리튬이온 배터리 CC·CV 충전방식 의미｜정전류·정전압 충전 해석

리튬이온 배터리 충전기나 충전 IC 데이터시트를 보면 CC, CV라는 표현을 자주 볼 수 있습니다.

두 방식은 리튬이온 배터리를 충전할 때 사용하는 대표적인 제어방법입니다.

가장 간단하게 보면

CC = Constant Current, 일정한 전류로 충전

CV = Constant Voltage, 일정한 전압을 유지하면서 충전

이라고 이해할 수 있습니다.

일반적인 리튬이온 배터리는 CC 단계로 먼저 충전한 뒤 CV 단계로 전환하는 CC/CV 방식을 많이 사용합니다.

CC·CV 기본 차이

구분	CC	CV
의미	Constant Current	Constant Voltage
제어값	충전전류 일정	충전전압 일정
주 사용구간	충전 초반·중반	충전 후반
배터리 전압	점차 상승	거의 일정
충전전류	설정값 유지	점차 감소

즉 충전 초반에는 일정한 전류를 공급하고, 셀 전압이 충전 상한전압에 가까워지면 일정한 전압으로 유지하면서 전류를 줄여갑니다.

CC 충전이란?

CC는 Constant Current, 즉 정전류 충전입니다.

배터리 전압이 낮은 상태에서는 충전기가 일정한 전류를 공급합니다.

예를 들어

Charge Current = 2A

로 설정되어 있다면 CC 구간에서는 배터리 전압이 올라가더라도 약 2A의 충전전류를 유지합니다.

이 과정에서 배터리의 SOC가 올라가면서 셀 전압도 점차 상승합니다.

CV 충전은 언제 시작될까?

배터리 전압이 제조사가 지정한 최대 충전전압에 도달하면 충전기가 CV 모드로 전환합니다.

예를 들어 일반적인 리튬이온 셀 중 최대 충전전압이

4.20V

인 제품이라면 셀 전압이 4.2V 근처에 도달한 뒤 더 이상 전압을 높이지 않고 약 4.2V를 유지합니다.

이때부터 충전전류는 점차 감소합니다.

즉

CC 구간 = 전류 일정, 전압 상승

CV 구간 = 전압 일정, 전류 감소

입니다.

왜 CV 구간이 필요한가?

리튬이온 셀은 지정된 최대 충전전압을 초과해서 계속 충전하면 안전성과 수명에 문제가 생길 수 있습니다.

그래서 충전 후반에는 최대전압을 넘지 않도록 CV 제어를 사용합니다.

CV 상태에서는 배터리가 충전되면서 필요한 전류가 점차 감소합니다.

충전전류가 제조사가 정한 종료전류까지 내려가면 충전을 완료합니다.

충전 종료전류란?

리튬이온 배터리는 CV 단계에 들어갔다고 바로 충전이 끝나는 것은 아닙니다.

전압을 일정하게 유지하면서 전류가 감소하다가

Termination Current

또는

Charge Termination Current

라고 부르는 기준 이하가 되면 충전을 종료합니다.

예를 들어 충전기가

2A CC

4.2V CV

Termination = 200mA

조건이라면

처음에는 2A로 충전하고, 4.2V에 도달하면 전압을 유지하면서 전류가 감소하며, 약 200mA까지 내려가면 충전을 종료하는 방식입니다.

C-rate와 CC 충전전류 관계

충전전류는 배터리의 용량에 따라 C-rate로 표시하기도 합니다.

예를 들어 3000mAh 배터리라면

1C = 3A

0.5C = 1.5A

0.2C = 0.6A

입니다.

하지만 모든 리튬이온 셀이 1C 충전을 허용하는 것은 아닙니다.

충전전류는 반드시 해당 셀 제조사가 정한

Standard Charge Current

Maximum Charge Current

를 확인해야 합니다.

4.2V는 모든 리튬배터리에 동일할까?

아닙니다.

리튬계 배터리는 화학조성에 따라 최대 충전전압이 다릅니다.

예를 들어 일반적인 리튬이온·리튬폴리머 셀 중에는 4.20V 제품이 많지만

고전압 리튬이온 셀은 4.35V 등 다른 상한전압을 사용할 수 있고,

LiFePO₄(LFP)는 일반적으로 약 3.65V를 최대 충전전압으로 사용하는 제품이 많습니다.

따라서 리튬배터리는 무조건 4.2V라고 생각하면 안 됩니다.

셀 데이터시트의 충전전압을 반드시 확인해야 합니다.

배터리가 너무 많이 방전됐다면 바로 CC로 충전할까?

일부 충전 IC는 배터리 전압이 지나치게 낮을 경우 바로 큰 CC 전류를 공급하지 않습니다.

먼저 Precharge 또는 Trickle Charge 단계에서 작은 전류로 배터리를 충전합니다.

배터리 전압이 일정 수준 이상 회복되면 정상적인 CC 단계로 전환합니다.

따라서 전체 충전과정은 제품에 따라

Precharge → CC → CV → Termination

순서가 될 수 있습니다.

2S·3S 배터리팩의 CV 전압은 어떻게 계산할까?

직렬 셀이 여러 개라면 셀당 최대 충전전압을 직렬 개수만큼 곱합니다.

예를 들어 셀당 최대 충전전압이 4.2V라면

1S = 4.2V

2S = 8.4V

3S = 12.6V

4S = 16.8V

가 됩니다.

따라서 3S 리튬이온 배터리팩에 4.2V 충전기를 사용하는 것이 아니라 배터리팩 구조에 맞는 충전기와 BMS를 사용해야 합니다.

BMS와 충전기는 같은 역할일까?

같지 않습니다.

충전기

CC·CV 방식으로 적절한 전압과 전류를 공급

BMS

셀 전압과 전류, 온도 등을 감시하고 과충전·과방전·과전류 등을 보호

하는 역할을 합니다.

BMS가 있다고 해서 잘못된 전압의 충전기를 사용해도 된다는 의미는 아닙니다.

충전기와 BMS가 모두 배터리팩의 셀 구성과 화학계열에 맞아야 합니다.

실제 충전기 사양은 어떻게 읽을까?

충전기 사양에

Battery: Li-ion 1S

Charge Current: 2A

Charge Voltage: 4.2V

라고 적혀 있다면

1S
리튬이온 셀 1개 직렬 구조

2A
CC 구간의 대표 충전전류

4.2V
CV 구간에서 유지하는 최대 충전전압

이라는 의미입니다.

따라서 충전기를 선택할 때는 단순히 커넥터가 맞는지만 보지 말고 배터리 화학계열과 S 구성, 충전전압, 충전전류를 함께 확인해야 합니다.

정리

리튬이온 배터리의 CC·CV 충전은 크게 두 단계로 나눌 수 있습니다.

CC = 일정한 전류로 충전하면서 배터리 전압 상승

CV = 최대 충전전압을 유지하면서 충전전류 감소

그리고 실제 충전과정은

Precharge → CC → CV → Termination

형태로 구성될 수 있습니다.

가장 중요한 것은 모든 리튬배터리에 같은 전압과 전류를 적용하는 것이 아니라 셀 제조사가 지정한 최대 충전전압과 충전전류를 따르는 것입니다.

참고자료

• Texas Instruments – Li-Ion Battery Charger Basics: 리튬이온 배터리의 Precharge, Constant Current, Constant Voltage 및 Charge Termination 단계 설명.
• Analog Devices – Lithium-Ion Battery Charger Fundamentals: CC/CV 충전방식과 충전전류·충전전압 제어 원리 참고.
• Microchip – Li-Ion/Li-Polymer Battery Charge Management: 리튬 배터리 충전기의 정전류·정전압 전환 및 종료전류 개념 참고.
• Panasonic Energy – Lithium-ion Battery Technical Information: 셀별 충전전압과 최대 충전전류는 해당 배터리 데이터시트 조건을 따라야 한다는 설계 기준 참고.