KR102299482B1 - Method of series charging and discharging without current ON and OFF - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for connecting a plurality of secondary batteries in series to be charged and discharged with one bidirectional main charge and discharge power supply apparatus. A series charging and discharging method without a current on and off and an apparatus thereof add auxiliary charging power supply apparatuses in parallel to each secondary battery to resolve a capacity difference between each secondary battery, and are configured to continuously charge and discharge according to a predetermined recipe (electrical conditions of charge and discharge, and the like) without charging and discharging current on and off of the main charge and discharge power supply apparatus.

Description

전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법{Method of series charging and discharging without current ON and OFF}Method of series charging and discharging without current ON and OFF

본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 방법에 있어서, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 개별전지의 용량차이를 해소하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to a method for charging and discharging a plurality of secondary batteries in series with a single bidirectional main charge/discharge power supply. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus without interruption of current configured to continuously charge/discharge according to a predetermined recipe without intermittent (on/off) of the charging/discharging current of the discharge power supply.

2차전지(리튬전지 등 충전과 방전을 반복해서 사용하는 전지의 총칭함)는 제조와 사용과정에서 소정의 레시피(충전 및 방전의 전기적 조건 등)에 따라 충전과 방전을 하게 된다. Secondary batteries (a generic term for batteries that repeatedly use charging and discharging, such as lithium batteries) are charged and discharged according to a predetermined recipe (electrical conditions for charging and discharging, etc.) during manufacturing and use.

충방전 동작 특성의 결과에 따라 전지의 양불판정 및 선별(sorting)이 되므로 2차전지 제조공정에서 대단히 중요한 공정이다. It is a very important process in the secondary battery manufacturing process because it determines whether the battery is good or bad and sorts it according to the result of the charging/discharging operation characteristics.

충방전 장치는 전기차용 대용량 2차전지의 생산량이 폭발적으로 증가함에 따라 막대한 설비비용의 증가뿐 만 아니라 운용과정에서 소비되는 전력과 그에 동반하는 냉난방 등은 2차전지의 경제성에 영향을 주는 중요한 사항이며, 동시에 충방전 공정에서 2차전지의 안전성 향상을 위한 계측 및 검사기능도 요구되고 있다.As the production of large-capacity secondary batteries for electric vehicles increases explosively, not only the huge increase in facility costs, but also the electricity consumed in the operation process and accompanying heating and cooling are important matters that affect the economic feasibility of secondary batteries. At the same time, measurement and inspection functions for improving the safety of secondary batteries in the charging and discharging process are also required.

2차전지는 충방전 전력량에 따라 전압과 전류가 가변되는 특성이 있다. 통상의 충전레시피는 먼저 소정의 전류로 정전류충전을 하면 전지의 전압이 서서히 상승하며 소정의 설정전압(혹은 최대전압)에 도달한 후, 소정의 설정전압을 유지하면서 충전전류를 서서히 감소시켜 소정의 설정전류(혹은 컷오프 전류)에 도달하면 충전공정이 마무리 된다. The secondary battery has a characteristic that the voltage and current vary according to the amount of charge and discharge power. In a normal charging recipe, when a constant current is first charged with a predetermined current, the voltage of the battery rises gradually and reaches a predetermined set voltage (or maximum voltage), and then the charging current is gradually decreased while maintaining the predetermined set voltage to obtain a predetermined voltage. When the set current (or cut-off current) is reached, the charging process is finished.

통상의 방전레시피는 소정의 정전류로 방전을 하면 전지의 전압이 서서히 하강하며 소정의 설정전압(혹은 컷오프 전압)에 도달하면 방전공정이 마무리 된다.In a typical discharge recipe, when a predetermined constant current is discharged, the voltage of the battery gradually drops, and when a predetermined set voltage (or cut-off voltage) is reached, the discharge process is completed.

2차전지의 전지용량이 큰 전지는 같은 전류로 충방전을 하여도 전압변동이 적은 것이며, 복수개의 전지를 직렬로 연결하여 충방전 할 때 상기 용량차이를 보정해주는 장치가 없으면 충방전레시피에 맞는 충방전이 불가능한 문제점이 있다.A battery with a large battery capacity of the secondary battery has little voltage fluctuation even when charging and discharging with the same current. There is a problem that charging and discharging is impossible.

복수개의 2차전지를 직렬로 연결하거나 분리하기 위하여 회로에 릴레이스위치를 사용할 수밖에 없는데, 충전이나 방전공정이 먼저 마무리된 전지를 회로에서 분리하고자 하면 릴레이 스위치가 작동하는 순간에 순간적이나마 주충방전 전원장치의 전류가 단속(on/off)되고 전류 및 전압의 측정에 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있다.In order to connect or separate a plurality of secondary batteries in series, there is no choice but to use a relay switch in the circuit, but if you want to separate the battery that has completed the charging or discharging process first from the circuit, the moment the relay switch operates, the There is a problem in that the current is interrupted (on/off) and an error may occur in the measurement of current and voltage.

다수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 충방전하는 장치의 전압 및 전류 센서 등은 고도의 정밀도와 분해능을 유지하기 위하여 원천적으로 고사양(일반적으로 고가임)의 센서를 사용하고, 주기적으로 검교정을 한다. In order to maintain high precision and resolution, the voltage and current sensors of devices that charge and discharge a plurality of secondary batteries in series use high-spec (generally expensive) sensors and periodically calibrate them.

2차전지 충방전 장치의 안전성(safety) 문제는 아주 중요한 사항이며, 실시간으로 주요 위험요소를 감지해야하는 기능은 장치의 안전성 측면에서 매우 중요하다. The safety issue of secondary battery charging/discharging devices is very important, and the ability to detect major risk factors in real time is very important in terms of device safety.

충방전 장치에서 동작 중에 전지자체의 발열이나 변형 등 문제가 있을 수 있고, 전지의 전극에서 접촉불량으로 전압 강하나 발열이 일어나는 경우가 가장 빈번하게 발생하는 위협요인이다.During operation in the charging/discharging device, there may be problems such as heat or deformation of the battery itself, and voltage drop or heat generation due to poor contact at the electrode of the battery is the most frequent threat factor.

2차전지의 충방전 장치는 통상 무인 자동화된 설비이며, 필요 시 운용프로그램의 개선이나 업그레이드를 하여야 하는데, 고전압 대전류로 운전되고 있는 설비의 개수가 워낙 많은 경우는 제어프로그램의 수정이나 업그레이드작업이 어려운 문제점이 있다.Secondary battery charging/discharging devices are usually unmanned and automated facilities, and if necessary, improvement or upgrade of the operation program is required. There is a problem.

대한민국 특허등록번호 제10-1451009호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1451009 대한민국 특허등록번호 제10-1470735호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1470735 대한민국 특허등록번호 제10-1397887호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1397887

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상 없이 충방전을 수행하도록 구성하여 충방전 장치의 수를 1개로 단순화할 수 있어 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있는 전류의 단속이 없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging and discharging without interruption (on/off) of the charging/discharging current of the battery with one bidirectional main charging/discharging power supply. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus that is automatically controlled without interruption of current, which can reduce the number of units to one, thereby reducing equipment and operating costs.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상없이 충방전을 수행하도록 구성하여 주충방전장치의 동작 전압이 전지 1개의 전압보다 전지갯수배 만큼 높아지므로 전력변환 효율이 향상되어 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있는 전류의 단속없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging and discharging without interruption (on/off) of the charging/discharging current of the battery with one bidirectional main charging/discharging power supply device. To provide a series-type charging/discharging method and device that is automatically controlled without interruption of current, which can reduce equipment and operating costs by improving power conversion efficiency as the operating voltage of the device is higher than the voltage of one battery by several times the voltage of one battery .

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상 없이 충방전을 수행하도록 구성하되, 직렬로 연결된 복수개의 개별전지 각각에 병렬로 보조충전 전원장치를 부가하여 개별전지 간의 용량차이를 보정하도록 구성된 전류의 단속없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging and discharging without interruption (on/off) of the charging/discharging current of the battery with one bidirectional main charging/discharging power supply device, An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus that is automatically controlled without interruption of current, configured to correct a capacity difference between the individual batteries by adding an auxiliary charging power supply device in parallel to each of a plurality of individual batteries connected to each other.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제로, 개별 전지간의 용량차이를 보정하는 목적의 보조충전 전원장치는 주충방전기의 입력단인 직류그리드 전원 혹은 별도의 외부전원을 입력으로 하고 개별전지의 전압을 출력으로 하는 절연형 단방향 직류변환기(DC-DC converter)로 구성되어 전류의 단속없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As another problem to be solved by the present invention, the auxiliary charging power supply for the purpose of correcting the capacity difference between individual batteries uses a DC grid power or a separate external power source, which is the input terminal of the main charger/discharger, as an input, and outputs the voltage of the individual batteries as an output. It is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus which is composed of an insulated unidirectional DC converter (DC-DC converter) and is automatically controlled without interruption of current.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제로, 복수 개의 2차전지가 직렬로 연결된 직렬형 충방전 방법 및 장치를 이용하므로 주충방전 전원장치의 고사양 전류센서에 맞추어 개별전지의 일반사양의 전류센서를 주기적으로 자동 교정할 수 있으므로 제조단가를 절감할 수 있는 전류의 단속없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As another problem to be solved by the present invention, since a series-type charging/discharging method and device in which a plurality of secondary batteries are connected in series is used, the current sensor of the general specification of the individual battery is periodically adjusted in accordance with the high-spec current sensor of the main charging/discharging power supply device. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus that is automatically controlled without interruption of current that can reduce manufacturing cost because it can be automatically calibrated.

이는 통상 장시간의 동작에 의하여 일어나는 개별전지의 일반사양 전류센서의 이득(gain)값의 변화나 옵셋(off-set)값 및 드리프트(drift)값 등을 주기적으로 정밀 교정해 주므로, 저가의 일반사양 전류센서들이 고사양의 전류센서의 성능과 동일 또는 유사한 특성을 발휘할 수 하는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.This is a low-cost general specification because it periodically corrects the change in the gain value, the offset value, and the drift value of the general specification current sensor of the individual battery caused by operation for a long time. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus in which current sensors can exhibit the same or similar characteristics as those of high-spec current sensors.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 주충방전 전원장치의 출력전압과 개별전지 전압의 합을 실시간으로 비교하는 기능이 부가되므로 개별전지를 포함한 접촉부의 이상상태를 실시간으로 확인하는 것이 가능하여 발열이 예상되는 전위차를 실시간으로 인식하여 선제적으로 사고를 예방할 수 있으므로 기존의 발열상태로 판별하는 방법과 대비하여 충방전 전원장치의 안전성을 향상시킬 수 있는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is that a function of comparing the sum of the output voltage of the main charge/discharge power supply device and the voltage of individual cells in real time is added, so that it is possible to check the abnormal state of the contact part including the individual cells in real time, so that heat is generated. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and device capable of improving the safety of a charging/discharging power supply device in comparison with the existing method of determining a heat state because it is possible to preemptively prevent an accident by recognizing the expected potential difference in real time.

본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 직렬형충방전 장치의 제어 프로그램을 수정하거나 업그레이드 시키고자 할 때, 개별전지의 충방전 컨트롤러의 프로그램을 수정하거나 업그레이드를 하지 않고 전지 개수보다 월등히 적은 개수의 주충방전 전원장치의 컨트롤러에만 원격 통신 등으로 프로그램을 수정하거나 업그레이드를 시킬 수 있으므로 설비의 사후관리의 용이성을 크게 향상시킨 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to modify or upgrade the control program of the series-type charge/discharge device, without modifying or upgrading the program of the charge/discharge controller of the individual battery, and the number of main charge/discharge significantly less than the number of batteries An object of the present invention is to provide a serial-type charging/discharging method and apparatus that greatly improves the ease of post-management of facilities because only the controller of the power supply can modify the program or upgrade the program through remote communication.

본 발명 과제의 해결 수단은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 방법 및 장치에 있어서, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 개별전지의 용량차이를 보정하여 해소하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 충방전 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.In a method and apparatus for charging and discharging a plurality of secondary batteries in series by connecting a plurality of secondary batteries in series to one bidirectional main charge/discharge power supply, the method and apparatus for solving the problems of the present invention include adding an auxiliary charging power supply to the individual batteries in parallel to increase the capacity difference of the individual batteries A series-type charging/discharging method and apparatus without interruption of current configured to correct and discharge the charging/discharging current of the main charging/discharging power supply device continuously according to a predetermined charging/discharging recipe without interruption (on/off) is to provide

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 보조충전 전원장치의 전기입력은 주충방전 전원장치의 입력단인 직류그리드 전원으로 구성하거나 혹은 별도의 직류 및 교류 전력 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되며, 마이크로컨트롤러를 포함하는 별도의 제어기를 구성된 보조충전 전원장치로 개별전지의 전압과 전류를 가감하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the electrical input of the auxiliary charging power supply is composed of a DC grid power source, which is the input terminal of the main charging/discharging power supply, or is composed of one of separate DC and AC power, and the output is the voltage of the individual battery. A series-type charging/discharging method and device without interruption of current configured to increase or decrease the voltage and current of individual cells as an auxiliary charging power supply comprising a separate controller including a microcontroller is to provide

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 '가장 용량이 적은 전지'의 전압이 제일 먼저 소정의 설정전압(혹은 최대전압, 리튬전지의 예시로 4,200mV 등)에 도달하게 되는데, 주충방전 전원장치는 상기 '가장 용량이 적은 전지'에 맞추어 정전압충전(충전 전류를 소정의 레시피에 따라)을 하고, 이보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별 전지들이 전류의 단속(on/off)없이 소정의 충전레시피 대로 충전이 완료되도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, when the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe during series charging, the voltage of the 'battery with the least capacity' is first set to a predetermined set voltage ( Or the maximum voltage, 4,200mV as an example of a lithium battery) is reached, and the main charge/discharge power supply performs constant voltage charging (according to a predetermined recipe for charging current) according to the 'battery with the least capacity', and has a capacity higher than this. These large other batteries supplement the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe, so that all individual batteries can be charged according to the predetermined charging recipe without interruption of the current. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 개별 전지간의 용량차이를 보정하는 목적의 보조충전 전원장치는 주충방전기의 입력단인 직류그리드 전원 혹은 별도의 외부 전원을 입력으로 하고 개별전지의 전압을 출력으로 하는 절연형 단방향 직류변환기(DC-DC converter)이며, 본 발명에 따른 직렬로 연결된 전지들의 충전공정에서는 용량이 큰 전지의 충전전류를 보충해주며, 방전공정에서는 용량이 적은 전지의 방전전류를 보충해주는 기능을 하도록 구성된 단속이 없는 직렬형 충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the auxiliary charging power supply for the purpose of correcting the capacity difference between individual batteries uses a DC grid power source or a separate external power source, which is the input terminal of the main charger/discharger, as an input, and outputs the voltage of the individual batteries as an output. In the charging process of batteries connected in series according to the present invention, the charging current of a battery with a large capacity is supplemented, and in the discharging process, the discharging current of a battery with a small capacity is supplemented. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus without interruption configured to perform a function.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 상기 보조충전 전원장치는 직렬로 연결된 전지들의 충전공정에서는 용량이 큰 전지의 충전전류를 보충해주며, 방전공정에서는 용량이 적은 전지의 방전전류를 보충해주는 기능을 하며, 이러한 보조충전 전원장치는 고주파 스위칭 전원장치로 구성하고 본 발명에 따라 제공되는 제어프로그램을 메모리에 탑재하고 마이크로프로세서로 제어프로그램을 실행하여 정밀 제어하여 전력손실의 최소화하면서 본 발명에 따른 충방전 레시피 및/또는 충방전 프로파일에 따라 자동으로 제어되어 충방전 동작을 하도록 구성된 전류의 단속이 없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the auxiliary charging power supply supplements the charging current of a battery with a large capacity in the charging process of the batteries connected in series, and supplements the discharging current of a battery with a small capacity in the discharging process This auxiliary charging power supply is composed of a high-frequency switching power supply, the control program provided according to the present invention is loaded in the memory, and the control program is executed with a microprocessor to precisely control the power loss while minimizing the power loss according to the present invention. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus that is automatically controlled without interruption of a current configured to perform a charging/discharging operation by being automatically controlled according to a charging/discharging recipe and/or a charging/discharging profile.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 충방전 전원장치의 전류센서 교정을 주충방전 전원장치의 고사양 전류센서에 맞추어 충방전 동작 중 소정의 조건에서 주기적으로 자동으로 정밀 교정작업을 수행하도록 구성되고, 주충방전 전원장치는 출력 전압과 전류를 정밀하게 인식하고 있으며 동시에 본 발명에 따른 제어프로그램을 탑재한 개별전지 제어용 마이크로프로세서와 충방전 데이터를 주고받으면서 충방전하도록 구성되며, 상기 개별전지들의 전압값의 합과 주충방전 전원장치의 출력전압의 차이가 설정된 값 이상으로 인식되면 직렬형충방전회로에서 이상이 발생한 것으로 인식하도록 구성된 전류의 단속이 없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the current sensor calibration of the charging/discharging power supply device is configured to automatically and periodically perform precision calibration work under a predetermined condition during the charging/discharging operation according to the high-spec current sensor of the main charging/discharging power supply device, , the main charge/discharge power supply device is configured to precisely recognize the output voltage and current, and to charge/discharge while exchanging charge/discharge data with the microprocessor for controlling individual cells loaded with the control program according to the present invention at the same time, and the voltage values of the individual cells To provide a series-type charging/discharging method and apparatus that is automatically controlled without interruption of the current configured to recognize that an abnormality has occurred in the series-type charging/discharging circuit when the difference between the sum of .

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 주충방전 전원장치의 출력전압은 개별전지 전압의 합과 동일하거나 접촉부에서의 전압강하(개별 전지당 통상 수mV 이하) 정도이어야 이상적이나, 전지접촉부나 릴레이 접점이 접촉불량일 경우에 이들 전압 차이가 설정된(소정) 값 이상으로 검출될 경우에, 이때 설비의 운전을 정지시키고 안전에 관한 예방조치를 취할 수 있도록 경고 메시지를 생성하여 알려주는 수단을 구비한 전류의 단속이 없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the output voltage of the main charging/discharging power supply device should ideally be equal to the sum of the individual battery voltages or the voltage drop at the contact (usually several mV or less per individual battery). In the case of contact failure, when these voltage differences are detected over a set (predetermined) value, a means for generating and notifying a warning message so as to stop the operation of the equipment and take safety precautions; An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus that is automatically controlled without interruption of current.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 2차전지의 충방전 장치는 통상 대단히 많은 수량(전지 개수로 수 만개 이상)을 취급하고 있는데 제어장치의 운전 프로그램을 수정하거나 업그레이드시키는 문제가 용이하지 않으나, 본 발명은 직렬형 충방전 장치를 제어하는 주충방전 전원장치의 컨트롤러(전지갯수의 수십분의 1)에 원격통신(일례로 이더넷 등)으로 용이하게 프로그램 수정이나 업그레이드를 수행할 수 있도록 구성된 전류의 단속이 없이 자동으로 제어되는 직렬형충방전 방법 및 장치를 제공하는데 있다. As a means of solving another problem of the present invention, the secondary battery charging/discharging device usually handles a very large quantity (tens of thousands or more in the number of batteries), but it is not easy to modify or upgrade the operation program of the control device. , the present invention is a current configured so that program modification or upgrade can be easily performed by remote communication (eg, Ethernet, etc.) to the controller (one tenth of the number of batteries) of the main charging/discharging power supply device that controls the serial type charging/discharging device. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging method and apparatus that is automatically controlled without interruption.

본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 주충방전 전원장치로 충방전을 하면 설비의 간소화에 따른 설비 비용을 줄일 수 있는 상승된 효과 및 주충방전장치의 동작 전압이 전지 1개의 전압보다 전지갯수배 만큼 높아지므로 전력변환효율이 높아져 운용비용을 줄일 수 있는 상승된 효과가 있다. According to the present invention, when a plurality of secondary batteries are connected in series to charge/discharge with one main charge/discharge power supply device, the increased effect of reducing the equipment cost due to the simplification of equipment and the operating voltage of the main charge/discharge device is higher than the voltage of one battery. As it increases as many times as the number of batteries, the power conversion efficiency is increased, which has an increased effect of reducing operating costs.

본 발명의 또 다른 효과는 통상의 직렬형 충방전 장치에서 요구되는 개선사항으로 릴레이 스위치의 단속에 따른 주충방전 전류의 단속(on/off)현상과 그로 인한 전압 및 전류의 계측오류에 대한 우려를 해소할 수 있는 유리한 효과가 있다.Another effect of the present invention is an improvement required in a typical series-type charging/discharging device, and concerns about the intermittent (on/off) phenomenon of the main charging/discharging current according to the intermittent of the relay switch and the measurement error of voltage and current resulting therefrom. There is a beneficial effect that can be resolved.

본 발명의 또 다른 효과는 복수개의 2차전지가 직렬로 연결된 충방전 공정에서 모든 전지의 충방전 사이클이 완료되기 전에 릴레이 스위치 등에 의한 전지사이의 전류 분리가 없어, 주충방전 전류의 단속이 없을 뿐만 아니라 주충방전 전원장치의 출력 전압변화가 적으므로 주충방전 전원장치의 동작효율이 높은 조건에서만 작동할 수 있어 전력효율 개선 및 운용비용이 절감되는 상승된 효과가 있다.Another effect of the present invention is that in the charging/discharging process in which a plurality of secondary batteries are connected in series, there is no current separation between the batteries by a relay switch or the like before the charging/discharging cycles of all batteries are completed, so there is no interruption of the main charge/discharge current. Since the change in the output voltage of the main charge/discharge power supply is small, the main charge/discharge power supply can operate only under conditions of high operating efficiency, thereby improving power efficiency and reducing operating costs.

본 발명의 또 다른 효과는 본 발명에 따라 제공되는 충방전 레시피 및/또는 충방전 프로파일에 따라 제어되도록 설계 제작된 제어프로그램을 탑재하고 이를 실행하는 마이크로프로세서 등으로 정밀 제어하도록 구성하여 전력손실을 최소화하면서 충방전이 자동으로 제어되는 상승된 효과가 있다. Another effect of the present invention is to minimize power loss by mounting a control program designed and manufactured to be controlled according to the charging/discharging recipe and/or charging/discharging profile provided according to the present invention and configured to precisely control it with a microprocessor or the like that executes it. While charging and discharging are automatically controlled, there is an enhanced effect.

본 발명의 또 다른 효과는 다수개의 2차전지가 직렬로 연결된 직렬형 충방전 방법을 이용하므로 주충방전 전원장치의 고사양 전류센서에 맞추어 개별전지의 일반사양의 전류센서를 주기적으로 자동 교정할 수 있도록 구성함에 의하여 제작단가를 절감할 수 있는 상승된 효과이 있다. Another effect of the present invention is to use a series charging/discharging method in which a plurality of secondary batteries are connected in series, so that the current sensor of the general specification of the individual battery can be periodically automatically calibrated in accordance with the high specification current sensor of the main charging/discharging power supply. By doing so, there is an increased effect of reducing the manufacturing cost.

이는 통상 장시간의 동작에 의하여 일어나는 개별전지의 일반사양 전류센서의 이득(gain)값의 변화나 옵셋(off-set)값 및 드리프트(drift)값 등을 주기적으로 고사양 전류센서에 맞추어 교정해 주므로, 저가의 일반사양 전류센서가 고사양의 전류센서와 동일 또는 유사한 특성을 발휘할 수 있게 하는 유리한 효과가 있다.This is because it periodically corrects the change in the gain value, the offset value and the drift value of the general specification current sensor of the individual battery caused by long-term operation in accordance with the high specification current sensor. There is an advantageous effect of enabling a low-cost general specification current sensor to exhibit the same or similar characteristics as a high specification current sensor.

본 발명의 또 다른 효과는 주충방전 전원장치의 출력전압과 개별전지 전압의 합을 실시간으로 비교하는 기능이 부가되므로 개별전지를 포함한 접촉부의 이상여부를 실시간으로 확인하는 것이 가능하므로 기존의 발열상태로 판별하는 방법과 대비하여 충방전 전원장치의 안전성을 향상시키는 유리한 효과가 있고, 발열이 예상되는 전위차를 실시간으로 인식하여 선제적으로 사고를 예방할 수 있는 상승된 효과가 있다.Another effect of the present invention is that a function of comparing the sum of the output voltage of the main charge/discharge power supply device and the voltage of individual cells in real time is added, so it is possible to check in real time whether there is an abnormality in the contact part including the individual cells, so that the existing heat generation state is restored. There is an advantageous effect of improving the safety of the charging/discharging power supply device compared to the method of determining, and there is an increased effect of preemptively preventing accidents by recognizing the potential difference in which heat is expected in real time.

본 발명의 또 다른 효과는 충방전 장치의 제어 프로그램을 수정하거나 업그레이드 시키고자 할 때, 개별전지의 충방전 컨트롤러의 프로그램을 수정하거나 업그레이드를 하지 아니하고 전지 개수보다 월등히 적은 개수의 주충방전 전원장치의 컨트롤러만 원격 통신 등으로 프로그램을 수정하거나 업그레이드를 시키는 방식으로 구성함으로 설비의 사후관리의 용이성이 크게 향상되는 상승된 효과가 있다. Another effect of the present invention is to modify or upgrade the control program of the charging/discharging device, without modifying or upgrading the program of the charging/discharging controller of individual batteries, and the number of controllers of the main charging/discharging power supply device significantly less than the number of batteries. However, there is an increased effect of greatly improving the easiness of post-management of the facility by modifying the program or upgrading it through remote communication.

도 1은 본 발명에 따른 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 도시한 것이다.
도 2는 통상적인 2차 전지의 충방전 특성도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 충전 특성도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 방전 특성도를 도시한 것이다. 1 shows a series-type charging/discharging device without current interruption according to the present invention.
2 is a view showing the charging and discharging characteristics of a typical secondary battery.
3 is a diagram illustrating charging characteristics of a secondary battery having a capacity difference according to the present invention.
4 is a diagram illustrating discharge characteristics of a secondary battery having a capacity difference according to the present invention.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다. Let's look at the specific content for carrying out the present invention.

본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전을 수행하도록 구성된 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 방법 및 장치이다.The present invention is a series-type charging/discharging method and apparatus without current interruption configured to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging/discharging with one bidirectional main charging/discharging power supply.

또한, 본 발명은 양방향 주충방전 전원장치에 충방전을 위하여 직렬로 연결된 복수개의 개별전지는 각각 용량의 차이가 있을 수 있으며, 이러한 개별전지의 용량 차이를 보정하기 위하여 각각의 개별전지에 병렬로 보조충전 전원장치를 부가 설치하여 보충(보정)이 가능하도록 정밀 제어할 수 있도록 구성된 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치 및 방법이다.In addition, according to the present invention, a plurality of individual batteries connected in series for charging and discharging in a bidirectional main charge/discharge power supply may have a difference in capacity, respectively. It is a series-type charging/discharging device and method without current interruption configured to be able to precisely control so that supplementation (correction) is possible by additionally installing a charging power supply.

본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다. Let's look at specific embodiments of the present invention.

<실시 예><Example>

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. A detailed embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 도시한 것이다. 1 shows a series-type charging/discharging device without current interruption according to the present invention.

도 2는 통상적인 2차 전지의 충방전 특성도를 도시한 것이다. 2 is a view showing the charging and discharging characteristics of a typical secondary battery.

도 3은 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 충전 특성도(레시피 & 프로파일)를 도시한 것이다. Figure 3 shows the charging characteristic diagram (recipe & profile) of the secondary battery having a difference in capacity according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 방전 특성도(레시피 & 프로파일)를 도시한 것이다. 4 shows a discharge characteristic diagram (recipe & profile) of a secondary battery with a difference in capacity according to the present invention.

본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(예; Relay on/off)현상의 발생 없이 충방전을 수행하도록 구성하여 주충방전장치의 동작 전압이 전지1개의 전압보다 전지 갯수배 만큼 높아지므로 전력변환 효율이 높아지므로 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있는 전류 단속이 없는 직렬형충방전의 방법 및 장치이다.In the present invention, a plurality of secondary batteries are connected in series to perform charging and discharging without occurrence of intermittent (eg, relay on/off) phenomenon of charging/discharging current of the battery with one bidirectional main charging/discharging power supply device. Since the operating voltage is higher than the voltage of one battery by the number of batteries, the power conversion efficiency is increased, and thus, it is a method and apparatus for series charging and discharging without current intermittent that can reduce facility and operating costs.

본 발명의 명세서 상에서 '단계 및/또는 구성'이라는 표현은 직렬형충방전을 위한 본 발명이 소정의 하드웨어 구성과 메모리에 탑재된 제어프로그램을 마이크로프로세서가 실행하여 얻어지는 구성 등을 포함하고 있으므로 방법 발명과 장치 발명을 모두 포함하고 있음을 의미하는 것이다.
본 발명의 명세서 상의 '2차전지', '전지' 및 '개별전지' 는 모두 동일한 의미를 가지며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충방전을 수행할 수 있는 통상적인 '2차전지'와 동일한 의미를 가짐을 용이하게 이해할 수 있다. In the specification of the present invention, the expression 'step and/or configuration' means that the present invention for serial type charge/discharge includes a predetermined hardware configuration and a configuration obtained by executing a control program loaded in a memory by a microprocessor, so the method invention and This means that all device inventions are included.
'Secondary battery', 'battery' and 'individual battery' in the specification of the present invention all have the same meaning, and those of ordinary skill in the art can perform charging and discharging of a conventional 'secondary battery' It can be easily understood that it has the same meaning as '.

통상적인 2차전지는 도 2에서와 같이 충전 시에는 정전류 및 정전압충전의 2가지 모드로 하고, 방전 시에는 정전류방전 만으로 수행된다. A typical secondary battery is charged in two modes, constant current and constant voltage charging, as shown in FIG. 2, and only constant current discharging is performed during discharging.

도 2에서, 충전하기 전 전지에 소정의 정전류(도2의 53)로 충전하면, 전지의 초기전압(도2의 51)이 서서히 상승하여 소정의 최고전압(도2의 52)(하나의 예; 4,200mV)에 도달하는 단계 및/또는 구성을 포함한다.In Fig. 2, when the battery is charged with a predetermined constant current (53 in Fig. 2) before charging, the initial voltage (51 in Fig. 2) of the battery gradually rises to a predetermined maximum voltage (52 in Fig. 2) (one example) ; 4,200 mV) and/or configuration.

이때부터 전지의 전압은 최대전압(도2의 52)을 유지하면서 충전전류를 서서히 줄여 소정의 컷오프 전류(54)에 도달하면 충전 사이클이 완료되는 단계를 포함한다.From this time, the voltage of the battery is maintained at the maximum voltage (52 in FIG. 2) and the charging current is gradually decreased to reach a predetermined cut-off current 54, and the charging cycle is completed.

도 2에서, 방전 공정은 소정의 정전류(도2의 55)로 방전을 시작하게 되며, 전지의 전압이 서서히 하강하여 소정의 컷오프 전압(도2의 56)(하나의 예; 2,800mV)에 도달하면 방전사이클이 완료된다.In FIG. 2, the discharging process starts discharging with a predetermined constant current (55 in FIG. 2), and the voltage of the battery gradually drops to reach a predetermined cut-off voltage (56 in FIG. 2) (one example; 2,800 mV). This completes the discharge cycle.

다음은 본 발명에 따른 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 도 1에 기초하여 구체적으로 살펴본다.Next, a series-type charging/discharging device without current interruption according to the present invention will be described in detail based on FIG. 1 .

본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전을 수행하되, 보조충전 전원장치를 개별전지 각각에 병렬로 부가 설치하여 개별전지의 용량차이를 보정(또는 보충)하는 구성 및 단계를 포함한다. According to the present invention, a plurality of secondary batteries are connected in series to perform charging and discharging with one bidirectional main charge/discharge power supply device, and an auxiliary charging power supply device is additionally installed in each individual battery in parallel to correct the capacity difference of the individual batteries (or supplement ), including the configuration and steps.

본 발명은 복수개의 2차전지들을 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하도록 구성되며, 이러한 구성은 (1) 충방전 장치의 수량이 1개로 단순화되어 설치공간 및 설비비용을 줄이는 효과가 있으며, (2) 주충방전장치의 동작 전압이 전지1개의 전압보다 직렬로 연결된 복수개의 전지갯수배 만큼 높아지므로 전력변환 효율이 높아지므로 운용비용의 절감할 수 있는 상승된 효과가 있다. The present invention is configured to connect a plurality of secondary batteries in series to charge and discharge a single bidirectional main charge/discharge power supply device. This configuration reduces the installation space and equipment cost by (1) simplifies the number of charge/discharge devices to one. (2) Since the operating voltage of the main charging/discharging device is higher than the voltage of one battery by the number of times the number of batteries connected in series, the power conversion efficiency is increased, so there is an increased effect of reducing the operating cost.

또한, 본 발명은 (3) 개별전지 간의 용량차이를 보상해주고, (4) 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상이 없도록 하는 하기의 장치 및 방법이 필요하다.In addition, the present invention requires the following apparatus and method for (3) compensating for the capacity difference between individual cells and (4) preventing the intermittent (on/off) phenomenon of the charge/discharge current of the battery.

본 발명에 따른 개별 전지간의 용량차이를 보정하는 목적의 보조충전 전원장치는 주충방전기의 입력단인 직류그리드 전원 혹은 별도의 외부전력을 입력으로 하고 개별전지의 전압을 출력으로 하는 절연형 단방향 직류변환기(DC-DC converter)이다.The auxiliary charging power supply for the purpose of correcting the capacity difference between individual batteries according to the present invention is an insulated unidirectional DC converter ( DC-DC converter).

본 발명에 따른 보조충전 전원장치는 직렬로 연결된 개별전지(2차전지)들의 충전공정에서 용량이 큰 전지의 충전전류를 보충해주며, 방전공정에서는 용량이 적은 전지의 방전전류를 보충해주는 기능을 하도록 구성되어 있다.The auxiliary charging power supply device according to the present invention supplements the charging current of a battery with a large capacity in the charging process of individual batteries (secondary batteries) connected in series, and supplements the discharge current of a battery with a small capacity in the discharging process. is configured to do so.

또한, 본 발명에 따른 보조충전 전원장치는 고주파 스위칭 전원장치로 구성됨이 바람직하고, 전력손실의 최소화하도록 설계 제작된 제어프로그램을 메모리에 탑재하고 마이크로프로세서 등으로 실행하여 정밀 제어하도록 구성되어 있다.In addition, the auxiliary charging power supply according to the present invention is preferably configured as a high-frequency switching power supply, and is configured to precisely control the control program designed and manufactured to minimize power loss in a memory and execute it with a microprocessor or the like.

도 1을 바탕으로, 본 발명에 따른 전류의 단속이 없는 직렬형충방전의 방법 및 장치에 대하여 살펴본다. Based on FIG. 1, a method and apparatus for charging and discharging in series without interruption of current according to the present invention will be described.

본 발명은 직렬형 충방전 장치에 공급되는 고전압 직류전원, 즉 연결된 총 전지의 전압의 합보다 높은 직류그리드①는 소정의 전압 범위(하나의 예; 최저300VDC ~ 최고 350VDC 등)내에서 직류를 공급하도록 구성되며, 연결된 모든 전지가 동시에 최고전압에 도달하면 통상의 교류전력망(국가전력공급망)으로 전력을 변환시켜 상기 소정의 전압범위를 유지하도록 제어된다.In the present invention, the high-voltage DC power supplied to the series-type charging/discharging device, that is, the DC grid ① higher than the sum of the voltages of the connected total batteries, supplies DC within a predetermined voltage range (one example; minimum 300VDC to maximum 350VDC, etc.) When all the connected batteries reach the highest voltage at the same time, the power is converted to a normal AC power grid (national power supply network) and controlled to maintain the predetermined voltage range.

양방향 주충반전 전원장치②는 하기 직렬로 연결된 복수개의 2차전지들에 충방전 레시피(도2 참조)에 따라 전류원(current source)으로 충방전기능을 수행하도록 구성된다.The bidirectional main charging/reversing power supply ② is configured to perform a charging/discharging function as a current source according to a charging/discharging recipe (see FIG. 2 ) for a plurality of secondary batteries connected in series.

개별전지⑥들은 전체회로에 연결되기 위하여 양방향 연결릴레이③와 바이패스 릴레이④로 연결되거나 혹은 분리되는데, 통상적인 방법(기존의 방법)에서는 이때 주전류의 단속(on/off)이 릴레이 소자 등에 의하여 발생한다. Individual batteries⑥ are connected or separated by bidirectional connection relay ③ and bypass relay ④ in order to be connected to the entire circuit. Occurs.

릴레이 소자가 작동하는 순간에 순간적이나마 주충방전 전원장치의 전류가 단속(on/off)되고 전류 및 전압의 측정에 오류가 발생될 수 있다.At the moment when the relay element operates, the current of the main charge/discharge power supply may be momentarily interrupted (on/off) and errors may occur in the measurement of current and voltage.

전지를 연결하는 양극그립⑤과 음극그립⑧으로 전지전압⑨을 검출하며, 직렬로 연결된 전류센서⑦에서 실제 전지⑥에 흘러가는 전류신호⑩를 검출하여 마이크로프로세서 등으로 제어되는 전지제어기⑪의 입력신호로 제공된다. The battery voltage ⑨ is detected with the positive grip ⑤ and the negative grip ⑧ that connect the battery, and the current signal ⑩ flowing to the actual battery ⑥ is detected by the serially connected current sensor ⑦, and the input signal of the battery controller ⑪ controlled by a microprocessor, etc. is provided as

전지제어기⑪는 상위 컨트롤러와 양방향통신(16)을 통해서 충방전 정보를 주고 받으면서 마이크로프로세서로 메모리에 탑재된 본 발명에 따른 충방전 제어프로그램을 실행하여 서로 연동하여 정밀 제어하도록 구성되어 있다. The battery controller ⑪ is configured to execute a charge/discharge control program according to the present invention loaded in a memory with a microprocessor while exchanging charge/discharge information with the upper controller through the bidirectional communication 16 to interwork with each other to precisely control.

본 발명에 따른 보조충전 전원장치⑬는 별도의 외부전력⑮에 의하여 전력이 공급되는데 직류그리드①의 전력을 사용할 수도 있고, 별도의 교류전원을 사용할 수도 있다. The auxiliary charging power supply device ⑬ according to the present invention is powered by a separate external power ⑮, and the power of the DC grid ① may be used or a separate AC power source may be used.

보조충전 전원장치⑬는 전지제어기의 제어에 따라 소정의 전류⑫를 개별전지⑥에 보충하여 충방전 레시피에 맞는 충방전이 이루어지게 한다.The auxiliary charging power supply ⑬ supplements the individual battery ⑥ with a predetermined current ⑫ under the control of the battery controller, so that charging and discharging according to the charging/discharging recipe is performed.

본 발명의 전지연결장치는 필요한 개수만큼 충방전 전지(2차전지)가 직렬로 연결되어 전지 한개가 연결되는 것(병렬 연결)에 비하여 직렬 연결에 의하여 전지갯수배 만큼 고전압이 되므로 전력변환효율이 높고, 그 결과 운용비용을 낮출 수 있는 상승된 효과가 있고, 하나의 양방향 주충방전 전원장치②에 의한 충방전으로 충방전회로가 단순화되므로 설비비용을 줄일 수 있는 유리한 효과가 있다.In the battery connection device of the present invention, the required number of charge/discharge batteries (secondary batteries) are connected in series to increase the voltage by several times the number of batteries by series connection, compared to that one battery is connected (parallel connection), so the power conversion efficiency is high. High, as a result, there is an increased effect of lowering the operating cost, and since the charging/discharging circuit is simplified by charging and discharging by one bidirectional main charging/discharging power supply ②, there is an advantageous effect of reducing the equipment cost.

다음은 도 3에 기초하여 용량차이가 있는 2차전지들의 충전 특성도에 대하여 살펴본다.Next, based on FIG. 3 , a charging characteristic diagram of secondary batteries having a difference in capacity will be described.

도 2의 충전 사이클 부분에서 용량차이가 있는 전지들을 직렬로 연결하고 하나의 주충방전 전원장치(도1의 ②)로 충전하되, '가장 용량이 적은 전지'에 맞춘 도 3의 전류패턴(도3의 75)으로 충전을 하는 단계 또는 구성을 포함한다. In the charging cycle part of FIG. 2, batteries with different capacities are connected in series and charged with one main charge/discharge power supply (② in FIG. 1), but the current pattern of FIG. 75) comprising the step or configuration of charging.

이때 용량이 상대적으로 큰 전지는 아직 최고전압(도3의 52)에 도달하지 못하였으므로 보조충전 전원장치(도1의 ⑬)에서 부족분 만큼의 전류(도3의 65)를 공급하여 보충충전을 하는 단계 또는 구성을 포함한다. At this time, since the battery with a relatively large capacity has not yet reached the maximum voltage (52 in Fig. 3), the auxiliary charging power supply (⑬ in Fig. 1) supplies the insufficient current (65 in Fig. 3) for supplementary charging. It includes steps or configurations.

주충전 전원장치는 '가장 용량이 적은 전지'가 충전이 완료되면 충전기능을 정지시키고, 상대적으로 용량이 큰 전지들은 해당전지의 전지제어기(도1의 ⑪)가 보조충전 전원장치로 충전사이클을 완성시킬 수 있는 단계 또는 구성을 포함한다. The main charging power supply stops the charging function when the 'battery with the smallest capacity' is fully charged, and for batteries with relatively large capacity, the battery controller (⑪ in Fig. Includes steps or configurations that can be completed.

이러한 과정을 거쳐서 본 발명에 따른 직렬형충방전의 방법 및 장치에서 직렬로 연결된 모든전지는 충전전류의 단속됨이 없이 충전사이클을 완료할 수 있다.Through this process, all the batteries connected in series in the method and apparatus of the series-type charge/discharge according to the present invention can complete the charge cycle without interruption of the charge current.

다음은 도 4에 기초하여 용량차이가 있는 2차전지들의 방전 특성도에 대하여 살펴본다. Next, a discharge characteristic diagram of secondary batteries having a difference in capacity will be described based on FIG. 4 .

도 2의 충전 사이클 부분에서 용량차이가 있는 전지들을 직렬로 연결하고 하나의 주충방전 전원장치(도1의 ②)로 방전하되, '가장 용량이 큰 전지'에 맞춘 도 4의 전류패턴(도4의 76)으로 방전하는 단계 또는 구성을 포함한다. In the charging cycle part of FIG. 2, batteries with different capacities are connected in series and discharged with one main charge/discharge power supply (② in FIG. 1), but the current pattern of FIG. 76) as a discharging step or configuration.

이때 용량이 상대적으로 적은 전지는 먼저 컷오프전압(도4의 56)에 도달하는데 이때부터 해당전지의 보조충전 전원장치(도1의 ⑬)에서 주방전전류 만큼의 전류(도4의 59)를 만들어 주방전회로로 보내는 단계 또는 구성을 포함한다. At this time, a battery with a relatively small capacity first reaches the cut-off voltage (56 in FIG. 4). From this point, the auxiliary charging power supply (⑬ in FIG. 1) of the battery generates a current (59 in FIG. 4) equal to the main discharge current. Includes steps or configurations for sending to the main circuit.

즉, 해당전지의 전류는 '0'이 되므로 방전이 완료된 것과 같다. That is, since the current of the corresponding battery becomes '0', it is the same as discharging is completed.

'가장 용량이 큰 전지'가 컷오프전압(도4의 56)에 도달하면 모든 전지가 전류의 단속없이 방전사이클이 완료된다.When the 'battery with the largest capacity' reaches the cut-off voltage (56 in FIG. 4), the discharge cycle is completed without interruption of current for all batteries.

상기 보조충전 전원장치는 직렬로 연결된 전지들의 충전공정에서 용량이 큰 전지의 충전전류를 보충해주며, 방전공정에서는 용량이 적은 전지의 방전전류를 보충해주는 기능을 한다.The auxiliary charging power supply functions to supplement the charging current of a battery having a large capacity in the charging process of the batteries connected in series, and supplements the discharging current of the battery having a small capacity in the discharging process.

이러한 보조충전 전원장치는 고주파 스위칭 전원장치로 구성하고 본 발명에 따라 제공되는 제어프로그램을 메모리에 탑재하고 마이크로프로세서로 탑재된 제어프로그램을 실행하여 정밀 제어하여 전력손실의 최소화하면서 본 발명에 따른 충방전 레시피 및/또는 충방전 프로파일에 따라 자동으로 제어되어 충방전 동작을 하도록 구성되어 있다.This auxiliary charging power supply is composed of a high-frequency switching power supply, the control program provided according to the present invention is loaded in the memory, and the control program mounted with the microprocessor is executed to precisely control the power loss while minimizing the charging and discharging according to the present invention. It is configured to be automatically controlled according to a recipe and/or a charging/discharging profile to perform a charging/discharging operation.

본 발명은 충방전 전원장치의 전류센서 교정을 주충방전 전원장치의 고사양 전류센서(높은 정밀도를 가진)에 맞추어 충방전 동작 중 소정의 조건에서 주기적으로 자동으로 교정작업을 수행하는 단계 또는 구성을 포함한다. The present invention includes the step or configuration of periodically and automatically performing calibration work under predetermined conditions during charge/discharge operation by matching the calibration of the current sensor of the charging/discharging power supply device to the high-spec current sensor (with high precision) of the main charging/discharging power supply device do.

보다 구체적으로, 주충방전 전원장치의 고사양 전류센서에 맞추어 개별전지의 일반사양의 전류센서를 주기적으로 자동 교정할 수 있으므로 많은 수의 고사양 전류센서를 줄일 수 있으므로 제조단가를 절감할 수 있는 유리한 효과가 있다.More specifically, since the current sensor of the general specification of the individual battery can be automatically calibrated periodically in accordance with the high-spec current sensor of the main charge/discharge power supply device, a large number of high-spec current sensors can be reduced, which has an advantageous effect of reducing the manufacturing cost. have.

상기 주충방전 전원장치는 직렬로 연결된 개별전지의 출력 전압과 전류를 정밀하게 인식하고 있으면서, 동시에 본 발명에 따른 제어프로그램을 탑재한 개별전지 제어용 마이크로프로세서와 충방전에 필요한 데이터를 주고받으면서 충방전하는 단계 또는 구성을 포함한다.The main charging/discharging power supply device accurately recognizes the output voltage and current of the individual batteries connected in series, and at the same time charging and discharging while exchanging data necessary for charging and discharging with the microprocessor for controlling individual batteries equipped with the control program according to the present invention. It includes steps or configurations.

상기 개별전지들의 전압값의 합과 주충방전 전원장치의 출력전압의 차이가 설정된(소정) 값 이상으로 인식되면 충방전 회로에 이상이 발생한 것으로 인식하는 단계 또는 구성을 포함한다. and recognizing that an abnormality has occurred in the charging/discharging circuit when the difference between the sum of the voltage values of the individual batteries and the output voltage of the main charging/discharging power supply device is recognized as greater than a set (predetermined) value.

상기 주충방전 전원장치의 출력전압은 직렬로 연결된 개별전지 전압의 합과 동일하거나 접촉부에서의 전압강하(개별 전지당 통상 수mV 이하) 정도이어야 이상적이나, 전지접촉부나 릴레이 접점이 접촉불량일 경우에 이들 전압 차이가 설정된(소정) 값 이상으로 검출될 경우에, 충방전 회로에 이상이 발생한 것으로 판단하여 설비의 운전을 정지시키고 안전에 관한 예방조치를 취할 수 있도록 경고 메시지를 생성하여 알려주는 단계 또는 구성을 포함한다. Ideally, the output voltage of the main charge/discharge power supply should be equal to the sum of the voltages of individual batteries connected in series or the voltage drop at the contact (usually several mV or less per individual battery). When these voltage differences are detected above a set (predetermined) value, it is determined that an abnormality has occurred in the charging/discharging circuit and generating and notifying a warning message so that the operation of the facility can be stopped and safety precautions can be taken; or includes configuration.

상기 2차전지의 충방전 장치는 통상 대단히 많은 수량(전지 개수로 수 만개 이상)을 취급하고 있는데 제어장치의 충방전 제어프로그램을 수정하거나 업그레이드시키는 것이 용이하지 않다.The charging/discharging device for the secondary battery usually handles a very large number (tens of thousands or more in terms of the number of batteries), but it is not easy to modify or upgrade the charge/discharge control program of the control device.

그러나, 본 발명에서는 직렬형 충방전 장치를 제어하는 주충방전 전원장치의 컨트롤러(전지갯수의 수십분의 1)에 원격통신(일례로 이더넷 등)으로 용이하게 프로그램 수정이나 업그레이드를 수행하는 단계 또는 구성을 포함시키므로 상승된 효과가 있다. However, in the present invention, the step or configuration of easily performing program modification or upgrade through remote communication (eg, Ethernet, etc.) to the controller (one tenth of the number of batteries) of the main charging/discharging power supply device that controls the serial type charging/discharging device. It has a synergistic effect because it is included.

본 발명 명세서 상의 '미리 설정된 전류 프로파일', '충전레시피' 및 '방전레시피' 등은 도 2, 도 3 및 도 4에 도시되고 각각의 도면 설명에 기재되어 바와 같으며, 이러한 제어는 전지제어기(도1의 ⑪)와 상위 컨트롤러가 메모리에 탑재된 본 발명에 따라 설계 제작된 충방전 제어프로그램을 실행하여 서로 연동시켜 정밀 제어함에 의하여 이루어진다. 'Preset current profile', 'charging recipe' and 'discharging recipe', etc. in the present specification are shown in FIGS. 2, 3 and 4 and are as described in the description of each drawing, and such control is performed by the battery controller ( 1) and the upper controller execute the charge/discharge control program designed and manufactured according to the present invention mounted in the memory and interlock with each other for precise control.

다음은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 구성들을 살펴본다. Hereinafter, configurations according to various embodiments of the present invention will be described.

본 발명의 하나의 실시 예는 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 장치 및 방법에 있어서, 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하되, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 개별전지의 용량차이를 보정하도록 구성하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 레시피(충전 및 방전의 전기적 조건 등)에 따라 연속적으로 충방전하는 단계 또는 구성을 포함하고 있다.An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for charging and discharging a bidirectional main charge/discharge power supply device, wherein a plurality of secondary batteries are connected in series to charge and discharge a single bidirectional main charge/discharge power supply device, and the auxiliary charging power supply device is separately charged. It is added in parallel to the battery and configured to correct the capacity difference of individual batteries, and according to a predetermined recipe (electrical conditions of charging and discharging, etc.) It includes a step or configuration of continuously charging and discharging.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 보조충전 전원장치의 전기입력은 주충방전 전원장치의 입력단인 직류그리드 전원으로 구성하거나 혹은 별도의 직류 및 교류 전력 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되며, 제어프로그램이 탑재된 마이크로컨트롤러를 포함하는 별도의 전지제어기로 구성된 보조충전 전원장치로 개별전지의 전압과 전류를 가감하는 단계 또는 구성을 포함한다. In another embodiment of the present invention, the electrical input of the auxiliary charging power supply is composed of a DC grid power that is the input terminal of the main charging and discharging power supply or is composed of one of separate DC and AC power, and the output is the voltage of the individual battery. It consists of an insulated unidirectional switch-mode DC converter and includes a step or configuration of adding or subtracting the voltage and current of an individual battery to an auxiliary charging power supply consisting of a separate battery controller including a microcontroller loaded with a control program.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 '가장 용량이 적은 전지'의 전압이 제일 먼저 소정의 설정전압(혹은 최대전압, 리튬전지의 예시로 4,200mV 등)에 도달하게 된다.In another embodiment of the present invention, during series charging, if the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe, the voltage of the 'battery with the least capacity' is first set to a predetermined set voltage (or The maximum voltage, 4,200mV for example of a lithium battery) is reached.

상기 주충방전 전원장치는 상기 '가장 용량이 적은 전지'에 맞추어 정전압충전(충전 전류를 소정의 레시피에 따라)을 하고, 이보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별 전지가 전류의 단속(on/off)없이 소정의 충전레시피 대로 충전을 완료하는 단계 또는 구성을 포함한다.The main charging/discharging power supply performs constant voltage charging (according to a predetermined recipe for charging current) according to the 'battery with the lowest capacity', and other batteries having a larger capacity than the 'battery with the smallest capacity' reduce the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply. Supplementing according to the charging recipe includes a step or configuration in which all individual cells complete charging according to a predetermined charging recipe without interruption (on/off) of current.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬방전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 방전레시피에 따라 '가장 용량이 큰 전지'를 기준으로 방전 사이클 동안 소정의 정전류로 방전을 할 경우에 '가장 용량이 적은 전지'의 전압이 제일 먼저 소정의 설정전압(혹은 컷오프전압, 리튬전지의 예시로 2,800mV 등)에 도달하게 된다.In another embodiment of the present invention, in the case of series discharge, when the main charge/discharge power supply discharges at a predetermined constant current during the discharge cycle based on the 'battery with the largest capacity' according to a predetermined discharge recipe, the 'maximum capacity' The voltage of the 'small battery' first reaches a predetermined set voltage (or cut-off voltage, 2,800 mV in the example of a lithium battery).

상기 '가장 용량이 적은 전지'의 충전보조 전원장치에서 주충방전 전원장치의 전류(상기 방전레시피의 전류) 만큼 전류를 공급(해당전지는 전류가 '0')하고, 각각의 전지는 용량의 크기 순서대로 상기의 방전 동작을 반복할 경우에, 모든 전지가 전류의 단속(on/off)없이 소정의 방전레시피 대로 방전을 완료하는 단계 또는 구성을 포함한다. In the charging auxiliary power supply of the 'battery with the least capacity', a current is supplied as much as the current of the main charging/discharging power supply (the current of the discharging recipe) (the current is '0' for the corresponding battery), and each battery has the size of the capacity In the case of repeating the above discharging operation in sequence, the method includes the step or configuration of all batteries completing discharging according to a predetermined discharging recipe without interruption (on/off) of current.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서만 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 제어하는 단계 또는 구성을 포함한다.In another embodiment of the present invention, the main charging/discharging power supply is charged only in a predetermined constant current charging period during charging, and in the constant voltage charging period, the auxiliary charging power supply of individual cells controls the charging current according to a predetermined charging recipe. step or configuration of

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 개별전지의 충전보조 전원장치보다 전력변환효율이 상대적으로 더 우수한 주충방전 전원장치를 우선 사용하면서도 제어기능을 단순화하기 위하여, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서는 소정의 정전류로 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 미리 설정된 전류 프로파일 대로 충전을 하며, 충전 레시피에서 설정한 전류보다 부족한 전류는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 보충하도록 제어하는 단계 또는 구성을 포함한다.In another embodiment of the present invention, in order to simplify the control function while preferentially using the main charge/discharge power supply having relatively better power conversion efficiency than the charge auxiliary power supply for individual batteries, the main charge/discharge power supply is set at a predetermined time during charging. In the constant current charging section of controlling to replenish the charging current.

이 기술분야에서의 통상의 기술자라면, 앞서 기술한 기술적 구성을 바탕으로 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법 및 장치의 다양한 보호범위를 용이하게 기재할 수 있을 것이다. A person skilled in the art will be able to easily describe various protection ranges of a series-type charging/discharging method and apparatus without interruption of current based on the above-described technical configuration.

먼저, 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법에 대한 본 발명의 보호범위를 살펴본다. First, look at the protection scope of the present invention for the series-type charge-discharge method without interruption of current.

본 발명의 하나의 실시 예는 양방향 주충방전 전원장치를 이용한 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법에 있어서, 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하되, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속됨이 없이 소정의 레시피에 따라 연속적으로 충방전하는 단계를 포함한다.One embodiment of the present invention is a series-type charging/discharging method without interruption of current using a bidirectional main charge/discharge power supply device, wherein a plurality of secondary batteries are connected in series to charge/discharge with one bidirectional main charge/discharge power supply device, and continuously charging and discharging according to a predetermined recipe without interruption of the charging/discharging current of the discharging power supply device.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 직렬로 연결된 개별전지에 병렬로 보조충전 전원장치를 설치하여 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 보정하는 단계를 포함한다. Another embodiment of the present invention includes the step of compensating for a capacity difference between a plurality of serially connected secondary batteries by installing an auxiliary charging power supply device in parallel to the serially connected individual batteries.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 상기 보조충전 전원장치의 전기입력은 주충방전 전원장치의 입력단을 직류그리드 전원으로 구성하거나 혹은 별도의 직류 및 교류 전력 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되어 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 보정하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, the electrical input of the auxiliary charging power supply is composed of the input terminal of the main charging and discharging power supply as a DC grid power or as one of separate DC and AC power, and the output is the voltage of the individual battery. It comprises the step of compensating for the capacity difference of a plurality of secondary batteries configured in series with an insulated unidirectional switch mode DC converter.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예의 직렬형충방전 방법은 보조충전 전원장치에 제어프로그램을 탑재하고 마이크로컨트롤러에서 실행하여 각각의 개별전지의 충방전이 제어되도록 구성된 각각의 전지제어기를 이용하여 개별전지의 전압과 전류를 가감하는 단계를 포함한다.The series charge/discharge method according to another embodiment of the present invention is a method of charging and discharging individual batteries by using each battery controller configured to control the charging and discharging of each individual battery by loading a control program in an auxiliary charging power supply device and executing it in a microcontroller. It includes adding and subtracting voltage and current.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 직렬로 연결된 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되며, 직렬형충방전은 충방전 전원장치가 상기 가장 용량이 적은 전지에 맞추어 정전압충전을 수행하는 단계를 포함한다. In another embodiment of the present invention, in the case of series charging, when the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe, the voltage of the battery with the lowest capacity among the batteries connected in series is first set to a predetermined set voltage. , and the series-type charging/discharging includes the step of the charging/discharging power supply performing constant voltage charging according to the battery with the smallest capacity.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬형충방전 방법에서 가장 용량이 적은 전지 보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별 전지가 전류의 단속없이 충전을 완료하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, in the series charging/discharging method, other batteries having a larger capacity than the smallest battery are compensated for the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe, so that all individual batteries are supplied with current. Completing the charging without the interception of.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬방전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 방전레시피에 따라 직렬로 연결된 복수개의 전지 중에서 가장 용량이 큰 전지를 기준으로 방전 사이클 동안 소정의 정전류로 방전시키는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, in the case of series discharging, the main charge/discharge power supply discharging at a predetermined constant current during a discharging cycle based on a battery having the largest capacity among a plurality of batteries connected in series according to a predetermined discharge recipe. includes

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 직렬로 연결된 복수개의 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정된 전압에 도달하게 되는데, 상기 용량이 적은 전지의 충전보조 전원장치에서 주충방전 전원장치의 전류만큼 전류를 공급하는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention is that the voltage of the battery with the smallest capacity among a plurality of batteries connected in series first reaches a predetermined voltage, and the main charge/discharge power supply device in the charge auxiliary power supply device of the battery having the small capacity. supplying a current equal to the current of

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬로 연결된 복수개의 전지는 용량의 크기에 순서대로 상기의 작용을 반복하면서 모든 전지가 전류의 단속없이 설정된(소정) 방전레시피 대로 방전을 완료하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, a plurality of batteries connected in series repeats the above operations in order according to the size of the capacity, and all the batteries complete discharging according to a set (predetermined) discharge recipe without interruption of current. do.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 주충방전 전원장치는 충전 시에 가장 용량이 적은 전지 기준으로 소정의 정전류충전 구간에서만 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 제어하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, the main charge/discharge power supply is charged only in a predetermined constant current charging section based on the battery with the lowest capacity during charging, and in the constant voltage charging section, a predetermined charge is performed in the auxiliary charging power supply device of the individual battery. and controlling the charging current according to the recipe.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 개별전지의 충전보조 전원장치 보다 전력변환효율이 상대적으로 우수한 주충방전 전원장치를 사용하면서도 제어기능을 단순화하기 위하여, 주충방전 전원장치는 충전 시에 가장 용량이 적은 전지 기준으로 소정의 정전류충전 구간에서 소정의 정전류로 충전하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, in order to simplify the control function while using the main charge/discharge power supply having relatively better power conversion efficiency than the charge auxiliary power supply for individual batteries, the main charge/discharge power supply has the most capacity during charging. and charging with a predetermined constant current in a predetermined constant current charging section based on a small number of batteries.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 정전압충전 구간에서는 미리 설정된 전류 프로파일을 따라 충전이 되며, 충전 레시피에서 설정된 전류 보다 부족한 전류는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 보충하도록 제어하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, in the constant voltage charging section, charging is performed according to a preset current profile, and a current that is less than the current set in the charging recipe is charged according to a predetermined charging recipe in the auxiliary charging power supply of the individual battery. control to replenish.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 보조충전 전원장치의 전류센서와 주충방전 전원장치의 전류센서가 서로 측정 값을 주고받으면서 자동으로 혹은 주기적으로 교정하여 개별전지들의 전류를 측정하여 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 정밀하게 보정하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, the current sensor of the auxiliary charging power supply device and the current sensor of the main charging/discharging power supply device automatically or periodically calibrate each other while exchanging measured values to measure the current of individual batteries, and precisely correcting the capacity difference of the connected secondary batteries.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 주충방전 전원장치의 출력 전압과 개별전지 전압의 합을 비교하여 접촉저항에 의한 전압강하가 설정된 값 이상의 전압차이가 있을 경우에 안전성을 높이기 위하여 전지나 접촉부의 불량으로 사전 인식하고 운전을 정지하거나 예방적 사전 조치를 위한 경고 메시지를 보내는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention compares the sum of the output voltage of the main charging/discharging power supply device and the individual battery voltage to increase safety when the voltage drop due to the contact resistance has a voltage difference greater than or equal to a set value. It includes the step of recognizing in advance and sending a warning message for stopping the operation or taking preventive measures.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 다수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법에서 한 개로 구성된 주충방전기 컨트롤러에 원격 통신으로 용이하게 충방전 프로그램의 수정이나 업그레이드를 하는 단계를 포함한다.Another embodiment of the present invention is to connect a plurality of secondary batteries in series to easily modify or upgrade a charge/discharge program through remote communication to a single main charge/discharge controller in a series-type charge/discharge method without interruption of current. includes steps.

다음은 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치에 대한 본 발명의 보호범위를 살펴본다. Next, the protection scope of the present invention for a series-type charging/discharging device without interruption of current will be described.

양방향 주충방전 전원장치를 사용한 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치에 있어서, 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하되, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속됨이 없이 소정의 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성되어 있다.In the series-type charging/discharging device without interruption of current using the bidirectional main charge/discharge power supply, a plurality of secondary batteries are connected in series to charge/discharge into one bidirectional main charge/discharge power supply, wherein the charging/discharging current of the main charging/discharging power supply is It is configured to continuously charge and discharge according to a predetermined recipe without being interrupted.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 보정하기 위하여 직렬로 연결된 개별전지에 병렬로 보조충전 전원장치가 설치되어 있다.In another embodiment of the present invention, an auxiliary charging power supply device is installed in parallel to individual batteries connected in series in order to correct a capacity difference between a plurality of secondary batteries connected in series.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 보조충전 전원장치의 전기입력은 주충방전 전원장치의 입력단을 직류그리드 전원으로 구성하거나 혹은 별도의 직류 및 교류 전력 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, the electrical input of the auxiliary charging power supply is composed of the input terminal of the main charging and discharging power supply as a DC grid power or as one of separate DC and AC power, and the output is the voltage of the individual battery. It is composed of an insulated unidirectional switch mode DC converter.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 보조충전 전원장치는 제어프로그램을 탑재하고 마이크로컨트롤러에서 실행하여 각각의 개별전지의 충방전이 정밀 제어되도록 구성된 각각의 개별전지의 전지제어기를 이용하여 개별전지의 전압과 전류를 가감하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, the auxiliary charging power supply device is equipped with a control program and executed by a microcontroller to control the charging and discharging of each individual battery precisely by using the battery controller of each individual battery. It is configured to increase or decrease voltage and current.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 직렬로 연결된 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되며, 충방전 전원장치는 상기 가장 용량이 적은 전지에 맞추어 정전압충전을 수행하도록 구성되어 있다. In another embodiment of the present invention, in the case of series charging, when the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe, the voltage of the battery with the lowest capacity among the batteries connected in series is first set to a predetermined set voltage. is reached, and the charging/discharging power supply device is configured to perform constant voltage charging according to the battery with the smallest capacity.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 가장 용량이 적은 전지 보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별 전지가 전류의 단속없이 충전이 완료된다.In another embodiment of the present invention, other batteries having a larger capacity than the battery with the smallest capacity supplement the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe so that all individual batteries can be charged without interruption of current. is done

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬방전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 방전레시피에 따라 직렬로 연결된 복수개의 전지 중에서 용량이 가장 큰 전지를 기준으로 방전 사이클 동안 소정의 정전류로 방전이 되도록 구성되며, 직렬로 연결된 복수개의 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되는데, 상기 용량이 적은 전지의 충전보조 전원장치에서 주충방전 전원장치의 전류만큼 전류를 공급하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, during series discharge, the main charge/discharge power supply is discharged at a predetermined constant current during the discharge cycle based on the battery with the largest capacity among a plurality of batteries connected in series according to a predetermined discharge recipe. The voltage of the battery with the smallest capacity among the plurality of batteries connected in series reaches a predetermined set voltage first, and the charging auxiliary power supply of the battery with the small capacity supplies the current as much as the current of the main charging/discharging power supply. Consists of.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬로 연결된 복수개의 전지는 용량의 크기에 순서대로 상기의 작용을 반복하면서 모든 전지가 전류의 단속없이 소정의 방전레시피 대로 방전이 완료된다.In another embodiment of the present invention, a plurality of batteries connected in series repeat the above operations in order according to the size of the capacity, and all the batteries are discharged according to a predetermined discharge recipe without interruption of current.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서만 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 제어한다.In another embodiment of the present invention, the main charging/discharging power supply is charged only in a predetermined constant current charging section during charging, and in the constant voltage charging section, the auxiliary charging power supply of individual cells controls the charging current according to a predetermined charging recipe. do.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 개별전지의 충전보조 전원장치 보다 전력변환효율이 상대적으로 우수한 주충방전 전원장치를 사용하면서도 제어기능을 단순화하기 위하여, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서 소정의 정전류로 충전을 하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, in order to simplify the control function while using the main charge/discharge power supply having relatively better power conversion efficiency than the charge auxiliary power supply for individual cells, the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current. It is configured to be charged with a predetermined constant current in the charging section.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 정전압충전 구간에서 미리 설정된 전류 프로파일을 따라 충전이 되며, 충전 레시피에서 설정된 전류 보다 부족한 전류는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 보충 제어하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, charging is performed according to a preset current profile in the constant voltage charging section, and a current that is less than the current set in the charging recipe is charged according to a predetermined charging recipe in the auxiliary charging power supply of the individual battery. It is configured for supplemental control.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 보조충전 전원장치의 전류센서와 주충방전 전원장치의 전류센서가 서로 측정 값을 주고받으면서 자동으로 혹은 주기적으로 교정하여 개별전지들의 전류를 측정하여 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 정밀하게 보정할 수 있도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, the current sensor of the auxiliary charging power supply device and the current sensor of the main charging/discharging power supply device automatically or periodically calibrate each other while exchanging measured values to measure the current of individual batteries, It is configured to precisely correct the difference in capacity of the connected secondary battery.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 주충방전 전원장치의 출력 전압과 개별전지 전압의 합을 비교하여 접촉저항에 의한 전압강하가 설정된 값 이상의 전압차이가 있을 경우에 안전성을 높이기 위하여 전지나 접촉부의 불량으로 사전 인식하고 운전을 정지하거나 예방적 사전 조치할 수 있도록 구성되어 있다.Another embodiment of the present invention compares the sum of the output voltage of the main charging/discharging power supply device and the individual battery voltage to increase safety when the voltage drop due to the contact resistance has a voltage difference greater than or equal to a set value. It is configured to recognize in advance and stop the operation or take preventive measures.

본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 다수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법에서 한 개로 구성된 주충방전기 컨트롤러에 원격 통신으로 용이하게 충방전 프로그램의 수정이나 업그레이드할 수 있도록 구성되어 있다.Another embodiment of the present invention is a series-type charging/discharging method without interruption of current by connecting a plurality of secondary batteries in series. It is possible to easily modify or upgrade a charging/discharging program by remote communication to a single main charging/discharging controller. is configured to

본 발명의 보호범위는 필요에 따라 앞서 기술한 내용에 기초하여 앞서 기술한 보호범위 외에 다양하게 정할 수 있다. The protection scope of the present invention may be variously determined in addition to the above-described protection scope based on the above-described contents as necessary.

본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 방법 및 장치에 있어서, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 보정에 의해 개별전지의 용량차이를 해소하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 방법 및 장치를 제공하여 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.The present invention relates to a method and apparatus for charging and discharging a plurality of secondary batteries in series with a single bidirectional main charge/discharge power supply. By providing a series-type charging/discharging method and apparatus without interruption of current configured to continuously charge and discharge according to a predetermined recipe without intermittent (on/off) of the charging/discharging current of the main charging/discharging power supply device, facility cost As it can reduce the cost and operation cost, it has very high industrial applicability.

①; 직류 그리드 ②; 양방향 주충반전 전원장치
③; 양방향 연결릴레이 ④; 바이패스 릴레이
⑤; 양극그립 ⑥; 개별전지
⑦; 전류센서 ⑧; 음극그립
⑨; 전지전압 ⑩; 전류신호
⑪; 전지제어기 ⑫; 소정의 전류
⑬; 보조충전 전원장치 ⑮; 외부전력
(16); 양방향통신
51; 전지의 초기전압 52; 최고 전압
53; 충전하기 전 전지에 소정의 정전류 54; 소정의 컷오프전류
55; 정전류 56; 컷오프 전압
65; 부족분 만큼의 전류
75; 전지에 맞춘 전류패턴 76; 전지에 맞춘 전류패턴①; DC grid ②; Bidirectional main charging and reversing power supply
③; Bidirectional connection relay ④; bypass relay
⑤; positive grip ⑥; individual battery
⑦; Current sensor ⑧; cathode grip
⑨; battery voltage ⑩; current signal
⑪; Battery controller ⑫; a given current
⑬; Auxiliary charging power supply ⑮; external power
(16); two-way communication
51; initial voltage of the battery 52; highest voltage
53; a predetermined constant current 54 in the battery before charging; Predetermined cut-off current
55; constant current 56; cutoff voltage
65; enough current
75; current pattern 76 tailored to the cell; Current pattern tailored to the battery

Claims (15)

양방향 주충방전 전원장치를 이용한 직렬형충방전 방법에 있어서,
복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하되,
상기 주충방전 전원장치에서 충방전 전류가 단속됨이 없이 충방전 레시피에 따라 연속적으로 충방전하는 단계와,
직렬로 연결된 각각의 2차전지에 병렬로 보조충전 전원장치를 설치하고, 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 전류의 단속없이 보정하는 단계를 포함하며,
상기 보조충전 전원장치의 전기입력은 주충방전 전원장치의 입력단의 직류그리드 전원 혹은 별도의 직류 및 교류 전원 중 하나로 구성하고, 출력은 직렬로 연결된 각각의 2차전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성하여 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 전류의 단속없이 보정하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.In the series-type charge-discharge method using a bidirectional main charge-discharge power supply,
A plurality of secondary batteries are connected in series to charge and discharge as one bidirectional main charge/discharge power supply,
charging and discharging continuously according to a charging/discharging recipe without intermittent charging/discharging current in the main charging/discharging power supply;
Installing an auxiliary charging power supply device in parallel to each of the secondary batteries connected in series, and correcting the capacity difference of the secondary batteries connected in series without interruption of current,
Insulated unidirectional switch mode in which the electrical input of the auxiliary charging power supply device is composed of either a DC grid power source of the input terminal of the main charging/discharging power supply device or a separate DC and AC power supply, and the output is the voltage of each secondary battery connected in series A series charging/discharging method without interruption of current comprising the step of composing a DC converter and correcting the difference in capacity of a plurality of series-connected secondary batteries without interruption of current. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
직렬형충방전 방법은 보조충전 전원장치에 제어프로그램을 탑재하고 마이크로컨트롤러에서 실행하여 각각의 2차전지의 충방전이 제어되도록 구성된 각각의 전지제어기를 이용하여 각각의 2차전지의 전압과 전류를 가감하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.According to claim 1,
In the series-type charging/discharging method, the voltage and current of each secondary battery are adjusted or decreased using each battery controller configured to control the charging and discharging of each secondary battery by loading a control program on the auxiliary charging power supply and executing it on the microcontroller. A series-type charge/discharge method without interruption of current comprising the step of: 제4항에 있어서,
직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 직렬로 연결된 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되며,
직렬형충방전은 충방전 전원장치가 상기 가장 용량이 적은 전지에 맞추어 정전압충전을 수행하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.5. The method of claim 4,
When charging in series, when the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe, the voltage of the battery with the smallest capacity among the batteries connected in series reaches the predetermined set voltage first.
The series-type charge-discharge is a series-type charge-discharge method without interruption of current, comprising the step of a charge-discharge power supply device performing constant voltage charge according to the battery with the smallest capacity. 제4항에 있어서,
직렬형충방전 방법에서 가장 용량이 적은 전지 보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 2차전지가 전류의 단속없이 충전을 완료하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.5. The method of claim 4,
In the series charging/discharging method, other batteries having a larger capacity than the battery with the smallest capacity compensate for the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe so that all secondary batteries complete charging without interruption of current. A series-type charging/discharging method without interruption of current. 제1항에 있어서,
직렬방전 시에는 주충방전 전원장치가 설정된 방전레시피에 따라 직렬로 연결된 복수개의 2차전지 중에서 가장 용량이 큰 전지를 기준으로 방전 사이클 동안 소정의 정전류로 방전시키는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.According to claim 1,
In the case of series discharging, the main charge/discharge power supply device is a series without interruption of current, which includes discharging at a predetermined constant current during a discharge cycle based on a battery with the largest capacity among a plurality of secondary batteries connected in series according to a set discharging recipe. The method of charging and discharging. 제7항에 있어서,
소정의 정전류로 방전시키는 단계에서, 직렬로 연결된 복수개의 2차전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되는데, 상기 용량이 적은 전지의 보조충전 전원장치에서 주충방전 전원장치의 전류만큼의 전류를 공급하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.8. The method of claim 7,
In the step of discharging with a predetermined constant current, the voltage of the battery with the smallest capacity among the plurality of secondary batteries connected in series first reaches a predetermined set voltage, and the main charge/discharge power supply in the auxiliary charging power supply of the battery with the small capacity A series-type charging/discharging method without interruption of current comprising the step of supplying a current equal to the current of the device. 제7항에 있어서,
직렬로 연결된 복수개의 2차전지는 용량의 크기에 따라 순서대로 상기의 단계를 반복하면서 모든 2차전지가 전류의 단속없이 소정의 방전레시피 대로 방전을 완료하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.8. The method of claim 7,
A plurality of secondary batteries connected in series are sequentially charged and discharged without interruption of current, which includes the step of all secondary batteries completing discharging according to a predetermined discharge recipe without interruption of current while repeating the above steps in order according to the size of the capacity. Way. 제1항에 있어서,
주충방전 전원장치는 충전 시에 가장 용량이 적은 전지를 기준으로 소정의 정전류충전 구간에서만 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 각각의 2차전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 제어하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.According to claim 1,
During charging, the main charge/discharge power supply charges only the predetermined constant current charging section based on the battery with the lowest capacity, and in the constant voltage charging section, the auxiliary charging power supply of each secondary battery charges the charging current according to the predetermined charging recipe. A series-type charge-discharge method without interruption of current comprising the step of controlling. 제1항에 있어서,
2차전지의 보조충전 전원장치 보다 전력변환효율이 상대적으로 우수한 주충방전 전원장치를 사용하면서 제어기능을 단순화하기 위하여, 주충방전 전원장치는 충전 시에 가장 용량이 적은 전지 기준으로 소정의 정전류충전 구간에서 소정의 정전류로 충전하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.According to claim 1,
In order to simplify the control function while using the main charge/discharge power source, which has relatively better power conversion efficiency than the auxiliary charge power source of the secondary battery, the main charge/discharge power source has a predetermined constant current charging section based on the battery with the smallest capacity during charging. A series-type charging/discharging method without interruption of current comprising the step of charging with a predetermined constant current in. 제11항에 있어서,
정전압충전 구간에서는 미리 설정된 전류 프로파일을 따라 충전이 되며,
충전 레시피에서 설정된 전류 보다 부족한 전류는 2차전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 보충 제어하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.12. The method of claim 11,
In the constant voltage charging section, it is charged according to a preset current profile,
A series-type charging/discharging method without interruption of current comprising the step of supplementally controlling the charging current according to a predetermined charging recipe in an auxiliary charging power supply of a secondary battery for a current that is insufficient than the current set in the charging recipe. 제1항에 있어서,
보조충전 전원장치의 전류센서와 주충방전 전원장치의 전류센서가 서로 측정 값을 주고받으면서 자동으로 혹은 주기적으로 교정하여 각각의 2차전지들의 전류를 측정하여 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 정밀하게 보정하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.According to claim 1,
The current sensor of the auxiliary charging power supply unit and the current sensor of the main charging/discharging power unit exchange measurement values with each other and automatically or periodically calibrate the current of each secondary battery to measure the difference in capacity of the secondary batteries connected in series A series charging/discharging method without interruption of current comprising the step of precisely correcting the. 제1항에 있어서,
주충방전 전원장치의 출력 전압과 직렬로 연결된 복수개의 2차전지 전압의 합을 서로 비교하여 접촉저항에 의한 전압강하가 설정된 값 이상의 전압차이가 있을 경우에 안전성을 높이기 위하여 2차전지 혹은 접촉부의 불량으로 사전에 인식하여 운전을 정지하거나 예방적 사전 조치를 위한 경고 메시지를 보내는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.According to claim 1,
In order to increase safety when there is a voltage difference greater than a set value when the voltage drop due to contact resistance by comparing the sum of the voltages of a plurality of secondary batteries connected in series with the output voltage of the main charging/discharging power supply device, the secondary battery or defective contact part is A series-type charging/discharging method without interruption of current comprising the step of recognizing in advance to stop the operation or sending a warning message for preventive measures. 제1항에 있어서,
복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 충방전하는 방법에서 한 개로 구성된 주충방전 전원장치의 컨트롤러에 원격 통신으로 용이하게 충방전 프로그램의 수정 혹은 업그레이드를 하는 단계를 포함하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법.
According to claim 1,
In a method for charging and discharging a plurality of secondary batteries in series, which includes the step of easily modifying or upgrading a charging/discharging program by remote communication to a controller of a single main charging/discharging power supply device, serial charging/discharging without interruption of current Way.
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