장치 및 그 구동 방법{BATTERY CHARGING APPARATUS AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 사용량에 따라 균등 충전을 제어하고, 충전 전류 및 충전 전압의 충전 패턴에 따라 충전 전류 또는 충전 시간을 제어하고, 과충전 현상 발생시 충전 종지전압 또는 충전 시간을 제어함에 따라 배터리의 충전 상태를 최적으로 유지시켜 배터리의 수명을 연장시키기 위한 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
배터리란 내부 물질의 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 변환된 전기에너지를 다양한 장치에 공급하는 전원장치를 의미하며, 양극, 음극, 전해액, 분리막 등으로 이루어지는 다수의 셀(Cell)을 포함한다.
이러한 배터리는 다수의 셀이 직렬로 연결되며, 일정 전압 이하로 방전이 이루어지면 재충전하여 사용되고 있다.
일반적인 배터리의 충전 제어는 충전을 진행하면서 배터리의 총 전압을 모니터링 하다가 배터리의 총 전압이 기준 전압이 되면 충전을 정지시키거나 미세전류를 좀 더 인가한 후 충전을 정지하는 방법 등을 사용한다.
여기서, 배터리의 총 전압을 모니터링 하는 방법은 예를 들어, 다수의 셀 전압을 측정하는 방법을 이용할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 배터리의 다수의 셀 전압을 도시한 도면이다.
배터리는 제품 특성상 사용 시간이 흐름에 따라 다수의 셀 간의 전압 편차가 발생하게 된다.
예를 들어, Deep Cycle용 48V의 2차 납축전지의 경우에는 24개의 셀로 구성되어 있으며, 각 셀의 충전 종지전압은 충전 효율을 감안하여 2.5V이다. (2.5V/Cell/25℃)
이때, 배터리의 충전 중 전압은 화학반응의 특성상 셀 별로 상이할 수 있는데, 예를 들어, 배터리의 열화 등으로 인하여 몇몇 셀 들의 셀 전압이 필요한 충전 종지전압(2.5V)보다 높아질 수 있다.
여기서, 배터리의 충전 종료 여부는 배터리의 총 전압을 기준으로 판단하게 되는데, 배터리는 24개의 셀이 직렬로 연결되어 있어 배터리의 총 전압은 각 셀의 셀 전압이 합이 된다.
도1에 도시한 바와 같이, 몇몇 셀 들의 셀 전압이 충전 종지전압(2.5V)만큼 충전되지 못하더라도 충전 종지전압(2.5V)보다 높은 셀 전압으로 충전되는 셀 들이 존재하기 때문에 배터리의 총 전압은 기준 전압(충전 정지 기준 전압)에 도달할 수 있다.
즉, 몇몇 셀들은 셀 전압에 도달하지 못하더라도 충전을 정지하게 되기 때문에 셀 전압이 충전 종지전압보다 낮은 셀들은 충전 부족 현상이 발생하게 된다.
이를 방지하기 위하여 배터리는 한 달에 한 번 또는 몇 개월에 한 번씩 일반적인 충전 종지전압 보다 높은 전압으로 충전을 진행함에 따라 각 셀의 충전 상태를 균등하게 해주는 균등 충전을 할 필요가 있다.
그런데, 균등 충전은 일종의 과충전으로 볼 수 있기 때문에 배터리 상태에 따라 적절하게 진행을 해야 한다. 너무 자주 하면 오히려 배터리에 손상을 줄 수 있고 너무 하지 않아도 배터리의 수명이 짧아지기 때문에 적절한 균등 충전 시점 파악이 중요하다.
도2는 배터리의 충전 전류 및 충전 전압의 정상 충전 패턴을 도시한 도면이고, 도3은 배터리의 충전 전류 및 충전 전압의 이상 충전 패턴을 도시한 도면이다.
배터리의 정상적인 충전 전류(I1)의 패턴은 도2에 도시한 바와 같이, 초기에는 일정한 크기로 인가되다가 배터리의 충전 전압(V1)이 올라가면서 점점 크기가 감소하는 것이다.
하지만, 배터리가 열화된 결과, 도3에 도시한 바와 같이, 충전 전류(I2)의 패턴은 충전 전압(V2)이 올라감에 따라 충전 전류의 크기가 감소하다가 다시 증가하는 이상 패턴이 발생할 수 있다.
그 결과 배터리는 과충전되어 배터리의 전해액의 전기 분해로 가스(수소)와 많은 열이 발생하며 전해액이 빨리 고갈되는 문제점이 존재한다.
이와 같은 과충전 현상은 정상적인 셀 들도 열화를 촉진시켜 수명을 매우 단축시키는 원인이 된다.
한편, 배터리를 충전하는 중에 몇몇 셀의 열화 등으로 인하여 배터리의 총 전압이 기준 전압(충전 정지 기준 전압)에 도달하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이때 배터리의 충전은 배터리의 총 전압이 기준 전압(충전 정지 기준 전압)에 도달할 때까지 계속 진행되기 때문에, 인위적으로 충전을 정지시키지 않으면 정상적인 셀들이 과충전이 되어 수명을 단축시키게 된다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리의 누적사용량이 기준값에 해당하는지 여부를 판단하여 자동적으로 균등 충전을 제어하고, 충전 전류 및 충전 전압의 충전 패턴이 정상 충전 패턴에서 벗어나는 경우에 충전 전류 또는 충전 시간을 제어하여 과충전을 방지하고, 과충전 현상 발생시 충전 종지전압 또는 충전 시간을 제어하여 과충전을 방지함에 따라 배터리의 충전 상태를 최적으로 유지시켜 배터리의 수명을 연장시키기 위한 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 배터리 충전 장치는, 충전량을 누적 연산한 누적 충전량과 기준 충전량을 비교하여 균등 충전 실시 여부를 판단하는 균등 충전 제어부와; 상기 누적 충전량을 저장하는 메모리부와; 상기 균등 충전 제어부로부터 전달받은 균등 충전 제어정보에 따라 충전을 제어하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 메모리부는, 배터리별로 일반 충전을 위한 일반충전 종지전압 및 균등충전을 위한 균등충전 종지전압을 각각 저장할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는, 사용자로부터 상기 기준 충전량 또는 상기 일반충전 종지전압 및 균등충전 종지전압을 입력받기 위한 다수의 입력 버튼이 구비되는 입력부와, 경고 메시지 또는 경고음 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 충전 제어부는, 충전 종지전압의 증감을 제어하는 충전 종지전압 제어부와; 충전 전류의 증감을 제어하는 충전 전류 제어부와; 충전 시작 및 종료 시간을 제어하는 충전 시간 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는, 배터리를 충전하는 동안에 충전 전류 패턴 및 충전 전압 패턴을 감시하여 패턴 감지정보를 생성하는 충전패턴 감시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는, 과충전시 발생하는 가스 또는 열을 센싱하여 과충전 센싱정보를 생성하는 과충전 센싱부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치는, 외부 컨트롤 장치로부터 수신한 배터리 충전을 제어하기 위한 충전 제어 신호를 상기 충전 제어부로 전달하는 커넥터부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구동 방법은, 배터리의 현재 충전량을 측정하는 단계와; 상기 현재 충전량을 이용하여 누적 충전량을 연산하는 단계와; 상기 누적 충전량이 기준 충전량 이상인지 여부를 판단하는 단계와; 상기 판단 결과 상기 누적 충전량이 상기 기준 충전량 이상이면, 균등 충전을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 균등 충전을 실시하는 단계에서 균등 충전 제어부로부터 전달 받은 균등 충전 제어정보에 따라 충전 종지전압을 재설정하도록 제어할 수 있다.
그리고, 상기 균등 충전을 실시하는 단계 중에 균등 충전 알림정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구동 방법은, 배터리를 충전하는 동안에 충전 패턴 및 충전 패턴을 측정하는 단계와; 상기 충전 패턴이 정상패턴을 벗어났는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 판단 결과 충전 패턴이 정상패턴을 벗어났으면, 충전패턴 감시부로부터 전달 받은 패턴 감지정보를 이용하여 충전 전류 또는 충전 시간을 설정하여 충전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 충전 제어 단계 중에 충전 패턴 알림정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 구동 방법은, 과충전시 발생하는 가스 또는 열을 센싱하는 단계와; 상기 센싱한 센싱값이 기준값 이상인지 여부를 판단하는 단계와; 상기 판단 결과 상기 센싱값이 상기 기준값 이상이면, 과충전 센싱부로부터 전달 받은 과충전 센싱정보를 이용하여 충전 종지전압 또는 충전 시간을 설정하여 충전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 충전 제어 단계 중에 과충전 센싱 알림정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법에서는, 누적사용량이 기준값에 해당하는지 여부를 판단하여 자동적으로 균등 충전을 제어하여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
그리고, 충전 전류 및 충전 전압의 충전 패턴이 정상 충전 패턴에서 벗어나는 경우에 충전 전류 또는 충전 시간을 제어하여 과충전을 방지할 수 있다.
또한, 과충전 현상 발생시 충전 종지전압 또는 충전 시간을 제어함에 따라 배터리의 충전 상태를 최적으로 유지시켜 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
그리고, 외부 컨트롤 장치에 의해 배터리 충전의 시작, 정지를 제어할 수 있는 기능이 있어 피크타임제 등에 유연하게 대처할 수 있다.
도1은 배터리의 다수의 셀 전압을 도시한 도면이다.
도2는 배터리의 충전 전류 및 충전 전압의 정상 충전 패턴을 도시한 도면이다.
도3은 배터리의 충전 전류 및 충전 전압의 이상 충전 패턴을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 블록도이다.
도5는 본 발명에 따른 배터리 충전 장치의 균등 충전 제어를 설명하기 위해 참조되는 흐름도이다.
도6은 본 발명에 따른 배터리 충전 장치의 충전 패턴 감지에 따른 과충전 방지 제어를 설명하기 위해 참조되는 흐름도이다.
도7은 이상 충전 패턴 감지시 충전 전류의 제어를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도8은 본 발명 본 발명에 따른 배터리 충전 장치의 과충전 현상 발생시 충전 종지전압 또는 충전 시간을 제어를 설명하기 위해 참조되는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 장치의 블록도이다.
도4에 도시한 바와 같이, 배터리 충전 장치(100)는 입출력부(110), 균등 충전 제어부(120), 충전패턴 감시부(130), 과충전 센싱부(140), 충전 제어부(150), 메모리부(160), 제어부(170) 등을 포함한다.
입출력부(110)는 사용자로부터 여러 정보를 입력 받기 위한 입력부(미도시)와 배터리 충전 상태와 관련된 여러 정보를 출력하는 출력부(미도시)를 포함한다.
입력부는 사용자에 의해 배터리별 일반충전과 균등 충전의 설정 전압을 입력 받을 수 있으며, 예를 들어 다수의 입력 버튼을 포함할 수 있다.
그리고, 입력부는 사용자에 의해 배터리의 충전 패턴에 따라 적절하게 결정되는 충전 전류 및 충전 종지전압을 입력 받을 수 있다.
또한, 입력부는 저전류 충전을 하기 위한 저전류 시작 스위치 및 저전류 충전 버튼을 더 포함하며, 저전류 충전 버튼을 통해 저전류 충전을 하기 위한 충전 전류를 입력 받을 수 있다.
출력부는 균등 충전을 실시할 경우에 균등 충전 알림정보를, 충전 전류 및 충전 전압 패턴 이상이 발생할 경우에 충전 패턴 알림정보를 사용자에게 알려줄 수 있다.
이때, 균등 충전 알림정보는 누적 충전량을 포함하는 정보이고, 충전 패턴 알림정보는 충전 전압(배터리의 총 전압) 또는 충전 전류를 포함하는 정보일 수 있다.
이와 같은 출력부는 경고 메시지 등을 표시하는 표시부 또는 경고음 등을 출력하는 알람부 등일 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 외부 컨트롤 장치(미도시)와 배터리 충전 장치를 연결하는 커넥터부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 커넥터부는 외부 컨트롤 장치로부터 수신한 배터리 충전 충전의 시작, 종료, 일시 정지 등을 제어하기 위한 충전 제어 신호를 충전 제어부(150)로 전달하는 역할을 한다.
예를 들어, 충전 제어부(150)는 충전 제어 신호에 의해 진행중인 충전을 일시적으로 정지하도록 제어하거나 정지중인 충전을 다시 시작하도록 제어할 수 있다.
균등 충전 제어부(120)는 배터리의 충전량을 측정하여 누적 충전량을 연산할 수 있다.
이때, 배터리의 충전량은 충전 전류와 충전 시간의 곱으로 구할 수 있다.
그리고, 누적 충전량은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
[수학식 1]
S(n)= Sn + S(n-1), n은 1이상의 정수
이때, Sn는 n번째 충전시 충전량이고, S(n-1)은 첫번째 충전량부터 n-1번째 충전량까지 더한 값이다.
이와 같이 연산된 누적 충전량(S(n))은 메모리부(160)에 저장될 수 있다.
그리고, 균등 충전 제어부(120)는 누적 충전량(S(n))을 기준 충전량과 비교하여 균등 충전 실시 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 균등 충전 제어부(120)는 누적 충전량(S(n))이 기준 충전량 이상이면(S(n)≥기준 충전량) 균등 충전을 실시하도록 제어할 수 있다.
여기서, 기준 충전량은 배터리의 충전 용량의 10배로 설정될 수 있으며, 메모리부(160)에 미리 저장되거나 사용자에 의해 입력받을 수 있다.
즉, 1회 충전량을 600AH/C10라고 하면, 기준 충전량은 1회 충전량의 10배인 6000AH일 수 있다.
하지만, 보다 적절한 기준 충전량을 설정하기 위해서는 충전 효율을 고려할 필요가 있다.
여기서, 충전 효율은 수학식 2과 같이 정의될 수 있다.
[수학식 2]
충전 효율(%)=방전량/충전량*100
예를 들어, 충전 효율을 80%라고 하면, 균등 충전을 실시하기 위한 기준 충전량은 7500AH일 수 있다. (7500=6000/80)
이때, 배터리의 충전량은 배터리의 제조사나 배터리 모델에 따라 다르기 때문에, 균등 충전을 위한 누적 충전량은 제조사의 규정된 방법으로 설정하는 것이 바람직하다.
균등 충전 제어부(120)는 균등 충전을 실시할 필요가 있다고 판단된 경우에 균등 충전 제어정보를 전달하여 충전 제어부(150)가 충전 종지전압을 기존 충전 종지전압(2.5V) 대비 높은 전압으로 설정하도록 제어할 수 있다.
충전 종지전압 보다 높은 전압으로 충전을 진행함에 따라 각 셀의 충전 상태를 균등하게 해주는 균등 충전을 할 필요가 있다.
종래에는 균등 충전을 실시 전혀 실시하지 않거나 배터리의 사용 정도와는 무관하게 정기적으로 균등 충전을 실시함에 따라 배터리에 손상을 주거나 배터리의 수명이 감소하는 문제점이 있었다.
하지만, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서는 누적 충전량에 근거하여 균등 충전을 실시함에 따라 적절한 균등 충전 시점에 균등 충전을 실시할 수 있고, 그 결과 배터리를 최적의 상태를 유지시킬 수 있다.
충전패턴 감시부(130)는 배터리를 충전하는 동안에 충전 전류 패턴 및 충전 전압 패턴을 감시할 수 있다.
여기서, 정상적인 충전 전류 패턴은 충전 초기에는 일정한 크기로 인가되다가 충전이 진행되어 충전 전압이 증가함에 따라 점점 크기를 줄이면서 인가되는 것이다.
이때, 충전 전류는 배터리의 용량에 따라 달라지고, 충전 전압(배터리의 총 전압)도 몇 개의 셀을 직렬로 연결하여 사용하느냐에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 48V, 600AH/C10 의 배터리의 경우에, 충전 전압은 60V이고, 충전 전류는 충전 용량의 10%인 60A일 수 있다.
그런데, 배터리는 열화로 인해 충전이 진행되어 충전 전압이 증가하는 동안에 충전 전류는 감소하다가 다시 증가하는 이상 패턴이 발생할 수 있다.
이와 같이 충전패턴 감시부(130)는 배터리를 충전하는 동안에 충전 전류 패턴이 정상패턴을 벗어났음을 감지하면, 패턴 감지정보를 전달하여 충전 전류를 낮추도록 충전 제어부(150)를 제어할 수 있다.
이때, 충전패턴 감시부(130)는 충전 전류 패턴이 정상패턴을 벗어났음을 나타내는 패턴 감지정보를 출력부로 전달하여 충전 패턴 알림정보(경고 메시지 또는 경고음 등을 포함)를 출력하도록 제어할 수 있다.
그리고, 충전패턴 감시부(130)는 배터리를 충전하는 동안에 일정 시간이 지나도 충전 전압이 배터리의 총 전압(60V)에 도달하지 않는다고 판단하면, 그 판단 시점을 기준으로 하여 충전 종료 시간이 지나면 충전을 종료하도록 충전 제어부(150)를 제어할 수 있다.
과충전 센싱부(140)는 과충전시 발생하는 가스 또는 열 등을 센싱할 수 있으며, 가스(수소 가스)를 센싱하기 위한 수소가스 센서(미도시) 및 열을 감지하기 위한 열 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다.
이때, 수소가스 센서는 예를 들어 배터리와 연결하기 위한 배터리 커넥터부(미도시)에 설치할 수 있고, 온도 센서는 배터리의 상단이나 옆면 등에 설치할 수 있다.
이와 같은 과충전 현상은 예를 들어, 배터리를 사용하다 보면 몇몇 셀의 열화로 인하여 그 셀을 제거하고 사용할 수 있는데 이때 제거되는 셀 수에 따라 충전 전압을 낮추지 않고 원래 충전 전압으로 사용할 경우에 발생할 수 있다.
과충전 센싱부(140)는 수소가스 센서(미도시)가 수소가스를 센싱한 가스 센싱값 및 열 센서(미도시)가 열을 센싱한 열 센싱값이 각각 기준값(가스 기준값, 열 기준값) 이상이라고 판단되면, 과충전 센싱정보를 전달하여 충전 제어부(150)가 기존 충전 종지전압(2.5V) 대비 낮은 전압으로 설정하도록 제어하여 배터리가 과충전으로 열화되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 과충전 센싱부(140)는 각각의 센싱값(가스 센싱값, 열 센싱값)이 기준값(가스 기준값, 열 기준값) 이상이라고 판단되면, 과충전 센싱정보를 전달하여 충전 제어부(150)가 그 판단 시점을 기준으로 하여 충전 종료 시간이 지나면 충전을 종료하도록 제어할 수 있다.
이때, 과충전 센싱부(140)는 각각의 센싱값(가스 센싱값, 열 센싱값)이 기준값(가스 기준값, 열 기준값) 이상임을 나타내는 과충전 센싱정보를 출력부로 전달하여 과충전 센싱 알림정보(경고 메시지 또는 경고음 등을 포함)를 출력하도록 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 배터리 충전 장치에서는 과충전 현상 발생시 충전 종지전압 또는 충전 시간을 제어하여 과도한 과충전을 방지함에 따라 배터리의 충전 상태를 최적으로 유지시켜 배터리가 과충전으로 열화되는 것을 방지할 수 있다.
충전 제어부(150)는 충전 종지전압 제어부(152), 충전 전류 제어부(154), 충전 시간 제어부(156) 등을 포함한다.
충전 종지전압 제어부(152)는 일반 충전 또는 균등충전을 실시하거나 과충전 현상이 발생하는 경우 등에서 충전 종지전압을 증가시키거나 감소시키도록 제어할 수 있다.
이와 같은 충전 종지전압은 미리 설정되어 메모리부(160)에 저장되거나 사용자에 의해 입력 받을 수 있다.
이때, 메모리부(160)는 배터리별로 일반 충전을 위한 일반충전 종지전압 및 균등충전을 위한 균등충전 종지전압을 각각 저장할 수 있다.
충전 전류 제어부(154)는 충전 패턴이 정상 패턴을 벗어난 경우 등에서 충전 전류를 증가시키거나 감소시키도록 제어할 수 있다.
이와 같은 충전 전류는 미리 설정되어 메모리부(160)에 저장되거나 사용자에 의해 입력 받을 수 있다.
그리고, 충전 전류 제어부(154)는 저전류 충전을 위해 충전 전류를 감소시키도록 제어할 수 있다.
이와 같은 저전류 충전을 실시하면 배터리의 성능을 개선시킬 수 있다.
저전류 충전의 일예로, 평일에는 일반적인 충전 전류에 의해 충전을 진행하고 휴일에는 일반적인 충전 전류 보다 낮은 충전 전류로 배터리를 충전시키도록 제어하는 방식을 적용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 배터리 충전 장치(100)는 저전류 충전을 실시하기 위한 저전류 시작 스위치(미도시)를 더욱 포함할 수 있다.
충전 시간 제어부(156)는 충전 시작 및 종료 시간을 제어하는 역할을 하며, 예를 들어 타이머일 수 있다.
이러한 충전 시간 제어부(156)는 일정 시간(충전 시작 시간)이 되면 배터리의 충전을 시작하는 충전 예약을 제어하거나 충전 패턴이 정상 패턴을 벗어나거나 과충전 현상이 발생하는 경우 등에서 그 판단 시점을 기준으로 일정 시간(충전 종료 시간) 경과 후 충전을 종료시키도록 제어할 수 있다.
이와 같은 충전 시작 시간 및 충전 종료 시간은 사용자에 의해 미리 설정되어 메모리부(160)에 저장되거나 사용자에 의해 입력부를 통해 입력할 수 있다.
제어부(170)는 배터리 충전 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 배터리 충전 장치의 균등 충전 제어를 설명하기 위해 참조되는 흐름도이다. 도4를 더욱 참조하여 설명한다.
도5에 도시한 바와 같이, 균등 충전 제어부(120)는 배터리의 현재 충전량을 측정한다(s100). 이때, 배터리의 충전량은 충전 전류와 충전 시간의 곱으로 구할 수 있다.
그리고, 균등 충전 제어부(120)는 현재 충전량과 기존의 누적 충전량을 이용하여 새로운 누적 충전량을 연산한다(s110).
다음으로, 균등 충전 제어부(120)는 누적 충전량이 기준 충전량 이상인지 여부를 판단한다(s120).
이때, 기준 충전량은 예를 들어, 배터리의 충전용량의 10배일 수 있다.
판단 결과 누적 충전량이 기준 충전량 이상이면, 균등 충전 제어부(120)는 균등 충전을 실시한다(s130).
균등 충전 제어부(120)는 균등 충전을 실시할 필요가 있다고 판단된 경우에 균등 충전 제어정보를 전달하여 충전 제어부(150)가 기존 충전 종지전압(2.5V) 대비 높은 전압으로 설정하도록 제어할 수 있다.
도6은 본 발명에 따른 배터리 충전 장치의 충전 패턴 감지에 따른 과충전 방지 제어를 설명하기 위해 참조되는 흐름도이고, 도7은 이상 충전 패턴 감지시 충전 전류의 제어를 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 도4를 더욱 참조하여 설명한다.
도6에 도시한 바와 같이, 충전패턴 감시부(130)는 배터리를 충전하는 동안에 충전 전류 패턴 및 충전 전압 패턴을 측정하고(s200), 충전 패턴이 정상패턴을 벗어났는지 여부를 판단한다(s210).
그리고, 충전 패턴이 정상패턴을 벗어났다고 판단되면, 충전패턴 감시부(130)는 패턴 감지정보를 전달하여 충전 전류를 낮추도록 제어하거나 그 판단 시점을 기준으로 하여 충전 시간(충전 종료 시간)이 지나면 충전을 종료하도록 충전 제어부(150)를 제어한다(s220).
그 결과 도7에 도시한 바와 같이, 충전 전류(I3)의 패턴은 충전 전압(V3)이 올라감에 따라 충전 전류의 크기가 감소한 후 다시 증가하다가 충전 제어부(150)의 제어에 의해 다시 충전 전류의 크기가 감소하게 된다.
도8은 본 발명 본 발명에 따른 배터리 충전 장치의 과충전 현상 발생시 충전 종지전압 또는 충전 시간을 제어를 설명하기 위해 참조되는 흐름도이다. 도4를 더욱 참조하여 설명한다.
도8에 도시한 바와 같이, 과충전 센싱부(140)는 과충전시 발생하는 가스 또는 열을 센싱하고(s300), 각각의 센싱값(가스 센싱값, 열 센싱값)이 기준값(가스 기준값, 열 기준값) 이상인지 여부를 판단한다(s310).
그리고, 각각의 센싱값이 기준값 이상이라고 판단되면, 과충전 센싱부(140)는 과충전 센싱정보를 전달하여 충전 종지전압을 낮추도록 제어하거나 그 판단 시점을 기준으로 하여 충전 시간(충전 종료 시간)이 지나면 충전을 종료하도록 충전 제어부(150)를 제어한다(s320).
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
100: 배터리 충전 장치 110: 입출력부
120: 균등 충전 제어부 130: 충전패턴 감시부
140: 과충전 센싱 150: 충전 제어부
160: 메모리부 170: 제어부

Claims (14)

  1. 충전량을 누적 연산한 누적 충전량과 기준 충전량을 비교하여 균등 충전 실시 여부를 판단하는 균등 충전 제어부와;
    상기 누적 충전량을 저장하는 메모리부와;
    상기 균등 충전 제어부로부터 전달받은 균등 충전 제어정보에 따라 충전을 제어하는 충전 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메모리부는,
    배터리별로 일반 충전을 위한 일반충전 종지전압 및 균등충전을 위한 균등충전 종지전압을 각각 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    사용자로부터 상기 기준 충전량 또는 상기 일반충전 종지전압 및 균등충전 종지전압을 입력받기 위한 다수의 입력 버튼이 구비되는 입력부와, 경고 메시지 또는 경고음 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전 제어부는,
    충전 종지전압의 증감을 제어하는 충전 종지전압 제어부와;
    충전 전류의 증감을 제어하는 충전 전류 제어부와;
    충전 시작 및 종료 시간을 제어하는 충전 시간 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    배터리를 충전하는 동안에 충전 전류 패턴 및 충전 전압 패턴을 감시하여 패턴 감지정보를 생성하는 충전패턴 감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    과충전시 발생하는 가스 또는 열을 센싱하여 과충전 센싱정보를 생성하는 과충전 센싱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    외부 컨트롤 장치로부터 수신한 배터리 충전을 제어하기 위한 충전 제어 신호를 상기 충전 제어부로 전달하는 커넥터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치.
  8. 배터리의 현재 충전량을 측정하는 단계와;
    상기 현재 충전량을 이용하여 누적 충전량을 연산하는 단계와;
    상기 누적 충전량이 기준 충전량 이상인지 여부를 판단하는 단계와;
    상기 판단 결과 상기 누적 충전량이 상기 기준 충전량 이상이면, 균등 충전을 실시하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치의 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 균등 충전을 실시하는 단계는 균등 충전 제어부로부터 전달 받은 균등 충전 제어정보에 따라 충전 종지전압을 재설정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치의 구동 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 균등 충전을 실시하는 단계 중에 균등 충전 알림정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치의 구동 방법.
  11. 배터리를 충전하는 동안 충전패턴을 측정하는 단계와;
    상기 충전패턴에서 충전전류가 증가하는지 여부를 판단하는 단계와;
    상기 충전전류가 증가할 경우, 충전전류를 낮추어 충전을 제어하는 단계
    를 포함하는 배터리 충전장치의 구동방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충전 제어 단계 중에 충전 패턴 알림정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치의 구동 방법.
  13. 다수 셀의 배터리의 충전시 발생하는 가스 또는 열을 센싱하는 단계와;
    상기 센싱한 센싱값이 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계와;
    상기 판단결과 상기 센싱값이 기준값 이상이면, 충전종지전압을 셀 수를 줄인 종지전압으로 낮추어 설정하여 충전하는 단계를 포함하는 배터리 충전장치의 구동방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 충전 제어 단계 중에 과충전 센싱 알림정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 장치의 구동 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018182176A1 (ko) * 2017-03-29 2018-10-04 삼성전자주식회사 배터리의 과충전을 방지하기 위한 방법 및 그 전자 장치
WO2019066358A1 (ko) * 2017-09-28 2019-04-04 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 스웰링을 방지하는 방법 및 이를 이용한 배터리 팩

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0845555A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Sanyo Electric Works Ltd 充電方法
JP2001314046A (ja) * 2000-05-01 2001-11-09 Toyota Motor Corp 組電池の充電装置、充電方法、および電動車両
US20100060241A1 (en) * 2007-03-05 2010-03-11 Johnson Controls Hybrid And Recycling Gmbh Method and device for determining an equalizing charge of an accumulator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0845555A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Sanyo Electric Works Ltd 充電方法
JP2001314046A (ja) * 2000-05-01 2001-11-09 Toyota Motor Corp 組電池の充電装置、充電方法、および電動車両
US20100060241A1 (en) * 2007-03-05 2010-03-11 Johnson Controls Hybrid And Recycling Gmbh Method and device for determining an equalizing charge of an accumulator

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018182176A1 (ko) * 2017-03-29 2018-10-04 삼성전자주식회사 배터리의 과충전을 방지하기 위한 방법 및 그 전자 장치
KR20180110396A (ko) * 2017-03-29 2018-10-10 삼성전자주식회사 배터리의 과충전을 방지하기 위한 방법 및 그 전자 장치
KR102371215B1 (ko) * 2017-03-29 2022-03-07 삼성전자주식회사 배터리의 과충전을 방지하기 위한 방법 및 그 전자 장치
US11303140B2 (en) 2017-03-29 2022-04-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for preventing overcharging of battery and electronic device therefor
WO2019066358A1 (ko) * 2017-09-28 2019-04-04 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 스웰링을 방지하는 방법 및 이를 이용한 배터리 팩
US11088403B2 (en) 2017-09-28 2021-08-10 Lg Chem, Ltd. Method for preventing swelling of battery cell and battery pack using same

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