KR101008755B1 - Apparatus and Method for controlling Power - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수개의 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 각 전원의 임피던스 또는 전류(충/방전)를 모니터링 한 결과에 의거, CBC(Current Balancing Component)(전류균형수단)의 제어를 통해 각 전원의 임피던스를 매칭하여 각 전원의 전류를 일정하게 제어하는 전원제어 장치 및 방법에 관한 것이다.According to the present invention, the impedance of each power supply is controlled through the control of a current balancing component (CBC) based on a result of monitoring the impedance or current (charge / discharge) of each power supply in a state where a plurality of power supplies are connected in parallel. The present invention relates to a power supply control apparatus and method for controlling a current of each power supply by matching the power supply.
전류, 임피던스, 가변, 매칭, 펄스 폭, 스위치 Current, impedance, variable, matching, pulse width, switch
Description
도 1은 전원을 사용하는 일반적인 시스템을 나타낸 블록도1 is a block diagram showing a general system using a power supply
도 2는 복수개의 전원(cell)이 병렬로 접속되어 시스템에 전원을 인가하는 것을 나타내는 블럭도2 is a block diagram showing a plurality of power cells connected in parallel to apply power to a system.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어 장치 및 방법을 나타낸 블럭도3 is a block diagram showing a power control apparatus and method according to an embodiment of the present invention.
도 4는 병렬로 접속된 각 전원의 임피던스를 제어하여 충전 동작이 수행되는흐름도4 is a flowchart in which a charging operation is performed by controlling the impedance of each power source connected in parallel.
도 5는 병렬로 접속된 각 전원의 임피던스를 제어하여 방전 동작이 수행되는흐름도5 is a flow chart in which the discharge operation is performed by controlling the impedance of each power supply connected in parallel.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로써, 병렬로 접속된 각 전원의 전류를 일정하게 제어하는 것을 나타내는 블럭도FIG. 6 is a block diagram illustrating constant control of current of each power source connected in parallel according to another embodiment of the present invention.
도 7은 전류 균형부의 제어 없이 전원부의 각 전원에 전류가 충전되는 것을 나타낸 블럭도7 is a block diagram showing that a current is charged to each power supply of the power supply unit without the control of the current balance unit.
도 8은 전류 균형부(84)의 제어를 통해 전원부의 각 전원에 전류가 충전되는 것을 나타낸 블럭도8 is a block diagram showing that current is charged to each power source of the power supply unit through the control of the
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 상기 도 8에서 언급된 전류 균형부의 각 PWM DUTY Switch의 제어를 통해, 동작 되는 펄스폭을 제어하여 각 전원의 전류가 balancing 되는 것을 보여주는 실시예 도면9A, 9B, and 9C are exemplary embodiments illustrating that the current of each power source is balanced by controlling an operation pulse width by controlling each PWM duty switch of the current balancer mentioned in FIG.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 동작 흐름도10 is a flowchart illustrating operations according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 복수개의 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 상기 각 전원의 입/출력 정보를 제어할 제어수단이 구성된 전원제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply control apparatus and method comprising control means for controlling input / output information of each power source in a state in which a plurality of power sources are connected in parallel.
좀 더 구체적으로는, 본 발명은 복수개의 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 각 전원의 임피던스 또는 전류(충/방전)를 모니터링한 결과에 의거, CBC(Current Balancing Component)(전류균형수단)로써 각 전원에 직렬로 연결된 가변저항 또는 PWM(Pulse Width Modulation) Duty switch의 제어를 통해 각 전원의 전류(충/방전)를 일정하게(Balancing) 제어하는 전원제어 장치 및 방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention is a CBC (Current Balancing Component) (current balancing means), based on the result of monitoring the impedance or current (charge / discharge) of each power supply in a state in which a plurality of power supplies are connected in parallel The present invention relates to a power supply control apparatus and method for controlling the current (charge / discharge) of each power supply (Balancing) by controlling a variable resistor or a PWM (Pulse Width Modulation) duty switch connected in series with the power supply.
이하 본 발명과 관련된 기술 (Related art)에 대해 설명한다.Hereinafter, related art will be described.
도 1은 전원을 사용하는 일반적인 시스템을 나타낸 블록도(100)이다.1 is a block diagram 100 illustrating a general system using power.
도면에서 나타낸 바와 같이, 시스템을 제어하는 CPU(14), 전원부(10) 및 디스플레이 수단의 하나의 예로써 LCD(16), 상기 전원 및 LCD등과 접촉되어 데이터 또는 신호등을 제어하는 보조 제어수단인 마이콤(Micro computer)(15)이 구성된다.As shown in the figure, as one example of the
또한 상기 전원부에는 AC전원(11)과 보조 전원 수단(cell등)(13a)을 충전 가 능한 충전기(Charger)(13)을 포함한다.The power supply unit also includes a
한편, 상기 도 1에서 보조전원수단인 Cell(13a)이 충전기(Charger)(13)내에 구성된 것으로 나타내었으나, 이는 상기 보조전원수단이 충전기내에서 또는 충전기를 통하여 충전되는 것을 하나의 예로써 나타내기 위한 것으로, 상기 보조 전원이 충전기와 별도의 독립된 구성으로 나타낼 수 있으며, 이는 본 발명에도 적용된다.Meanwhile, although the
도 2는 복수개의 전원(cell)이 병렬로 접속되어 시스템에 전원을 인가하는 것을 나타내는 블럭도(200)이다.2 is a block diagram 200 illustrating a plurality of power cells connected in parallel to apply power to a system.
도면에서 보는 바와 같이, 병렬로 접속된 복수의 전원(21,22)과, 상기 전원에 의거 동작되는 시스템(25)과, 상기 전원과 상기 시스템에 접속되어 시스템을 보호하기 위한 보호부(24) 및 상기 전원의 충전/방전 on/off를 위한 충/방전 스위치(23))를 포함하여 구성된다. As shown in the figure, a plurality of
상기와 같은 구성에 나타난 바와 같이, 시스템, 예를 들어 Portable기기에서 보조전원의 사용 시간 증가를 위해 용량이 큰 1개의 전원(Cell)을 사용하거나 2개의 Cell(21,22)을 병렬로 조합하여 사용한다.As shown in the above configuration, in order to increase the usage time of the auxiliary power in a system, for example, a portable device, a single power supply (Cell) having a large capacity is used or two cells (21, 22) are combined in parallel. use.
그러나 상기와 같이 보조전원의 사용시간 증가를 위해 복수의 Cell을 병렬로 접속하여 사용하는 경우, 충전이나 방전 시 임피던스 차이로 인해 각 Cell마다 충전 및 방전 시 전류가 달라질 수 있다. However, when using a plurality of cells connected in parallel to increase the use time of the auxiliary power as described above, the current at the time of charging and discharging may be different for each cell due to the impedance difference during charging or discharging.
이로 인해, 방전 말기에는 어떤 Cell 보호부(24)가 동작할 정도로 방전 전류가 크고, 어떤 Cell은 방전이 끝난 상태가 된다.For this reason, at the end of discharge, the discharge current is large enough to operate certain
또한 셀 내부의 임피던스 Matching의 어려움과 병렬 연결된 셀의 Loop 경로 차이 발생으로 인한 특정 Cell에서의 열화 문제가 발생할 수 있다.In addition, degradation of a specific cell may occur due to difficulty in impedance matching within a cell and a loop path difference between cells connected in parallel.
또한 Cell이 병렬로 접속되어 있는 상태에서, 특정 Cell에서 내부 단락이 발생했을 경우, 상대적으로 큰 전류의 집중으로 인한 폭발 및 화재 등이 발생할 수 있다.In addition, when an internal short circuit occurs in a specific cell while cells are connected in parallel, explosion and fire may occur due to the concentration of relatively large current.
또한 복수개의 Cell을 병렬로 사용하다가 하나의 Cell에 문제가 발생하면, 두 개의 Cell을 모두 사용하지 못한다. In addition, if a problem occurs in one cell while using multiple cells in parallel, both cells cannot be used.
일반적으로, 상기와 같이 병렬로 접속된 Cell간의 임피던스 차이에 의거 발생되는 문제를 해결하기 위해, 각 Cell마다 상기 보호부(24)의 하나의 예로써, PTC(Positive Temperature Coefficient), 온도 보상 회로 또는 추가적인 보호회로 등이 필요하다. In general, in order to solve the problem caused by the impedance difference between the cells connected in parallel as described above, as one example of the
따라서 상기와 같은 문제점 및/또는 부가적인 보호회로부등으로 인해 복수개의 전원을 병렬로 사용하는 것을 권장하지 않고 있다.Therefore, it is not recommended to use a plurality of power supplies in parallel due to the above problems and / or additional protection circuits.
본 발명은 복수 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 상기 각 전원간의 충전/방전 전류의 Unbalance를 해결하기 위한 것이다.The present invention is to solve the unbalance of the charge / discharge current between the power in a state that a plurality of power supplies are connected in parallel.
본 발명은 복수 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 상기 각 전원간의 충전/방전 전류의 Unbalance를 해결하기 위해, 각 전원간의 임피던스를 매칭시키는 것을 제안한다.The present invention proposes matching impedances between power supplies in order to solve unbalance of the charge / discharge currents between the power supplies in a state where a plurality of power supplies are connected in parallel.
본 발명의 상기 각 전원의 충전/방전전류의 Unbalance를 제어하기 위해, CBC(rrent balancing component)(전류균형수단)로써 가변저항을 상기 각 전원에 접속하는 것을 제안한다.In order to control the unbalance of the charge / discharge currents of the respective power supplies of the present invention, it is proposed to connect a variable resistor to each of the power supplies as a current balancing component (CBC).
또한 본 발명은 복수개의 전원이 병렬로 접속된 상태에서, 상기 병렬로 접속된 각 전원의 충전전류 또는 방전전류의 적어도 하나 이상이 서로 Balancing 되도록 제어하기 위해, 제어수단의 일종인 전류 균형 수단, 예를 들어 가변저항소자를 각 전원에 직렬로 접속하여 각 전원의 내부 특성에 상관없이 각 전원별 각각의 전체 임피던스(각 전원의 내부 임피던스 + 가변저항에 의한 외부 임피던스)가 각 전원별로 매칭되도록 제어하는 전원제어 장치를 제안한다.In addition, the present invention is a current balancing means that is a kind of control means for controlling so that at least one or more of the charging current or the discharge current of each of the power supplies connected in parallel to each other in a state where a plurality of power supplies are connected in parallel, eg For example, by connecting the variable resistance element in series to each power supply, the total impedance (internal impedance of each power supply + external impedance by the variable resistor) of each power supply is matched for each power supply regardless of the internal characteristics of each power supply. We propose a power supply control device.
또한 본 발명은 각 전원 전류의 Unbalance를 해결하기 위해, 전류균형수단(CBC)의 하나의 예로써 PWM 제어를 통해 상기 병렬로 접속된 각 전원의 충전전류 또는 방전전류의 적어도 하나 이상이 서로 Balancing 되도록 제어하는 것을 제안한다.In addition, the present invention is to solve the unbalance of each power supply current, so that at least one or more of the charge current or discharge current of each power supply connected in parallel through PWM control as an example of the current balancing means (CBC) to balance each other Suggest to control.
상기 PWM 제어를 위한 하나의 실시예로써, PWM Duty 스위치를 각 전원에 직렬연결하여, 제어부(마이콤)이 각 전원의 임피던스 또는/및 각 전원의 충전/방전시의 전류량을 확인한 결과에 의거, 상기 스위치의 ON/OFF 지속시간의 제어를 통해, 상기 PWM의 duty cycle을 조절(100%,87.5%,77.7%)함으로써 각 전원의 충전/방전 평균 전류가 Balancing 되는 것을 제안한다.In one embodiment for the PWM control, by connecting a PWM Duty switch to each power supply in series, based on the result of the controller (microcom) to check the impedance of each power supply and / or the amount of current at the time of charging / discharging each power supply, By controlling the ON / OFF duration of the switch, it is proposed that the average charge / discharge current of each power source is balanced by adjusting the duty cycle of the PWM (100%, 87.5%, 77.7%).
본 발명에 따른 전원제어 장치는, 충전 및 방전이 가능한 복수개의 전원을 포함하는 전원부 ; 상기 전원부의 각 전원에 접속된 전류 균형부 ; 및 상기 전원부 상태 또는 각 전원의 전류를 적어도 하나 이상 확인한 결과에 의거, 상기 전류 균형부를 제어하는 제어부;를 포함한다.Power supply apparatus according to the present invention, the power supply unit including a plurality of power sources capable of charging and discharging; A current balance unit connected to each power source of the power supply unit; And a controller configured to control the current balance unit based on a result of checking at least one state of the power supply unit or the current of each power supply.
또한 본 발명에 따른 전원 제어 방법은, 제어부가 각 전원값를 읽는 단계;In addition, the power control method according to the present invention, the control unit reads each power value;
전원부의 각 전원의 전류 또는 임피던스를 확인하는 단계; 상기 확인된 결과에 의거 상기 각 전원에 접속된 각 전류 균형 수단을 제어하는 단계; 및 상기 제어된 각 전류 균형 수단을 통해 전원이 충전되는 단계;를 포함하여 동작 된다.Checking a current or an impedance of each power supply of the power supply unit; Controlling each current balancing means connected to each said power supply based on said identified result; And charging power through each of the controlled current balancing means.
이하 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 동작 및 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 동작/의미로서 본 발명을 파악하여야 됨을 밝혀두고자 한다.Hereinafter, the terms used in the present invention are selected as general terms that are widely used at present, but in some cases, the term is arbitrarily selected by the applicant, which is described in detail in the description of the corresponding invention, and thus, simple terms It is to be understood that the present invention is to be understood as an operation / meaning of a term other than a name.
예를 들어, CBC(Current Balancing Component)(전류균형수단)는 전원에 입력되는 전류, 전원에서 출력되는 전류를 조절 제어하기 위한 것으로써, 본 발명에서는 가변저항 또는 PWM 제어를 실시예로써 사용하였으나, 이에 한정되지 않고, 전원의 임피던스 매칭을 위한 다른 수단 또는 전원의 Balancing을 위한 다른 수단으로의 대치가 가능할 것이다. For example, CBC (Current Balancing Component) (current balancing means) is for controlling the current input to the power source, the current output from the power source, in the present invention used a variable resistor or PWM control as an embodiment, The present invention is not limited thereto, and may be replaced by other means for impedance matching of power sources or other means for balancing power sources.
또한 본 발명에서는 전류 또는 임피던스(저항 포함)를 제어하는 것을 설명하였으나, 일반적인 전류와 전압의 공식(V=IR)에 의거 전원의 전압을 제어하는 수단을 부가하는 것도 같은 목적 및 해결수단에 해당된다고 할 수 있다.In addition, the present invention has been described to control the current or impedance (including resistance), but it is also the same object and solution means to add a means for controlling the voltage of the power supply based on the general formula of current and voltage (V = IR). can do.
또한 Cell은 충/방전이 가능한 전원을 말하는 것이다.In addition, Cell refers to a power source capable of charging and discharging.
본 발명에 따른 전원제어 장치 및 방법은, 복수의 전원 cell(도 3의 31)과 접속된 1개의 Charger(충전기)(미도시, but 도 1 및 설명참조)/Protector(보호부)(34)를 사용하여 각각의 셀에 대한 충전/방전 및 Protection을 개별적으로 진행하며, 제어부인 마이콤(37)이 상기 Cell에 대한 충전/방전시의 충전/방전 전류(또는 각 Cell의 임피던스)를 모니터링 한 결과에 의거, CBC인 가변 저항(도 3의 36) 또는 PWM duty switch(도 6의 64)를 제어하여 각 Cell에서의 일정한 충, 방전 전류가 되도록 제어한다.A power supply control apparatus and method according to the present invention includes a charger (not shown, but see Fig. 1 and description) / Protector (34) connected to a plurality of power cells (31 in FIG. 3). Charge / discharge and protection for each cell separately using the control, and the
한편, System에 복수개 셀(31), 예를 들어 실시예와 같이 6개의 Cell이 있을 경우, 6개의 Cell 모두에 문제가 있을 경우에는, Cell에 연결된 Main 스위치(도 3의 38)를 OFF 하여 시스템(35)과 완전히 분리시키는 본 발명의 특징에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.On the other hand, if there are a plurality of
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전원제어 장치 및 방법을 나타낸 블럭도(300)이다.3 is a block diagram 300 illustrating a power control apparatus and method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도면에 나타난 바와 같이, 충전 및 방전이 가능한 복수개의 전원(31a-31c)이 병렬로 접속되어 있는 전원부(31)와, 상기 전원부의 각 전원에 각각 접속된 전류 균형소자(36a-36c)를 포함하는 전류균형부 (36) 및 상기 전원부(31)의 상태 또는 각 전원(31a-31c)의 충전/방전 전류를 적어도 하나 이상 확인한 결과에 의거, 시스템(35)과의 on/off 또는 상기 전류 균형부(36)의 가변 저항(36a-36c)를 제어하는 제어부(37);가 포함되어 동작된다. 또한 상기 장치에는 상기 전원의 충전/방전 on/off를 위한 충/방전 스위치(33))를 포함한다. As shown in the figure, a plurality of
상기와 같은 구성에서 상기 전원부의 각 전원들은 서로 병렬로 접속되며, 상기 전류 균형부의 각 소자(수단)는 상기 전원부의 각 전원에 직렬로 대응되어 접속된다.In the above configuration, each power source of the power supply unit is connected in parallel to each other, and each element (means) of the current balance unit is connected in series to each power source of the power supply unit.
상기 전류 균형부의 전류 균형 수단은 전원부의 각 전원의 충/방전 전류를 가변 제어하기 위한 실시예 수단으로써 가변 저항기 소자를 사용한다.The current balancing means of the current balance unit uses a variable resistor element as an embodiment means for variably controlling the charge / discharge current of each power source of the power supply unit.
상기 제어부는 상기 전류 균형부를 제어하여, 서로 병렬로 접속된 전원부의 각 전원의 충전전류 또는 방전전류의 적어도 하나 이상이 서로 Balancing 되도록 제어한다.The control unit controls the current balance unit to control at least one of the charging current or the discharge current of each power supply unit connected in parallel to each other to balance each other.
상기 제어부는 상기 전류 균형부의 각 전류 균형소자를 제어함으로써, 전원부의 각 전원의 내/외부 특성에 상관없이 전원부의 각 전원의 임피던스가 서로 매칭되도록 제어한다.The control unit controls each current balancing element of the current balancing unit so that the impedance of each power supply of the power supply unit is matched with each other regardless of the internal / external characteristics of each power supply of the power supply unit.
상기 전원부의 각 전원에 인가 및/또는 매칭에 고려되는 임피던스는 각 전원의 내부 임피던스와 상기 각 전원에 대응되는 상기 전류 균형부의 가변저항에 의한 외부 임피던스의 합이다.The impedance to be applied to and / or matched to each power supply of the power supply unit is the sum of the internal impedance of each power supply and the external impedance by the variable resistor of the current balance unit corresponding to each power supply.
상기 제어부는 상기 전원부의 각 전원의 내/외부 특성을 고려하여 상기 전원부의 각 전원에 대응되어 접속된 상기 각 전류 균형 소자를 제어함으로써 각 전원의 임피던스가 서로 매칭 되도록 한다.The controller controls the current balancing elements connected to the respective power supplies in consideration of the internal / external characteristics of the power supplies of the power supplies so that the impedances of the power supplies match each other.
상기와 같은 구성에서, 제어부인 Micom에서 각 전원(Cell)의 임피던스 또는/및 각 전원의 충/방전 전류를 모니터링한 결과에 의거 상기 전류균형소자를 제어하 여 각 전원의 임피던스가 매칭되도록 한다.In the above configuration, the current balance element is controlled based on a result of monitoring the impedance of each power source and / or the charging / discharging current of each power source in the control unit Micom, so that the impedance of each power source is matched.
상기에서, 마이콤이 각 전원의 임피던스를 모니터링 및 제어하는 방법은 각 Cell의 임피던스가 달라지게 되는 경우, 충/방전 시 각 Cell간 충전 전류나 방전 전류가 달라지게 되며, 이 경우에 Micom에서 전류균형소자인 가변저항을 조절하여 동일 충전 전류나 방전 전류로 조절 제어한다.In the above method, the method of monitoring and controlling the impedance of each power source by the microcomputer varies the charging current or the discharging current between cells during charging / discharging when the impedance of each cell is changed, and in this case, the current balance at Micom. The variable resistor, which is an element, is adjusted to control the same charge current or discharge current.
따라서 복수개의 전원을 병렬로 접속하여 사용 가능하며, Cost 측면에서도 기존에 제안된 방법에서 PTC 및 온도 보상회로 등을 선택적으로 제거할 수 있다.Therefore, it is possible to connect a plurality of power supplies in parallel, and in terms of cost, it is possible to selectively remove PTC and temperature compensation circuits in the proposed method.
도 4는 병렬로 접속된 각 전원의 임피던스를 제어하여 충전 동작이 수행되는흐름도(400)이다.4 is a
도면에 나타난 바와 같이, 제어부인 마이콤이 각 전원값, 예를 들어 각 전원수량, 전류값, 전압값등을 읽는다. (S 401).As shown in the figure, the microcomputer as a control unit reads each power value, for example, each power quantity, current value, voltage value, and the like. (S 401).
상기 읽은 정보를 통해 전원부의 각 전원의 상태를 확인하여, 적어도 하나이상의 전원이 정상인 경우 (S 403), 각 전원의 충전전류 균형(Balancing)여부를 감시(Monitoring)한다. (S 405).By checking the state of each power source through the read information, if at least one power source is normal (S 403), monitoring whether the charging current balancing of each power source (Monitoring). (S 405).
상기 확인결과, 전원부의 전원의 상태가 정상이 아님 또는/및 충전 전류가 정상이 아님(Unbalancing)을 제어부가 인식한다. (S 409)As a result of the check, the control unit recognizes that the power supply state is not normal and / or the charging current is not normal (Unbalancing). (S 409)
상기 확인된 결과에 의거 제어부가 상기 각 전원에 접속된 각 충전 전류 균형 소자를 제어한다. (S 411).Based on the result confirmed, the control unit controls each charging current balancing element connected to the respective power sources. (S 411).
이후 복수개의 전원을 포함하는 상기 전원부에 의거 동작 되는 시스템의 동작상태 확인동작, 상기 제어된 각 전류 균형 소자를 통해 충전 동작이 수행된다. (S 413, 415,417, 419, 421).Thereafter, an operation state checking operation of the system operated by the power supply unit including a plurality of power supplies and a charging operation are performed through the controlled current balance elements. (S 413, 415, 417, 419, 421).
상기에서 시스템의 동작이 정상이 아닌 경우에는, 다음과 같은 충전조건에 의거 충전동작이 수행된다. (S 421).When the operation of the system is not normal in the above, the charging operation is performed based on the following charging conditions. (S 421).
일반적인 Full 충전 조건 : 1) 배터리 전압이 4.2±1% 이상, 2)Taper current가 충전전류의 10% 이하, 상기 두 조건을 모두 만족할 때 Full 충전되었다고 간주한다.General Full Charging Condition: 1) Battery voltage is 4.2 ± 1% or more, 2) Taper current is less than 10% of charging current.
한편, S 405 단계 판단결과, 모든 전원의 충전전류가 균형(Balancing)한 경우에는 충전 동작을 수행한다. (S 407).On the other hand, when the determination result of step S405, the charging current of all the power is balanced (Balancing) is performed. (S 407).
도 5는 병렬로 접속된 각 전원의 임피던스를 제어하여 방전 동작이 수행되는흐름도(500)이다.5 is a
도면에 나타난 바와 같이, 제어부인 마이콤이 각 전원값, 예를 들어 각 전원수량, 전류값, 전압값등을 읽는다. (S 501).As shown in the figure, the microcomputer as a control unit reads each power value, for example, each power quantity, current value, voltage value, and the like. (S 501).
상기 읽은 정보를 통해 전원부의 각 전원의 상태를 확인하여, 적어도 하나이상의 전원이 정상인 경우 (S 503), 각 전원의 방전전류 균형(Balancing)여부를 감시(Monitoring)한다. (S 505).By checking the state of each power source through the read information, if at least one power source is normal (S 503), monitoring whether the balance of the discharge current (Balance) of each power source (Monitoring). (S 505).
상기 확인결과, 전원부의 전원의 상태가 정상이 아님 또는/및 방전 전류가 정상이 아님(Unbalancing)을 제어부가 인식한다. (S 509)As a result of the check, the control unit recognizes that the power supply state is not normal or / and the discharge current is not normal (Unbalancing). (S 509)
상기 확인된 결과에 의거 제어부가 상기 각 전원에 접속된 각 방전 전류 균형 소자를 제어한다. (S 511).Based on the confirmed result, the control unit controls each discharge current balancing element connected to the respective power sources. (S 511).
이후 상기 제어된 각 전류 균형 소자를 통해 방전 동작/미리 정한 시스템 상 태로의 동작이 수행된다. (S 513, 515,517).Thereafter, the discharge operation / operation to a predetermined system state is performed through each of the controlled current balancing elements. (S 513, 515, 517).
한편, S 505 단계 판단결과, 모든 전원의 방전전류가 균형(Balancing)한 경우에는 방전 동작을 수행하나 (S 507), 만약 모든 전원의 방전전류가 모두 불균형(Unbalancing)한 경우에 는 방전을 수행하지 않는다.On the other hand, as a result of determining in step S 505, the discharge operation is performed when the discharge currents of all the power sources are balanced (S 507). However, when the discharge currents of all the power sources are all unbalancing, discharge is performed. I never do that.
상기에서, 각 전원(cell)이 모두 정상인지 확인 동작은 다음과 같다.In the above, the operation of confirming whether each cell is all normal is as follows.
System을 부팅 시에는 3.6V 이상 되는 Cell만 방전될 수 있도록 한다. When booting the system, only 3.6V or higher cells can be discharged.
한편, System이 동작 중에는 System Cut OFF 전압(3.1V~3.5V) 정상인 Cell만 방전할 수 있도록 한다. 상기 기준에 의거 전원의 정상 여부를 판단한다.On the other hand, while the system is operating, only the cells with normal system cut off voltage (3.1V ~ 3.5V) can be discharged. It is determined whether the power supply is normal based on the above criteria.
한편, 전체 Cell에 문제가 있다면, 방전 Fail로 간주하고 방전을 하지 않는다.On the other hand, if there is a problem with all the cells, it is regarded as a discharge failure and is not discharged.
또한 Micom에서 각 Cell을 인식한 후, 각 Cell의 충전/방전 전류를 모니터닝하여 각 Cell간 충전/방전 전류가 틀릴 경우, Micom에서 가변 저항을 제어하여 각In addition, after Micom recognizes each cell, it monitors each cell's charge / discharge current, and if the charge / discharge current between cells is wrong, Micom controls the variable resistor.
Cell간 충전/방전 전류가 일정하도록 제어한다. 충전/방전 중에 계속적으로 각 Cell의 상태를 모니터링 하고, 이상이 없는지 확인한다. Controls the charge / discharge current between cells to be constant. Continuously monitor the status of each cell during charging / discharging and check if there is any problem.
한편, 전체Cell이 모두 방전이 되어, System Cut OFF 전압이 되면 System은 Sleep mode로 들어간다.On the other hand, when all the cells are discharged and the system cut off voltage is reached, the system enters the sleep mode.
상기와 같이 언급된 본 발명의 동작 흐름 순서는 하나의 예시를 나타난 것으로, 본 발명의 목적의 범위에서 동작순서는 서로 변경될 수 있다.The operation flow order of the present invention mentioned above is shown as an example, the operation order may be changed from one to another in the scope of the object of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로써, 병렬로 접속된 각 전원의 전류를 일정하게 제어하는 것을 나타내는 블럭도(600)이다6 is a block diagram 600 illustrating another method of controlling the current of each power source connected in parallel.
먼저, 상기 실시예의 개괄적인 동작은 다음과 같다.First, the general operation of the embodiment is as follows.
본 발명은 복수개의 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 상기 각 전원간의 충전/방전 전류의 Unbalance를 해결하기 위해, 본 발명에서의 전류균형수단(CBC)의 다른 하나의 예로써, PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 위한 스위치를 각 전원에 직렬연결하여, 제어부(예를 들어 마이콤)가 각 전원의 임피던스 또는/및 각 전원의 충전/방전시의 전류량을 확인한 결과에 의거, 상기 스위치의 ON/OFF 지속시간의 제어를 통해, 상기 PWM의 duty cycle(100%,87.5%,77.7%)을 조절함으로써 각 전원의 충전/방전 전류의 Balancing에 관한 것이다.The present invention is a PWM (Pulse Width Modulation) as another example of the current balancing means (CBC) in the present invention, in order to solve the unbalance of the charge / discharge current between each power in a state that a plurality of power supplies are connected in parallel ) A control switch (for example, a microcomputer) is connected to each power supply in series so that the ON / OFF state of the switch is continued based on the result of checking the impedance of each power supply and / or the amount of current during charging / discharging of each power supply. By controlling the time, the duty cycle (100%, 87.5%, 77.7%) of the PWM relates to the balancing of the charge / discharge current of each power supply.
도 6에 나타난 바와 같이, 인가되는 AC전원을 변환하는 어댑터 (62)와, 상기 어댑터의 출력전류가 인가되는 시스템 (67)과, 예를 들어 PDA등 Portable system, 상기 시스템의 내/외부에 장착가능한 충전기(63)와, 복수개(61a-61c)의 병렬 전원(cell)을 포함하며 상기 충전기를 통해 전원이 충전되는 전원부(61) 및 상기 충전기와 전원부의 사이에 구성되어 상기 병렬로 접속된 각 전원의 임피던스 또는/및 각 전원의 충전/방전시의 전류량을 제어부(69)가 확인한 결과에 의거 각 전원의 충전/방전 전류의 Balancing을 위한 전류 균형부(64);가 포함되어 구성된다.As shown in Fig. 6, an
상기 시스템(67)내에는 상기 전류 균형부(64) 및 전원부(61)의 제어를 위한 제어부(69)가 구성되며, 상기 제어부내에는 전원부의 임피던스 또는 충/방전 전류량의 확인 결과에 의거, 상기 전류 균형부의 각 전류 균형 수단, 예를 들어 PWM Duty 스위치(64a-64c)를 제어하는 PWM controller(69a)가 구성되는 것이 일반적이다.The
물론, 상기 PWM controller가 제어부 외부에 구성될 수도 있으며, 또한 제어부가 상기 PWM controller기능을 직접 수행할 수도 있다.Of course, the PWM controller may be configured outside the controller, and the controller may directly perform the PWM controller function.
상기와 같이 구성된 본 발명에서, 제어부(69)에 의거 확인된 전원부(61)의 임피던스 또는 충/방전 전류량의 결과에 의거,각 전원(61a-61c)의 전류 Balancing 제어를 위한 PWM Duty 스위치(64a-64c)의 온/오프 지속시간을 제어함으로써,상기 PWM의 duty cycle(100%,87.5%,77.7%)이 조절되어 각 전원의 충전/방전 전류가 Balancing된다.In the present invention configured as described above, the
도 7은 전류 균형부(도 6의 64)의 제어 없이 전원부의 각 전원에 전류가 충전되는 것을 나타낸 블럭도(700)이다.FIG. 7 is a block diagram 700 showing that a current is charged to each power source of the power supply unit without the control of the
도 7에 나타난 바와 같이, 충전기(73)를 통해 전원부(71)의 각 전원(71a-71c)에 전류가 서로 다르게 충전된다.As shown in FIG. 7, currents are charged differently to the
상기 각 전원에 전류가 충전되는데 있어서, 각 전원의 임피던스 차이등으로 인해 충전 전류의 차이가 발생한다. 예를 들어, 전원 1(71a)에는 70mA로 충전 되고, 전원 2(71b)에는 80mA로 충전되고, 전원 3(71c)에는 90mA로 충전된다. In charging current of each power source, a difference in charging current occurs due to an impedance difference of each power source. For example, power source 1 (71a) is charged at 70 mA, power source 2 (71b) is charged at 80 mA, and power source 3 (71c) is charged at 90 mA.
상기에서의 동작 설명 상 충전전류를 예를 들어 설명하였으나, 방전전류도 같은 동작에 해당됨을 미리 밝혀 둔다. In the above description of the operation, the charging current has been described as an example, but it is apparent that the discharge current corresponds to the same operation.
도 8은 전류 균형부(84)의 제어를 통해 전원부의 각 전원에 전류가 충전되는 것을 나타낸 블럭도(800)이다.FIG. 8 is a block diagram 800 illustrating that current is charged to each power source of the power supply unit through the control of the
도 8이 상기 도 7의 구성 대비 다른점은, 충전기와 전원부 사이에 전류 균형 부(84)가 구성되고, 상기 전류 균형부 및 전원부(81)을 제어할 마이콤(87)이 포함되어 구성된다.8 differs from the configuration of FIG. 7 in that the
따라서 제어부는 상기 전원부의 구성으로써, 병렬로 접속된 각 전원(81a-81c)의 임피던스 또는/및 각 전원의 충전/방전시의 전류량을 확인한 결과에 의거, 각 전원의 충전/방전 전류의 Balancing을 위해 전류 균형부(84)의 각 PWM DUTY Switch(84a-84c)을 제어한다.Therefore, the control unit performs the balancing of the charge / discharge currents of the respective power supplies based on a result of checking the impedance of each
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 상기 도 8에서 언급된 전류 균형부(84)의 각 PWM DUTY Switch(84a-84c)의 제어를 통해, 동작 되는 펄스폭을 제어하여 각 전원의 전류가 balancing 되는 것을 보여주는 실시예 도면이다.9A, 9B, and 9C control current pulse widths by controlling the PWM duty switches 84a through 84c of the
도 9a에 나타난 바와 같이, 도 8의 전원 1 (81a)에는 PWM Duty 스위치(84a)의 온(on) 지속시간을 인가 전원 파형의 원래 클럭 주기에 그대로 적용함으로써, PWM의 duty cycle이 100%로 조절되어 70mA로 충전됨을 보여주고 있다.As shown in FIG. 9A, power ON 1 81a of FIG. 8 is applied with the on duration of the
도 9b에 나타난 바와 같이, 도 8의 전원 2 (81b)에는 PWM Duty 스위치(84b)의 온(on) 지속시간을 인가 전원 파형의 원래 클럭주기의 87.5%을 적용함으로써, PWM의 duty cycle이 87.5%로 조절되어 70mA로 충전됨을 보여주고 있다.As shown in FIG. 9B, the on-duty of the
도 9c에 나타난 바와 같이, 도 8의 전원 3 (81c)에는 PWM Duty 스위치(84c)의 온(on) 지속시간을 인가 전원 파형의 원래 클럭주기의 77.7%을 적용함으로써, PWM의 duty cycle이 77.5%로 조절되어 70mA로 충전됨을 보여주고 있다.As shown in FIG. 9C, the on-duty of the
상기와 같이 PWM Duty 스위치의 온/오프 지속시간을 제어함으로써,상기 PWM의 duty cycle이 조절(100%,87.5%,77.7%)되어 각 전원의 충전/방전 전류가 Balancing된다.By controlling the on / off duration of the PWM duty switch as described above, the duty cycle of the PWM is adjusted (100%, 87.5%, 77.7%) so that the charge / discharge current of each power source is balanced.
한편, 본 발명에 있어서, PWM Duty cycle을 조절하는데 있어서, 병렬로 연결된 전원의 방전동작에 있어서, 적어도 하나 이상의 전원의 방전이 이루어지도록 상기 PWN Duty cycle를 제어하도록 한다. 즉 어느 특정 시점에 병렬로 접속된 모든 전원의 방전이 오프되지 않도록 제어함으로써 시스템에 안정적으로 전류가 인가될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, in controlling the PWM duty cycle, in the discharging operation of the power supplies connected in parallel, the PWN duty cycle is controlled to discharge at least one power source. That is, the current can be stably applied to the system by controlling the discharge of all power supplies connected in parallel at any particular time so as not to be turned off.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 동작 흐름도(1000)로써, 병렬로 접속된 각 전원의 임피던스 또는/및 각 전원의 충전/방전시의 전류량을 확인한 결과에 의거, 각 전원에 직렬연결된 PWM duty 스위치의 ON/OFF 지속시간의 제어를 통해, 상기 PWM의 duty cycle을 조절(100%,87.5%,77.7%)함으로써 각 전원의 충전/방전 전류가 Balancing 되는 것을 나타낸다.10 is an
도 10의 동작에 있어, 제어부가 각 전원의 임피던스 또는/및 각 전원의 충전/방전시의 전류량을 확인한 결과에 의거, 각 전원에 직렬연결된 PWM duty 스위치의 ON/OFF 지속시간의 제어를 통해, 상기 PWM의 duty cycle을 조절(100%,87.5%,77.7%)하는 단계 S 1011 이외의 단계의 동작은, 상기 도 4 및 도 5에서의 각 단계의 동작과 실질적으로 같아 자세한 설명은 생략한다. In the operation of FIG. 10, the control unit controls the ON / OFF duration of the PWM duty switch connected in series to each power supply based on the result of the controller checking the impedance of each power supply and / or the amount of current during charging / discharging of each power supply. Operations of steps other than step S 1011 of adjusting the duty cycle of the PWM (100%, 87.5%, and 77.7%) are substantially the same as the operations of the respective steps in FIGS. 4 and 5, and thus, detailed description thereof will be omitted.
한편, 본 발명의 도 4, 도 5 및 도 10에서는 하나의 실시예로써 각 전원의 충전 또는 방전 전류에 의거 제어부가 전류 균형부를 제어하는 것으로 나타나 있으나, 각 전원의 임피던스에 의거 제어부가 전류 균형부를 제어할 수 있음이 상기 본 발명의 내용을 통해 자명하다고 할 수 있다.On the other hand, in Figures 4, 5 and 10 of the present invention as an embodiment, it is shown that the control unit controls the current balance unit based on the charging or discharging current of each power supply, the control unit is based on the impedance of each power supply It can be said that it can be controlled through the contents of the present invention.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 전원제어 장치 및 방법은, 복수개의 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 상기 각 전원의 충전전류 또는 방전전류의 적어도 하나 이상이 서로 매칭(Matching)되도록 제어하기 위해, 제어수단, 예를 들어 current balancing component(전류균형소자)로써 가변저항을 각 전원에 직렬로 연결하여 각 전원의 특성에 상관없이 각 전원별 전체 임피던스가 각각 매칭되도록 제어하는 전원제어 장치 및 방법에 관한 것이다. As described above, the power supply control apparatus and method according to the present invention, in order to control so that at least one or more of the charging current or the discharge current of each of the power supply is matched with each other in a state where a plurality of power supplies are connected in parallel, Control means, for example, a current balancing component (current balancing device) by connecting a variable resistor in series to each power source and a power supply control apparatus and method for controlling so that the total impedance of each power source is matched regardless of the characteristics of each power source will be.
또한 본 발명은 복수개의 전원이 병렬로 연결된 상태에서, 상기 각 전원의 각 임피던스(impedance)가 매칭 되도록 제어하기 위해, 제어수단, 예를 들어 가변저항을 각 전원에 직렬로 연결하여 제어부에 의한 전원제어 장치 및 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is a power supply by the control unit by connecting a control means, for example, a variable resistor in series with each power supply in order to control so that each impedance (impedance) of each power supply is matched in a state where a plurality of power supplies are connected in parallel A control apparatus and method are provided.
또한 본 발명은 병렬로 복수개의 전원이 연결되고, 각 전원에 current balancing component, 예를 들어 가변저항을 직렬로 연결하여, 각 전원의 특성을 고려하여 각 전원에 연결된 상기 가변저항을 제어함으로써 각 전원별 임피던스가 매칭 되는 전원제어 장치 및 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention is connected to a plurality of power supplies in parallel, by connecting a current balancing component, for example, a variable resistor in series to each power supply, each variable power supply by controlling the variable resistor connected to each power supply in consideration of the characteristics of each power supply The present invention relates to a power supply control device and method for matching impedance.
상기에서 매칭되는 각 전원의 (전체)임피던스는 각 전원의 내부 임피던스와 가변저항을 합한 임피던스를 말한다.The (total) impedance of each power source matched above refers to the impedance of the sum of the internal impedance and the variable resistance of each power source.
상기에 언급된 본 발명의 내용 또는 다양한 실시예를 통해, 복수개의 전원이 병렬로 접속되어 있는 상태에서, 1) 상기 병렬로 접속된 각 전원의 충전 또는/및 방전 전류를 확인하여 전류 균형수단, 예로써 가변 저항 또는 PWM duty cycle제어를 통해각 전원의 임피던스를 매칭하거나, 2) 각 전원의 현재 임피던스를 확인하여 각 전원의 실질 임피던스가 매칭 되도록 상기 전류 균형 수단을 이용하여 제어함으로써 각 전원의 충/방전 전류의 balancing을 구현할 수 있다.Through the above-described contents or various embodiments of the present invention, in a state where a plurality of power sources are connected in parallel, 1) a current balancing means by checking the charge or / and discharge current of each power source connected in parallel, For example, the impedance of each power source is matched through variable resistance or PWM duty cycle control, or 2) the current impedance of each power source is checked by controlling the current impedance of each power source by checking the current impedance of each power source. It is possible to implement balancing of discharge current.
따라서, 본 발명을 올바르게 이해하는 당업자는 본 발명의 사상 범위 내에서 구성 요소의 취사선택에 의해서 또 다른 실시 예를 만들어 내는 것은 쉬운 일이다.Therefore, it is easy for a person skilled in the art to properly understand the present invention to make another embodiment by selecting the components within the scope of the present invention.
본 발명은 제어부인 Micom에서 각 전원(Cell)의 충전/방전 전류를 모니터링한 결과에 의거 전류균형수단을 제어하여 각 전원의 임피던스가 매칭되도록 제어함으로써, 상기 충/방전 전류를 일정하게 제어할 수 있다.The present invention can control the charging / discharging current by controlling the current balancing means to match the impedance of each power source by controlling the current balancing means based on the result of monitoring the charging / discharging current of each cell in the control unit Micom. have.
따라서 복수개의 전원을 병렬로 접속하여 사용 가능하며, Cost 측면에서도 기존에 제안된 방법에서 PTC 및 온도 보상회로 등을 선택적으로 제거할 수 있다.Therefore, it is possible to connect a plurality of power supplies in parallel, and in terms of cost, it is possible to selectively remove PTC and temperature compensation circuits in the proposed method.
또한 복수개 이상의 Multi Cell을 사용할 수 있어서 배터리 사용시간이 길어지고 이에 대하여 사용자의 요구를 만족시킬 수 있다.In addition, it is possible to use a plurality of multi-cells longer battery life can meet the user's requirements for this.
또한 각 셀을 독립적으로 제어 제어함으로써, 기존 Multi cell 사용시 문제되는 Loop 경로 차이 및 cell의 임피던스 Matching 불량으로 인한 열화를 방지할 수 있다.In addition, by independently controlling and controlling each cell, it is possible to prevent deterioration due to loop path difference and poor impedance matching of a cell, which are a problem when using a conventional multi cell.
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