KR102005398B1 - 배터리 만충전용량 재설정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 사용시 감소하는 만충전 용량을 재설정함으로써, 감소된 배터리의 만충전 용량을 늘린 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

배터리 만충전용량 재설정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SETTING FULL CHARGING CAPACITY}

본 발명은 배터리 충전용량을 설정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리의 충전용량을 재설정함으로써, 보다 정확하게 배터리의 충전용량을 설정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지를 이용한 배터리 팩은 전극 조립체와 전해액을 케이스로 밀봉한 배터리와 배터리를 관리하는 BMS를 전기적으로 연결시켜 사용하게 된다. 여기서, 배터리는 화학반응에 의하여 전기를 충방전하고, 상기 BMS는 배터리의 충방전을 제어하면서 배터리의 상태를 확인하게 된다.

이러한 배터리의 상태 확인 과정에 BMS는 배터리의 만충전 용량을 검출하고 있다. 만충전 용량은 배터리의 충전량이 특정값에 도달할 경우, 배터리의 충전을 중단시키는 동작을 하게 된다. 따라서, 배터리는 과충전이 방지되어 과열이 방지되며 수명도 증가하게 된다.

하지만, 배터리를 저온에서 사용하여 배터리가 방전하게 되면, 전체 사용 가능한 만충전 용량이 초기 설정 값보다 낮게 설정되어, 최초 용량보다 낮은 용량을 충전할 수 있으므로, 배터리의 사용 가능 시간이 단축되는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 경우 사용자는 배터리의 만충전 용량을 재설정하여야 할 필요성이 생긴다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 사용자의 요청에 의해 배터리의 만충전 용량을 재설정하는 장치 및 방법을 제안한다.

본 발명은 배터리 사용시 감소하는 만충전 용량을 재설정함으로써, 감소된 배터리의 만충전 용량을 늘린 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 방법은 배터리의 현재 상태를 측정하는 배터리 상태 측정 단계, 배터리의 만충전 용량을 재설정하는 만충전 용량 재설정 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 배터리 상태 측정 단계는, 배터리에 외부 전원이 연결되어 있는지를 확인하는 외부 전원 연결 확인 단계, 배터리의 현재 충전 용량을 측정하는 현재 충전 용량 측정 단계를 포함하여 구성되며, 배터리가 외부 전원이 연결되어 있고, 배터리의 현재 충전 용량이 소정의 값 이상인 경우에, 만충전 용량 재설정 단계를 수행할 수 있다.

상기 만충전 용량 재설정 단계는, 소정의 방전 한계 값을 설정하는 방전 한계 값 설정 단계, 상기 소정의 방전 한계 값이 될 때까지 배터리를 방전시키는 배터리 방전 단계, 상기 방전 단계가 완료된 후 소정의 시간만큼 대기하였다가 배터리의 출력 전압이 소정의 전압 값이 될 때까지 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계, 상기 배터리 충전 단계에서 소정의 전압 값에 도달한 배터리의 충전 용량을 만충전 용량으로 설정하는 만충전 용량 저장 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 방전 한계 값은, 배터리가 방전하는 소정의 최소 전류 값 또는 배터리가 손상되지 않는 최소 잔존 용량으로 설정될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 장치는 배터리의 현재 상태를 측정하는 배터리 상태 측정부, 배터리의 만충전 용량을 재설정하는 만충전 용량 재설정부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 배터리 상태 측정부는 배터리에 외부 전원이 연결되었는지를 확인하는 외부 전원 연결 확인부, 배터리의 현재 충전 용량을 측정하는 현재 충전 용량 측정부를 포함하여 구성되며, 상기 만충전 용량 재설정부는 상기 외부 전원 연결 확인부 및 충전 용량 측정부의 결과에 따라 제어될 수 있다.

상기 만충전 용량 재설정부는, 방전 한계 값을 설정하는 방전 한계 값 설정부, 충전 FET 및 방전 FET를 제어하는 FET 제어부, 재설정된 만충전 용량을 저장하는 메모리를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 방전 한계 값 설정부는 배터리에서 출력되는 전류의 최소 값 또는 배터리 잔존 용량의 최소 값을 기반으로 방전 한계 값을 설정할 수 있다.

상기 FET 제어부는 외부 전원이 연결되고, 현재 충전 용량이 소정의 값 이상이면, 방전 FET를 제어하여 상기 방전 한계 값까지 배터리를 방전시킨 후 방전을 중지하고, 소정의 시간만큼 대기한 후, 충전 FET를 제어하여 배터리의 출력 전압이 소정의 전압 값에 도달할 때까지 충전시키며, 상기 소정의 전압 값에 도달한 배터리의 충전 용량을 재설정된 만충전 용량으로 설정하여 메모리에 저장할 수 있다.

본 발명은 배터리 사용시 감소하는 만충전 용량을 재설정함으로써, 배터리의 만충전 용량을 늘릴 수 있다.

또한, 배터리의 만충전 용량을 재설정하여, 만충전 용량을 늘려, 배터리의 사용 시간을 늘릴 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 방법의 순서도 이다,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 방법의 보다 구체적인 순서도이다,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 장치의 구성도이다,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 장치의 보다 구체적인 구성도이다,

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 만충전 용량 재설정 방법의 순서도 이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 만충전 용량 재설정 방법을 설명하면, 만충전 용량 재설정 방법은 배터리의 현재 상태를 측정하는 배터리 상태 측정 단계(S100), 배터리의 만충전 용량을 재설정 하는 만충전 용량 재설정 단계(S200)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 배터리 상태 측정 단계(S100)는 배터리에 외부 전원이 연결되어 있는지를 확인하는 외부 전원 연결 확인 단계(S120) 및 배터리의 현재 충전 용량을 측정하는 현재 충전 용량 측정 단계(S120)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 만충전 용량 재설정 단계(S200)는, 배터리에 외부 전원이 연결되어 있고, 배터리의 현재 충전 용량이 소정의 값 이상인 경우에 수행될 수 있다.

이처럼 배터리에 외부 전원이 연결되어 있는 상태에서 배터리 만충전 용량 재설정 단계를 수행하는 이유는, 배터리 만충전 용량을 재설정하는 과정에서 배터리를 방전시키게 되는데, 이때 배터리에 연결되어 있는 전자장치가 계속 동작하도록 하기 위함이다.

한편, 보다 구체적으로 만충전 용량 재설정 단계(S200)를 설명하면, 소정의 방전 한계 값을 설정하는 방전 한계 값 설정 단계(S210), 소정의 방전 한계 값이 될 때까지 배터리를 방전시키는 배터리 방전 단계(S220), 상기 배터리 방전 단계(S200)가 완료된 후, 소정의 시간만큼 대기하였다가 배터리의 출력 전압이 소정의 값이 될 때까지 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계(S230), 상기 소정의 전압 값에 도달한 배터리의 충전 용량을 만충전 용량으로 저장하는 만충전 용량 저장 단계(S240)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 방전 한계 값 설정 단계(S210)는 배터리를 과방전시키면, 배터리가 손상되어, 정상적인 기능 수행이 불가능할 수도 있으므로, 이를 방지하기 위해 배터리가 제작될 때 기설정되어 있는 배터리 출력 전류의 최소 값 또는 배터리가 손상되지 않을 최소 잔존 용량을 기반으로 방전 한계 값을 설정할 수 있다.

상기 배터리 출력 전류의 최소 값이란, 배터리 출력 전류가 기설정한 최소 전류값 이하로 내려가는 경우 방전을 중지하는 기준 전류값을 의미한다. 즉, 상기 배터리 출력 전류의 최소 값 보다 낮은 출력 전류가 출력되는 경우 배터리 방전을 중지하여야 하는 기준 전류를 의미한다. 또한, 최소 잔존 용량이란 배터리 방전이 계속되는 경우 배터리에 손상이 가해질 수 있으므로, 미리 정해놓은 최소 잔존 용량보다 배터리 용량이 낮아지는 경우 방전을 중지시키는 기준 용량을 의미한다.

즉, 상기 방전 한계 값이란 방전을 중지시키는 배터리 출력전류 값, 또는 방전을 중지시키는 배터리 잔존 용량값을 의미한다.

상기 배터리 방전 단계(S220)는 상술한 방전 한계 값 설정 단계(S210)에서 설정된 방전 한계 값에 도달할 때까지 배터리를 강제로 방전시키는 단계로, 이때, 방전에 사용되는 저항은 배터리 내부 회로에 있는 션트(shunt)저항이 사용될 수 있다.

한편, 상기 배터리 충전 단계(S230)는, 상기 배터리 방전 단계(S220)가 완료된 후, 소정의 시간만큼 대기 시간을 갖는데, 이러한 대기 시간은 배터리의 방전이 끝난 후, 소정 시간 동안에는 배터리의 전류, 전압 및 용량이 변동되어 이를 안정화시키기 위한 시간일 수 있다.

그리고 배터리를 외부 전원을 이용하여 배터리가 제작되는 초기 단계에 기설정되어 있는 소정의 전압 값이 될 때까지 배터리를 충전 시킬 수 있다.

이와 같이 소정의 전압 값으로 충전된 배터리의 충전 용량을 측정하여, 이를 배터리 만충전 용량 판단하여 메모리에 저장될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 장치의 구성도이다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 장치를 설명하면, 본 발명의 배터리 만충전 용량 재설정 장치는 배터리(300)의 현재 상태를 측정하는 배터리 상태 측정부(100), 배터리의 만충전 용량을 재설정하는 만충전 용량 재설정부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 장치의 보다 구체적인 구성도이다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 만충전 용량 재설정 장치를 설명하면, 본 발명의 배터리 상태 측정부(100)는 배터리에 외부 전원이 연결되었는지를 확인하는 외부 전원 연결 확인부(110), 배터리의 현재 충전 용량을 측정하는 현재 충전 용량 측정부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 만충전 용량 재설정부(200)는 방전 한계 값을 설정하는 방전 한계 값 설정부(210), 충전 FET 및 방전 FET를 제어하는 FET 제어부(220), 재설정된 만충전 용량을 저장하는 메모리(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 만충전 재설정부(200)는 상기 외부 전원 연결 확인부(110) 및 충전 용량 측정부(120)의 결과에 따라 제어될 수 있다.

보다 구체적으로 상기 방전 한계 값 설정부(210)는, 배터리에서 출력되는 전류의 최소 값 또는 배터리 잔여 용량의 최소 값을 기반으로 방전 한계 값을 설정할 수 있다.

이와 같이 방전 한계 값을 설정하는 이유는, 배터리를 과방전시키면, 배터리가 손상되어, 정상적인 기능 수행이 불가능할 수도 있으므로, 이를 방지하기 위해 배터리가 제작될 때 배터리에 손상을 주지 않도록 기설정되어 있는 배터리 출력 전류의 최소 값 또는 배터리가 손상되지 않을 최소 잔여 용량을 기반으로 방전 한계 값을 설정해 배터리가 손상되지 않도록 하기 위함일 수 있다.

한편, 상기 FET 제어부(220)는 외부 전원이 연결되어 있고, 현재 충전 용량이 소정의 값 이상이면, 방전 FET(222)를 제어하여 배터리를 방전 시키게 된다.

이때, 방전 FET(222)는 배터리의 출력 전류가 상기 방전 한계 값 설정부(210)에서 설정한 전류 값이 될 때까지 또는 배터리의 잔여 용량이 상기 방전 한계 값 설정부(210)에서 설정한 최소 잔여 용량이 될 때까지 배터리를 방전 시킬 수 있다.

이처럼 배터리를 방전 시킬 때, 배터리 내부에 있는 션트(shunt)저항을 이용하여 방전 시킬 수도 있다.

한편, 이와 같이 방전이 완료된 후, FET 제어부(220)는 소정의 시간만큼 대기한 후에, 충전 FET(221)를 제어하여, 배터리를 충전할 수 있다.

상기 충전 FET(221)는 배터리의 출력 전압이 배터리가 생산되는 초기에 기설정된 소정의 전압 값에 도달할 때까지 외부 전원과 배터리 연결하여 배터리를 충전시킬 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 소정의 전압 값까지 충전된 배터리의 충전 용량을 만충전 용량으로 설정하여, 메모리(230)에 저장함으로써, 배터리의 만충전 용량을 재설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 배터리 상태 측정부
200 : 만충전 용량 재설정부
210 : 방전 한계 값 설정부
300 : 배터리

Claims (9)

1. 배터리의 현재 상태를 측정하는 배터리 상태 측정 단계; 배터리의 만충전 용량을 재설정하는 만충전 용량 재설정 단계;를 포함하여 구성되며,
   상기 배터리 상태 측정 단계는,
   배터리에 외부 전원이 연결되어 있는지를 확인하는 외부 전원 연결 확인 단계; 배터리의 현재 충전 용량을 측정하는 현재 충전 용량 측정 단계; 를 포함하고,
   상기 만충전 용량 재설정 단계는,
   소정의 방전 한계 값을 설정하는 방전 한계 값 설정 단계;
   상기 소정의 방전 한계 값이 될 때까지 배터리를 방전시키는 배터리 방전 단계;
   상기 방전 단계가 완료된 후 소정의 시간만큼 대기하였다가 배터리의 출력 전압이 소정의 전압 값이 될 때까지 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계;
   상기 배터리 충전 단계에서 소정의 전압 값에 도달한 배터리의 충전 용량을 만충전 용량으로 저장하는 만충전용량 저장 단계; 를 포함하여 구성되되,
   배터리의 현재 충전 용량이 소정의 값 이상이고, 상기 외부 전원 연결 확인단계에서의 확인 결과 배터리가 외부 전원이 연결되어 있는 경우에 상기 만충전 용량 재설정 단계를 수행하는 것을 특징으로 배터리 만충전 용량 재설정 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 방전 한계 값은,
   배터리가 방전하는 소정의 최소 전류 값 또는 배터리의 최소 잔존 용량으로 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 만충전 용량 재설정 방법.
   
5. 배터리의 현재 상태를 측정하는 배터리 상태 측정부; 배터리의 만충전 용량을 재설정하는 만충전 용량 재설정부;를 포함하여 구성되는 배터리 만충전 용량 재설정 장치에 있어서,
   상기 배터리 상태 측정부는
   배터리에 외부 전원이 연결되었는지를 확인하는 외부 전원 연결 확인부;
   배터리의 현재 충전 용량을 측정하는 현재 충전 용량 측정부;
   를 포함하여 구성되며,
   상기 만충전 용량 재설정부는,
   방전 한계 값을 설정하는 방전 한계 값 설정부;
   충전 FET 및 방전 FET를 제어하는 FET 제어부;
   재설정된 만충전 용량을 저장하는 메모리;
   를 포함하여 구성되며,
   상기 FET 제어부는
   상기 외부 전원 연결 확인부에서 외부 전원이 연결된 것으로 확인되고, 상기 충전 용량 측정부의 측정 결과 현재 충전 용량이 소정의 값 이상이면, 방전 FET를 제어하여 상기 방전 한계 값까지 배터리를 방전시킨 후 방전을 중지하고, 소정의 시간만큼 대기한 후, 충전 FET를 제어하여 배터리의 출력 전압이 소정의 전압 값에 도달할 때까지 충전 시키며, 상기 소정의 전압 값에 도달한 배터리의 충전 용량을 재설정된 만충전 용량으로 설정하여 메모리에 저장하 는 것을 특징으로 하는 배터리 만충전 용량 재설정 장치.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 방전 한계 값 설정부는
   배터리에서 출력되는 전류의 최소 값 또는 배터리 잔존 용량의 최소 값으로 방전 한계 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 만충전 용량 재설정 장치.
   
9. 삭제

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