KR20160096961A

KR20160096961A - 배터리 충전 제어 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20160096961A
Application number: KR1020150018701A
Authority: KR
Inventors: 황인성; 하진수; 하용범; 김성훈; 차재덕; 최형욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: US10033202B2; US20160233692A1; KR102391500B1

Abstract

본 발명의 다양한 실시 예는 충전시간을 단축시킬 수 있는 배터리 충전 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 여기서, 배터리 충전 제어 장치는, 전자장치의 배터리 충전 장치에 있어서, 상기 전자장치에 전원을 공급하는 배터리부와, 설정된 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)에 따라 상기 배터리를 충전하는 충전부 및 상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하고, 충전 중 상기 충전부 또는 배터리부의 출력값을 피드백 받아서 상기 피드백 받은 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 충전 제어 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING BATTERY CHARGING OF DEVICE}

본 발명의 다양한 실시 예는 충전시간을 단축시킬 수 있는 배터리 충전 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

배터리를 포함하는 임베디드 시스템의 전력 측면에서 충전시간과 사용시간에 관한 이슈가 대두된다. 사용시간은 전자장치의 배터리를 1회 충전 후, 배터리 구동으로만 시스템을 사용할 수 있는 시간을 의미한다. 일반적으로 사용자들은 충전시간은 짧고, 사용시간은 길게 사용할 수 있기를 원한다. 충전시간을 짧게 하는 방법으로서, 높은 전류를 이용하여 배터리를 충전하는 방법이 있으나, 이런 방법을 사용하면 배터리의 수명이 빠르게 단축되는 트레이드 오프(trade-off) 현상이 나타나게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자장치의 배터리를 충전하기 위한 시스템의 구성을 간략히 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술의 배터리 충전 방법은, 제어부(11)에서 배터리(13)의 디바이스 아이디를 확인하고, 충전부(12)로 충전 전압 및 충전 전류(V_SET/I_SET)를 셋팅하여 배터리(13)를 충전하는 원리를 이용한다. 제어부(11)는 배터리(13)의 전압, 전류, 고장여부, 잔량 등에 관한 정보를 종합적으로 판단하여 충전 진행을 결정하게 된다.

충전 세팅 후 배터리(13)는 충전을 진행한다. 도 2에 도시된 충전시의 전압/전류 그래프를 참고하면, 충전양이 작을 때는 I_SET을 기준으로 충전전류가 인가되고, 이때를 CC(constant current) 구간이라 한다. 이후 충전 전류가 누적되면서 배터리 전압이 상승하여 V_SET으로 수렴하면서, 전류가 자연스럽게 줄어드는 지점을 CV(CONSTANT VOLTAGE) 구간이라 한다. 이후 완전 충전 완료를 알리는 풀 차지 비트(FULL CHARGE BIT)가 배터리의 내부 레지스터에 셋팅되며, 제어부(11)가 이 비트를 읽음으로써 충전을 정지시킨다.

한편, 도 3을 참조하면, 이상적으로는 충전부(12)에서 제공되는 충전부출력단 전압 V_CHG이 배터리 셀에 모두 인가되어야 한다. 그러나, 실제적으로 충전부(12)와 배터리부(13) 각각의 내부 및 이들 사이의 ESR(Equivalence Serial Resistor) 즉, 커넥터(connector), FET 트랜지스터, 라우팅 등의 내부 저항으로 인해 전압강하가 발생된다. 이러한 이유로 충전부 출력단 전압 V_CHG이 고스란히 배터리 셀에 인가되지 못하고, 충전 전압이 낮아지게 된다. 충전 전압이 낮아지기 때문에 충전시간이 지연되게 된다.

따라서, ESR에 의한 전압강하를 보상하고, 배터리 충전 시간을 단축시킬 수 있는 방법이 필요하다.

배터리 충전시간을 단축하기 위해서 높은 전류를 인가하여 충전하는 방법이 있다. 그러나, 이런 방법은 배터리 수명을 빠르게 단축시킨다.

본 발명의 실시 예는 충전전류를 높이지 않도록 충전선로와 배터리 팩의 ESR(Equivalence Serial Resistor)을 충전 전압에 보상하여 충전시간을 단축할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 배터리 충전 제어 장치는, 전자장치의 배터리 충전 장치에 있어서, 상기 전자장치에 전원을 공급하는 배터리부와, 설정된 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)에 따라 상기 배터리를 충전하는 충전부 및 상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하고, 충전 중 상기 충전부 또는 배터리부의 출력값을 피드백 받아서 상기 피드백 받은 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 배터리 충전 제어 방법은, 배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 상기 배터리를 충전하기 위한 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작과, 충전 중인 상기 배터리 또는 충전부의 출력값을 측정하는 동작과, 상기 측정된 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는지 판단하는 동작 및 상기 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는 경우, 상기 충전 전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 배터리 충전 제어 방법은, 배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 상기 배터리를 충전하기 위한 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작 및 상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮으면, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 배터리 충전 제어 방법은, 배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 상기 배터리를 충전하기 위한 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작과, 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 상기 충전전류(I_SET)보다 낮은지 판단하는 동작 및 상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 상기 충전전류(I_SET)보다 낮은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작과, 상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 배터리 충전 제어 방법은, 배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 상기 배터리를 충전하기 위한충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작과, 상기 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작은지 판단하는 동작과, 상기 판단결과, 상기 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 상기 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작과, 상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함한다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 배터리 충전 제어 방법은, 배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 상기 배터리를 충전하기 위한 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작과, 충전부 피드백 전압(V_CHG_FB)이 상기 충전 전압(V_SET)과 일치하는지 판단하는 동작과, 상기 판단 결과, 상기 충전부 피드백 전압(V_CHG_FB)이 상기 충전 전압(V_SET)과 일치하는 경우, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작 및 상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 충전 제어 방법은, 충전부 및 배터리의 출력값을 실시간 모니터링하고, 이에 따라 충전전압(V_SET)을 재설정하며 충전함으로써, 충전부와 배터리 내부 및 이들 사이의 저항성분에 의한 전압강하를 보상하고 이에 따라 충전시간을 단축할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자장치의 배터리를 충전하기 위한 시스템의 구성을 간략히 도시한 블록도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 충전시 전압/전류 상태를 나타내는 그래프이다.
도 3은 종래 기술에 따른 배터리 충전 회로의 일부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 배터리 충전을 위한 개략적인 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 배터리 충전을 위한 신호의 흐름을 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예(QC1)에 따른 충전 과정의 순서도이다.
도 8은 제1 실시 예(QC1)의 변형된 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 제1 실시 예(QC1)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예(QC2)에 따른 충전 과정의 순서도이다.
도 11은 제2 실시 예(QC2)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 예(QC3)에 따른 충전 과정의 순서도이다.
도 13은 제3 실시 예(QC3)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시 예(QC4)에 따른 충전 과정의 순서도이다.
도 15는 제4 실시 예(QC4)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 배터리 충전 장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 과정의 순서도이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를도시한다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 상세 블록도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈의 블록도를 도시한다.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent) 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 문서에서, “가진다,” “가질 수 있다,”“포함한다,” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징 (예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, “A 또는 B”, “A 또는/및 B 중 적어도 하나” 또는 “A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상” 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, “A 또는 B”, “A 및 B 중 적어도 하나” 또는 “A 또는 B 중 적어도 하나”는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

다양한 실시 예에서 사용된 “제 1”, “제 2”, “첫째” 또는 “둘째” 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 상술한 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소 (예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어 ((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어 (connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소 (예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소 (예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소 (예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소 (예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 문서에서 사용된 표현 “~하도록 구성된 (또는 설정된)(configured to)”은 상황에 따라, 예를 들면, “~에 적합한 (suitable for)”, “~하는 능력을 가지는 (having the capacity to)”, “~하도록 설계된 (designed to)”, “~하도록 변경된 (adapted to)”, “~하도록 만들어진 (made to)” 또는 “~를 할 수 있는 (capable of)”과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 “~하도록 구성 (또는 설정)된”은 하드웨어적으로 “특별히 설계된 (specifically designed to)”것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, “~하도록 구성된 전자 장치”라는 표현은, 그 전자 장치가 다른 전자 장치 또는 부품들과 함께 “~할 수 있는” 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 “A, B, 및 C를 수행하도록 구성 (또는 설정)된 프로세서”는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서 (예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 전자 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서 (generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 전자 장치는 스마트폰 (smartphone), 태블릿 PC (tablet personal computer), 이동 전화기 (mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기 (e-book reader), 데스크탑 PC (desktop personal computer), 랩탑 PC (laptop personal computer), 넷북 컴퓨터 (netbook computer), 워크스테이션 (workstation), 서버, PDA (personal digital assistant), PMP (portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라 (camera), 또는 웨어러블 전자 장치 (wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 전자 장치 (head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리 (appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 또는 스마트 와치 (smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 스마트 가전 제품 (smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD (digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스 (set-top box), 홈 자동 제어 패널 (home automation control panel), 보안 컨트롤 패널 (security control panel), TV 박스 (예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔 (예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더 (camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기 (예: 각종 휴대용 의료측정기기 (혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA (magnetic resonance angiography), MRI (magnetic resonance imaging), CT (computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 (navigation) 전자 장치, GPS 수신기 (global positioning system receiver), EDR (event data recorder), FDR (flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 (infotainment) 전자 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 전자 장치, 자이로콤파스 등), 항공 전자기기 (avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛 (head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM (automatic teller’s machine), 상점의 POS (point of sales), 또는 사물 인터넷 전자 장치 (internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 전자 장치, 화재경보기, 온도조절기 (thermostat), 가로등, 토스터 (toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구 (furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드 (electronic board), 전자 사인 수신 전자 장치 (electronic signature receiving device), 프로젝터 (projector), 또는 각종 계측 기기 (예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 전자 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 전자 장치 (예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 배터리 충전 제어 방법을 설명하기 위해 다음과 같이 용어 정리를 한다.

V_SET_DESIGN: 배터리 공칭 충전전압 I_SET_DESIGN: 배터리 공칭 충전전류

V_SET: (설정된) 충전전압 I_SET: (설정된) 충전전류

V_CHG: 충전부출력단 전압 I_CHG: 충전부출력단 전류

V_CHG_FB: 충전부 피드백 전압 I_CHG_FB: 충전부 피드백 전류

Voltage step: V_SET을 단계적으로 올리고 내릴 때의 기준 값

Current step: I_SET을 단계적으로 올리고 내릴 때의 기준 값

V_CELL: 배터리 셀 전압 V_CELL_FB: 배터리 셀 피드백 전압

I_CELL: 배터리 셀 전류 I_CELL_FB: 배터리 셀 피드백 전류

V_CHG_REF: 충전부출력단 기준 전압 V_CELL_REF: 배터리 셀 기준 전압

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 배터리 충전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 배터리 충전을 위한 개략적인 회로도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 배터리 충전을 위한 신호의 흐름을 도시한 회로도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 전자장치의 배터리 충전 장치(100)는 충전부(110), 배터리부(130) 및 제어부(150)를 포함한다.

충전부(110)는 충전기(미도시) 및 배터리부(130)와 연결된다. 충전부(110)는 충전기로부터 전력을 공급받아서 배터리부(130) 및 전자장치(100)에 충전 전력을 공급한다. 충전부(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 배터리부(130) 및 전자장치(100)에 충전전력을 공급하기 위한 소정의 회로(112)를 포함할 수 있다. 상기 회로(112)의 동작은 일반적인 충전부에 포함된 회로의 동작과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 충전부(110)가 제공하는 충전 전력은 배터리부(130)의 충전 및/또는 전자장치(100)의 동작에 이용될 수 있다. 충전부(110)는 제어부(150)의 제어에 따라 충전 전압을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 충전부(110)는 예를 들어 집적 회로(IC: Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

배터리부(130)는 충전부(110)에 의해 충전될 수 있다. 또한, 충전기에 연결되지 않은 상태에서 배터리부(130)는 전자장치(100)에 전력을 공급한다. 배터리부(130)는 충전/방전을 개폐할 수 있는 FET 트랜지스터(TR1, TR2)와, 충전량을 계산하고, 과전압 및 과전류 등의 안전을 위한 회로(BATTERY FG: BATTERY Fuel Gauges)와 배터리부(130)의 전압/전류 등을 모니터 할 수 있는 통신라인(SMBUS/I2C)을 구비한다. 여기서 통신라인은 SMBUS/I2C 이외에도 PMBUS, UART, MIPI, SPI, 3wire, 4wire 등을 이용할 수 있다.

제어부(150)는 배터리를 충전시키기 위한 충전 전압(V_SET) 및 충전 전류(I_SET)를 설정한다. 이에 따라 충전부(110)의 출력단 전압(V_CHG)과 충전부(110)의 출력단 전류(I_CHG)이 설정되어 배터리의 충전이 시작된다. 또한, 제어부(150)는 충전부(110)의 출력단 전압(V_CHG)과 충전부(110)의 출력단 전류(I_CHG)를 피드백 받아 충전부 피드백 전압(V_CHG_FB) 및 충전부 피드백 전류(I_CHG_FB)를 모니터하며, 통신라인(SMBUS/I2C)을 통하여 배터리 셀 단의 전압 및 전류를 검출하여, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB) 및 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)를 모니터한다. 제어부(150)는 충전부(110) 및 배터리부(130)의 전압 및 전류를 충전시에만 센싱하기 위해 스위치로 동작하는 회로(152)를 포함한다.

도 6 및 표 1을 참조하면, 배터리 충전 중일 경우에만 충전부(110) 및 배터리부(130)의 전압 및 전류를 센싱하기 위한 회로(152)의 동작은 다음과 같다.

충전 중인 경우, 제어부(150)에서 충전부인에이블 CHG_ENABLE 신호가 하이(High) 신호로 입력되어 제2 트랜지스터(Q2)가 턴온된다. 이에 의해 제2 노드(N2)에 전압이 걸리면, 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 하이 신호가 입력되어 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온된다. 이에 따라 제1 노드(N1)에 걸린 충전부의 출력단 전압(V_CHG)이 저항 R3 및 R4에 의해 전압 분배되어, 제3 노드(N3)에 걸리고, 제어부(150)에 의해 검출된다.

특히, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 제어부(150)는 충전부(110)와 배터리부(130) 사이에 생성된 저항 성분(ESR)에 의한 전압강하를 충전 전압(V_SET)에 보상해주기 위해 네 가지 실시 예를 실행할 수 있다. 상기 네 가지 방법에서 충전 전압(V_SET)을 재설정하는 기준은 다르지만, 결과적으로는 모두 ESR에 의한 전압 강하를 보상함으로써, 충전 시간을 단축시킬 수 있다. 충전 종료 조건이 충족될 때까지 충전 전압(V_SET)을 변경하는 구체적인 기준들과, 이를 통해 충전 시간을 단축하는 방법은 도 6 내지 도 16을 참조하여 후술하기로 한다.

이하, 본 발명의 배터리 충전을 제어하는제1 실시 예(QC1), 제2 실시 예(QC2), 제3 실시 예(QC3) 및 제4 실시 예(QC4)를 설명하기로 한다.

표 2는 본 발명의 제1 실시 예(QC1), 제2 실시 예(QC2), 제3 실시 예(QC3) 및 제4 실시 예(QC4)에서 각각의 충전전압(V_SET)을 변경하는 서로 다른 기준들을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 제1 실시 예(QC1)에 따른 충전 과정의 순서도이다.

도 7을 참조하면, 동작 310에서 제어부(150)는 배터리(130)의 충전을 시작하고, 동작 320에서 배터리(130)의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정한다. 여기서, 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)을 설정할 수 있는데, 예를 들어 배터리 셀(CELL)당 충전전압이 4.35V인 경우, 배터리 셀이 2개/3개/4개가 각각 직렬로 연결되어 있으면, 각각의 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)은 8.7V/13.05V/17.4V로 설정된다.

동작 330에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단한다.

판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮으면, 제어부(150)는 동작 340에서 충전전압(V_SET)을 재설정한다. 상기 충전전압(V_SET)의 재설정은 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮지 않을 때까지 충전전압(V_SET)을 단계적으로 상승시킨다.

충전전압(V_SET)의 단계적 재설정을 위해, 충전전압(V_SET)에 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)과 배터리 셀 피드백(V_CELL_FB) 간의 차이를 더하거나 또는 충전전압(V_SET)에 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)과 배터리 셀 피드백(V_CELL_FB) 간의 차이 및 소정의 전압 X를 더할 수 있다. 식으로 표현하면, V_SET = V_SET + (V_CELL_REF - V_CELL_FB) 또는 V_SET = V_SET + (V_CELL_REF - V_CELL_FB)+ X이다.

동작 330에서 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높으면, 안정성을 위하여 제어부(150)는 동작 350에서 충전전류(I_SET)를 재설정한다. 충전전류(I_SET)의 재설정은 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮을 때까지 충전전류(I_SET)를 단계적으로 하강시킨다.

동작 360에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단한다.

판단 결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 동작 370에서 제어부(150)는 충전종료 조건을 감지하는지 여부에 따라 동작 380에서 배터리(130)의 충전을 종료한다.

이와 같이 ESR에 의한 전압강하를 보상하기 위해 배터리 셀 전압(V_CELL)이 낮은 지점에서 충전 전압(V_SET)을 보상하며 충전을 진행하면, 배터리 셀 전압(V_CELL)이 상승하게 된다. 여기서 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)이란, 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리가 폭발 또는 오작동의 위험에 놓일 수 있는 한계 전압까지 올라가지 않도록 충전 전압(V_SET)의 최대 한계 전압으로서 미리 설정된 값이라 할 수 있다.

도 8은 제1 실시 예(QC1)의 변형된 예를 설명하기 위한 순서도이다. 도 8에 도시된 순서도는 도 7의 순서도의 동작 310 내지 동작 340까지 동일하고, 차이점은 동작 330에서 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)보다 높아진 경우, 동작 350과 같이 충전전류(I_SET)를 하강 설정하는 대신 충전전압(V_SET)을 하강 설정하는데 있다.

도 8을 참조하면, 동작 410에서 제어부(150)는 배터리(130)의 충전을 시작하고, 동작 420에서 배터리(130)의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정한다. 여기서, 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)을 설정할 수 있는데, 예를 들어 배터리 셀(CELL)당 충전전압이 4.35V인 경우, 배터리 셀이 2개/3개/4개가 각각 직렬로 연결되어 있으면, 각각의 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)은 8.7V/13.05V/17.4V로 설정된다.

동작 430에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단한다.

판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮으면, 제어부(150)는 동작 440에서 충전전압(V_SET)을 재설정한다. 상기 충전전압(V_SET)의 재설정은 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮지 않을 때까지 충전전압(V_SET)을 단계적으로 상승시킨다.

동작 430에서 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높으면, 안정성을 위하여 제어부(150)는 동작 450에서 충전전압(V_SET)을 재설정한다. 충전전압(V_SET)의 재설정은 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮을 때까지 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시킨다.

동작 460에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단한다.

판단 결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 동작 470에서 제어부(150)는 충전종료 조건을 감지하는지 여부에 따라 동작 480에서 배터리(130)의 충전을 종료한다.

표 3은 제1 실시 예(QC1)에 적용될 수 있는 전압/전류 값들의 구체적인 예시를 나타내고, 도 9는 제1 실시 예(QC1)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.

표 3 및 도 9를 참조하면, 제1 실시 예(QC1)에서 제어부(150)는 ESR에 의한 전압 강하를 보상하기 위해 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)을 모니터링하면서, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)과 배터리 셀 기준전압(V_CELL_FB) 간의 차이를 충전 전압(V_SET)에 보상하며 충전을 진행한다.

이런 경우 종래의 배터리 충전방식과 다르게 전류의 CC(Constant Current) 구간이 길어져서, 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)까지 빠르게 상승하며, 종래에 비해 시간 단축 영역만큼 시간과 충전량을 확보할 수 있게 된다.

이와 같이 배터리 셀 전압(V_CELL)이 낮은 지점에서 충전 전압(V_SET)을 보상하며 충전을 진행하는 중 배터리 셀 전압(V_CELL)이 팩 기준전압인 8700㎷을 초과하게 되면, 배터리 폭발 또는 오작동 등의 위험이 있다. 따라서, 제어부(150)는 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)인 8700㎷까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)인 8700㎷을 미리 설정한다.

미리 설정된 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)인 8700㎷보다 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 높지 않은 것으로 검출될 때까지 제어부(150)는 충전 전류(I_SET)를 16㎃씩 단계적으로 하강시켜 충전을 진행시키거나, 또는 충전 전압(V_SET)을 16㎷씩 단계적으로 하강시켜 충전을 진행시킨다.

도 10은 본 발명의 제2 실시 예(QC2)에 따른 충전 과정의 순서도이다.

도 10을 참조하면, 동작 510에서 제어부(150)는 배터리(130)의 충전을 시작하고, 동작 520에서 배터리(130)의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정한다. 여기서 상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 각각 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN) 및 배터리 공칭 충전전류(I_SET_DESIGN)로 설정할 수 있다.

동작 530에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)를 모니터하여 충전전류(I_SET)보다 낮은지 판단한다.

판단결과, 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 충전전류(I_SET)보다 낮으면, 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단한다.

상기 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 동작 550에서 충전전압(V_SET)을 재설정하여 충전전압(V_SET)을 단계적으로 상승시킨다.

여기서 상기 충전전압(V_SET)의 단계적 재설정은 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 충전전류(I_SET)보다 낮고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮지 않을 때까지 반복 수행한다. (V_SET = V_SET +α, 단, I_CELL_FB < I_SET AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)

동작 540에서 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 동작 560에서 제어부(150)는 충전전압(V_SET)을 소정 전압 β만큼 하강시킨다.

동작 570에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단한다.

판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 동작 560으로 회귀하여 제어부(150)는 충전전압(V_SET)을 소정 전압 β만큼 하강시킨다.

즉, 동작 560 및 동작 570을 통하여 충전전압(V_SET)을 소정전압β씩 단계적으로 하강시킴으로써, 배터리 충전중 과전압으로 인한 폭발 또는 오작동의 발생을 방지할 수 있다. 동작 560 및 동작 570은 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않을 때까지 반복 수행한다.

동작 570에서 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않은 경우, 동작 680에서 충전종료 조건을 감지함에 따라 동작 590에서 배터리(130)의 충전을 종료한다.

여기서 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)이란, 배터리 셀 전류(I_CELL)가 낮아지는 지점에서 충전 전압(V_SET)을 높이며 충전을 진행하는 중 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 미리 설정된 값이라 할 수 있다. 이는 배터리의 과전압으로 인한 폭발 또는 오작동을 방지하기 위함이다.

표 4는 제2 실시 예(QC2)에 적용될 수 있는 전압/전류 값들의 구체적인 예시를 나타내고, 도 11은 제2 실시 예(QC2)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.

표 4 및 도 11을 참조하면, 제2 실시 예(QC2)에서 제어부(150)는 ESR에 의한 전압 강하를 보상하기 위해 지속적으로 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)를 모니터하면서, 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 낮아지는 시점 또는 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 충전전류(I_SET)보다 일정량 이상 감소하는 시점에 충전 전압(V_SET)을 단계적으로 올리며 충전을 진행한다.

이와 같이 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 낮아지는 시점에서 충전 전압(V_SET)을 올리며 충전을 진행하는 중 배터리 셀 전압(V_CELL)이 팩 기준전압인 8700㎷을 초과하게 되면, 배터리 폭발 또는 오작동 등의 위험이 있다. 따라서, 제어부(150)는 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)인 8700㎷까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)인 8700㎷을 미리 설정한다.

미리 설정된 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)인 8700㎷보다 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 초과하지 않는 것으로 검출될 때까지 제어부(150)는 충전 전압(V_SET)을 16㎷씩 단계적으로 하강시켜 충전을 진행시킨다.

요약하자면, 제2 실시 예(QC2)에서 충전전압(V_SET)을 단계별로 상승하고 하강하는 실행은 다음과 같은 조건에 따라 선택되게 된다.

*V_SET 상승 실행: V_SET = V_SET +16㎷(α) (단, I_CELL_FB < I_SET AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)

*V_SET 하강 실행: V_SET = V_SET - 16㎷(β) (단, V_CELL_FB > V_CELL_FB)

제2 실시 예(QC2)의 충전 방식을 사용할 경우, 제1 실시 예(QC1)와 다르게 배터리 셀 전류(I_CELL)가 낮아지려는 시점에서만 충전전압(V_SET)을 변경해주기 때문에 배터리 셀 전압(V_CELL)의 충전량이 낮은 영역에서 충전전압(V_SET)을 필요 이상의 높은 전압까지 셋팅하지 않으며, CC(Constant Current)컨트롤 영역에서는 ESR 전압강하분만 정확히 보상이 가능하다.

한편, 전자장치에 어댑터를 사용하는 시스템의 경우, 전력이 제한되어 있기 때문에 충전 시스템에서 배터리 또는 다른 디바이스로부터 전력을 사용할 경우, 충전전류(I_SET)의 기준치만큼 배터리 셀 전류(I_CELL)가 도달하지 않을 경우도 있다. 이때 어댑터 배터리 시스템 등에서 사용되는 전력을 비교하여 충전부의 충전전류(I_SET)를 재지정해줘야 한다.

도 12는 본 발명의 제3 실시 예(QC3)에 따른 충전 과정의 순서도이다.

도 12를 참조하면, 동작 610에서 제어부(150)는 배터리(130)의 충전을 시작하고, 동작 620에서 배터리(130)의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정한다. 여기서 상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 각각 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN) 및 배터리 공칭 충전전류(I_SET_DESIGN)로 설정할 수 있다.

동작 630에서 제어부(150)는 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작은지 판단한다. 또는, 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 작아지는 시점을 검출할 수도 있다. 이는 일정한 전류가 흐르는 CC(Constant Current) 구간에서는 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)도 일정하기 때문이다.

또 한편으로, 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)는 충전전류 변동에 따라 오차를 수반할 수 있기 때문에 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)를 적분하여 미리 설정된 기준값과 비교하는 부분을 추가적으로 적용하여 오차를 줄일 수 있다. 이를 식으로는

와 같이 표현할 수 있다.

상기 판단결과, 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작으면, 동작 640에서 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단한다.

상기 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 동작 650에서 충전전압(V_SET)을 재설정하여 충전전압(V_SET)을 단계적으로 상승시킨다.

여기서 상기 충전전압(V_SET)의 단계적 재설정은 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮으면, 반복 수행한다. (V_SET = V_SET +α, 단, ΔV_CELL < 기준치 AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)

동작 640에서 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 동작 660에서 제어부(150)는 충전전압(V_SET)을 소정 전압 β만큼 하강시킨다.

동작 670에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단한다.

판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 동작 660으로 회귀하여 제어부(150)는 충전전압(V_SET)을 소정 전압 β만큼 하강시킨다.

즉, 동작 660 및 동작 670을 통하여 충전전압(V_SET)을 소정전압β만큼씩 단계적으로 하강시킴으로써, 배터리 충전중 과전압으로 인한 폭발 또는 오작동의 발생을 방지할 수 있다. 동작 660 및 동작 670은 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)보다 낮지 않을 때까지 반복 수행한다.

동작 670에서 판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않은 경우, 동작 680에서 충전종료 조건을 감지함에 따라 동작 690에서 배터리(130)의 충전을 종료한다.

여기서 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)이란, 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL) 가 낮아지는 시점에서 충전 전압(V_SET)을 높이며 충전을 진행하는 중 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 미리 설정된 값이라 할 수 있다. 이는 배터리의 과전압으로 인한 폭발 또는 오작동을 방지하기 위함이다.

표 5는 제3 실시 예(QC3)에 적용될 수 있는 전압/전류 값들의 구체적인 예시를 나타내고, 도 13은 제3 실시 예(QC3)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.

표 5 및 도 13을 참조하면, 제3 실시 예(QC3)에서 제어부(150)는 ESR에 의한 전압 강하를 보상하기 위해 지속적으로 배터리 셀 전압 기울기(ΔV_CELL)를 모니터하면서, 배터리 셀 전압 기울기(ΔV_CELL)가 기준치보다 작거나 또는 배터리 셀 전압 기울기(ΔV_CELL)가 낮으면 충전 전압(V_SET)을 단계적으로 올리며 충전을 진행한다.

이와 같이 배터리 셀 전압 기울기(ΔV_CELL)가 낮아지면 충전 전압(V_SET)을 올리며 충전을 진행하는 중 배터리 셀 전압(V_CELL)이 팩 기준전압인 8700㎷을 초과하게 되면, 배터리 폭발 또는 오작동 등의 위험이 발생할 수 있다. 따라서, 제어부(150)는 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)인 8700㎷까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)인 8700㎷을 미리 설정한다.

요약하자면, 제3 실시 예(QC3)에서 충전전압(V_SET)을 단계별로 상승하고 하강하는 실행은 다음과 같은 조건에 따라 선택되게 된다.

*V_SET 상승 실행: V_SET = V_SET +16㎷(α) (단, ΔV_CELL < 기준치 AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)

*V_SET 하강 실행: V_SET = V_SET - 16㎷(β) (단, V_CELL_FB > V_CELL_FB)

도 14는 본 발명의 제4 실시 예(QC4)에 따른 충전 과정의 순서도이다.

도 14를 참조하면, 동작 710에서 제어부(150)는 배터리(130)의 충전을 시작하고, 동작 720에서 배터리(130)의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정한다. 여기서 상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 각각 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN) 및 배터리 공칭 충전전류(I_SET_DESIGN)로 설정할 수 있다.

동작 730에서 제어부(150)는 충전부출력단 피드백 전압(V_CHG_FB)이 충전 전압(V_SET)과 일치하는지 판단한다. 여기서 제어부(150)는 ADC(Analog Digital Converter)를 이용하여 충전부출력단 전압(V_CHG)을 피드백 받을 수 있다.

상기 판단 결과, 충전부출력단 피드백 전압(V_CHG_FB)이 충전 전압(V_SET)과 일치하면, 동작 740 및 동작 750에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 충전전압(V_SET)을 단계적으로 올려준다. 충전전압(V_SET)의 단계적 재설정은 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮지 않을 때까지 반복 수행한다. 이로 인하여 제4 실시 예(QC4)는 CC(Constant Current) 구간을 연장함으로써, 충전시간을 단축할 수 있다.

동작 740에서 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 안정성을 위하여 동작 760에서 제어부(150)는 충전전압(V_SET)을 미리 설정된 전압만큼 하강시킨다.

동작 770에서 제어부(150)는 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시킨다.

동작 740에서, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않은 경우, 동작 790에서 충전종료 조건을 감지함에 따라 동작 795에서 배터리(130)의 충전을 종료한다.

여기서 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)이란, 충전부출력단 전압(V_CHG)이 충전 전압(V_SET)과 일치하고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)이 초과하지 않을 때, 충전 전압(V_SET)을 높이며 충전을 진행하는 중 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 미리 설정된 값이라 할 수 있다. 이는 배터리의 과전압으로 인한 폭발 또는 오작동을 방지하기 위함이다.

표 6은 제4 실시 예(QC4)에 적용될 수 있는 전압/전류 값들의 구체적인 예시를 나타내고, 도 15는 제4 실시 예(QC4)따른 배터리 충전 상태를 시간에 따라 표시하는 그래프이다.

표 6 및 도 15를 참조하면, 제4 실시 예(QC4)에서 제어부(150)는 ESR에 의한 전압 강하를 보상하기 위해 충전부출력단 전압(V_CHG)을 충전 전압(V_SET)과 비교하여 일치하는 경우, 충전전압(V_SET)을 단계별로 올려줌으로써 CC(Constant Current)구간을 연장할 수 있다. 일정한 전류가 흐르는 CC 구간에서는 충전부출력단 전압(V_CHG)이 낮으므로 CC 컨트롤이 되는 구간이다. 그러므로 충전부출력단 전압(V_CHG)은 충전전압(V_SET)보다 작게 된다. 충전이 진행되면서, 충전부출력단 전압(V_CHG)이 충전전압(V_SET)과 일치하게 되고, 이때가 바로 CV(Constant Voltage) 모드로 변환되는 시점이기 때문에, 충전전압(V_SET)을 단계적으로 올려주면 CC 구간이 연장되는 효과를 구현할 수 있다.

이런 경우 종래의 배터리 충전방식에 비해 전류의 CC(Constant Current) 구간이 길어져서, 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)까지 빠르게 상승하며, 종래에 비해 시간 단축 영역만큼 시간과 충전량을 확보할 수 있게 된다.

이와 같이 충전 전압(V_SET)을 올리며 충전을 진행하는 중 배터리 셀 전압(V_CELL)이 팩 기준전압인 8700㎷을 초과하게 되면, 배터리 폭발 또는 오작동 등의 위험이 있다. 따라서, 제어부(150)는 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)인 8700㎷까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)인 8700㎷을 미리 설정한다.

요약하자면, 제4 실시 예(QC4)에서 충전전압(V_SET)을 단계별로 상승하고 하강하는 실행은 다음과 같은 조건에 따라 선택되게 된다.

*V_SET 상승 실행: V_SET = V_SET +16㎷ (단, V_SET = V_CHG AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)

*V_SET 하강 실행: V_SET = V_SET - 16㎷ (단, V_CELL_FB > V_CELL_REF)

한편, 제4 실시 예(QC4)에서 충전부출력단 전압(V_CHG)과 충전전압(V_SET)이 일치하였을 때 충전전압(V_SET)을 올리는 수행을 하지만, 배터리 전압이 높기 때문에 ADC의 최대전압이 배터리 전압보다 낮은 제어부(마이컴)에서는 전압 분배회로를 사용하여야 한다. 또한, 전압을 분배해서 사용할 경우 충전 중 또는 방전 중에 누설전류가 발생되어 효율이 나빠지기 때문에 충전 중에만 제 4 실시 예의 기능을 사용할 수 있도록 별도의 스위치를 사용하는 것이 바람직하다.

이를 위해 도 6은 상기 내용에서 설명한 부분을 구현한 회로이다. 저항 R3과 R4는 충전부출력단 전압 V_CHG의 전압을 분배하여 제어부(150)에서 ADC기능을 이용하여 디지털 값으로 변환한다. 제1 트랜지스터(Q1)은 충전 중 누설 전류를 방지하기 위하여 충전 중에만 사용하기 위한 스위치로 역할하며, R1, R2 및 Q2는 제어부(150)에서 신호를 주어 Q1을 개폐할 수 있도록 사용된 부가회로이다.

도 16은 본 발명의 배터리 충전 장치의 일 예를 도시한 도면이다.

앞서 도 6에 도시된 본 발명의 실시 예에 의한 배터리 충전제어 장치는 제어부(150)가 충전부(110) 및 배터리부(130)로부터 분리되어 구성된 예를 설명한다. 이와 다르게 도 16에 도시된 배터리 충전제어 장치에서는 제어부의 역할을 충전부(110) 또는 배터리부(130)가 수행함으로써, 도 16의 (a), (b), (C)과 같이 구성의 변화가 가능하다.

(a)는 충전부에서 충전부의 출력단으로부터 전압(V_CHG_FB) 및 전류(I_CHG_FB)을 피드백받고, 배터리부로부터 연산에 필요한 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB) 및 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)를 피드백받아, 충전부 자체적으로 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 셋팅하는 구조이다.

(b)는 배터리부가 충전부의 피드백 전압(V_CHG_FB) 및 전류(I_CHG_FB)와 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB) 및 전류(I_CELL_FB)를 충전부(110)로 전달하여 충전부(110)가 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 세팅하는 구조이다.

(c)는 배터리부가 충전부의 피드백 전압(V_CHG_FB) 및 전류(I_CHG_FB)와 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB) 및 전류(I_CELL_FB)를 모니터하여, 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 세팅하는 구조이다.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치(100)의 충전 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

동작 200에서 제어부(150)는 배터리부(130)의 충전을 시작하고, 동작 210에서 배터리부(130)의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정한다.

동작 220에서 충전 중인 배터리부(130) 또는 충전부(110)의 출력값을측정한다. 상기 출력값은 전류 또는 전압일 수 있다.

동작 230에서 측정된 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는지 판단한다. 상기 미리 설정된 기준범위는 예를 들어, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_FB)보다 낮은 경우, 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 충전 전류(I_SET)보다 낮고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전부출력단 피드백 전압(V_CHG_FB)이 상기 충전전압(V_SET)과 동일하고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우 중 하나의 경우일 수 있다.

동작 240에서 상기 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는 경우, 충전 전압(V_SET)을 재설정한다. 즉, ESR에 의한 전압강하 보상을 위해 동작 210에서 초기에 설정된 충전전압(V_SET)을 소정의 전압만큼 높게 재설정한다. 여기서, 충전전압(V_SET)은 소정의 전압만큼 단계적으로 올릴 수 있다. 이러한 경우, 기존 충전방식과 다르게 전류의 CC(Constant Current) 구간이 길어져 배터리 셀 전압(V_CELL)의 전압이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)까지 빠르게 상승하며, 이에 의한 시간단축영역만큼 시간과 충전량을 확보하게 된다.

동작 250에서 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단한다.

판단결과, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 동작 260에서 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않을 때까지 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시킨다.

동작 250에서 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮다고 판단되는 경우, 동작 270에서 충전종료 조건을 감지하는지 여부에 따라 동작 280에서 배터리(130)의 충전을 종료한다.

상기 동작 250 내지 동작 260은 안전성을 위하여 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 설정하여, 충전 중 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하였을 경우, 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시키거나, 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)으로하강시킴으로써, 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않도록 한다.

도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시하고 있다.

도 18을 참조하면, 전자 장치(5000)는 버스(5100), 프로세서(5200), 메모리(5300), 입출력 인터페이스(5500), 디스플레이(5600) 및 통신 인터페이스(5700)를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 예에 따르면, 전자 장치(5000)는, 상술한 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 구비할 수 있다.

버스(5100)는 상술한 구성요소들(예: 프로세서(5200), 메모리(5300), 입출력 인터페이스(5500), 디스플레이(5600) 또는 통신 인터페이스(5700) 등)을 서로 연결하고, 상술한 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지)을 전달하는 회로일 수 있다.

프로세서(5200)는, 중앙처리전자 장치 (central processing unit (CPU)), 어플리케이션 프로세서 (application processor (AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서 (communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(520)는, 예를 들면, 전자 장치(5000)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.

메모리(5300)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(5300)는 전자 장치(5000)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관련된 명령 또는 데이터(예: 수신 제어 목록)를 저장할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 메모리(5300)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(540)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로그램(5400)은 커널(5410), 미들웨어(5430), 응용프로그램 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface)(5450) 또는 응용프로그램(5470) 등을 포함할 수 있다. 커널(5410), 미들웨어(5430), 또는 응용프로그램 프로그래밍 인터페이스(API)(5450)의 적어도 일부는 운영 시스템(operating system (OS))라 불릴 수 있다.

커널(5410)은 다른 프로그램들(예: 미들웨어(5430), API(5450) 또는 응용프로그램(5470))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(5100), 프로세서(5200) 또는 메모리(5300) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 커널(5410)은 미들웨어(5430), API(5450) 또는 응용프로그램(5470)에서 전자 장치(5000)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.

미들웨어(5430)는 API(5450) 또는 응용프로그램(5470)이 커널(5410)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 미들웨어(5430)는 응용프로그램(5470)으로부터 수신된 작업 요청에 대한 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 미들웨어(5430)는 응용프로그램(5470) 중 적어도 하나의 응용프로그램에 전자 장치(5000)의 시스템 리소스를 사용할 수 있는 우선 순위를 배정하는 등의 방법을 이용하여 작업 요청에 대한 제어(예: 스케쥴링 또는 로드 밸런싱)을 수행할 수 있다.

API(5450)는 응용프로그램(5470)이 커널(5410) 또는 미들웨어(5430)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다. 예를 들어, API(5450)는 파일 제어, 창 제어, 화상 처리 또는 문자 제어와 같은 적어도 하나의 인터페이스를 포함할 수 있다.

입출력 인터페이스(5500)는 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(5000)의 다른 구성요소(들)에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 또한, 입출력 인터페이스(5500)는 전자 장치(5000)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.

디스플레이(5600)는, 예를 들면, 액정 디스플레이 (LCD), 발광 다이오드 (LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (microelectromechanical systems (MEMS)) 디스플레이, 또는 전자종이 (electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠 (예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(5600)는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다.

통신 인터페이스(5700)는 전자 장치(5000)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(5020), 전자 장치(5040) 또는 서버(5060))와의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(5700)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(5620)에 연결되어 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 예컨대, 무선 통신은, 근거리 통신 프로토콜로서, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), NFC(near field communication), BLE(bluetooth low energy) 또는 GPS(global positioning system) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 무선 통신은, 셀룰러 통신 프로토콜로서, 예를 들면, LTE(long term evolution), LTE-A(advanced), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wide-CDMA), UMTS(universal mobile telecommunication system), WiBro, 또는 GSM(global system for mobile communication) 등 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 예컨대, 유선 통신은, USB (universal serial bus), HDMI (high definition multimedia interface), RS-232 (recommended standard 232), 또는 POTS (plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한 실시 예에 따르면, 사용자 전자장치(4000)의 통신 인터페이스(5700)는 스크립트에 의해 수집된 예약 작업 정보 및 사용자 정보/사용자 단말정보를 스토어 서버(2000)로 전송할 수 있다.

네트워크(5620)는 통신 네트워크 (telecommunications network), 예를 들면, 컴퓨터 네트워크 (computer network)(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 전화 망 (telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(5000)는 프로세서(5200)와 기능적으로 또는 물리적으로 분리된 적어도 하나의 모듈을 이용하여 단일 무선 환경에서 LTE 서비스를 제공할 수 있다.

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치의 상세 블록도를 도시하고 있다. 이하 설명에서 전자 장치(6000)는, 예를 들면, 도 18에 도시된 전자 장치(5000)의 전체 또는 일부를 구성할 수 있다.

도 19를 참조하면, 전자 장치(6000)는 하나 이상의 응용프로그램 프로세서(AP: application processor)(6100), 통신 모듈(6200), SIM(subscriber identification module) 카드(6240), 메모리(630), 센서 모듈(6400), 입력 전자 장치(6500), 디스플레이(6600), 인터페이스(6700), 오디오 모듈(6800), 이미지 센서 모듈(6910), 전력관리 모듈(6950), 배터리(6960), 인디케이터(6970) 또는 모터(6980)를 포함할 수 있다.

AP(6100)는 운영체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 AP(6100)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 멀티미디어 데이터를 포함한 각종 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. AP(6100)는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, AP(6100)는 GPU(graphic processing unit, 미도시)를 더 포함할 수 있다.

통신 모듈(6200)(예: 통신 인터페이스(5700))은 전자 장치(6000)(예: 전자 장치(5000))와 네트워크를 통해 연결된 다른 전자 장치들간의 통신에서 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 통신 모듈(6200)은 셀룰러 모듈(6210), Wifi 모듈(6230), 블루투스(BT) 모듈(6250), GPS 모듈(6270), NFC 모듈(6280) 또는 RF(radio frequency) 모듈(6290)를 포함할 수 있다.

셀룰러 모듈(6210)은 통신망(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등)을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 또한, 셀룰러 모듈(6210)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드(6240))을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치의 구별 또는 인증을 수행할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(6210)은 AP(6100)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 셀룰러 모듈(6210)은 멀티 미디어 제어 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.

WiFi 모듈(6230), BT 모듈(6250), GPS 모듈(6270) 또는 NFC 모듈(6280) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 도 21에서는 셀룰러 모듈(6210), Wifi 모듈(6230), BT 모듈(6250), GPS 모듈(6270) 또는 NFC 모듈(6280)이 각각 별개의 블록으로 도시되었으나, 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(6210), Wifi 모듈(6230), BT 모듈(625), GPS 모듈(627) 또는 NFC 모듈(628) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 셀룰러 모듈(6210), Wifi 모듈(6230), BT 모듈(6250), GPS 모듈(6270) 또는 NFC 모듈(6280) 각각에 대응하는 프로세서들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(6210)에 대응하는 커뮤니케이션 프로세서 및 Wifi 모듈(6230)에 대응하는 Wifi 프로세서)는 하나의 SoC로 구현될 수 있다.

RF 모듈(6290)은 데이터의 송수신, 예를 들면, RF 신호의 송수신을 할 수 있다. RF 모듈(6290)은, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter) 또는 LNA(low noise amplifier) 등을 포함할 수 있다. 또한, RF 모듈(6290)은 무선 통신에서 자유 공간상의 전자파를 송수신하기 위한 부품, 예를 들면, 도체 또는 도선 등을 더 포함할 수 있다. 도 19에서는 셀룰러 모듈(6210), Wifi 모듈(6230), BT 모듈(6250), GPS 모듈(6270) 및 NFC 모듈(6280)이 하나의 RF 모듈(6290)을 서로 공유하는 것으로 도시되어 있으나, 한 실시 예에 따르면, 셀룰러 모듈(6210), Wifi 모듈(6230), BT 모듈(6250), GPS 모듈(6270) 또는 NFC 모듈(6280) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호의 송수신을 수행할 수 있다.

한 실시 예에 따르면, RF 모듈(6290)은 전자 장치(200)와 기능적으로 연결된 메인 안테와 서브 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 통신 모듈(6200)은 메인 안테나와 서브 안테나를 이용하여 다이버시티(diversity) 등과 같은 다중 안테나 서비스(MIMO: multiple input multiple output)를 지원할 수 있다.

SIM 카드(6240)는 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드일 수 있으며, 전자 장치의 특정 위치에 형성된 슬롯에 삽입될 수 있다. SIM 카드(6240)는 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.

메모리(6300)는 내장 메모리(6320) 또는 외장 메모리(6340)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(632)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예를 들면, DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등) 또는 비휘발성 메모리(non-volatile Memory, 예를 들면, OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, NAND flash memory, NOR flash memory 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한 실시 예에 따르면, 내장 메모리(6320)는 Solid State Drive (SSD)일 수 있다. 외장 메모리(6340)는 flash drive, 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital) 또는 Memory Stick 등을 더 포함할 수 있다. 외장 메모리(6340)는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(6000)와 기능적으로 연결될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전자 장치(6000)는 하드 드라이브와 같은 저장 전자 장치(또는 저장 매체)를 더 포함할 수 있다.

센서 모듈(640)은 물리량을 계측하거나 전자 장치(6000)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(6400)은, 예를 들면, 제스처 센서(6400A), 자이로 센서(6400B), 기압 센서(6400C), 마그네틱 센서(6400D), 가속도 센서(6400E), 그립 센서(640F), 근접 센서(640G), color 센서(640H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(6400I), 온/습도 센서(6400J), 조도 센서(6400K) 또는 UV(ultra violet) 센서(6400M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 센서 모듈(640)은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor, 미도시), EMG 센서(electromyography sensor, 미도시), EEG 센서(electroencephalogram sensor, 미도시), ECG 센서(electrocardiogram sensor, 미도시), IR(infra red) 센서(미도시), 홍채 센서(미도시) 또는 지문 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다. 센서 모듈(6400)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.

입력 전자 장치(6500)는 터치 패널(touch panel)(6520), (디지털) 펜 센서(pen sensor)(6540), 키(key)(6560) 또는 초음파(ultrasonic) 입력 전자 장치(6580)를 포함할 수 있다. 터치 패널(6520)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식으로 터치 입력을 인식할 수 있다. 또한, 터치 패널(6520)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 정전식의 경우, 물리적 접촉 또는 근접 인식이 가능하다. 터치 패널(6520)은 택타일레이어(tactile layer)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 터치 패널(6520)은 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.

(디지털) 펜 센서(6540)는, 예를 들면, 사용자의 터치 입력을 받는 것과 동일 또는 유사한 방법 또는 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 이용하여 구현될 수 있다. 키(6560)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파(ultrasonic) 입력 전자 장치(6580)는 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치(6000)에서 마이크로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있는 전자 장치로서, 무선 인식이 가능하다. 한 실시 예에 따르면, 전자 장치(6000)는 통신 모듈(6200)을 이용하여 이와 연결된 외부 전자 장치(예: 컴퓨터 또는 서버)로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다.

디스플레이(6600)(예: 디스플레이(6600))는 패널(6620), 홀로그램 전자 장치(6640) 또는 프로젝터(6660)를 포함할 수 있다. 패널(6620)은, 예를 들면, LCD(liquid-crystal display) 또는 AM-OLED(active-matrix organic light-emitting diode) 등일 수 있다. 패널(6620)은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent) 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 패널(6620)은 터치 패널(6520)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 홀로그램 전자 장치(6640)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(6660)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(6000)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 디스플레이(6600)는 패널(6620), 홀로그램 전자 장치(6640), 또는 프로젝터(6660)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.

인터페이스(6700)는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface)(6720), USB(universal serial bus)(674), 광 인터페이스(optical interface)(6760) 또는 D-sub(D-subminiature)(6780)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 인터페이스(6700)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure Digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(6800)은 소리(sound)와 전기신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(6800)은, 예를 들면, 스피커(6820), 리시버(6840), 이어폰(6860) 또는 마이크(6880) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.

이미지 센서 모듈(6910)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 전자 장치로서, 한 실시 예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈(미도시), ISP(image signal processor, 미도시) 또는 플래쉬 (flash, 미도시)(예: LED 또는 xenon lamp)를 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(6950)은 전자 장치(6000)의 전력을 관리할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 전력 관리 모듈(6950)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit) 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다.

PMIC는, 예를 들면, 집적회로 또는 SoC 반도체 내에 탑재될 수 있다. 충전 방식은 유선과 무선으로 구분될 수 있다. 충전 IC는 배터리를 충전시킬 수 있으며, 충전기로부터의 과전압 또는 과전류 유입을 방지할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 충전 IC는 유선 충전 방식 또는 무선 충전 방식 중 적어도 하나를 위한 충전 IC를 포함할 수 있다. 무선 충전 방식으로는, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등이 있으며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로 또는 정류기 등의 회로가 추가될 수 있다.

배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(6960)의 잔량, 충전 중 전압, 전류 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(6960)는 전기를 저장 또는 생성할 수 있고, 그 저장 또는 생성된 전기를 이용하여 전자 장치(6000)에 전원을 공급할 수 있다. 배터리(6960)는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.

인디케이터(6970)는 전자 장치(6000) 혹은 그 일부(예: AP(6100))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 모터(6980)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 전자 장치(6000)는 모바일 TV 지원을 위한 처리 전자 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 모바일 TV지원을 위한 처리 전자 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting) 또는 미디어플로우(media flow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.

도 20은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 프로그램 모듈의 블록도를 도시하고 있다.

한 실시예에 따르면, 프로그램 모듈(7000)(예: 프로그램(5400))은 전자 장치(예: 전자 장치(5000 또는 6000))에 관련된 자원을 제어하는 운영 체제(operating system(OS)) 및/또는 운영 체제 상에서 구동되는 다양한 어플리케이션(예: 어플리케이션 프로그램(5470))을 포함할 수 있다. 운영 체제는, 예를 들면, 안드로이드(android), iOS, 윈도우즈(windows), 심비안(symbian), 타이젠(tizen), 또는 바다(bada) 등이 될 수 있다.

프로그램 모듈(7000)은 커널(7200), 미들웨어(7300), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(7600), 및/또는 어플리케이션(7700)을 포함할 수 있다. 프로그램 모듈(7000)의 적어도 일부는 전자 장치에 프리로드(preload) 되거나, 외부 전자 장치(예: 전자 장치(5020, 5040), 서버(5060) 등)로부터다운로드(download) 가능하다.

커널(7200)(예: 커널(5410))은, 예를 들면, 시스템 리소스 매니저(7210) 및/또는 디바이스 드라이버(7230)를 포함할 수 있다. 시스템 리소스 매니저(7210)는 시스템 리소스의 제어, 할당, 또는 회수 등을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 시스템 리소스 매니저(7210)는 프로세스 관리부, 메모리 관리부, 또는 파일 시스템 관리부 등을 포함할 수 있다. 디바이스 드라이버(7230)는, 예를 들면, 디스플레이 드라이버, 카메라 드라이버, 블루투스 드라이버, 공유 메모리 드라이버, USB 드라이버, 키패드 드라이버, WiFi 드라이버, 오디오 드라이버, 또는 IPC(inter-process communication) 드라이버를 포함할 수 있다.

미들웨어(7300)(예: 미들웨어(5430))는, 예를 들면, 어플리케이션(7700)이 공통적으로 필요로 하는 기능을 제공하거나, 어플리케이션(7700)이 전자 장치 내부의 제한된 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 API(7600)를 통해 다양한 기능들을 어플리케이션(7700)으로 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 미들웨어(7300)는 런타임 라이브러리(7350), 어플리케이션 매니저(application manager)(7410), 윈도우 매니저(window manager)(7420), 멀티미디어 매니저(multimedia manager)(7430), 리소스 매니저(resource manager)(7440), 파워 매니저(power manager)(7450), 데이터베이스 매니저(database manager)(7460), 패키지 매니저(package manager)(7470), 연결 매니저(connectivity manager)(7480), 통지 매니저(notification manager)(7490), 위치 매니저(location manager)(7500), 그래픽 매니저(graphic manager)(7510), 또는 보안 매니저(security manager)(7520) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

런타임 라이브러리(7350)는, 예를 들면, 어플리케이션(7700)이 실행되는 동안에 프로그래밍 언어를 통해 새로운 기능을 추가하기 위해 컴파일러가 사용하는 라이브러리 모듈을 포함할 수 있다. 런타임 라이브러리(7350)는 입출력 관리, 메모리 관리, 또는 산술 함수에 대한 기능 등을 수행할 수 있다.

무선랜 라이브러리(7360)는, 예를 들면, 어플리케이션(7700)이 무선랜(예: 와이파이) 연결을 수행하기 위한 제어 정보를 해당 어플리케이션(7700)으로 제공할 수 있다.

어플리케이션 매니저(7410)는, 예를 들면, 어플리케이션(7700) 중 적어도 하나의 어플리케이션의 생명 주기(life cycle)를 관리할 수 있다. 윈도우 매니저(7420)는 화면에서 사용하는 GUI 자원을 관리할 수 있다. 멀티미디어 매니저(7430)는 다양한 미디어 파일들의 재생에 필요한 포맷을 파악하고, 해당 포맷에 맞는 코덱(codec)을 이용하여 미디어 파일의 인코딩(encoding) 또는 디코딩(decoding)을 수행할 수 있다. 리소스 매니저(7440)는 어플리케이션(7700) 중 적어도 어느 하나의 어플리케이션의 소스 코드, 메모리 또는 저장 공간 등의 자원을 관리할 수 있다.

파워 매니저(7450)는, 예를 들면, 바이오스(BIOS: basic input/output system) 등과 함께 동작하여 배터리(battery) 또는 전원을 관리하고, 전자 장치의 동작에 필요한 전력 정보 등을 제공할 수 있다. 데이터베이스 매니저(7460)는 어플리케이션(7700) 중 적어도 하나의 어플리케이션에서 사용할 데이터베이스를 생성, 검색, 또는 변경할 수 있다. 패키지 매니저(7470)는 패키지 파일의 형태로 배포되는 어플리케이션의 설치 또는 업데이트를 관리할 수 있다.

연결 매니저(7480)는, 예를 들면, WiFi 또는 블루투스 등의 무선 연결을 관리할 수 있다. 통지 매니저(7490)는 도착 메시지, 약속, 근접성 알림 등의 사건(event)을 사용자에게 방해되지 않는 방식으로 표시 또는 통지할 수 있다. 위치 매니저(7500)는 전자 장치의 위치 정보를 관리할 수 있다. 그래픽 매니저(7510)는 사용자에게 제공될 그래픽 효과 또는 이와 관련된 사용자 인터페이스를 관리할 수 있다. 보안 매니저(7520)는 시스템 보안 또는 사용자 인증 등에 필요한 제반 보안 기능을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 전자 장치(5000))가 전화 기능을 포함한 경우, 미들웨어(7300)는 전자 장치의 음성 또는 영상 통화 기능을 관리하기 위한 통화 매니저(telephony manager)를 더 포함할 수 있다.

미들웨어(7300)는 전술한 구성요소들의 다양한 기능의 조합을 형성하는 미들웨어 모듈을 포함할 수 있다. 미들웨어(7300)는 차별화된 기능을 제공하기 위해 운영 체제의 종류별로 특화된 모듈을 제공할 수 있다. 또한, 미들웨어(7300)는 동적으로 기존의 구성요소를 일부 삭제하거나 새로운 구성요소들을 추가할 수 있다.

API(7600)(예: API(5450))는, 예를 들면, API 프로그래밍 함수들의 집합으로, 운영 체제에 따라 다른 구성으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 안드로이드 또는 iOS의 경우, 플랫폼 별로 하나의 API 셋을 제공할 수 있으며, 타이젠(tizen)의 경우, 플랫폼 별로 두 개 이상의 API 셋을 제공할 수 있다.

어플리케이션(7700)(예: 어플리케이션 프로그램(547))은, 예를 들면, 홈(7710), 다이얼러(7720), SMS/MMS(7730), IM(instant message)(7740), 브라우저(7750), 카메라(7760), 알람(7770), 컨택트(7780), 음성 다이얼(7790), 이메일(7800), 달력(7810), 미디어 플레이어(7820), 앨범(7830), 또는 시계(7840), 건강 관리(health care)(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정), 화면 공유 또는 환경 정보 제공(예: 기압, 습도, 또는 온도 정보 등을 제공) 등의 기능을 수행할 수 있는 하나 이상의 어플리케이션을 포함할 수 있다.

본 문서에 게시된 다양한 실시 예에 따른 전자 장치 또는 방법 (예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체 (computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 명령어는, 프로세서 (예: 프로세서 5200)에 의해 실행될 경우, 하나 이상의 프로세서가 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리(5300) 가 될 수 있다.

컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체 (magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체 (optical media)(예: CD-ROM (compact disc read only memory), DVD (digital versatile disc), 자기-광 매체 (magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크 (floptical disk)), 하드웨어 전자 장치 (예: ROM (read only memory), RAM (random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 전자 장치는 다양한 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.

다양한 실시 예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱 (heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

그리고 본 문서에 게시된 실시 예는 게시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 다양한 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시 예의 범위는, 본 발명의 다양한 실시 예의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

전자장치의 배터리 충전 장치에 있어서,
상기 전자장치에 전원을 공급하는 배터리부;
설정된 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)에 따라 상기 배터리를 충전하는 충전부; 및
상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하고, 충전 중 상기 충전부또는 배터리부의 출력값을 피드백 받아서 상기 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 기준 범위는,
배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 충전 전류(I_SET)보다 낮고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전부출력단 피드백 전압(V_CHG_FB)이 상기 충전전압(V_SET)과 동일하고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우 중 하나인 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 피드백 받은 전압 또는 전류가 미리 설정된 기준 범위에 해당하는 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 소정의 전압만큼 단계적으로 상승(up) 설정하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 충전전압(V_SET)의 상승 설정 이후, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단하여, 높은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 상기 충전전압(V_SET)을 소정의 전압만큼 단계적으로 하강(down) 설정하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)은 상기 충전 전압(V_SET)을 상승 설정하며 충전을 진행하는 중 상기 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN)까지 올라가기 위한 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 장치.
배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
상기 배터리의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작;
충전 중인 상기 배터리 또는 충전부의 출력값을 측정하는 동작;
상기 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는지 판단하는 동작; 및
상기 출력값이 미리 설정된 기준 범위에 해당하는 경우, 상기 충전 전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 출력값이 미리 설정된 기준범위에 해당하는 판단하는 동작은,
배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 충전 전류(I_SET)보다 낮고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전부출력단 피드백 전압(V_CHG_FB)이 상기 충전전압(V_SET)과 동일하고, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우 중 하나의 경우를 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 충전 전압(V_SET)을 재설정하는 동작은,
상기 충전전압(V_SET)을 소정의 전압만큼 단계적으로 올리는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET) 재설정 동작 이후,
배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단하는 동작; 및
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 상기 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시키는 동작;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)은 상기 충전 전압(V_SET)을 높이며 충전을 진행하는 중 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 팩 안정성 기준을 초과하지 않도록 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
상기 배터리의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작;
배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작; 및
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮으면, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작은,
배터리 셀 당 충전전압과 직렬 연결된 상기 배터리 셀의 개수의 곱에 상응하는 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN) 및 배터리 공칭 충전전류(I_SET_DESIGN)를 설정하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작은,
상기 충전전압(V_SET)에 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)과 배터리 셀 피드백(V_CELL_FB) 간의 차이를 더하거나 또는 상기 충전전압(V_SET)에 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)과 배터리 셀 피드백(V_CELL_FB) 간의 차이 및 소정의 전압을 더하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET) 재설정 동작 이후,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단하는 동작; 및
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 상기 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시키는 동작;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제14항에 있어서,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않은 경우, 충전종료 조건을 감지함에 따라 상기 배터리의 충전을 종료하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제15항에 있어서, 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)은,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 낮은 지점에서 상기 충전 전압(V_SET)을 상승 설정하며 충전을 진행하는 중 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)까지 올라가기 위한 상기 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 상기 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 미리 설정된 값을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
상기 배터리의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작;
배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 상기 충전전류(I_SET)보다 낮은지 판단하는 동작; 및
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 상기 충전전류(I_SET)보다 낮은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작;
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하여 상기 충전전압(V_SET)을 단계적으로 상승시키는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제17항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작은,
배터리 셀 당 충전전압과 직렬 연결된 상기 배터리 셀의 개수의 곱에 상응하는 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN) 및 배터리 공칭 충전전류(I_SET_DESIGN)를 설정하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제17항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET)의 재설정은 상기 배터리 셀 피드백 전류(I_CELL_FB)가 충전전류(I_SET)보다 낮고, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮으면, 반복 수행하고, 상기 충전전압(V_SET)을 소정의 전압만큼 단계적으로 상승 설정(V_SET = V_SET +α, 단, I_CELL_FB < I_SET AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제17항에 있어서, 상기 충전전압(V_SET) 재설정 동작 이후,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단하는 동작; 및
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 소정전압만큼 상기 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시키는 동작;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제20항에 있어서,
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않은 경우, 충전종료 조건을 감지함에 따라 배터리의 충전을 종료하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제17항에 있어서,
상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)은 상기 배터리 셀 전류(I_CELL)가 낮아지는 지점에서 상기 충전 전압(V_SET)을 높이며 충전을 진행하는 중 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)까지 올라가기 위한 상기 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 상기 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
상기 배터리의 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작;
상기 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작은지 판단하는 동작;
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 상기 미리 설정된 기준치보다 작은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작;
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제23항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작은,
배터리 셀 당 충전전압과 직렬 연결된 상기 배터리 셀의 개수의 곱에 상응하는 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN) 및 배터리 공칭 충전전류(I_SET_DESIGN)를 설정하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제23항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET) 재설정은,
상기 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 미리 설정된 기준치보다 작고, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮으면, 반복 수행하고, 상기 충전전압(V_SET)을 소정의 전압만큼 단계적으로 상승 설정(V_SET = V_SET +α, 단, ΔV_CELL < 기준치 AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제23항에 있어서, 상기 충전전압(V_SET) 재설정 동작 이후,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은지 판단하는 동작; 및
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 소정 전압만큼 상기 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강시키는 동작;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제23항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET)을 하강 설정한 이후,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작;
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 충전종료 조건을 감지함에 따라 상기 배터리의 충전을 종료하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제23항에 있어서,
상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)은 상기 배터리 셀 전압의 기울기(ΔV_CELL)가 기준치보다 낮을 때 충전 전압(V_SET)을 높이며 충전을 진행하는 중 상기 배터리 셀 전압(V_CELL)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)까지 올라가기 위한 상기 충전전압(V_SET)을 미리 확인하여 그 이상으로 상기 충전전압(V_SET)이 올라가지 않도록 미리 설정된 값인 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
배터리와 충전부 사이의 전압강하를 보상하며 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
상기 배터리의 완전 충전에 대응하는 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작;
충전부 피드백 전압(V_CHG_FB)이 상기 충전 전압(V_SET)과 일치하는지 판단하는 동작;
상기 판단 결과, 상기 충전부 피드백 전압(V_CHG_FB)이 상기 충전 전압(V_SET)과 일치하는 경우, 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작; 및
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준 전압(V_CELL_REF)보다 낮은 경우, 상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제29항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET) 및 충전전류(I_SET)를 설정하는 동작은,
배터리 셀 당 충전전압과 직렬 연결된 상기 배터리 셀의 개수의 곱에 상응하는 배터리 공칭 충전전압(V_SET_DESIGN) 및 배터리 공칭 충전전류(I_SET_DESIGN)를 설정하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제29항에 있어서,
상기 충전전압(V_SET)을 재설정하는 동작은,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)이 초과하지 않을 때까지 반복 실행하고, 상기 충전전압(V_SET)을 소정의 전압만큼 단계적으로 상승 설정(V_SET = V_SET +α, 단, V_CHG_FB = V_SET AND V_CELL_FB < V_CELL_REF)하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제29항에 있어서, 상기 충전전압(V_SET) 재설정 동작 이후,
상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮은지 판단하는 동작; 및
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 낮지 않은 경우, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)을 초과하지 않을 때까지 상기 충전전압(V_SET)을 단계적으로 하강 설정하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.
제32항에 있어서,
상기 판단결과, 상기 배터리 셀 피드백 전압(V_CELL_FB)이 상기 배터리 셀 기준전압(V_CELL_REF)보다 높지 않은 경우, 충전종료 조건을 감지함에 따라 상기 배터리의 충전을 종료하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 충전 제어 방법.