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KR20110075137A - 배터리팩의 충전장치 및 그의 충전방법 - Google Patents

배터리팩의 충전장치 및 그의 충전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 배터리팩의 셀의 수와 관계없이 충전할 수 있도록 하는 배터리팩 충전기 및 그의 충전방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 충전전압을 공급하여 배터리팩을 충전하되, 상기 배터리팩을 제 1 충전구간과 제 2 충전구간으로 구분하여 동작하는 전원충방전부; 상기 제 1 충전구간에 충전된 상기 배터리팩의 출력전압을 감지하는 전압감지부; 및 상기 출력전압에 대응하여 상기 제 2 충전구간에 배터리팩에 공급하는 충전전압의 전압레벨을 결정하는 제어부를 포함하는 배터리팩의 충전장치를 제공하는 것이다.

Description

배터리팩의 충전장치 및 그의 충전방법{BATTERY PACK AND CHARGING METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리팩의 충전장치 및 그의 충전방법에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 배터리팩의 셀의 수와 관계없이 충전에 사용할 수 있는 배터리팩의 충전장치 및 그의 충전방법에 관한 것이다.
통상적으로, 이차전지(Secondary Battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충방전이 가능한 전지를 말하는 것으로, 모바일폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 휴대용 전자제품에서 사용된다. 이차 전지는 니켈-카드뮴, 니켈-수소,리튬이온 이차전지 등이 있는데, 특히, 리튬이온 이차전지는 니켈-카드뮴, 니켈-수소에 비해 작동전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점이 있어 다른 이차전지들에 비해 더 널리 사용되고 있다.
이차전지는 휴대폰, PDA, MP3 플레이어, 노트북, 전기자전거 등의 배터리팩에 사용된다. 이때, 휴대폰, PDA, MP3 플레이어 등은 1개의 이차전지를 사용하는 1 셀 배터리팩이 사용되고 2~4 개의 이차전지를 직렬로 연결해서 사용하는 2~4 셀 배터리팩이 사용된다. 또한, 전기자전거의 경우 7~13 개의 이차전지를 사용하는 7~13 셀 배터리팩이 사용된다. 이러한 배터리팩은 셀의 수에 따라 각기 다른 전용충전기를 사용하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 배터리팩의 셀의 수와 관계없이 충전할 수 있도록 하는 배터리팩 충전기 및 그의 충전방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 측면은, 충전전압을 공급하여 배터리팩을 충전하되, 상기 배터리팩을 제 1 충전구간과 제 2 충전구간으로 구분하여 동작하는 전원충방전부; 상기 제 1 충전구간에 충전된 상기 배터리팩의 출력전압을 감지하는 전압감지부; 및 상기 출력전압에 대응하여 상기 제 2 충전구간에 배터리팩에 공급하는 충전전압의 전압레벨을 결정하는 제어부를 포함하는 배터리팩의 충전장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 측면은, 소정의 전압을 배터리팩에 인가한 후 배터리팩에서 출력되는 출력전압을 감지하는 감지단계; 상기 출력전압에 대응하여 배터리팩 내의 셀수를 파악하는 계산단계; 및 입력전압을 전달받아 상기 배터리팩 내의 셀수에 대응하는 전압으로 변경한 후 상기 배터리팩에 공급하여 상기 배터리팩을 충전하는 충전단계를 포함하는 배터리팩의 충전방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리팩 충전기 및 그의 충전방법에 의하면, 셀의 수가 각기 다른 여러 종류의 배터리팩에 각각 적합한 전압를 공급함으로써 하나의 충전기 를 이용하여 다양한 배터리팩을 충전할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리팩 충전기의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 배터리팩 충전기는 전원충방전부(100), 전압감지부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
전원충방전부(100)는 교류전압(VAC)을 미리 설정된 직류전압(VDC)으로 변환하는 어뎁터(110)로부터 직류전압(VDC)을 인가받으며, 배터리팩(미도시)과 결합하여 배터리팩이 충전 또는 방전되도록 한다. 또한, 전원충방전부(100)는 제 1 전압충전구간과 제 2 전압충전구간으로 구분되어 배터리팩을 충전 또는 방전시킨다.
제 1 전압충전구간은 배터리팩에 포함된 셀의 수를 파악하도록 하는 구간으로, 기설정된 전압을 소정의 시간 동안 배터리팩에 공급한 후 배터리팩에서 출력되는 출력전압(Vout)을 출력한다. 그리고, 출력전압(Vout)의 전압레벨을 감지하여 출력전압(Vout)의 전압레벨에 대응하여 배터리팩의 이차전지의 수인 셀의 수를 파악한다. 그리고, 제 2 전압충전구간은 배터리팩의 셀의 수에 대응한 전압을 배터리팩에 인가하여 배터리팩이 충전될 수 있도록 한다.
전압감지부(200)는 배터리팩이 제 1 전압충전구간에서 소정의 전압을 충전한 후에 출력되는 출력 전압을 감지한다. 이때, 배터리팩에 포함되어 있는 셀의 수가 많으면 출력전압(Vout)의 전압레벨이 높고 배터리팩에 포함되어 있는 셀의 수가 적으면 출력전압(Vout)의 전압레벨이 낮다.
제어부(300)는 전압감지부(200)에서 감지된 전압에 대응하여 배터리팩의 셀 수를 파악한다. 그리고, 전원충방전부(100)를 제어하여 전원충방전부(100)에서 배터리팩로 출력하는 입력전압을 조절한다. 따라서, 배터리팩의 셀수와 관계없이 안정적으로 충전할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리팩 충전기에서 채용된 전원충방전부의 구조를 나타내는 구조도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 전원충방전부(100)는 어뎁터(110), 어뎁터(110)에서 생성된 전압을 이용하여 충전전압을 출력하는 전원부(120) 및 상기 전원부(120)를 제어하는 전원제어부(130)를 포함한다.
어뎁터(110)는 교류전압(VAC)을 직류전압(VDC)으로 변환하여 전원부(120)에 전달한다. 일반적으로 외부에서 공급되는 전원은 교류전압이므로 어뎁터를 이용하여 교류전압(VAC)을 직류전압(VDC)을 변경하도록 하여 공급한다.
전원부(120)는 어뎁터(110)에서 출력되는 직류전압(VDC)의 전압레벨을 변경한다. 즉, 배터리팩의 셀의 수에 대응하여 직류전압(VDC)의 전압레벨을 변경한다. 전원부(120)의 동작을 좀더 구체적으로 설명하면, 어뎁터(110)로부터 입력된 직류전압(VDC)을 스위칭동작을 반복하면 전기에너지가 충전되게 된다. 그리고, 충전된 에너지가 소정의 양이 되면 출력되도록 한다. 이로 인해 어뎁터(110)에서 입력된 직류전압의 전압레벨이 변경되어 출력되게 된다. 그리고, 충전되는 전기 에너지의 양은 스위칭 속도에 따라 다르게 결정된다.
전원제어부(130)는 제어부(300)에서 출력되는 전압제어신호에 대응하여 전원부(120)를 제어하여 전원부(120)에서 출력하는 충전전압의 레벨을 결정한다. 즉, 전원제어부(130)는 펄스폭이 변조되는 전압제어신호를 생성하여 전압제어신호의 펄스폭을 조절하여 전원부(120)의 스위칭 동작을 제어한다. 이로 인해, 전원부(120)에서 배터리팩에 인가되는 충전전압의 전압레벨이 배터리팩의 셀에 대응하여 변경되도록 한다.
도 3은 제 1 충전구간에서 배터리팩의 셀의 갯수에 따라 배터리팩에서 출력되는 전압을 나타내는 그래프이다. 도 3을 참조하여 설명하면,
가로축은 시간을 나타내고 세로축은 전압을 나타낸다. 또한, 셀의 수가 13개인 경우, 셀의 수가 10개인 경우 셀의 수가 7개인 경우로 구분되어 표시되어 있다. 제 1 충전구간에서 전압이 인가되기 시작하는 초기구간(Td)에서는 전압이 급격히 변하기 때문에 초기구간을 지난 후 안정화가 된 전압을 파악하여 배터리팩의 셀의 수를 파악한다.
그리고, 셀의 수가 많을 수록 배터리팩에서 출력되는 전압이 높기 때문에 제 1 충전구간에서 감지된 전압이 높으면 셀의 수가 많고 전압이 낮으면 셀의 수가 적은 것으로 파악한다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리팩 충전기의 충전방법을 나타내는 순서도이다. 도 4를 참조하여 설명하면,
제 1 단계(ST 100): 먼저, 소정의 시간 동안 배터리팩에서 충전전압을 인가하여 제 1 충전구간을 진행한다. 이때, 충전전압을 소정시간 인가하여 배터리팩의 셀수에 대응하여 출력전압이 일정하게 출력될 수 있도록 한다. 그리고, 배터리팩에서 출력되는 출력전압을 감지한다.
제 2 단계(ST 110): 배터리팩에서 출력되는 출력전압을 감지하여 배터리팩의 셀의 수를 파악한다. 배터리팩의 셀수는 감지된 전압에 따라 정해져 있다. 또한, 배터리팩의 셀수를 파악한 후 전압제어신호의 펄스폭을 결정한다.
제 3 단계(ST 120): 배터리팩의 셀 수에 대응하여 제 2 차 충전구간을 진행한다. 제 2 차 충전구간에서는 배터리팩의 셀 수 대응한 전압을 인식하고 있어 상기 제 2 단계에서 파악된 셀의 수에 대응한 충전전압을 공급하여 충전되도록 한다. 그리고, 충전전압은 전압제어신호를 이용하여 전압레벨을 변경하는데 입력전압을
전압제어신호를 이용하여 스위칭하게 되면 전기에너지가 충전된다. 그리고, 충전된 전기 에너지를 이용하여 충전전압의 전압레벨을 변경한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리팩 충전기의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리팩 충전기에서 채용된 전원충방전부의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3은 제 1 충전구간에서 배터리팩의 셀의 갯수에 따라 배터리팩에서 출력되는 전압을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리팩 충전기의 충전방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (9)

  1. 충전전압을 공급하여 배터리팩을 충전하되, 상기 배터리팩을 제 1 충전구간과 제 2 충전구간으로 구분하여 동작하는 전원충방전부;
    상기 제 1 충전구간에 충전된 상기 배터리팩의 출력전압을 감지하는 전압감지부;
    상기 출력전압에 대응하여 상기 제 2 충전구간에 배터리팩에 공급하는 충전전압의 전압레벨을 결정하는 제어부를 포함하는 배터리팩의 충전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원충방전부는
    상기 배터리팩에 상기 충전전압을 공급하되, 상기 전압감지부에서 감지된 상기 출력전압의 전압에 대응하여 상기 배터리팩에 공급되는 상기 충전전압의 전압레벨을 결정하는 전원부; 및
    전압제어신호를 출력하여 상기 전원부의 스위칭동작을 제어하는 전원제어부를 포함하는 배터리팩의 충전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전압제어신호의 펄스폭에 의해 상기 전원부의 스위칭동작이 제어되는 배터리팩의 충전장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 스위칭 동작에 의해 상기 충전전압의 전압레벨이 변경되는 배터리팩의 충전장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 충전구간에서 상기 배터리팩 내에 셀수가 많은 경우의 상기 배터리팩의 입력전압은 상기 배터리팩 내의 셀수가 적은 경우의 상기 배터리 팩의 입력전압보다 높은 전압인 배터리팩의 충전장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 전원부는 교류전압을 직류전압으로 변경하는 어뎁터로부터 상기 충전전압을 입력받는 배터리팩의 충전장치.
  7. 소정의 전압을 배터리팩에 인가한 후 배터리팩에서 출력되는 출력전압을 감지하는 감지단계;
    상기 출력전압에 대응하여 배터리팩 내의 셀수를 파악하는 계산단계; 및
    입력전압을 전달받아 상기 배터리팩 내의 셀수에 대응하는 전압으로 변경한 후 상기 배터리팩에 공급하여 상기 배터리팩을 충전하는 충전단계를 포함하는 배터리팩의 충전방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 배터리팩의 셀수는 상기 출력전압의 전압레벨에 대응하여 결정되는 배터리팩의 충전방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 충전단계에서, 스위칭동작을 반복하여 상기 입력전압이 전달 또는 차단되도록 함으로써 전기 에너지를 충전하여 입력전압의 전압레벨보다 높은 전압을 출력하는 전압을 변경하는 배터리팩의 충전방법.
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