KR101703122B1 - 배터리 진단 기능을 갖는 충전기 및 그 구동방법 - Google Patents
배터리 진단 기능을 갖는 충전기 및 그 구동방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101703122B1 KR101703122B1 KR1020150123687A KR20150123687A KR101703122B1 KR 101703122 B1 KR101703122 B1 KR 101703122B1 KR 1020150123687 A KR1020150123687 A KR 1020150123687A KR 20150123687 A KR20150123687 A KR 20150123687A KR 101703122 B1 KR101703122 B1 KR 101703122B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- switch
- battery
- side winding
- voltage
- turn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 32
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 17
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 description 5
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G01R31/3624—
-
- G01R31/3658—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
- H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
- H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33576—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
- H02M3/33584—Bidirectional converters
-
- H02M2001/0058—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
입력 전압을 공급하는 입력 전원과 배터리 사이에 연결되어, 상기 입력 전압을 상기 배터리에 충전시키는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기에 있어서, 상기 입력 전원과 연결되고, 제1 스위치 내지 제4 스위치를 포함하는 풀 브릿지 회로; 일차측 권선과 이차측 권선을 포함하고, 상기 일차측 권선은 상기 풀 브릿지 회로와 연결되어, 상기 풀 브릿지 회로를 통해 전달받은 상기 입력 전압을 변환하여 상기 이차측 권선으로 전달하는 변압기; 및 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하고, 상기 이차측 권선과 상기 배터리 사이에 연결되어, 상기 변압기를 통해 전달받은 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키거나, 상기 배터리의 수명을 진단할 수 있도록 양방향으로 전력을 전달하는 정류 회로를 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기가 개시된다.
Description
본 발명은 배터리 진단 기능을 갖는 충전기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 수명 및 이상 상태를 진단할 수 있는 충전기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 배터리는 화학적 에너지를 전기적으로 바꿔주는 방전과, 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꿔주는 충전의 사이클을 거친다. 가장 보편적인 배터리는 갈바니 전지의 응용인 납축전지로서 진한 황산 수용액에 납(Pb)과 이산화납(PbO2)의 전극으로 구성되어 있으며, 오랜 기간 충전 및 방전 사이클을 거치는 동안 내부 활물질의 변화 및 자가 방전을 포함한 여러 가지 형태 노화현상으로 인해 배터리의 수명이 단축된다.
한편, 상술한 배터리는 충전기를 통해 주기적으로 전력을 충전한다. 이러한 충전기는 일반적으로 배터리의 충전 기능 외에 배터리의 상태를 진단할 수 있는 기능을 구비하지 않는다. 이에 따라, 사용자가 배터리 이용 시 배터리의 수명을 알 수 없어 갑작스럽게 배터리의 수명이 다하는 것에 의해 발생하는 시스템의 동작 불능 상태나 고장 징조 등을 사전에 감지할 수 없어 시스템의 신뢰성이 낮아지게 된다.
이에 따라, 배터리 충전 시 배터리의 수명을 진단하여 사용자에게 알리는 충전기에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
대표적으로는, 배터리의 쿨롱 계수를 이용하여 배터리의 최대 허용 용량을 산출하고, 배터리 수명을 진단하는 방법, 배터리 모델의 파라미터 변경에 기초하여 배터리 수명을 진단하는 방법 등이 있다.
그러나, 위와 같은 방법들은 배터리 수명 진단 알고리즘이 복잡하며 그 정확도 또한 떨어진다는 단점이 있다.
본 발명의 일측면은 양방향 전력 전달이 가능한 충전기를 이용하여 배터리에 섭동 전압을 인가하고, 섭동 전압에 따른 응답 전류에 기초하여 배터리 수명을 진단하는 간단한 배터리 진단 알고리즘을 갖는 충전기 및 그 구동방법을 제공한다.
본 발명의 일측면은 입력 전압을 공급하는 입력 전원과 배터리 사이에 연결되어, 상기 입력 전압을 상기 배터리에 충전시키는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기에 있어서, 상기 입력 전원과 연결되고, 제1 스위치 내지 제4 스위치를 포함하는 풀 브릿지 회로; 일차측 권선과 이차측 권선을 포함하고, 상기 일차측 권선은 상기 풀 브릿지 회로와 연결되어, 상기 풀 브릿지 회로를 통해 전달받은 상기 입력 전압을 변환하여 상기 이차측 권선으로 전달하는 변압기; 및 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하고, 상기 이차측 권선과 상기 배터리 사이에 연결되어, 상기 변압기를 통해 전달받은 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키거나, 상기 배터리의 수명을 진단할 수 있도록 양방향으로 전력을 전달하는 정류 회로를 포함한다.
한편, 상기 입력 전압으로 배터리를 충전시키거나, 상기 배터리의 수명을 진단하기 위한 섭동 전압을 인가할 수 있도록 상기 제1 스위치 내지 상기 제6 스위치를 제어하고, 상기 섭동 전압에 따라 상기 배터리로부터 출력되는 응답 전류에 기초하여 상기 배터리의 수명을 진단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 풀 브릿지 회로는, 병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그 상에는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 마련되고, 상기 제2 레그 상에는 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치는, 각각 기생 커패시터 및 바디 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 변압기는, 상기 이차측 권선에 탭이 구비될 수 있다.
또한, 상기 이차측 권선에 구비된 상기 탭과 연결되는 평활 회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정류 회로는, 상기 이차측 권선의 일단과 연결되는 상기 제6 스위치 및 상기 일차측 권선의 타단과 연결되는 상기 제5 스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치는, 각각 기생 커패시터 및 바디 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치는, 영전압 스위칭(ZVS:zero voltage switching)에 의해 턴 온 될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은, 입력 전원을 공급받고, 제1 스위치 내지 제4 스위치를 포함하는 풀 브릿지 회로와, 일차측 권선과 이차측 권선을 포함하고, 상기 일차측 권선은 상기 풀 브릿지 회로와 연결되어, 상기 풀 브릿지 회로를 통해 전달받은 상기 입력 전압을 변환하여 상기 이차측 권선으로 전달하는 변압기와 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하고, 상기 이차측 권선과 연결되어, 상기 변압기를 통해 전달받은 전압을 정류하여 배터리를 충전시키는 정류 회로를 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 구동방법에 있어서, 상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 변압기로 상기 입력 전원을 전달하고, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 입력 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키며, 상기 배터리의 충전이 완료되면, 상기 배터리로 섭동 전압을 인가하고, 상기 배터리로부터 출력되는 응답 전류에 기초하여 상기 배터리의 수명을 진단한다.
한편, 상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 변압기로 상기 입력 전원을 전달하는 것은, 상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치의 턴 온 시 영전압 스위칭(ZVS:zero voltage switching)으로 동작하여 상기 변압기로 상기 입력 전원을 전달하는 것일 수 있다.
또한, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 입력 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키는 것은, 상기 풀 브릿지 회로는 병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제5 스위치는 상기 이차측 권선의 타단과 연결되고, 상기 제6 스위치는 상기 이차측 권선의 일단과 연결되며, 상기 제1 레그의 상측에 마련되는 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 레그의 하측에 마련되는 상기 제4 스위치가 턴 온 되면, 상기 제5 스위치도 턴 온 동작하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 모두 턴 오프 되면, 상기 제5 스위치도 턴 오프 동작하며, 상기 제1 레그의 하측에 마련되는 상기 제2 스위치 또는 상기 제2 레그의 상측에 마련되는 상기 제3 스위치가 턴 온 되면, 상기 제6 스위치도 턴 온 동작하고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 모두 턴 오프 되면, 상기 제6 스위치도 턴 오프 동작하여 상기 입력 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키는 것일 수 있다.
또한, 상기 제1 스위치 내지 상기 제6 스위치는, 각각 기생 커패시터 및 바디 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 양방향으로 전력이 전달되는 것을 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 양방향 전력 전달이 가능한 충전기를 이용함으로써, 배터리에 섭동 전압을 인가하고, 섭동 전압에 따른 응답 전류에 기초하여 배터리 수명을 진단하는 알고리즘으로 간단하고 정확하게 배터리의 수명을 진단할 수 있다.
또한, 충전기에 포함되는 복수의 스위치를 영전압 스위칭(ZVS:zero voltage switching)에 의해 동작시킴으로써 스위치 손실의 감소에 따른 충전기 전체 손실을 감소시킬 수 있다.
또한, 충전기에 포함되는 정류 회로에서 동기 정류를 수행함으로써, 전도 손실을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 제1 동작 모드 내지 제7 동작 모드에서 각 소자에 흐르는 전류 또는 각 소자에 걸리는 전압에 대한 그래프이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 기능을 갖능 충전기의 제1 동작 모드 내지 제7 동작 모드를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 정전류/정전압(CC/CV) 충전을 위한 제어 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 제1 동작 모드 내지 제7 동작 모드에서 각 소자에 흐르는 전류 또는 각 소자에 걸리는 전압에 대한 그래프이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 기능을 갖능 충전기의 제1 동작 모드 내지 제7 동작 모드를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 정전류/정전압(CC/CV) 충전을 위한 제어 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 등가회로를 도시한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 개략적인 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 기능을 갖는 충전기(이하, 충전기)(200)는 입력 전원(100)과 배터리(300) 사이에 연결되며, 풀 브릿지 회로(210), 변압기(220), 정류 회로(230) 및 평활 회로(240)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(200)는 정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식을 사용하여 배터리(300)를 충전할 수 있으며, 임피던스 분광법(EIS:Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 통해 배터리(300)의 수명을 진단할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(200)는 대용량의 배터리(300), 일예로, 3kW 납/산 타입의 베터리(300) 셀의 충전이 가능하다. 배터리(300)는 내부 저항(Rb) 및 내부 커패시터(Cb)를 가지며, 상술한 배터리 타입 외에 모든 타입의 배터리가 본 발명의 실시예에 적용될 수 있다.
풀 브릿지 회로(210)는 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4)를 포함하며, 입력 전원(100)과 연결되어 입력 전원(100)으로부터 공급받는 입력 전압(Vs)을 변압기(220)로 전달할 수 있다.
구체적으로는, 풀 브릿지 회로(210)는 병렬로 연결된 제1 레그(210-1) 및 제2 레그(210-2)를 포함할 수 있다. 제1 레그(210-1)의 상측(high side)에는 제1 스위치(S1)가 마련되고, 제1 레그(210-1)의 하측(low side)에는 제2 스위치(S2)가 마련될 수 있다. 그리고, 제2 레그(210-2)의 상측(high side)에는 제3 스위치(S3)가 마련되고, 제2 레그(210-2)의 하측(low side)에는 제4 스위치(S4)가 마련될 수 있다.
이때, 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4)는 BJT, JFET, MOSFET 등으로 마련될 수 있으며, 이하의 설명에서는 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4)가 MOSFET 스위치로 마련된 것을 예로 들어 설명한다. 또한, 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4)에는 각각 제1 바디 다이오드(DS1) 내지 제4 바디 다이오드(DS4)와 제1 기생 커패시터(CS1) 내지 제4 기생 커패시터(CS4)가 병렬로 연결되어 부가될 수 있다. 일예로, 제1 스위치(S1)의 드레인 단자는 제1 바디 다이오드(DS1)의 캐소드 및 제1 기생 커패시터(CS1)의 일단과 연결되고, 제1 스위치(S2)의 소스 단자는 제1 바디 다이오드(DS1)의 애노드 및 제1 기생 커패시터(CS1)의 타단과 연결될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제2 스위치(S2) 내지 제4 스위치(S4) 또한 제2 바디 다이오드(DS2) 내지 제4 바디 다이오드(DS4)와 제2 기생 커패시터(CS2) 내지 제4 기생 커패시터(CS4)가 병렬 연결될 수 있다.
변압기(220)는 일차측 권선(Np) 및 이차측 권선(Ns)을 포함하며, 풀 브릿지 회로(210)와 정류 회로(230) 사이에 연결되어 변압기 턴비(n:1:1)에 따른 전압 변환을 수행할 수 있다. 이때, 변압기(220)는 절연형 변압기로써, 풀 브리지 회로(210)와 정류 회로(230)를 절연시킬 수 있다.
구체적으로는, 일차측 권선(Np)은 이차측 권선(Ns)과 자화 결합되며, 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2) 사이의 제1 접점(①)과 제3 스위치(S3)와 제4 스위치(S4)사이의 제2 접점(②)을 연결하는 입력 전압선(215) 상에 마련될 수 있다.
이차측 권선(Ns)은 일차측 권선(Np)과 자화 결합되며, 정류 회로(230)와 연결되는 출력 전압선(235) 상에 마련될 수 있다. 이때, 이차측 권선(Ns)은 변압기(220)의 출력을 분할할 수 있도록 탭(222)이 구비되어, 이차측 권선(Ns)은 제1 이차측 권선(NS1)과 제2 이차측 권선(NS2)으로 분할될 수 있다.
정류 회로(230)는 제5 스위치(S5), 제6 스위치(S6)를 포함하며, 변압기(220)의 출력을 정류하여 평활 회로(240)로 전달할 수 있다.
구체적으로는, 정류 회로(230)는 변압기(220)의 이차측 권선(Ns)의 일단과 연결되는 제1 출력 전압선(235-1) 상에 제6 스위치(S6)가 마련되고, 이차측 권선(Ns)의 타단과 연결되는 제2 출력 전압선(235-2) 상에 제5 스위치(S5)가 마련될 수 있다. 즉, 제6 스위치(S6)의 일단은 이차측 권선(Ns)의 일단과 연결되고, 제5 스위치(S5)의 일단은 이차측 권선(Ns)의 타단과 연결되며, 제5 스위치(S6) 및 제5 스위치(S5)의 타단은 제3 접점(③)에 연결될 수 있다.
이때, 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)은 BJT, JFET, MOSFET 등으로 마련될 수 있으며, 이하의 설명에서는 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)가 MOSFET 스위치로 마련된 것을 예로 들어 설명한다. 또한, 제5 스위치(S5) 및 제6 스위치(S6)에는 각각 제5 바디 다이오드(DS5) 및 제6 바디 다이오드(DS6)와 제5 기생 커패시터(CS5) 및 제6 기생 커패시터(CS6)가 병렬로 연결되어 부가될 수 있다.
평활 회로(240)는 출력 인덕터(241) 및 출력 커패시터(242)를 포함할 수 있으며, 정류 회로(230)에 의해 정류된 출력 전압을 평활하여 배터리(300)로 출력할 수 있다.
구체적으로는, 출력 인덕터(241)의 일단은 이차측 권선(Ns)의 탭(222)과 연결되고, 타단은 출력 커패시터(242)의 일단과 연결될 수 있으며, 출력 커패시터(242)의 타단은 제3 접점(③)과 연결될 수 있다. 그리고, 출력 커패시터(242)는 배터리(300)과 병렬 연결될 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(200)는 변압기(220)를 통해 입력 전원(100)으로부터 공급되는 입력 전압(Vs)을 변환하여 배터리(300)를 충전시킬 수 있다.
여기에서, 변압기(220)의 일차측은 풀 브릿지 회로(210)와 연결되어, 풀 브릿지 회로(210)에 포함되는 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4)의 스위칭 동작에 따라 입력 전원(100)으로부터 입력 전압(Vs)을 전달받을 수 있다. 이때, 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4)는 디지털 신호 프로세서와 같은 별도의 제어부(미도시)에 의해 PWM 제어될 수 있으며, 변압기(220)의 누설 인덕턴스(Llk) 및 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4) 각각에 부가된 제1 기생 커패시터(CS1) 내지 제4 기생 커패시터(CS4)에 의해 공진 루프(Resonant loop)를 형성하여 영전압 스위칭(ZVS:Zero voltage switching) 방식으로 턴 온 될 수 있다.
또한, 변압기(220)의 이차측은 정류 회로(230) 및 평활 회로(240)와 연결되어, 전파 정류 방식으로 변압기(220)의 일차측으로부터 전달받은 전압을 정류하여 배터리(300)를 충전시킬 수 있다. 이때, 정류 회로(230)에는 복수의 스위치(S5, S6)가 마련되어 양방향 전력 전달이 가능하며, 이에 따라, 임피던스 분광법(EIS:Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 통해 배터리(300)의 수명을 진단할 수 있다. 이때, 정류 회로(230)의 복수의 스위치(S5, S6) 또한 디지털 신호 프로세서와 같은 별도의 제어부(미도시)에 의해 PWM 제어될 수 있다.
디지털 신호 프로세서와 같은 별도의 제어부는 충전기(200)회로 내부 또는 외부에 마련되며, 충전기(200) 회로 내부의 각 소자들과 전기적으로 연결되어 스위칭을 위한 소프트웨어(또는 애플리케이션)에 의해 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4, S5, S6)의 턴 온 또는 턴 오프 동작을 제어할 수 있다.
즉, 제어부는 입력 전압(Vs)으로 배터리(300)를 충전시키거나, 배터리(300)의 수명을 진단하기 위한 섭동 전압을 인가할 수 있도록 제1 스위치(S1) 내지 제6 스위치(S6)를 제어하고, 섭동 전압에 따라 배터리(300)로부터 출력되는 응답 전류에 기초하여 배터리(300)의 수명을 진단할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(200)의 구체적인 구동방법에 대하여 설명할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 제1 동작 모드 내지 제7 동작 모드에서 각 소자에 흐르는 전류 또는 각 소자에 걸리는 전압에 대한 그래프이고, 도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치의 제1 동작 모드 내지 제7 동작 모드를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 제1 스위치(S1) 내지 제6 스위치(S6)는 위상 천이 PWM 제어될 수 있다. 이때, 제1 스위치(S1) 내지 제6 스위치(S6)는 디지털 신호 프로세서와 같은 별도의 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 제5 스위치(S5)는 제1 스위치(S1) 또는 제4 스위치(S4)의 턴 온 시 턴 온 제어되고, 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)가 모두 턴 오프 시 턴 오프 제어될 수 있다.
또한, 제6 스위치(S6)는 제2 스위치(S2) 또는 제3 스위치(S3)의 턴 온 시 항상 턴 온 제어되고, 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)가 모두 턴 오프 시 턴 오프 제어될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 동작 모드[t1~t2]에서는 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)는 턴 온 상태이고, 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)은 턴 오프 상태이며, 따라서, 제5 스위치(S5)는 턴 온, 제6 스위치(S6)는 턴 오프 상태일 수 있다.
제1 동작 모드에서 변압기(220)의 일차측 전류(Ipri)는 변압기(220) 일차측의 전체 인덕턴스 값에 따라 증가할 수 있다.
또한, 변압기(220) 이차측은 제5 스위치(S5)의 턴 온에 따라 일차측 권선(Np)으로부터 제2 이차측 권선(Ns2)으로 변환된 전압이 유도될 수 있다.
이후, 도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 동작 모드[t2~t3]에서는 제1 스위치(S1)는 턴 온 상태를 유지하고, 제4 스위치(S4)는 t2에서 턴 오프 되며, 제2 스위치(S2) 및 제3 스위치(S3)은 턴 오프 상태를 유지하고, 따라서, 제5 스위치(S5)는 턴 온, 제6 스위치(S6)는 턴 오프 상태를 유지할 수 있다.
제2 동작 모드에서 변압기(220) 일차측은 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)와 각각 공진 루프를 형성하여, 누설 인덕턴스(Llk)에 의해 제4 스위치(S4)에 병렬 연결된 제4 기생 커패시터(CS4)는 충전될 수 있으며, 제3 스위치(S3)에 병렬 연결된 제3 기생 커패시터(CS3)는 방전될 수 있다.
이후, 도 2 및 도 5를 참조하면, 제3 동작 모드[t3~t4]에서는 제1 스위치(S1)는 턴 온 상태를 유지하고, 제2 스위치(S2), 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4) 또한 턴 오프 상태를 유지하고, 따라서, 제5 스위치(S5)는 턴 온, 제6 스위치(S6)는 턴 오프 상태를 유지할 수 있다.
제3 동작 모드에서, 제3 스위치(S3)에 병렬 연결된 제3 기생 커패시터(CS3)가 완전히 방전되면, 제3 스위치(S3)에 병렬 연결된 제3 바디 다이오드(DS3)가 도통되고 이에 따라 제1 스위치(S1) 및 제3 바디 다이오드(DS3)를 따라 변압기(220)의 일차측 전류(Ipri)가 환류할 수 있다.
이때, 제3 바디 다이오드(DS3)의 도통 시간은 추가적인 손실을 경감시키기 위해 최소화 되어야 한다.
이후, 도 2 및 6을 참조하면, 제4 동작 모드[t4~t5]에서는 제1 스위치(S1)는 턴 온 상태를 유지하고, 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4) 또한 턴 오프 상태를 유지하며, 제3 스위치(S3)는 t4에서 턴 온 될 수 있다. 따라서, 제5 스위치(S5)는 턴 온 상태를 유지하고, 제6 스위치(S6) 또한 턴 온 될 수 있다.
제4 동작 모드에서, 제3 스위치(S3)의 전압은 “0”이므로, 제3 스위치(S3)는 t4에서 영전압 스위칭(ZVS)으로 동작하여 턴 온 될 수 있다. 이에 따라, 변압기(220)의 일차측 전류(Ipri)는 제3 스위치(S3) 및 제1 스위치(S1)를 따라 환류할 수 있다.
이때, 환류 경로 상의 기생 저항값에 따른 전압 손실과 일차측 권선(Np)에 반영되는 부하 전류의 감소에 따라 변압기(220)의 일차측 전류(Ipri)는 천천히 감소할 수 있다.
또한, 변압기(220) 이차측의 출력 인덕턴스(L)는 변압기(220) 일차측의 누설 인덕턴스(Llk)보다 큰 값을 가지므로, 변압기(220) 이차측 전류(IL)는 변압기(220) 일차측 전류(Ipri)보다 느린 속도로 변할 수 있다.
따라서, 변압기(220) 자속의 균형을 맞추기 위해, 제6 스위치(S6)에는 아래의 수학식 1에 따른 전류가 흐를 수 있다.
수학식 1에서, IL은 출력 인덕터(241)로 흐르는 전류를 의미하고, IDS5는 제5 스위치(S5)로 흐르는 전류, IDS6은 제6 스위치(S6)로 흐르는 전류를 의미한다.
이후, 도 2 및 도 7을 참조하면, 제5 동작 모드[t5~t6]에서는 제1 스위치(S1)는 t5에서 턴 오프 되며, 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)는 턴 오프 상태를 유지하고, 제3 스위치(S3)는 턴 온 상태를 유지하며, 따라서, 제5 스위치(S5)는 턴 오프 되고, 제6 스위치(S6)는 턴 온 상태를 유지할 수 있다.
제5 동작 모드에서 변압기(220) 일차측은 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)와 각각 공진 루프를 형성하여, 누설 인덕턴스(Llk)에 의해 제1 스위치(S1)에 병렬 연결된 제1 기생 커패시터(CS1)는 충전될 수 있으며, 제2 스위치(S2)에 병렬 연결된 제2 기생 커패시터(CS2)는 방전될 수 있다.
이때, 변압기(220) 일차측 전류(Ipri)는 아래의 수학식 2에 따라 감소할 수 있다.
수학식 2에서, △I/△t 는 시간에 따른 변압기(220) 일차측 전류(Ipri)의 변화량을 의미하고, Vs는 입력 전압, Vc2는 제2 기생 커패시터(Cs2)의 전압, Llk는 누설 인덕턴스를 의미한다.
또한, 변압기(220) 이차측은 제5 스위치(S5)의 턴 오프에 따라 제5 스위치(S5)에 병렬 연결된 제5 바디 다이오드(DS5)가 도통되며, 따라서, 상기 수학식 1에 따라 제5 스위치(S5)에 흐르는 전류(IDS5)는 감소하고, 제6 스위치(S6)에 흐르는 전류(IDS6)는 증가할 수 있다.
이후, 도 2 및 도 8을 참조하면, 제6 동작 모드[t6~t7]에서는 제1 스위치(S1) 내지 제6 스위치(S6)는 제5 동작 모드와 동일한 상태를 유지할 수 있다.
제6 동작 모드에서, 제2 스위치(S3)에 병렬 연결된 제2 기생 커패시터(CS2)가 완전히 방전되면, 제2 스위치(S2)에 병렬 연결된 제2 바디 다이오드(DS2)가 도통되고 이에 따라 제3 스위치(S3) 및 제2 바디 다이오드(DS2)를 따라 변압기(220)의 일차측 전류(Ipri)가 환류할 수 있다.
이때, 제2 바디 다이오드(DS2)의 도통 시간 또한 추가적인 손실을 경감시키기 위해 최소화 되어야 한다.
이후, 도 2 및 도 9를 참조하면, 제7 동작 모드[t7~t8]에서는 제1 스위치(S1) 및 제4 스위치(S4)는 턴 오프 상태를 유지하고, 제3 스위치(S3)는 턴 온 상태를 유지하며, 제2 스위치(S2)는 t7에서 턴 온 될 수 있다.
제7 동작 모드에서, 제2 스위치(S2)의 전압은 “0”이므로, 제2 스위치(S2)는 t7에서 영전압 스위칭(ZVS)으로 동작하여 턴 온 될 수 있다. 이에 따라, 변압기(220)의 일차측 전류(Ipri)의 방향이 바뀔 수 있다.
또한, 변압기(220) 이차측은 제5 스위치(S5)에 흐르는 전류(IDS5)가 “0”이 됨에 따라, 제5 바디 다이오드(DS5)는 차단될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(200)는 이와 같이 동작하여 정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식을 통해 배터리(300)를 충전시킬 수 있으며, 이때, 아래의 표 1과 같은 사양의 입력 전원(100) 및 충전기(200)를 이용하여 배터리(300)를 충전시키는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 정전류/정전압(CC/CV) 충전을 위한 제어 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(200)는 이중 루프 제어를 통해 정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식으로 배터리(300)를 충전시킬 수 있다.
정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식은 일정한 전류로 충전을 하여 배터리(300) 전압이 일정 수치에 도달하면, 정전압으로 충전하면서 충전 전류가 서서히 줄어들어 미세전류가 될 때 완전 충전으로 되는 충전 방식이다.
따라서, 정전류/정전압(CC/CV) 충전을 위한 이중 루프는 정전압 모드(CV mode) 제어를 위한 전압 루프(10)와 정전류 모드(CC mode) 제어를 위한 전류 루프(20)로 구성될 수 있다.
한편, 출력 인덕터(241)를 통해 배터리(300)로 출력되는 전류의 전달함수는 아래의 수학식 3과 같다.
수학식 3에서, Gid는 전류의 전달함수(Control-to-output voltage transfer function)를 의미하고, n은 변압기(220) 턴비, Vs는 입력 전압을 의미하고, L은 출력 인덕터(241)의 인덕턴스, C는 출력 커패시터(242)의 커패시턴스, s는 라플라스(Laplace) 변수를 의미한다. 또한, Rd는 Rd=4n2Llkfs 를 만족하는 값이고, Zb=Rb+1/(sCb)를 만족하는 값이며, 여기서, n은 변압기(220) 턴비, Llk는 누설 인덕턴스, fs는 스위칭 주파수, Rb는 배터리(300) 저항, Cb는 배터리(300) 커패시턴스를 의미한다.
또한, 배터리(300)의 출력 전압의 전달함수는 아래의 수학식 4와 같다.
수학식 4에서, Gvd는 전압의 전달함수(Control-to-output voltage transfer function)를 의미하고, n은 변압기(220) 턴비, Vs는 입력 전압을 의미하고, L은 출력 인덕터(241)의 인덕턴스, C는 출력 커패시터(242)의 커패시턴스 s는 라플라스(Laplace) 변수를 의미한다. 또한, Rd는 Rd=4n2Llkfs 를 만족하는 값이고, Zb=Rb+1/(sCb)를 만족하는 값이며, 여기서, n은 변압기(220) 턴비, Llk는 누설 인덕턴스, fs는 스위칭 주파수, Rb는 배터리(300) 저항, Cb는 배터리(300) 커패시턴스를 의미한다.
수학식 3의 관점에서, 전류 루프(20)의 대역폭은 일예로, 표 1의 스위칭 주파수의 1/20인 3kHz가 선택될 수 있으며, 전압 루프(10)의 대역폭은, 일예로, 전류 루프(20)의 대역폭의 1/10인 300Hz가 선택될 수 있다.
이에 따라, 표 1과 같은 한정에 의해 수학식 3을 이용하여 산출한 전류 루프(20)의 전달 함수는 아래의 수학식 5와 같이 설정될 수 있으며, 수학식 4를 이용하여 산출한 전압 루프(10)의 전달 함수는 아래의 수학식 6과 같이 설정될 수 있다.
다만, 아래의 수학식 5 및 6은 일예를 나타낸 것이며, 본 발명의 실시예를 제한하는 것은 아니다.
수학식 5 및 6에서, Gic(z)는 전류 루프(20)의 전달 함수(Discrete transfer function of current PI controller for CC/CV charge)를 의미하고, Gvc _ CCCV(z)는 전압 루프(10)의 전달함수(Discrete transfer function of voltage PI controller for CC/CV charge)를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(200)는 이와 같은 이중 루프 제어에 따라 디지털 신호 프로세서와 같은 별도의 제어부(미도시)에서 충전기(200)를 제어하여 정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식으로 배터리(300)를 충전시킬 수 있다.
한편, 표 1과 같은 사양의 입력 전원(100), 충전기(200) 및 배터리(300)인 경우, 정전류/정전압(CC/CV) 충전 방식으로 배터리(300)의 충전이 완료되면, 휴지 시간이 주어질 수 있다. 이때, 디지털 신호 프로세서와 같은 별도의 제어부(미도시)에서는 임피던스 분광법(EIS)을 수행하기 위해, 아래의 수학식 7과 같이 충전기(200)의 개방 회로 전압(Voc)에 사인파 형태의 전압을 가산하여 섭동 전압을 생성하고 배터리(300)로 인가할 수 있다.
수학식 7에서, V는 섭동 전압을 의미하고, Voc는 충전기(200)의 개방 회로 전압, △V는 출력 리플 전압(Output voltage ripple)을 의미하며, Vm은 섭동 전압의 피크값(peak value of voltage perturbation)을 의미한다.
이와 같이, 충전기(200)는 디지털 프로세서와 같은 별도의 제어부의 제어에 따라 배터리(300)로 섭동 전압을 인가하여, 아래의 수학식 8과 같은 배터리(300)의 전류 응답 출력을 유도할 수 있다.
수학식 8에서, △I는 응답 전류를 의미하고, φ 는 응답 전류와 섭동 전압의 위상 각(Phase angle between current response and voltage perturbation)을 의미하며, Im은 응답 전류의 피크값(peak value of current response)을 의미한다.
이때, 섭동 전압과 응답 전류에 따라 배터리(300)의 임피던스는 아래의 수학식 9와 같이 산출할 수 있다.
수학식 9에서, Z(ω)는 배터리(300)의 임피던스를 의미하고, Vm은 섭동 전압의 피크값(peak value of voltage perturbation)을 의미한다. 또한, Im은 응답 전류의 피크값(peak value of current response)을 의미하고, φ 는 응답 전류와 섭동 전압의 위상 각(Phase angle between current response and voltage perturbation)을 의미한다.
수학식 9에 따르면, 배터리(300)의 임피던스는 주파수에 따른 파라미터인 것을 확인할 수 있다. 즉, 배터리(300)의 임피던스는 실수부와 허수부, 또는 계수와 위상으로 특징될 수 있다.
따라서, 배터리(300)의 임피던스 측정이 진행되는 동안 섭동 전압이 왜곡되지 않도록 하기 위해, 본 발명의 실시예에서는 0.1Hz ~ 1kHz 사이에서 배터리(300)의 임피던스가 측정되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
이후, 충전기(200)는 배터리(300)의 임피던스를 이용하여 배터리(300)의 등가 회로를 생성하면, 아래의 수학식 10에 따라 배터리(300)의 수명을 진단할 수 있다.
수학식 10에서, SOHarbitrary 는 임의의 배터리(300)의 수명(State-Of-Health of an arbitrary battery)을 의미하고, Rs selected 는 시험중인 배터리의 옴 저항(The ohmic resistance of the battery at the test), Rs aged 는 수명이 다 된 배터리의 옴 저항(The ohmic resistance of the aged battery), Rs fresh는 새 배터리의 옴 저항(The ohmic resistance of the fresh battery)를 의미한다.
즉, 충전기(200)는 배터리(300)의 응답 전류에 따라 임피던스 스펙트럼을 산출하고, 산출된 임피던스 스펙트럼에 따른 배터리(300)의 등가회로 모델을 선정할 수 있다. 여기에서, 등가회로 모델은 공지된 랜들 등가 회로에 의해 모델링될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 배터리(300)의 등가회로는 2개의 저항(Rs, Rct)와 1개의 커패시터(Cdl)로 구성될 수 있다.
이후, 충전기(200)는 공지된 복소 비선형 최소 자승 피팅법을 사용하여 배터리(300)의 등가회로로부터 임피던스 파라미터를 산출하고, 배터리(300)의 임피던스 파라미터를 상기 수학식 10에 적용하여 배터리(300)의 수명을 진단할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 입력 전원
200: 충전기
210: 풀 브릿지 회로
220: 변압기
230: 정류 회로
240: 평활 회로
300: 배터리
200: 충전기
210: 풀 브릿지 회로
220: 변압기
230: 정류 회로
240: 평활 회로
300: 배터리
Claims (14)
- 입력 전압을 공급하는 입력 전원과 배터리 사이에 연결되어, 상기 입력 전압을 상기 배터리에 충전시키는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기에 있어서,
상기 입력 전원과 연결되고, 제1 스위치 내지 제4 스위치를 포함하는 풀 브릿지 회로;
일차측 권선과 이차측 권선을 포함하고, 상기 일차측 권선은 상기 풀 브릿지 회로와 연결되어, 상기 풀 브릿지 회로를 통해 전달받은 상기 입력 전압을 변환하여 상기 이차측 권선으로 전달하는 변압기; 및
각각 기생 커패시터 및 바디 다이오드가 병렬로 연결되는 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하고, 상기 이차측 권선과 상기 배터리 사이에 연결되어, 상기 변압기를 통해 전달받은 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키거나, 상기 배터리의 수명을 진단할 수 있도록 양방향으로 전력을 전달하는 정류 회로를 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기. - 제1항에 있어서,
상기 입력 전압으로 배터리를 충전시키거나, 상기 배터리의 수명을 진단하기 위한 섭동 전압을 인가할 수 있도록 상기 제1 스위치 내지 상기 제6 스위치를 제어하고,
상기 섭동 전압에 따라 상기 배터리로부터 출력되는 응답 전류에 기초하여 상기 배터리의 수명을 진단하는 제어부를 더 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기. - 제1항에 있어서,
상기 풀 브릿지 회로는,
병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고,
상기 제1 레그 상에는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 마련되고,
상기 제2 레그 상에는 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치가 마련되는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치는,
각각 기생 커패시터 및 바디 다이오드가 병렬로 연결되는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기. - 제1항에 있어서,
상기 변압기는,
상기 이차측 권선에 탭이 구비된 배터리 진단 기능을 갖는 충전기. - 제5항에 있어서,
상기 이차측 권선에 구비된 상기 탭과 연결되는 평활 회로를 더 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기. - 제1항에 있어서,
상기 정류 회로는,
상기 이차측 권선의 일단과 연결되는 상기 제6 스위치 및 상기 이차측 권선의 타단과 연결되는 상기 제5 스위치를 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치는,
영전압 스위칭(ZVS:zero voltage switching)에 의해 턴 온 되는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기. - 입력 전원으로부터 입력 전압을 공급받고, 제1 스위치 내지 제4 스위치를 포함하는 풀 브릿지 회로와, 일차측 권선과 이차측 권선을 포함하고, 상기 일차측 권선은 상기 풀 브릿지 회로와 연결되어, 상기 풀 브릿지 회로를 통해 전달받은 상기 입력 전압을 변환하여 상기 이차측 권선으로 전달하는 변압기와 각각 기생 커패시터 및 바디 다이오드가 병렬로 연결되는 제5 스위치 및 제6 스위치를 포함하고, 상기 이차측 권선과 연결되어, 상기 변압기를 통해 전달받은 전압을 정류하여 배터리를 충전시키는 정류 회로를 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 구동방법에 있어서,
상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 변압기로 상기 입력 전원을 전달하고,
상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 입력 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키며,
상기 배터리의 충전이 완료되면, 상기 배터리로 섭동 전압을 인가하고, 상기 배터리로부터 출력되는 응답 전류에 기초하여 상기 배터리의 수명을 진단하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 구동방법. - 제10항에 있어서,
상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 변압기로 상기 입력 전원을 전달하는 것은,
상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치의 턴 온 시 영전압 스위칭(ZVS:zero voltage switching)으로 동작하여 상기 변압기로 상기 입력 전원을 전달하는 것인 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 구동방법. - 제10항에 있어서,
상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 상기 입력 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키는 것은,
상기 풀 브릿지 회로는 병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고,
상기 제5 스위치는 상기 이차측 권선의 타단과 연결되고, 상기 제6 스위치는 상기 이차측 권선의 일단과 연결되며,
상기 제1 레그의 상측에 마련되는 상기 제1 스위치 또는 상기 제2 레그의 하측에 마련되는 상기 제4 스위치가 턴 온 되면, 상기 제5 스위치도 턴 온 동작하고,
상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 모두 턴 오프 되면, 상기 제5 스위치도 턴 오프 동작하며,
상기 제1 레그의 하측에 마련되는 상기 제2 스위치 또는 상기 제2 레그의 상측에 마련되는 상기 제3 스위치가 턴 온 되면, 상기 제6 스위치도 턴 온 동작하고,
상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 모두 턴 오프 되면, 상기 제6 스위치도 턴 오프 동작하여 상기 입력 전압을 정류하여 상기 배터리를 충전시키는 것인 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 구동방법. - 제10항에 있어서,
상기 제1 스위치 내지 상기 제4 스위치는,
각각 기생 커패시터 및 바디 다이오드가 병렬로 연결되는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 구동방법. - 제10항에 있어서,
상기 제5 스위치 및 상기 제6 스위치의 턴 온 또는 턴 오프 동작에 따라 양방향으로 전력이 전달되는 것을 더 포함하는 배터리 진단 기능을 갖는 충전기의 구동방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/155,691 US9958509B2 (en) | 2015-05-29 | 2016-05-16 | Charger having battery diagnosis function and method of driving the same |
| EP16170079.4A EP3098938B1 (en) | 2015-05-29 | 2016-05-18 | Charger having battery diagnosis function and method of driving the same |
| CN201610363734.5A CN106208287B (zh) | 2015-05-29 | 2016-05-27 | 具有电池诊断功能的充电器及其驱动方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150076673 | 2015-05-29 | ||
| KR20150076673 | 2015-05-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160140299A KR20160140299A (ko) | 2016-12-07 |
| KR101703122B1 true KR101703122B1 (ko) | 2017-02-06 |
Family
ID=57573762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150123687A Active KR101703122B1 (ko) | 2015-05-29 | 2015-09-01 | 배터리 진단 기능을 갖는 충전기 및 그 구동방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101703122B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102140632B1 (ko) * | 2020-04-21 | 2020-08-03 | (주) 한일프로텍 | 배터리의 상태를 진단하기 위한 장치 |
| KR102364373B1 (ko) * | 2021-03-10 | 2022-02-17 | 국민대학교산학협력단 | 충전 및 방전을 위한 트윈 배터리 시험 장치 |
| KR20230136241A (ko) * | 2022-03-18 | 2023-09-26 | 엘지이노텍 주식회사 | 전력변환장치 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101191137B1 (ko) * | 2010-02-17 | 2012-11-15 | 주식회사 엣셀 | 양방향 충전 시스템 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101166020B1 (ko) * | 2010-05-31 | 2012-07-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 비접촉 충전 시스템 및 이를 포함한 에너지 저장 시스템 |
| US8934265B2 (en) * | 2010-06-25 | 2015-01-13 | Hitachi, Ltd. | DC-DC converter |
-
2015
- 2015-09-01 KR KR1020150123687A patent/KR101703122B1/ko active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101191137B1 (ko) * | 2010-02-17 | 2012-11-15 | 주식회사 엣셀 | 양방향 충전 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160140299A (ko) | 2016-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3098938B1 (en) | Charger having battery diagnosis function and method of driving the same | |
| JP7581310B2 (ja) | バッテリ充電システム及び方法 | |
| Tan et al. | Design and performance of a bidirectional isolated DC–DC converter for a battery energy storage system | |
| WO2012051945A1 (zh) | 一种ups电源控制电路和ups电源 | |
| CN105375539B (zh) | 动力电池自动均衡充电器 | |
| CN110323794A (zh) | 一种主动均衡的控制方法和电路 | |
| CN113799629A (zh) | 用于对车辆的电池充电的装置及方法 | |
| CN101783532A (zh) | 用于高压输电线路上的感应取电装置 | |
| US10148178B2 (en) | Synchronous buck converter with current sensing | |
| CN109314398A (zh) | 电池充电装置 | |
| KR101703122B1 (ko) | 배터리 진단 기능을 갖는 충전기 및 그 구동방법 | |
| WO2018139200A1 (ja) | 電力変換装置及びパワーコンディショナ | |
| KR101720027B1 (ko) | 배터리 셀 전압 균등 제어장치 및 제어방법 | |
| CN110061559A (zh) | 离线式不间断电源及其控制方法 | |
| Tan et al. | A 6-kW, 2-kWh Lithium-Ion battery energy storage system using a bidirectional isolated DC-DC converter | |
| US12101031B2 (en) | Apparatus and method for controlling LLC resonance converter | |
| JP2021083137A (ja) | 充電制御装置 | |
| CN110707945A (zh) | 整流电路、无线充电装置、电源提供设备及无线充电系统 | |
| JP2022152467A (ja) | Ｄｃ－ｄｃ電力変換器の制御方法 | |
| KR20140124485A (ko) | 에너지저장시스템의 제어전원회로 | |
| CN217956759U (zh) | 充电电路、充电器及不间断电源 | |
| RU97880U1 (ru) | Малогабаритное зарядное устройство | |
| CN117318257A (zh) | 充电电路、充电器及不间断电源 | |
| Doan et al. | A 3kW Battery Charger with Battery Diagnosis Function Using Online Impedance Spectroscopy | |
| CN119270046A (zh) | 一种开关管异常导通的检测电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20150901 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20160727 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20161127 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20170131 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20170131 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200130 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20200130 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20210125 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220105 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20221020 Start annual number: 7 End annual number: 7 |