KR101447425B1 - Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency - Google Patents

Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency Download PDF

Info

Publication number
KR101447425B1
KR101447425B1 KR1020130033403A KR20130033403A KR101447425B1 KR 101447425 B1 KR101447425 B1 KR 101447425B1 KR 1020130033403 A KR1020130033403 A KR 1020130033403A KR 20130033403 A KR20130033403 A KR 20130033403A KR 101447425 B1 KR101447425 B1 KR 101447425B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charging
battery
secondary battery
relay
terminal
Prior art date
Application number
KR1020130033403A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유두희
민준규
이명수
Original Assignee
(주)비원테크
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)비원테크 filed Critical (주)비원테크
Priority to KR1020130033403A priority Critical patent/KR101447425B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101447425B1 publication Critical patent/KR101447425B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H02J7/0069—Charging or discharging for charge maintenance, battery initiation or rejuvenation
    • 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
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • 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
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

The present invention relates to a charge/discharge system for a secondary battery capable of improving energy efficiency and shortening work time when an assembled secondary battery is being charged or discharged to measure the charge/discharge feature of the secondary battery. The charge/discharge system for a secondary battery given in the present invention which includes a charge circuit, a charge/discharge feature measurement circuit, and a control circuit further includes: two charge circuits, two battery mounting units, and a charge/discharge switch circuit which enables the discharge current from a charged secondary battery connected to one battery mounting unit to be used as the charge current for a secondary battery connected to the other battery mounting unit. According to the present invention described above, by using the charge/discharge switch circuit including a simple relay, the energy efficiency can be improved and the amount of heat generation can be reduced. Also, replacement of secondary batteries every time charge and discharge are completed is not necessary and accordingly time necessary for testing can be shortened.

Description

에너지 효율성이 개선된 이차전지 충방전 시스템{Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a charging / discharging system for a secondary battery,

본 발명은 이차전지 충방전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지의 충방전 특성을 측정하기 위해 조립된 이차전지를 충방전할 때 에너지 효율을 높이고 작업시간을 단축시킬 수 있는 이차전지의 충방전 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery charging and discharging system, and more particularly, to a charging and discharging system for a secondary battery which can increase energy efficiency and shorten a working time when a secondary battery is charged / Discharge system.

모바일 기기를 중심으로 하는 정보통신 분야와 전기자동차 분야의 기술 개발과 수요가 폭발적으로 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지 수요가 급격히 증가하고 있다.Demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing due to explosive increase in technology development and demand in the fields of information communication and electric vehicles centering on mobile devices.

이차전지는 그것이 사용되는 외부 기기의 종류에 따라, 단일 전지셀의 형태로 사용되기도 하고(스마트폰과 같은 소형 디바이스 에서), 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지모듈의 형태로 사용되기도 한다(노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD, 소형 PC, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등 중형 또는 대형 디바이스에서).The secondary battery may be used in the form of a single battery cell (in a small device such as a smart phone) or in the form of a battery module in which a plurality of unit cells are electrically connected to each other, depending on the type of external device in which the secondary battery is used Notebook computers, portable DVDs, pocket PCs, electric vehicles, hybrid electric vehicles).

또한 이들 이차전지는 사용되는 응용 기기에 따라 평균 방전전압, 방전전압의 평탄성, 내부저항, 방전전류, 온도 특성 및 충전 한계전압 등 다양한 측면에서 상이한 전지특성이 요구된다. These secondary batteries are required to have different battery characteristics in various aspects such as average discharge voltage, flatness of discharge voltage, internal resistance, discharge current, temperature characteristic, and charging limit voltage depending on the application equipment to be used.

예를 들면, 직류 전동기를 구동하는 데 사용되는 전지는, 구동전압이 직류 전동기의 최소 동작전압보다 커야 하고, 구동전류의 크기에 따라 전지의 내부저항에 의한 전압 강하가 직류 전동기의 동작시간에 미치는 영향은 매우 중요하다. 또한 휴대폰용 이차전지는 주기적인 고전류 펄스의 방전효과와 관련하여 보다 정밀한 전지의 특성 분석이 요구되고, 순간 고출력을 필요로 하는 전기 자동차는 과도상태(transient state)에서의 전류의 응답특성이 매우 정밀해야 한다.
For example, in a battery used for driving a DC motor, the driving voltage must be larger than the minimum operating voltage of the DC motor, and the voltage drop due to the internal resistance of the battery depends on the operating time of the DC motor The impact is very important. In addition, the cell-phone secondary battery is required to analyze the characteristics of the battery more precisely in relation to the discharge effect of the periodic high-current pulse, and the electric vehicle requiring the instantaneous high output requires a very precise response characteristic of the current in the transient state Should be.

한편, 생산 후 곧바로 사용이 가능한 니켈-카드뮴 전지 및 납축전지와 같은 종래의 이차전지와는 달리 최근에 널리 사용되는 수소 이온 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지 등과 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지의 경우, 제조 후 소정의 충방전을 실시하는 화성 공정을 거쳐야만 전지로서의 성능이 완성된다.
Unlike conventional secondary batteries, such as nickel-cadmium batteries and lead batteries, which can be used immediately after production, lithium ion batteries, lithium polymer batteries, lithium ion batteries, and lithium polymer batteries, which are widely used in recent years, In the case of a lithium secondary battery, the performance as a battery is completed only after a chemical conversion step in which predetermined charge and discharge is performed after production.

이렇듯, 조립된 이차전지의 기능을 활성화시키기 위해(화성공정) 또는 적절한 충방전특성을 갖추고 있는지 확인하기 위해(충방전 성능평가공정) 이차전지 생산라인에는 충방전 시스템과 방전특성 평가 시스템이 구비되어야 한다. 통상 두 시스템이 물리적(회로적)으로 일체화되어 있으며, "이차전지 충방전 시스템, 이차전지 충방전기, 이차전지 충방전장치" 등으로 불리고 있다.
Thus, in order to activate the function of the assembled secondary battery (chemical conversion process) or to ensure proper charge / discharge characteristics (charging / discharging performance evaluation process), the secondary battery production line should be equipped with a charge / discharge system and a discharge characteristic evaluation system do. Generally, two systems are integrated in a physical (circuit) manner and are referred to as "secondary battery charge / discharge system, secondary battery charge / discharge device, secondary battery charge / discharge device ".

도 1에 종래기술에 의한 이차전지 충방전 시스템의 일예를 도시하였다(공개특허 10-2011-0106741). 이에 의하면, 채널 보드(30)는, 메인 보드(20)로부터 입력된 기준 전류신호(Iref)에 의해 이차전지(40)의 각 셀을 충전하고 현재 충전 전류값을 측정하여 피드백하는 충전 회로와, 메인보드(20)로부터 입력된 기준 전류신호에 의해 이차전지(40)의 각 셀을 방전하고 현재 방전 전류값을 측정하여 피드백하는 방전 회로를 포함한다. FIG. 1 shows an example of a secondary battery charge / discharge system according to the prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 10-2011-0106741). The channel board 30 includes a charging circuit for charging each cell of the secondary battery 40 by the reference current signal Iref input from the main board 20 and for measuring and feeding back the current charging current value, And a discharge circuit for discharging each cell of the secondary battery 40 by the reference current signal inputted from the main board 20 and measuring and feeding back the current discharge current value.

① 상기 충방전 시스템에서 충전과정은 다음과 같다. 메인 보드(20)로부터 충전 이네이블 신호와 기준 전류신호(Iref, 예를 들어 10A)가 입력되면, 충전 컨트롤러(31)에서 이에 적합한 듀티비 제어신호를 전송하고, 하프브리지 컨버터(32)에서 메인 전원(예를 들면, 15V)인 직류를 전압 강하시켜 기준 전류값인 10A가 이차전지(40)로 흐를 수 있도록 해준다. 이때 충전 센서(33; 필요에 따라 다양한 충전관련 정보를 센싱할 수 있음)는 현재 충전되고 있는 전류값을 센싱하여 충전 컨트롤러(31)로 피드백한다. ② 상기 충방전 시스템에서 방전과정은 다음과 같이 이루어진다. 먼저 메인 보드(20)로부터 방전 이네이블 신호와 기준전류신호가 입력되면, 방전 컨트롤러(34)에서 이에 적합한 듀티비 제어신호를 전송하고, 방전 스위칭 소자(36)는 이차전지(40)의 각 셀을 방전 저항(37)과 단속적으로 연결하여 기준 전류값으로 방전이 일어나도록 해준다. 방전 센서(35; 필요에 따라 다양한 방전관련 정보를 센싱할 수 있음)는 현재 방전되고 있는 전류값을 센싱하여 방전 컨트롤러(34)로 피드백한다.
The charging process in the charge / discharge system is as follows. When the charge enable signal and the reference current signal (Iref, for example, 10 A) are input from the main board 20, the charge controller 31 transmits a duty ratio control signal suitable thereto, The direct current which is a power source (for example, 15 V) is dropped to allow the reference current value of 10 A to flow to the secondary battery 40. At this time, the charge sensor 33 (which can sense various charge related information as necessary) senses the current value being charged and feeds it back to the charge controller 31. (2) The discharge process in the charge / discharge system is as follows. When the discharge enable signal and the reference current signal are input from the main board 20, the discharge controller 34 transmits a duty ratio control signal suitable for the discharge enable signal and the reference current signal. The discharge switching element 36 is connected to each cell Intermittently connecting the discharge resistor 37 with the discharge resistor 37 to cause the discharge to occur at the reference current value. The discharge sensor 35 (which can sense various discharge related information if necessary) senses the current value being discharged and feeds it back to the discharge controller 34.

이러한 종래기술에 의한 이차전지의 충방전 시스템을 이용한 충방전 성능평가(화성공정을 포함)는 다음과 같은 과정을 반복하는 방식으로 이루어진다. The charge / discharge performance evaluation (including the chemical conversion process) using the conventional charge / discharge system of the secondary battery is performed by repeating the following process.

① 조립이 완료된 이차전지를 충방전 시스템의 지그(전지장착부)에 끼운다. ① Insert the assembled secondary battery into the jig (battery mounting part) of the charge / discharge system.

② 메인전원을 인가하여 이차전지를 충전하면서 충전특성을 측정한다. ② Apply the main power to measure the charging characteristics while charging the secondary battery.

③ 충전이 완료되면 모드를 전환하여 이차전지를 방전하면서 이차전지의 방전특성을 측정한다. 이때 이차전지에서 방출되는 전력은 방전저항(위 종래기술에서는 37)에서 열로 소모된다. ③ When charging is completed, the mode is switched to discharge the secondary battery, and the discharge characteristic of the secondary battery is measured. At this time, the power discharged from the secondary battery is consumed as heat in the discharge resistance (37 in the conventional art).

④ 검사가 완료된 이차전지를 지그에서 분리한다.
④ Remove the secondary battery that has been inspected from the jig.

이상과 같은 종래기술에 의하면, 방전시 이차전지에 축전된 에너지가 모두 저항으로 소비되는데, 전기에너지가 무용의 열에너지로 전환되는 것이므로 에너지가 낭비될 뿐만 아니라 충방전 시스템이 발열된다. 특히 작업의 효율을 위해 다채널로 구성된 시스템에서는 발열이 더욱 심각한 문제가 된다. 시스템의 온도가 높아지면 측정되는 이차전지의 충방전 특성이 모두 변하게 되므로 안정적이고 일정한 테스트를 보장하기 위해 별도의 냉각장치가 필요하게 된다. 이는 충방전 시스템의 제조/운전비용의 증가, 부피의 증가를 유발하여 시스템의 효율을 저하시키는 요인이 된다.According to the above-described prior art, all the energy stored in the secondary battery during discharging is consumed as a resistor. Since electric energy is converted into heat energy for no use, energy is wasted and the charge and discharge system is heated. In particular, heat generation is a more serious problem in a multi-channel system for efficiency of operation. When the temperature of the system is increased, the charge / discharge characteristics of the secondary battery to be measured are all changed. Therefore, a separate cooling device is required to ensure a stable and constant test. This leads to an increase in the manufacturing / operating cost of the charge / discharge system and an increase in the volume, thereby deteriorating the efficiency of the system.

또한 충전과 방전을 위해 탑재되는 이차전지를 매회 서로 교체해야 하므로 공정이 복잡하고 지그의 마모와 손상이 유발될 수 있다는 문제가 있다.
Also, since the secondary batteries to be charged and discharged must be replaced each time, the process is complicated and the wear and damage of the jig may be caused.

공개특허 10-2011-0106741Patent Document 10-2011-0106741

본 발명은 이차전지의 성능을 테스트하기 위해 복수개의 이차전지를 충전/방전 할 때 방전성능 테스트를 위해 방전되는 전기를 다른 이차전지의 충전에 활용함으로써 에너지를 절약하고 방열문제를 감소시킬 수 있는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a secondary battery capable of saving energy and reducing a heat dissipation by utilizing electricity discharged for discharging performance test when charging / discharging a plurality of secondary batteries to test the performance of the secondary battery, And an object thereof is to provide a battery charge / discharge system.

또한 본 발명은 이차전지 충방전 테스트 소요시간을 대폭 줄일 수 있는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a secondary battery charging and discharging system capable of significantly reducing the time required for charging and discharging a secondary battery.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (A) 두 개의 충전회로(제1충전회로, 제2충전회로); (B) 두 개의 전지장착부(제1전지장착부, 제2전지장착부); (C) 상기 제1충전회로의 출력단과 연결되는 제1릴레이의 a단자, 제1릴레이의 com단자와 연결된 제2릴레이의 a단자, 제1전지장착부와 연결되는 제2릴레이의 com단자로 이루어진 라인; 상기 제1릴레이의 b단자 및 제2충전회로 사이에 개재되어 이차전지로부터의 방전전류를 소정의 값으로 승압시키는 회로로서 그 출력단이 상기 제2충전회로와 연결되는 변환회로; 상기 제2충전회로의 출력단과 연결되는 제3릴레이의 a단자, 제3릴레이의 com단자와 연결된 제4릴레이의 a단자, 제2전지장착부와 연결되는 제4릴레이의 com단자로 이루어진 라인;을 포함하며, 상기 제1릴레이의 com단자와 제4릴레이의 b단자, 제2릴레이의 b단자와 제3릴레이의 com단자가 연결되어 있는 충방전절환회로; 및 (D) 상기 각 회로의 작동을 제어하는 제어회로; 를 포함하여 하나의 전지장착부에 장착되어 충전된 이차전지로부터의 방전전류가 다른 전지 장착부에 장착된 이차전지의 충전전류로 활용되도록 하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전 시스템인 것을 특징으로 한다.
(A) two charging circuits (a first charging circuit and a second charging circuit); (B) two battery mounting portions (first battery mounting portion, second battery mounting portion); (C) a terminal of a first relay connected to an output terminal of the first charging circuit, a terminal of a second relay connected to a com terminal of the first relay, and a com terminal of a second relay connected to the first battery mounting portion line; A conversion circuit interposed between the b terminal of the first relay and the second charging circuit for boosting a discharging current from the secondary battery to a predetermined value and having an output terminal connected to the second charging circuit; A line of a terminal of a third relay connected to an output terminal of the second charging circuit, a terminal of a fourth relay connected to a com terminal of the third relay, and a com terminal of a fourth relay connected to the second battery mounting portion; A charge / discharge switching circuit in which the com terminal of the first relay and the b terminal of the fourth relay, the terminal b of the second relay and the com terminal of the third relay are connected; And (D) a control circuit for controlling operations of the respective circuits; And the secondary battery is charged and discharged by the charging current of the secondary battery, which is mounted on one battery mounting part including the secondary battery, and is used as the charging current of the secondary battery mounted on the other battery mounting part.

이상과 같이 본 발명에 의하면 간단한 릴레이를 포함하는 충방전절환회로를 활용함으로써 에너지 효율이 높고 발열이 적으며, 충전과 방전이 끝날 때마다 이차전지들을 매번 교체할 필요가 없기 때문에 테스트 소요시간을 줄일 수 있게 된다.
As described above, according to the present invention, since the charging / discharging switching circuit including a simple relay is utilized, the energy efficiency is high and the heat generation is low, and it is not necessary to replace the secondary batteries every time charging and discharging are finished, .

도 1은 종래기술에 의한 이차전지 충방전 시스템의 일예의 회로도.
도 2는 본 발명에 의한 이차전지 충방전 시스템의 일예의 회로도.
도 3a~3e는 각각 본 발명에 의한 이차전지 충방전 시스템의 일예의 순서에 따른 작동과정을 보여주는 회로도.1 is a circuit diagram of an example of a secondary battery charge / discharge system according to the related art.
2 is a circuit diagram of an example of a secondary battery charge / discharge system according to the present invention.
FIGS. 3A to 3E are circuit diagrams illustrating an operation sequence of an example of a secondary battery charge / discharge system according to the present invention, in order;

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the appended drawings illustrate only the contents and scope of technology of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention based on these examples.

전술한 바와 같이 본 발명은, 충전회로, 충방전특성측정회로 및 제어회로 등으로 이루어진 이차전지 충방전 시스템에 관한 것으로서, 종래와는 달리, 두 개의 충전회로(제1충전회로, 제2충전회로); 두 개의 전지장착부(제1전지장착부, 제2전지장착부);와 하나의 전지장착부에 접속된 충전된 이차전지로부터의 방전전류가 다른 전지장착부에 접속된 이차전지의 충전전류로 활용되도록 하는 충방전절환회로;를 포함하는 이차전지 충방전 시스템에 관한 것이다. As described above, the present invention relates to a secondary battery charging and discharging system including a charging circuit, a charge-discharge characteristic measuring circuit, a control circuit, and the like. Unlike the prior art, two charging circuits (a first charging circuit, ); A charge / discharge circuit for charging / discharging the secondary battery, wherein a discharge current from a charged secondary battery connected to one of the battery mounting portions (the first battery mounting portion and the second battery mounting portion) The present invention relates to a secondary battery charging and discharging system including a switching circuit.

본 발명에 의한 이차전지 충방전 시스템은, 두 개의 충전회로(제1충전회로, 제2충전회로) 말단의 두 개의 전지장착부(제1전지장착부, 제2전지장착부)에 장착된 두 개의 전지가 하나가 충전상태이면 다른 하나는 방전상태가 되는 구조이며, 이때 상기 충방전절환회로는 충전된 이차전지로부터의 방전전류가 다른 전지장착부에 접속된 이차전지의 충전에 활용되도록 제어하는 기능을 하는 것이다.
The secondary battery charging and discharging system according to the present invention is characterized in that two batteries mounted on two battery mounting portions (a first battery mounting portion and a second battery mounting portion) at the ends of two charging circuits (first charging circuit and second charging circuit) And the charge / discharge switching circuit functions to control the discharge current from the charged secondary battery to be utilized for charging the secondary battery connected to the other battery loading part .

본 발명에서 상기 충전회로와 충방전특성측정회로의 구성은 종래의 그것을 적용할 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다. 본 발명에서 상기 제어회로는 종래의 그것에 본 발명의 특징점이라 할 수 있는 충방전절환회로의 작동을 제어하는 역할을 추가로 가진다. 다소 변경되는 제어회로는 당업자가 필요에 따라 용이하게 구성할 수 있는 것이므로 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
In the present invention, the configuration of the charging circuit and the charging / discharging characteristic measuring circuit can be applied to a conventional one, and a detailed description thereof will be omitted. The control circuit of the present invention additionally has a role of controlling the operation of the charging / discharging switching circuit, which is a characteristic point of the present invention. The control circuit which is somewhat changed can be easily configured as required by those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 의한 상기 충방전절환회로를 포함하는 이차전지 충방전 시스템의 예를 도 2에 도시하였다. 그러나 충방전절환회로는 "하나의 전지장착부에 접속된 충전된 이차전지로부터의 방전전류가 다른 전지장착부에 접속된 이차전지의 충전전류로 활용되도록하는 회로"로서, 도 2에 도시된 회로에 제한되는 것은 아니며, 이와는 다른 다양한 구조이면서 동일한 기능을 하는 회로가 가능함은 당연할 것이다. An example of a secondary battery charge / discharge system including the charge / discharge switching circuit according to the present invention is shown in FIG. However, the charging / discharging switching circuit is a " circuit for allowing a discharging current from a charged secondary battery connected to one battery mounting portion to be utilized as a charging current for a secondary battery connected to another battery mounting portion " It is natural that a circuit having a different structure and functioning in a different manner is possible.

본 발명에서는 제2충전회로가 충방전절환회로와 별개의 것으로 주로 도시/설명하지만, 제2충전회로가 충방전절환회로의 일부인 것으로 설명하는 것이 더 명쾌한 경우에는 그렇게 하기로 한다.In the present invention, the second charging circuit is mainly described as being separate from the charging / discharging switching circuit. However, when it is more clear that the second charging circuit is a part of the charging / discharging switching circuit, the second charging circuit will be described.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이차전지 충방전 시스템의 일예에서 상기 충방전절환회로는, 주전원과 연결된 [제1충전회로의 출력단과 연결된 제1릴레이의 a단자, 제1릴레이의 com단자와 연결된 제2릴레이의 a단자, 제2릴레이의 com단자와 연결된 제1전지장착부]로 이루어진 라인; 상기 제1릴레이의 b단자 및 제2충전회로 사이에 개재되어 이차전지로부터의 방전전류를 소정의 값으로 승압시키는 변환회로;와, 상기 [변환회로의 출력단과 연결된 제2충전회로, 제2충전회로의 출력단과 연결된 제3릴레이의 a단자, 제3릴레이의 com단자와 연결된 제4릴레이의 a단자, 제4릴레이의 com단자와 연결된 제2전지장착부]로 이루어진 라인;을 포함하며, 이때 상기 제1릴레이의 com단자와 제4릴레이의 b단자, 제2릴레이의 b단자와 제3릴레이의 com단자가 연결되어 있다.2, in an example of the secondary battery charge / discharge system according to the present invention, the charge / discharge switching circuit is connected to a main power source (a terminal of the first relay connected to the output terminal of the first charging circuit, a terminal of a second relay connected to a com terminal, and a first battery mounting part connected to a com terminal of the second relay); A second charging circuit which is connected between the b terminal of the first relay and the second charging circuit and boosts the discharging current from the secondary battery to a predetermined value; A second terminal connected to an output terminal of the circuit, a terminal of a third relay connected to an output terminal of the circuit, a terminal of a fourth relay connected to a com terminal of the third relay, and a second battery mounting portion connected to a com terminal of the fourth relay) The com terminal of the first relay, the b terminal of the fourth relay, the terminal b of the second relay, and the com terminal of the third relay are connected.

본 발명에서 상기 릴레이는 [com단자-a단자-b단자]로 된 3핀형으로서 유접점, 무접점 릴레이 어느 것이나 가능하다.In the present invention, the relay is a three-pin type comprising [com terminal - a terminal - b terminal], and it is possible to use either a reed switch or a contactless relay.

상기 변환회로는, 충전되었다가 방전되는 이차전지로부터의 방전전류를 소정의 값으로 승압시키는 기능을 하는 회로이다. 변환회로는 이차전지에서 방전되는 ① 낮은 레벨의 전압을 일정전압 이상으로 승압시키는 기능을 하는 것이다. 나아가 ② 직류전원을 교류전압으로 변환하여 제2충전회로로 인가하는 기능 추가로 가지는 것이 좋다. 이를 위해 변환회로를 위해 다양한 토폴로지가 적용될 수 있지만 DC-DC 부스트 컨버터회로와 DC-AC PWM 인버터로 구성되는 것이 바람직하다. 비절연형 DC-DC 부스트 컨버터를 채택하는 경우 회로가 간단하고 제어가 용이하므로 시스템의 신뢰성이 높아지고 회로로 인한 손실을 최소화 할 수 있어 효율이 향상되는 효과를 가질 수 있다. 한편, 방전되는 에너지를 제2충전회로에 인가하기 위해서 교류전원인 것이 바람직하므로 이차전지로부터 방전되는 직류전압을 교류전압으로 변환하는 DC-AC 인버터회로를 채택하는 것이다. The conversion circuit is a circuit that functions to boost the discharge current from the charged secondary battery to a predetermined value. The conversion circuit boosts the voltage of the low level discharged from the secondary battery to a predetermined voltage or higher. Furthermore, it is preferable to have a function of converting the DC power source to an AC voltage and applying it to the second charging circuit. For this purpose, various topologies can be applied for the conversion circuit, but it is preferable to consist of a DC-DC boost converter circuit and a DC-AC PWM inverter. When the non-isolated DC-DC boost converter is adopted, the circuit is simple and easy to control, so that the reliability of the system can be increased and the loss due to the circuit can be minimized, thereby improving the efficiency. On the other hand, a DC-AC inverter circuit for converting a DC voltage discharged from a secondary battery into an AC voltage is preferably adopted because it is preferable to cause the AC voltage to be applied to the second charging circuit.

예를 들면, 변환회로의 전단에 위치한 DC-DC 부스트 컨버터 회로는 방전 시 배터리의 전압을 일정한 값까지 승압하는 회로이다. 여기서 배터리의 전압은 대부분 충전제한전압인 4.2V에서 방전제한전압인 3V사이에서 방전을 하게 되고 이처럼 저전압을 입력으로 하여 DC-AC 인버터가 필요로 하는 입력전압까지 승압하게 된다. DC-DC 부스트 컨버터가 승압하기 위한 전압전달비는 다음 [식 1]과 같다.For example, the DC-DC boost converter circuit located at the previous stage of the conversion circuit boosts the voltage of the battery to a predetermined value at the time of discharging. In this case, the voltage of the battery is discharged between 4.2 V, which is the charge limit voltage, and 3 V, which is the discharge limit voltage, so that the input voltage of the DC-AC inverter is boosted by the low voltage. The voltage transfer ratio for the step-up DC-DC boost converter is expressed by the following equation (1).

Figure 112013026897684-pat00001
[식 1]
Figure 112013026897684-pat00001
[Formula 1]

여기서 Vin은 입력전압, Vo는 출력전압이고, D는 DC-DC 부스트 컨버터의 스위칭소자의 턴온 통류율(ton/T)을 말한다.Where V in is the input voltage, V o is the output voltage, and D is the turn on conduction ratio (t on / T) of the switching element of the DC-DC boost converter.

[식 1]에서 알 수 있듯이 입력전압인 Vin과 턴온 통류율(D)을 통해 일정한 출력전압[=DC-AC 인버터의 입력전압]이 된다. 여기서 DC-DC 부스트 컨버터의 출력전압[=DC-AC 인버터의 입력전압]은 DC-AC 인버터의 설계에 따라 다양한 전압이 가능하지만 통상적으로 많이 사용되는 전압으로는 대략 DC12V, DC24V 등이 있다. 이러한 전압을 입력으로 받는 DC-AC 인버터는 PWM 방식으로 동작하는 스위칭소자들을 통해 직류입력전압을 교류출력전압으로 변환시키고 여기서 출력되는 교류출력전압은 정현파의 교류 220V, 60Hz로써 이것은 제2충전회로의 전원으로 입력되게 된다.
As shown in [Equation 1], the constant output voltage (= the input voltage of the DC-AC inverter) is obtained through the input voltage V in and the turn-on conduction rate (D). Here, the output voltage of the DC-DC boost converter [= input voltage of the DC-AC inverter] can be various voltages according to the design of the DC-AC inverter, but generally used voltages are DC12V and DC24V. The DC-AC inverter, receiving this voltage as input, converts the DC input voltage to the AC output voltage through the PWM-operated switching elements, and the AC output voltage is 220 V, 60 Hz of sinusoidal wave. The power is input.

통상의 충방전특성측정회로는 가능하면 측정대상이 되는 이차전지와 근접되어야 하므로 도 2에서처럼 전지장착부의 직전에 위치하는 것이 바람직하다. 충방전특성측정회로는 종래의 것을 적용할 수 있다.
It is preferable that the normal charge / discharge characteristic measuring circuit is located immediately before the battery mounting portion as shown in FIG. 2 because it should be close to the secondary battery to be measured if possible. Conventional charge / discharge characteristics measuring circuits can be applied.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 이차전지 충방전 시스템의 작동에 대해 순서에 따라 설명한다. 이차전지의 종류나 특성에 따라 수회의 충방전이 요구되는 경우가 있지만 아래 설명에서는 각 이차전지마다 한 번의 충방전이 이루어지는 것을 예로 들었다. 아래 설명을 참조하면 수회의 충방전을 위한 조작도 가능함은 당연할 것이다.Hereinafter, the operation of the secondary battery charge / discharge system according to the present invention will be described in order. Although charging and discharging may be required several times depending on the type and characteristics of the secondary battery, in the following description, it is exemplified that one secondary battery is charged and discharged once. It will be obvious that the operation for charging and discharging several times is also possible by referring to the following description.

(1) 본 발명에 의한 이차전지 충방전 시스템을 이용하여 처음으로 하나의 이차전지(전지1)를 충전할 때의 시스템 작동상태를 도 3a에 도시하였다. (1) The system operating state when one secondary battery (the battery 1) is charged for the first time using the secondary battery charge / discharge system according to the present invention is shown in FIG.

새로운 전지1을 제1전지장착부에 장착한 다음, 주전원(예를 들면 AC220V)을 제1충전회로로 인가하고 제1릴레이와 제2릴레이 각각의 a단자와 com단자가 연결(on)되어 결국 전지1에 충전이 진행된다. 이때 물론 소정의 충방전특성측정회로에 의해 전지1의 충전특성이 분석된다.
After a new battery 1 is mounted on the first battery mounting portion, a main power source (for example, AC 220 V) is applied to the first charging circuit, and a terminal and com terminal of each of the first and second relays are turned on, 1 is charged. At this time, of course, the charging characteristic of the battery 1 is analyzed by a predetermined charging / discharging characteristic measuring circuit.

(2) 충전된 전지1이 방전되고 전지2가 충전되는 과정의 작동상태를 도 3b와 3c에 도시하였다.(2) The operation state of the process in which the charged battery 1 is discharged and the battery 2 is charged is shown in FIGS. 3B and 3C.

새로운 전지2를 제2전지장착부에 장착한 다음, 제2릴레이의 com단자와 a단자, 제1릴레이의 com단자와 b단자, 제3릴레이와 제4릴레이 각각의 a단자와 com단자가 연결된다. 이에 따라 제1충전회로와는 절체되고 제1전지로부터의 방전전류가 제2릴레이-제1릴레이-변환회로-제2충전회로-제3릴레이-제4릴레이를 거쳐 전지2에 충전된다(도 3b).After the new battery 2 is mounted on the second battery mounting portion, the com terminal and the a terminal of the second relay, the com terminal and the b terminal of the first relay, and the a terminal and the com terminal of each of the third relay and the fourth relay are connected . Thus, the first charging circuit is switched and the discharging current from the first battery is charged to the battery 2 through the second relay-first relay-converting circuit-second charging circuit-third relay-fourth relay 3b).

이러한 상태가 일정기간 지속하여 전지1이 방전제한전압 상태가 되면 주전원-제1충전회로-제1릴레이-제4릴레이-전지2가 통전되도록 절환하여 전지2가 완전충전되도록 한다. 이와 동시에 예를 들면, 전지1-제2릴레이-제3릴레이가 통전되도록 하여 전지1에 방전되는 전류가 시스템의 각 소자에서 소모되게 하거나, 방열팬 등과 같은 방전저항에서 소모되도록 한다(도 3c). When this state is maintained for a certain period of time and the battery 1 is in a discharge limiting voltage state, the main power source-first charging circuit-first relay-fourth relay-battery 2 is switched on so that the battery 2 is fully charged. At the same time, for example, the battery 1 - the second relay - the third relay is energized to cause the current discharged to the battery 1 to be consumed by each element of the system or to be consumed by a discharge resistor such as a heat dissipating fan or the like (FIG. .

이 과정에서 전지1의 방전특성과 전지2의 충전특성을 분석하게 된다.
In this process, the discharge characteristics of the battery 1 and the charging characteristics of the battery 2 are analyzed.

(3) 이어서 충방전과정이 완료된 전지1을 새로운 전지3으로 교체한 다음 충전된 전지2가 방전되고 전지3이 충전되는 과정이 이루어진다. (3) Subsequently, the battery 1 having undergone the charging / discharging process is replaced with a new battery 3, the charged battery 2 is discharged, and the battery 3 is charged.

먼저 전지2-제4릴레이-제1릴레이-변환회로-제2충전회로-제3릴레이-제2릴레이가 통전되도록 절환되면서 전지2에서 나오는 방전전류가 전지3에 충전된다(도 3d).The battery 3 is charged with the discharging current from the battery 2 while the battery 2 - the fourth relay - the first relay - converting circuit - the second charging circuit - the third relay - the second relay is switched on.

이러한 상태가 일정기간 지속하여 전지2가 방전제한전압 상태가 되면 주전원-제1릴레이-제2릴레이가 연결되도록 절환하여 전지3를 완전충전한다. 이와 동시에 예를 들면, 전지2-제4릴레이-제3릴레이가 통전되도록 하여 전지2에 방전되는 전류가 시스템의 각 소자에서 소모되게 하거나, 방열팬 등과 같은 방전저항에서 소모되도록 한다(도 3d). When this state is maintained for a certain period of time and the battery 2 is in the discharge limiting voltage state, the main power source-first relay-second relay is switched so that the battery 3 is fully charged. At the same time, for example, the battery 2 - the fourth relay - the third relay is energized so that the current discharged to the battery 2 is consumed by each element of the system or consumed by a discharging resistor such as a heat discharging fan or the like (FIG. 3D) .

이 과정에서 전지2의 방전특성과 전지3의 충전특성을 분석하게 된다.
In this process, the discharge characteristics of the battery 2 and the charging characteristics of the battery 3 are analyzed.

(4) 방전이 완료된 전지를 새로운 전지로 교체하고 위 (2)-(3)을 반복한다.
(4) Replace the discharged battery with a new battery and repeat steps (2) - (3) above.

Claims (5)

삭제delete (A) 두 개의 충전회로(제1충전회로, 제2충전회로);
(B) 두 개의 전지장착부(제1전지장착부, 제2전지장착부);
(C) 상기 제1충전회로의 출력단과 연결되는 제1릴레이의 a단자, 제1릴레이의 com단자와 연결된 제2릴레이의 a단자, 제1전지장착부와 연결되는 제2릴레이의 com단자로 이루어진 라인; 상기 제1릴레이의 b단자 및 제2충전회로 사이에 개재되어 이차전지로부터의 방전전류를 소정의 값으로 승압시키는 회로로서 그 출력단이 상기 제2충전회로와 연결되는 변환회로; 상기 제2충전회로의 출력단과 연결되는 제3릴레이의 a단자, 제3릴레이의 com단자와 연결된 제4릴레이의 a단자, 제2전지장착부와 연결되는 제4릴레이의 com단자로 이루어진 라인;을 포함하며, 상기 제1릴레이의 com단자와 제4릴레이의 b단자, 제2릴레이의 b단자와 제3릴레이의 com단자가 연결되어 있는 충방전절환회로; 및
(D) 상기 각 회로의 작동을 제어하는 제어회로;
를 포함하여 하나의 전지장착부에 장착되어 충전된 이차전지로부터의 방전전류가 다른 전지 장착부에 장착된 이차전지의 충전전류로 활용되도록 하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전 시스템.
(A) two charging circuits (first charging circuit, second charging circuit);
(B) two battery mounting portions (first battery mounting portion, second battery mounting portion);
(C) a terminal of a first relay connected to an output terminal of the first charging circuit, a terminal of a second relay connected to a com terminal of the first relay, and a com terminal of a second relay connected to the first battery mounting portion line; A conversion circuit interposed between the b terminal of the first relay and the second charging circuit for boosting a discharging current from the secondary battery to a predetermined value and having an output terminal connected to the second charging circuit; A line of a terminal of a third relay connected to an output terminal of the second charging circuit, a terminal of a fourth relay connected to a com terminal of the third relay, and a com terminal of a fourth relay connected to the second battery mounting portion; A charge / discharge switching circuit in which the com terminal of the first relay and the b terminal of the fourth relay, the terminal b of the second relay and the com terminal of the third relay are connected; And
(D) a control circuit for controlling the operation of each of the circuits;
Wherein the charging current of the secondary battery mounted on one battery mounting portion is utilized as a charging current of the secondary battery mounted on the other battery mounting portion.
제 2 항에 있어서,
상기 변환회로는 DC-DC 부스트 컨버터회로와 DC-AC PWM 인버터로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the conversion circuit comprises a DC-DC boost converter circuit and a DC-AC PWM inverter.
제 2 항에 있어서,
상기 제1전지장착부가 충전모드이면 제2전지장착부는 방전모드이며, 상기 제1전지장착부가 방전모드이면 제2전지장착부는 충전모드인 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the second battery loading unit is a discharge mode when the first battery loading unit is in the charging mode and the charging mode is the second battery loading unit when the first battery loading unit is in the discharging mode.
제 2 항에 있어서,
방전중인 이차전지의 방전전압이 충전제한 전압 상태가 되면 주전원으로부터 전원을 공급받아 충전중인 이차전치의 충전을 계속되게 하며,
방전중인 이차전지의 잔류전류를 소정의 방전저항을 통해 소비되도록 하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전 시스템.
3. The method of claim 2,
When the discharging voltage of the discharging secondary battery reaches the charging limiting voltage state, power is supplied from the main power source to continue charging of the charged secondary secondary battery,
And the residual current of the discharging secondary battery is consumed through the predetermined discharging resistor.
KR1020130033403A 2013-03-28 2013-03-28 Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency KR101447425B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130033403A KR101447425B1 (en) 2013-03-28 2013-03-28 Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130033403A KR101447425B1 (en) 2013-03-28 2013-03-28 Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101447425B1 true KR101447425B1 (en) 2014-10-13

Family

ID=51996593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130033403A KR101447425B1 (en) 2013-03-28 2013-03-28 Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101447425B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301366A (en) * 2018-09-30 2019-02-01 深圳市格瑞普智能电子有限公司 Battery circuit and battery pack heating means
KR20190055730A (en) 2017-11-15 2019-05-23 주식회사 엘지화학 Method for automatically testing battery packs
KR20190056015A (en) 2017-11-16 2019-05-24 주식회사 엘지화학 System and method for automatically testing battery packs
CN113285144A (en) * 2021-05-18 2021-08-20 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 Composite heating system and heating method and device thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090115360A (en) * 2008-05-02 2009-11-05 하연태 Charging And Discharging System For Battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090115360A (en) * 2008-05-02 2009-11-05 하연태 Charging And Discharging System For Battery

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190055730A (en) 2017-11-15 2019-05-23 주식회사 엘지화학 Method for automatically testing battery packs
KR20190056015A (en) 2017-11-16 2019-05-24 주식회사 엘지화학 System and method for automatically testing battery packs
CN109301366A (en) * 2018-09-30 2019-02-01 深圳市格瑞普智能电子有限公司 Battery circuit and battery pack heating means
CN113285144A (en) * 2021-05-18 2021-08-20 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 Composite heating system and heating method and device thereof
CN113285144B (en) * 2021-05-18 2024-04-02 江苏正力新能电池技术有限公司 Composite heating system and heating method and device thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103227491B (en) For the data acquisition of electric vehicle lithium battery group and energy balance control device and method
US20160226289A1 (en) Lossless charger
CN101425694A (en) Equalized charging apparatus used for series batteries
WO2012041159A1 (en) In-vehicle solar energy charging system and method for controlling the same
CN102299392B (en) Rechargeable battery formed by lithium ion batteries and control method
CN111262296A (en) Double-battery charging structure and mobile terminal
KR101447425B1 (en) Charging-Discharging System for Secondary Battery Having Improved Energy Efficiency
CN102751790A (en) Hybrid energy storage system based on supercapacitor in solar photovoltaic system
Chiu et al. A Modular Self-Controlled Photovoltaic Charger With InterIntegrated Circuit ($\hbox {I}^{2}\hbox {C} $) Interface
CN105449788A (en) Charging protection circuit
CN111049222A (en) Power supply device
EP2693595B1 (en) Balance correction apparatus and electrical storage system
KR102596082B1 (en) Step-down circuits, electronics, and step-down methods
CN102377209B (en) Charger and discharger for secondary battery
CN203788025U (en) Storage battery charging and discharging management circuit
KR101207049B1 (en) Charging apparatus and method for portable electronic device
CN101917042A (en) Lithium battery charger and DC booster integrated circuit system
CN102118057B (en) DC UPS circuit with integrated charge-discharge circuit
KR102033551B1 (en) Apparatus for charging solar energy and control method thereof
CN203690984U (en) Charger used for rechargeable batteries
EP3879669A1 (en) Wireless charging method, device to be charged, power supply device, and storage medium
CN102810888A (en) Apparatus for stabilizing voltage of energy storage
KR102077020B1 (en) Apparatus for charging solar energy
CN103855768A (en) Storage battery non-floating-charging hot standby technology
CN211266526U (en) Power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170922

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181001

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191031

Year of fee payment: 6