KR102093218B1 - 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로 - Google Patents

애드온 타입 전류 펄스 발생 회로 Download PDF

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Abstract

애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로는 배터리 충전기의 일단과 배터리의 양극의 제1접점에 애드온 타입(add-on type)으로 연결되는 제1연결단, 배터리 충전기의 타단과 배터리의 음극의 제2접점에 애드온 타입으로 연결되는 제2연결단 및 제1모드에서 배터리의 충전 전류 지령값보다 높은 전류가 배터리에 흐르게 하고, 제2모드에서 배터리의 충전 전류 지령값보다 낮은 전류가 배터리에 흐르게 하도록 전류 펄스를 발생시키는 제어부를 포함한다.

Description

애드온 타입 전류 펄스 발생 회로{Add-on type current pulse generating circuit}
본 발명은 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 충전 시스템은 정전류/정전압(CC/CV) 방식을 채용하고 있다. 도 1은 기존 배터리 충전 시스템의 전류 및 전압 파형을 나타낸 그래프이다. 도 1을 참조하면, 배터리 충전 시스템은 배터리의 충전률(SOC)이 90% 미만인 경우, 정전류 방식으로 충전하고, 충전률(SOC)이 90%를 초과하는 경우, 정전압 방식으로 충전한다.
이와 같은 정전압/정전류 방식의 충전 시스템은 정전압 충전 구간에서의 충전 시간이 길어짐에 따라 배터리 충전에 많은 시간이 소비되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 최근에 펄스형 충전기가 개발되고 있다. 그러나 종래의 펄스형 충전기는 구성이 복잡하며 기존의 충전 시스템에 적용하는 경우 구조를 변경해야 하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 기존의 정전류 타입 배터리 충전기에 병렬로 장착하여 기존의 회로의 변경 없이도 고속 충전을 용이하게 수행할 수 있는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 충전 시스템의 전류 펄스 발생 회로에 있어서, 배터리 충전기의 일단과 배터리의 양극의 제1접점에 애드온 타입(add-on type)으로 연결되는 제1연결단; 상기 배터리 충전기의 타단과 상기 배터리의 음극의 제2접점에 애드온 타입으로 연결되는 제2연결단; 및 제1모드에서 상기 배터리의 충전 전류 지령값보다 높은 전류가 상기 배터리에 흐르게 하고, 제2모드에서 상기 배터리의 충전 전류 지령값보다 낮은 전류가 상기 배터리에 흐르게 하도록 전류 펄스를 발생시키는 제어부;를 포함하는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 배터리 충전기는 정전류 방식일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리는 리튬 계열 배터리일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 애드온 타입은 상기 제1연결단 및 상기 제2연결단이 상기 제1접점 및 상기 제2접점에 각각 탈부착으로 장착이 가능하게 연결되는 타입일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 일단이 상기 제1연결단에 연결되며 전류의 리플을 감소시키는 인덕터; 일단이 상기 제2연결단에 연결되며 상기 제2모드에서 에너지를 충전하고 상기 제1모드에서 충전된 에너지를 방전하는 커패시터; 및 상기 인덕터와 상기 커패시터 사이의 전류 경로를 형성하는 한 쌍의 스위치;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 한 쌍의 스위치는 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 한 쌍의 스위치는 일단이 상기 커패시터에 연결되고 타단이 상기 인덕터에 연결되는 제1스위치; 및 일단이 상기 제1스위치와 상기 인덕터의 제3접점에 연결되고, 타단이 상기 제2연결단을 통하여 상기 제2접점에 연결되는 제2스위치를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1모드에서, 상기 제2스위치는 턴오프되고 상기 제1스위치는 PWM 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 제2모드에서, 상기 제1스위치는 턴오프되고 상기 제2스위치는 PWM 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치가 모두 턴오프된 경우, 상기 제1스위치의 역방향 바디 다이오드는 상기 인덕터로부터 상기 커패시터로 전류를 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1스위치는 턴온시 상기 커패시터로부터 상기 인덕터로 전류가 흐르고, 상기 제2스위치는 턴온시 상기 인덕터로부터 상기 제2연결단으로 전류가 흐르도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로는 전류 펄스에 의해 배터리를 충전함으로써, 배터리의 고속 충전을 수행하는 동시에 배터리 수명을 향상시키고, 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로는 기존의 배터리 충전기와 배터리의 연결점에 병렬로 장착함으로써, 기존 회로의 변경 없이도 전류 펄스를 생성하여 고속 충전을 수행할 수 있으므로 고속 충전 기능을 갖지 않는 배터리 충전기의 기능을 용이하게 확장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로는 커패시터에 에너지를 충전하도록 부스터 컨버터로 동작하고 커패시터로부터 에너지를 방전하도록 벅 컨버터로 동작함으로써, 배터리의 고속 충전 및 충전 효율 향상을 간단한 구성에 의해 달성할 수 있다.
도 1은 기존 배터리 충전 시스템의 전류 및 전압 파형을 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 배터리 충전기와 배터리에 연결된 회로를 도시한 회로도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로의 구체적인 회로도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로에 의해 배터리에 공급되는 전류를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로의 인덕터에 흐르는 전류를 도시한 그래프,
도 6은 도 3에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 제1모드로 동작하는 경우 전류의 흐름을 도시한 회로도, 그리고,
도 7은 도 3에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 제2모드로 동작하는 경우 전류의 흐름을 도시한 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 아래에 설명되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 발명을 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되지 않음은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 배터리 충전기와 배터리에 연결된 회로를 도시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 배터리 충전기(10)의 일단과 배터리(20)의 양극의 제1접점에 애드온 타입(add-on type)으로 연결되는 제1연결단(101) 및 배터리 충전기(10)의 타단과 배터리(20)의 음극의 제2접점에 애드온 타입으로 연결되는 제1연결단(101)을 포함한다. 도 2에서, 제1연결단(101)은 제1접점과 동일하며 제2연결단(102)는 제2접점와 동일하다. 이하, 제1접점(101) 및 제2접점(102)은 제1연결단(101) 및 제2연결단(102)으로 이해될 수 있다.
여기서, 배터리 충전기(10)는 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 직류로 변환하여 배터리(20)에 공급하여 배터리(20)를 충전시킬 수 있다. 이때, 배터리 충전기(10)는 정전류 방식으로 배터리(20)를 충전할 수 있다.
배터리(20)는 배터리 충전기(10)에 의해 전류를 공급받아 충전 가능한 배터리일 수 있다. 일례로, 배터리(20)는 리튬 계열 배터리일 수 있다. 즉, 배터리(20)는 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리일 수 있다.
이때, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 배터리(20)에 높은 전류가 흐르게 하는 제1모드와 배터리(20)에 낮은 전류가 흐르게 하는 제2모드로 제어하도록 전류 펄스를 생성할 있다.
보다 구체적으로, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 제1모드에서 배터리(20)의 충전 전류 지령값보다 높은 전류가 배터리(20)에 흐르게 하도록 전류 펄스를 발생시킬 수 있다. 또한, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 제2모드에서 배터리(20)의 충전 전류 지령값보다 낮은 전류가 배터리(20)에 흐르게 하도록 전류 펄스를 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 전류 펄스를 생성하여 배터리를 충전함으로써, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 배터리의 고속 충전을 수행하는 동시에 충전 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전류 펄스에 의한 휴지기간은 리튬 이온이 고르게 확산 및 분배되어 전극에서의 분극 현상을 저지하고, 이온농도의 불균형으로 인한 현상을 최소화할 수 있다. 결과적으로 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 배터리 수명을 향상시킬 수 있다.
여기서, 애드온 타입은 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)의 제1연결단(101) 및 제2연결단(102)이 배터리 충전기(10)의 일단과 배터리(20)의 양극 사이 및 배터리 충전기(10)의 타단과 배터리(20)의 음극 사이에 각각 탈부착으로 장착이 가능하게 연결될 수 있음을 의미한다.
이때, 제1연결단(101)이 배터리 충전기(10)의 일단에 연결되고, 제2연결단(102)이 배터리 충전기(10)의 타단에 연결됨으로써, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 배터리 충전기(10)에 병렬로 연결될 수 있다.
이에 의해, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)를 배터리 충전기(10)에 병렬로 장착만 함으로써, 기존의 정전류 타입의 배터리 충전기를 펄스 형태의 전류를 배터리(20)에 공급할 수 있는 펄스형 충전기로 용이하게 변경할 수 있다. 즉, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 기존 회로(예를 들면, 배터리 충전기(10)나 배터리 충전기(10)와 배터리(20)의 연결 구성)의 변경 없이도 전류 펄스를 생성하여 고속 충전을 수행할 수 있다. 따라서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 고속 충전 기능을 갖지 않는 배터리 충전기(10)의 기능을 용이하게 확장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로의 구체적인 회로도이다. 도 3을 참조하면, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 인덕터(110), 스위치(122, 124) 및 커패시터(130)를 포함한다.
인덕터(110)는 일단이 제1연결단(101)에 연결되며 타단이 스위치(122, 124) 사이의 제3접점(103)에 연결될 수 있다. 즉, 인덕터(110)의 일단은 제1연결단(101)을 통하여 배터리 충전기(10)와 배터리(20)의 양극 사이의 제1접점에 연결될 수 있다. 이와 같은 인덕터(110)는 생성되는 펄스 전류의 리플을 감소시킬 수 있다.
스위치(122, 124)는 인덕터(110)와 커패시터(130) 사이의 전류 경로를 형성할 수 있다. 여기서, 스위치(122, 124)는 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 즉, 스위치(122, 124)는 제1스위치(122) 및 제2스위치(124)를 포함할 수 있다. 이때, 제1스위치(122) 및 제2스위치(124)는 MOSFET일 수 있다.
제1스위치(122)는 일단이 커패시터(130)의 일단에 연결되고, 타단이 제2접점(102)에 연결될 수 있다. 즉, 제1스위치(122)의 타단은 제2접점(102)을 통하여 인덕터(110) 및 제2스위치(124)에 각각 연결될 수 있다.
제2스위치(124)는 일단이 제3접점(103)에 연결되고, 타단이 커패시터(130)의 타단에 연결될 수 있다. 여기서, 제2스위치(124)는 타단이 제2연결단(102)에도 연결될 수 있다. 즉, 제2스위치(124)의 타단은 제2연결단(102)를 통하여 배터리 충전기(10)와 배터리(20)의 음극 사이의 제2접점에 연결될 수 있다.
이와 같은 한 쌍의 스위치(122, 124)는 제3접점(103)을 통하여 직렬로 연결되는 동시에 직렬 연결된 전체가 커패시터(130)에 병렬 연결될 수 있다. 또한, 제1스위치(122)과 제2스위치(124) 사이의 제3접점(103)은 인덕터(110)의 타단에 연결될 수 있다.
또한, 스위치(122, 124)는 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 동작을 수행할 수 있다. 즉, 스위치(122, 124)는 반복적으로 턴온 및 턴오프됨으로써 전류 펄스를 생성할 수 있다. 이때, 생성되는 전류의 펄스 폭, 크기 및 주파수 중 적어도 하나를 가변함으로써, 배터리(20)의 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1스위치(122)는 턴온시 커패시터(130)로부터 인덕터(110)로 전류가 흐르도록 전류 경로를 형성할 수 있다. 즉, 제1스위치(122)는 커패시터(130)로부터 인덕터(110)로 향하는 방향에 대하여 순방향이 되도록 배치될 수 있다.
반대로, 제1스위치(122)는 턴오프시 커패시터(130)와 인덕터(110) 사이의 전류 경로가 차단될 수 있다. 그러나 제1스위치(122)는 MOSFET에 형성되는 역방향 바디 다이오드에 의해 인덕터(110)로부터 커패시터(130)로 전류 경로를 형성할 수 있다. 즉, 제1스위치(122)는 이론적으로 턴오프시 전류 경로를 형성하지 않지만, 역방향 바디 다이오드에 의해 턴오프시에도 전류 경로를 형성할 수 있다.
또한, 제2스위치(124)는 턴온시 인덕터(110)로부터 제2연결단(102)으로 전류가 흐르도록 전류 경로를 형성할 수 있다. 즉, 제2스위치(124)는 인덕터(110)로부터 제2연결단(102)으로 향하는 방향에 대하여 순방향이 되도록 배치될 수 있다. 반대로, 제2스위치(124)는 턴오프시 인덕터(110)와 제2연결단(102) 사이의 전류 경로가 차단될 수 있다.
커패시터(130)는 일단이 제1스위치(122)의 일단에 연결되며, 타단이 제2스위치(124)의 타단에 연결될 수 있다. 즉, 커패시터(130)는 한 쌍의 스위치(122, 124)에 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 커패시터(130)는 제2연결단(102)에 연결될 수도 있다.
또한, 커패시터(130)는 제2모드에서 에너지를 충전하고 제1모드에서 충전된 에너지를 방전할 수 있다. 즉, 커패시터(130)는 제2모드에서 배터리(20)로부터 전류가 공급되어 에너지를 충전할 수 있다. 또한, 커패시터(130)는 제1모드에서 배터리(20)로 전류를 공급하도록 에너지를 방전할 수 있다.
이에 의해, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 커패시터(130)에 에너지를 충전하도록 부스터 컨버터로 동작하고, 커패시터(130)로부터 에너지를 방전하도록 벅 컨버터로 동작할 수 있다. 따라서 고속 충전 기능을 갖지 않는 배터리 충전기(10)로 배터리(20)를 충전하면서도 배터리(20)의 배터리의 고속 충전 및 충전 효율 향상을 간단한 구성에 의해 달성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로에 의해 배터리에 공급되는 전류를 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 제1모드에서 배터리(20)의 충전 전류 지령값(Iq)보다 높은 전류가 배터리(20)에 흐르게 된다. 즉, 제1모드에서, 배터리(20)는 배터리 충전기(10)에 의해 제공되는 충전 전류 지령값(Iq)보다 높은 전류가 흐르게 된다.
이는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)가 부스터 컨버터로 동작하기 때문이다. 즉, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 배터리(20)로 에너지를 방전할 수 있다. 이에 의해, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)로부터 발생하는 전류만큼 배터리(20)의 전류가 상승하게 된다.
또한, 제2모드에서 배터리(20)의 충전 전류 지령값(Iq)보다 낮은 전류가 배터리(20)에 흐르게 된다. 즉, 제2모드에서, 배터리(20)는 배터리 충전기(10)에 의해 제공되는 충전 전류 지령값(Iq)보다 낮은 전류가 흐르게 된다.
이는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)가 벅 컨버터로 동작하기 때문이다. 즉, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 배터리(20)로부터 전류를 공급받아 에너지를 충전할 수 있다. 이에 의해, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)로부터 발생하는 전류만큼 배터리(20)의 전류가 감소하게 된다.
도 4에서 간략화를 위해 배터리(20)의 전류는 모드 1 및 모드 2 각각에서 일정한 크기를 갖는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이는 PWM 제어로 구현되기 때문에, 실질적으로는 PWM 제어에 대응하는 펄스폭을 가질 수 있다. 즉, 도 4는 모드 1에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)에 의해 증가하는 최대 전류만을 개략적으로 도시하고, 모드 2에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)에 의해 감소하는 최소 전류만을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로의 인덕터에 흐르는 전류를 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 제1모드에서 인덕터(110)는 양의 전류가 흐르게 되다. 즉, 제1모드에서, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 벅 컨버터로 기능하기 때문에 배터리(20)로 전류를 공급할 수 있다.
여기서, 양의 전류는 제1연결단(101)로부터 유출되는 방향을 의미한다. 즉, 인덕터(110)의 양의 전류는 커패시터(130)로부터의 방전에 의해 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)로부터 배터리(20)로 공급되는 전류를 의미한다.
이와 반대로, 제2모드에서 인덕터(110)는 음의 전류가 흐르게 된다. 즉, 제2모드에서, 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 부스터 컨버터로 기능하기 때문에 배터리(20)로부터 전류를 공급받을 수 있다.
여기서, 음의 전류는 제1연결단(101)로부터 유입되는 방향을 의미한다. 즉, 인덕터(110)의 음의 전류는 커패시터(130)에 충전되도록 배터리(20)에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)로 공급되는 전류를 의미한다.
도 5에서 간략화를 위해 인덕터(110)의 전류는 모드 1 및 모드 2 각각에서 일정한 크기를 갖는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이는 PWM 제어로 구현되기 때문에, 실질적으로는 PWM 제어에 대응하는 펄스폭을 가질 수 있다. 즉, 도 5는 모드 1에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)로부터 유출되어 배터리(20)로 공급하는 최대 전류만을 개략적으로 도시하고, 모드 2에서 배터리(20)로부터 공급되어 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)로 유입되는 최소 전류만을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 도 3에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 제1모드로 동작하는 경우 전류의 흐름을 도시한 회로도이다.
도 6을 참조하면, 제1모드에서, 제2스위치(124)는 턴오프되고 제1스위치(122)는 PWM 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 배터리 충전기(10)는 충전 전류 지령값(Iq)으로 배터리(20)를 충전한다. 즉, 배터리 충전기(10)는 배터리(20)로 전류를 공급한다.
이때, 제1스위치(122)가 턴온되면, 커패시터(130)에 충전된 에너지가 제1스위치(122)를 통하여 배터리(20)로 공급된다. 여기서, 제2스위치(124)가 턴오프되어 있고, 제2연결단(102)의 전위가 제3접점(103)의 전위보다 낮기 때문에 제2스위치(124)를 통한 전류 경로를 형성되지 않는다.
즉, 제1스위치(122)의 PWM 제어에 따라 커패시터(130)로부터 인덕터(110)를 통하여 배터리(20)로 전류가 공급될 수 있다. 이에 의해, 커패시터(130)로부터 공급되는 전류만큼 배터리(20)의 전류가 증가할 수 있다.
이와 같이, 제2스위치(124)가 턴오프된 상태에서, 제1스위치(122)의 PWM 동작에 의해, 커패시터(130)의 에너지를 배터리(20)로 방전함으로써, 배터리 충전기(10)에 공급하는 충전 전류에 더하여 배터리(20)에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있다.
도 7은 도 3에서 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로가 제2모드로 동작하는 경우 전류의 흐름을 도시한 회로도이다.
도 7을 참조하면, 제2모드에서, 제1스위치(122)는 턴오프되고 제2스위치(124)는 PWM 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 배터리 충전기(10)는 도 6에서와 동일하게 충전 전류 지령값(Iq)으로 배터리(20)를 충전한다. 즉, 배터리 충전기(10)는 배터리(20)로 전류를 공급한다.
이때, 제2스위치(124)가 턴오프 되면, 배터리(20)로부터 공급되는 전류가 제1스위치(122)의 역방향 바디 다이오드를 통하여 커패시터(130)로 공급된다. 여기서, 제2스위치(124)가 턴오프되어 있고, 제2연결단(102)의 전위가 제3접점(103)의 전위보다 낮기 때문에 제2스위치(124)를 통한 전류 경로를 형성되지 않는다. 또한, 제1스위치(122)는 턴오프된 상태이지만, 역방향 바디 다이오드를 통하여 전류 경로가 형성된다. 따라서, 커패시터(130)는 배터리(20)로부터 공급되는 전류로 충전될 수 있다.
즉, 제2스위치(124)의 PWM 제어에 따라 배터리(20)로부터 인덕터(110)를 통하여 커패시터(130)로 전류가 공급될 수 있다. 이에 의해, 커패시터(130)로 공급되는 전류만큼 배터리(20)의 전류가 감소할 수 있다.
이와 같이, 제1스위치(122)가 턴오프된 상태에서, 제2스위치(124)의 PWM 동작에 의해, 배터리(20)로부터 공급된 에너지를 사용하여 커패시터(130)로 에너지를 충전할 수 있다. 따라서 커패시터(130)로 충전되는 전류만큼 배터리(20)에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 전류 펄스에 의해 배터리를 충전함으로써, 배터리의 고속 충전을 수행하는 동시에 배터리 수명을 향상시키고, 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 기존의 배터리 충전기와 배터리의 연결점에 병렬로 장착함으로써, 기존 회로의 변경 없이도 전류 펄스를 생성하여 고속 충전을 수행할 수 있으므로 고속 충전 기능을 갖지 않는 배터리 충전기의 기능을 용이하게 확장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로(100)는 커패시터에 에너지를 충전하도록 부스터 컨버터로 동작하고 에너지를 방전하도록 벅 컨버터로 동작함으로써, 배터리의 고속 충전 및 충전 효율 향상을 간단한 구성에 의해 달성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로
101 : 제1연결단 102: 제2연결단
103 : 제3접점 110 : 인덕터
122 : 제1스위치 124 : 제2스위치
130 : 커패시터 10 : 배터리 충전기
20 : 배터리

Claims (11)

  1. 배터리 충전 시스템의 전류 펄스 발생 회로에 있어서,
    배터리 충전기의 일단과 배터리의 양극의 제1접점에 애드온 타입(add-on type)으로 연결되는 제1연결단;
    상기 배터리 충전기의 타단과 상기 배터리의 음극의 제2접점에 애드온 타입으로 연결되는 제2연결단; 및
    제1모드에서 상기 배터리의 충전 전류 지령값보다 높은 전류가 상기 배터리에 흐르게 하고, 제2모드에서 상기 배터리의 충전 전류 지령값보다 낮은 전류가 상기 배터리에 흐르게 하도록 전류 펄스를 발생시키는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    일단이 상기 제1연결단에 연결되며 전류의 리플을 감소시키는 인덕터;
    일단이 상기 제2연결단에 연결되며 상기 제2모드에서 에너지를 충전하고 상기 제1모드에서 충전된 에너지를 방전하는 커패시터; 및
    상기 인덕터와 상기 커패시터 사이의 전류 경로를 형성하는 한 쌍의 스위치;를 포함하는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 충전기는 정전류 방식인 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 리튬 계열 배터리인 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 애드온 타입은 상기 제1연결단 및 상기 제2연결단이 상기 제1접점 및 상기 제2접점에 각각 탈부착으로 장착이 가능하게 연결되는 타입인 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치는 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 동작을 수행하는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치는,
    일단이 상기 커패시터에 연결되고 타단이 상기 인덕터에 연결되는 제1스위치; 및
    일단이 상기 제1스위치와 상기 인덕터의 제3접점에 연결되고, 타단이 상기 제2연결단을 통하여 상기 제2접점에 연결되는 제2스위치를 포함하는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    제1모드에서, 상기 제2스위치는 턴오프되고 상기 제1스위치는 PWM 동작을 수행하는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    제2모드에서, 상기 제1스위치는 턴오프되고 상기 제2스위치는 PWM 동작을 수행하는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1스위치는 역방향 바디 다이오드를 포함하고,
    상기 제1스위치 및 상기 제2스위치가 모두 턴오프된 경우, 상기 역방향 바디 다이오드는 상기 인덕터로부터 상기 커패시터로 전류를 공급하는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1스위치는 턴온시 상기 커패시터로부터 상기 인덕터로 전류가 흐르고, 상기 제2스위치는 턴온시 상기 인덕터로부터 상기 제2연결단으로 전류가 흐르도록 배치되는 애드온 타입 전류 펄스 발생 회로.
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