KR102342297B1 - Apparatus for Assisting in Discharging the Battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리, 특히, 저전압 배터리의 온전한 방전을 위해 보조하는 배터리 방전 보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery discharging auxiliary device that assists for complete discharging of a battery, in particular, a low-voltage battery.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 다양한 전자 기기뿐만 아니라, 전기적 구동원에 의하여 구동되는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 이용되고 있다. 이차 전지는 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라, 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.Secondary batteries, which are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density, are not only various electronic devices, but also electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by electric driving sources. ) are commonly used. The secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that it not only has the primary advantage of reducing the use of fossil fuels, but also does not generate any by-products due to the use of energy.
이러한 이차 전지의 충·방전 효율을 검사하기 위한 장치로서, 배터리 검사장치가 사용된다. 배터리 검사장치는 배터리(이차 전지)와 직렬로 연결되는 방전기를 포함하여, 배터리를 방전시키며 나타나는 방전 특성을 검사한다. 배터리 검사장치가 방전 특성을 기록하고 검사하기 위해서는, 배터리로부터 방전되는 전류가 수천 암페어(A) 내지 만 이상의 암페어가 되어야 한다.As a device for testing the charge/discharge efficiency of such a secondary battery, a battery testing device is used. The battery inspection device includes a discharger connected in series with the battery (secondary battery), and inspects the discharge characteristics appearing while discharging the battery. In order for the battery inspection apparatus to record and inspect the discharge characteristics, the current discharged from the battery should be several thousand amperes (A) to ten thousand amperes or more.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 배터리의 작동 전압은 약 2V ~ 3V이다. 저전압의 배터리는 배터리 검사장치에서 방전 특성이 검사되는데 어려움이 존재한다. 통상 배터리와 방전기를 연결하는 도선 내 내부 저항만 하더라도 수 mΩ이 되기 때문에, 저전압 배터리는 전술한, 검사를 위한 전류 수치를 만족시키는데 어려움이 존재한다.The types of secondary batteries currently widely used include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a nickel zinc battery, and the like. The operating voltage of these batteries is about 2V to 3V. A low-voltage battery has difficulties in inspecting discharge characteristics in a battery inspection device. In general, since even the internal resistance in the wire connecting the battery and the discharger becomes several mΩ, it is difficult for the low-voltage battery to satisfy the above-described current value for inspection.
이를 해소하고자, 배터리와 방전기에 직렬로 배터리 방전 보조장치가 추가로 연결된다. 배터리 방전 보조장치는 각 구성이 만드는 폐회로 내에 추가적인 전압을 공급하여, 폐회로 내 검사를 위해 필요한 전류량이 흐를 수 있도록 한다. To solve this problem, a battery discharging auxiliary device is additionally connected in series to the battery and the discharger. The battery discharge assistant supplies an additional voltage in the closed circuit created by each component so that the amount of current required for the inspection in the closed circuit can flow.
다만, 배터리가 극성을 갖기 때문에, 폐회로 내에 어떠한 극성을 가지며 배치되는지에 따라 배터리 방전 보조장치의 극성이 매번 달라져야만 하는 불편이 있었다. 이에, 검사자는 배터리 극성과 함께 배터리 방전 보조장치의 극성도 확인하여 일일이 맞춰주어야 하거나, 이를 해소하기 위해 별도로 극성을 변환하는 추가적인 절체회로를 폐회로 내에 구비해야만 하는 불편이 있었다.However, since the battery has a polarity, it is inconvenient that the polarity of the battery discharging auxiliary device has to be changed each time depending on which polarity it has and is disposed in the closed circuit. Accordingly, the inspector has to check and match the polarity of the battery discharge auxiliary device together with the battery polarity, or to solve this problem, an additional switching circuit for separately changing the polarity has to be provided in the closed circuit.
본 발명의 일 실시예는, 제어 신호에 따라 극성을 스스로 변환할 수 있는 배터리 방전 보조장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.An embodiment of the present invention provides an auxiliary device for discharging a battery capable of changing a polarity by itself according to a control signal.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기 설정된 기준치 이하의 전압을 갖는 배터리의 방전을 위해 상기 배터리와 직렬 연결되는 배터리 방전 보조장치에 있어서, 외부 전원의 크기를 변환하는 변압기와 상기 변압기와 연결되며, 제1 IGBT, 상기 제1 IGBT의 에미터 또는 콜렉터와 자신의 그것이 마주보도록 직렬로 배치되는 제2 IGBT 및 상기 제1 IGBT와 상기 제2 IGBT 사이에 배치되는 저항을 포함하는 제1 정류모듈 및 상기 제1 정류모듈과 동일한 구성을 포함하며, 상기 변압기를 기준으로 상기 제1 정류모듈과 병렬 연결되는 제2 정류모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보조장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, in a battery discharge auxiliary device connected in series with the battery for discharging a battery having a voltage lower than a preset reference value, a transformer for converting the size of an external power source and the transformer are connected, 1 IGBT, a first rectifying module including an emitter or collector of the first IGBT and a second IGBT disposed in series to face it, and a resistor disposed between the first IGBT and the second IGBT, and the first IGBT It provides a battery discharging auxiliary device comprising the same configuration as the first rectifying module, and comprising a second rectifying module connected in parallel with the first rectifying module based on the transformer.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 정류모듈 및 상기 제2 정류모듈은 상기 변압기로 인가되는 3상 전원의 처리를 위해, 각각 3개가 1세트로 구현되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the first rectifying module and the second rectifying module are each implemented as a set of three for processing the three-phase power applied to the transformer.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 정류모듈 및 상기 제2 정류모듈은 상기 배터리 방전 보조장치를 거쳐 흐르는 전류량에 따라, 상기 제1 IGBT, 상기 저항 및 상기 제2 IGBT가 기 설정된 개수만큼 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the first rectifying module and the second rectifying module are parallel to a preset number of the first IGBT, the resistor, and the second IGBT according to the amount of current flowing through the battery discharging auxiliary device. characterized in that it is connected to
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 배터리 방전 보조장치는 연결되는 배터리의 극성과 무관하게 직렬연결 가능한 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the battery discharging auxiliary device is characterized in that it can be connected in series regardless of the polarity of the connected battery.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 배터리 방전 보조장치는 연결되는 배터리의 극성에 따라, 게이트 전압이 인가되는 상기 제1 정류모듈 내 IGBT 및 상기 제2 정류모듈 내 IGBT의 종류가 달라지는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, in the battery discharging auxiliary device, the type of IGBT in the first rectification module and the IGBT in the second rectification module to which the gate voltage is applied varies according to the polarity of the connected battery. .
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제어 신호에 따라 극성을 스스로 변환할 수 있기에, 방전을 위해 연결되는 방전용 배터리의 극성이 어떠하더라도 극성을 변환하여 배터리로부터 충분한 방전을 유도할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, since the polarity can be changed by itself according to the control signal, regardless of the polarity of the battery for discharging connected for discharging, it is possible to induce sufficient discharge from the battery by changing the polarity. There are advantages that can be
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치의 회로를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치 내 서로 다른 IGBT에 신호가 인가되었을 때의 동작모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치 내 정류모듈의 구현예이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치 내 정류모듈의 모식도이다.1 is a diagram illustrating a battery discharging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a circuit of a battery discharging auxiliary device according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are diagrams illustrating an operation state when signals are applied to different IGBTs in the battery discharging auxiliary device according to an embodiment of the present invention.
5 is an embodiment of a rectifying module in a battery discharge auxiliary device according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a rectifying module in a battery discharge auxiliary device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when a certain element is referred to as being “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that terms such as “comprise” or “have” in the present application do not preclude the possibility of addition or existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification in advance. .
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not technically contradict each other.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a battery discharging system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 시스템(100)은 배터리 방전 보조장치(110), 방전기(120) 및 제어장치(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
배터리 방전 시스템(100)에서 배터리(140), 배터리 방전 보조장치(110) 및 방전기(120)는 각각 직렬로 연결되어 폐회로를 형성하며 배터리(140)를 방전시킨다. 한편, 제어장치(130)는 배터리 방전 보조장치(110) 및 방전기(120)와 전기적으로 연결되어 배터리 방전 보조장치(110) 및 방전기(120)의 동작을 제어한다.In the
배터리 방전 보조장치(110)는 배터리(140) 및 방전기(120)와 함께 폐회로를 형성하여, 폐회로 내에 기 설정된 양의 전류가 흐를 수 있도록 한다. 배경기술에서 전술한 대로, 배터리(140)는 2 내지 3V의 저전압을 갖기 때문에, 배터리(140)만으로는 폐회로 내부저항을 고려할 때 수천 내지 만 암페어 이상의 전류를 흘리기에 부족하다. 이에, 배터리 방전 보조장치(110)가 배터리(140) 및 방전기(120)와 각각 직렬로 연결되어 폐회로를 형성한다. 배터리 방전 보조장치(110)가 배터리(140)의 수 배의 전압을 공급함으로써, 폐회로에 배터리 성능 검사를 위한 충분한 크기의 전류(수천 내지 만 암페어 이상)가 흐를 수 있도록 한다.The battery discharging
배터리(140)가 폐회로 내에 배치됨에 있어, 임의의 극성을 가지며 배치될 수 있다. 즉, 일 배터리는 배터리 방전 보조장치(110)와 (+)극으로, 방전기(120)와 (-)극으로 연결될 수 있다. 다른 일 배터리는 배터리 방전 보조장치(110)와 (-)극으로, 방전기(120)와 (+)극으로 연결될 수 있다. 배터리 방전 보조장치(110)가 배터리(140)의 전압에 추가적인 전압을 인가하기 위해서는, 배터리(140)가 폐회로 내에 연결되는 극성과 동일한 극성으로 연결되어야 한다. 배터리 방전 보조장치(110)는 제어장치(130)의 제어신호를 수신하여, 장치 내에서 스스로 극성을 변환할 수 있다. 이에, 관리자가 별도로 극성을 변환해주거나, 시스템 내에 별도의 (극성) 절체회로를 구비하지 않아도 무방하다. 배터리 방전 보조장치(110)에 대한 상세한 구조는 도 2 내지 6을 참조하여 후술하기로 한다.When the
방전기(120)는 배터리(140) 및 배터리 방전 보조장치(110)와 함께 폐회로를 형성하여, 배터리(140)를 방전시킨다. 방전기(120)는 일정 개수의 저항을 포함하여, 배터리(140)를 방전시킨다. 방전기(120)는 저항과 함께, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함함으로써 회로 내 다른 구성의 극성과 무관하게 연결될 수 있다. 방전기(120) 내 IGBT 및 저항은 복수 개가 병렬로 연결되어 충분한 크기의 전류도 방전시킬 수 있도록 하며, 제어장치(130)에 의해 제어신호를 수신하여 저항값을 조정할 수 있다. 방전기(120) 내 각 IGBT는 제어신호에 따라, 쇼트(Short)되거나 오픈(Open)될 수 있으며, 그 사이의 저항값을 가질 수도 있다. 이에, 방전기(120)의 저항값이 조정될 수 있어, 폐회로 내 흐르는 전류나 방전기(120)에 인가될 전압값을 조정할 수 있다. The
방전기(120)는 전압 및 전류 센서를 포함할 수 있으며, 각 센서의 센싱값을 제어장치(130)로 전달할 수 있다. 이에, 제어장치(130)는 수신한 센싱값을 토대로, 보다 정확하게 방전기(120) 내 저항값을 조정할 수 있다.The
제어장치(130)는 배터리 방전 보조장치(110)의 극성을 조정하며, 폐회로 내 흐르는 전류량을 제어하여 배터리 특성을 분석한다.The
제어장치(130)는 폐회로 내 배치된 배터리(140)의 극성에 따라, 배터리 방전 보조장치(110)의 극성을 조정한다. 제어장치(130)는 외부(예를 들어, 검사자 또는 검사자 등이 구비한 단말 등)로부터 폐회로 내로 배치될 배터리(140)의 극성값을 수신한다. 또는, 제어장치(130)는 방전기(120) 내 포함된 전압센서의 센싱값으로부터 배터리(140)의 극성을 분석할 수 있다. 제어장치(130)는 분석된 배터리의 극성과 동일한 극성을 가지며 배치되도록 배터리 방전 보조장치(110)를 제어한다.The
제어장치(130)는 폐회로 내 흐르는 전류량을 제어한다. 제어장치(130)는 전술한 대로, 방전기(120) 내 IGBT의 저항값을 조정하여 폐회로 전체에 흐르는 전류량을 제어하여, 전류량이 배터리(140)의 특성을 검사함에 있어 적합한 양이 흐를 수 있도록 한다. 제어장치(130)는 방전기(120) 내 IGBT의 저항값과 함께, 추가적으로 배터리 방전 보조장치(110) 내의 그것도 함께 조정하여 전류량을 조정할 수 있다.The
제어장치(130)는 폐회로로 연결된 배터리(140)의 특성을 분석한다. 폐회로 내 일정량의 전류가 흐르도록 조정한 경우, 제어장치(130)는 해당 크기의 전류가 얼마 동안 유지되는지, 출력되는 전류가 어떠한 특성을 가지며 출력되는지 등을 토대로, 배터리(140)의 특성을 분석한다. 분석되는 배터리(140) 특성은 배터리(140)의 용량, 출력 특성 및 안전성 등을 포함할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치의 회로를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a circuit of a battery discharging auxiliary device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치(110)는 변압기(220), 제1 정류모듈(230) 및 제2 정류모듈(240)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the battery discharging
변압기(220)는 일 측으로는 외부전원(210)과, 타 측으로는 각 정류모듈(230, 240)과 연결되어, 각 정류모듈(230, 240)로 원하는 크기의 전원을 공급한다. 예를 들어, 폐회로 내 배터리(140) 전압의 3배의 전압이 필요한 경우, 변압기(220)는 외부전원(210)으로부터 배터리(140) 전압의 3배에 해당하는 전압의 크기로 변환하여 정류모듈로 공급한다.The
정류모듈(230, 240)은 변압기(220)로부터 인가되는 전원을 받아, 원하는 극성대로 조정하여 출력한다. 정류모듈(230)은 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)를 포함한다.The
IGBT는 내부에 전계효과 트랜지스터(FET, 232) 및 다이오드(233)를 포함하여, 트랜지스터(232)의 게이트로 인가되는 전압이나 트랜지스터(232)의 에미터 또는 콜렉터에 인가되는 전원의 극성에 따라 도통되거나 개방된다. 이에, IGBT내 트랜지스터의 게이트에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 경우 트랜지스터가 도통되며, 트랜지스터의 에미터 또는 콜렉터에 다이오드(233)의 극성과 부합하는 극성의 전원이 인가될 경우 다이오드(233)가 도통된다. The IGBT includes a field effect transistor (FET, 232) and a diode 233 therein, and conducts according to the voltage applied to the gate of the transistor 232 or the polarity of the power applied to the emitter or collector of the transistor 232 or open Accordingly, when a voltage greater than or equal to the threshold voltage is applied to the gate of the transistor in the IGBT, the transistor conducts, and when power with a polarity matching the polarity of the diode 233 is applied to the emitter or collector of the transistor, the diode 233 conducts. do.
한편, 제1 IGBT(231)와 제2 IGBT(235) 내 트랜지스터 및 다이오드는 서로 도통되었을 때 전류가 흐르는 방향이 반대가 되도록 병렬연결된다. 예를 들어, 트랜지스터의 게이트에 문턱전압 이상이 인가되었을 경우, 트랜지스터의 에미터(Emitter)에서 콜렉터(Collector)로 전류가 흐르는 트랜지스터가 IGBT 내에 포함된 경우라면, 트랜지스터의 에미터와 다이오드의 캐소드(Cathode)가 연결되는 형태로 다이오드가 트랜지스터와 병렬로 연결된다.On the other hand, the transistors and diodes in the first IGBT 231 and the second IGBT 235 are connected in parallel so that the direction in which current flows is opposite to each other when they are conducted. For example, when a threshold voltage or more is applied to the gate of the transistor, if a transistor in which current flows from the emitter to the collector of the transistor is included in the IGBT, the emitter of the transistor and the cathode ( A diode is connected in parallel with the transistor in the form of a cathode).
또한, 정류모듈(230) 내에서 제1 IGBT(231)와 제2 IGBT(235)는 에미터 또는 콜렉터가 상호 간에 서로 마주보도록 배치된다. In addition, in the
각 IGBT(231, 235) 사이에는 저항(234)이 배치되어, 지나치게 큰 전류가 흐르는 것을 방지한다.A resistor 234 is disposed between each of the IGBTs 231 and 235 to prevent an excessively large current from flowing.
제2 정류모듈(240)은 제1 정류모듈(230)과 동일한 배치형태로 배치된 동일한 구성(241, 244, 245)을 포함한다. 제2 정류모듈(240)은 변압기(220)를 기준으로 제1 정류모듈(230)과 병렬로 연결된다.The second rectification module 240 includes the same components 241 , 244 , and 245 arranged in the same arrangement as the
배터리 방전 보조장치(110) 내에 제1 정류모듈(230) 및 제2 정류모듈(230)은 각각 하나씩 포함될 수도 있고, 3상 전원을 처리할 수 있도록 도 2에서와 같이 3개 (또는 그 이상의 개수)가 포함될 수도 있다.Each of the
각 정류모듈(230, 240) 내 IGBT(231, 235, 241, 245)로는 제어장치(130)로부터 제어신호가 인가된다. 제어신호는 IGBT 내 트랜지스터의 게이트로 인가되어, 트랜지스터의 도통여부를 제어한다. 각 정류모듈(230, 240) 내 적절한 IGBT로 제어신호가 인가됨에 따라, 장치(110) 자체적으로도 극성이 가변될 수 있다. 극성이 가변되는 모습은 도 3 및 4에 도시되어 있다.A control signal is applied from the
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치 내 서로 다른 IGBT에 신호가 인가되었을 때의 동작모습을 도시한 도면이다.3 and 4 are diagrams illustrating an operation state when signals are applied to different IGBTs in the battery discharging auxiliary device according to an embodiment of the present invention.
배터리 방전 보조장치가 폐회로로 전원을 공급하기 위해 정류모듈(230, 240) 내 IGBT가 동작한다. 이때, 정류모듈(230, 240)로는 서로 다른 IGBT로 제어신호가 인가되어 동작한다. 즉, 도 3 또는 4에서의 제1 군(310)과 같이 제1 정류모듈(230) 내 제1 IGBT(231)가, 제2 정류모듈(240) 내 제2 IGBT(245)가 제어신호를 받아 동작(도통)한다. 또는, 제1 정류모듈(230) 내에서 제2 IGBT(235)가, 제2 정류모듈(240) 내에서는 제1 IGBT(241)가 제어신호를 받아 동작(도통)한다.In order for the battery discharge auxiliary device to supply power to the closed circuit, the IGBT in the
도 3을 구체적으로 보면, 제2 군(320)에 해당하는 IGBT(235, 241)에 제어신호가 인가되며 IGBT 내 트랜지스터(236, 242)가 도통된다. 3 , a control signal is applied to the IGBTs 235 and 241 corresponding to the
제1 정류모듈(230)을 구체적으로 보면 제1 IGBT(231)에는 제어신호가 인가되지 않는다. 이에, 다이오드(233)의 방향을 고려하여 제1 정류모듈(230)로 (-)전압이 인가될 때만 다이오드(233)가 도통되며 출력단(250)으로 출력된다. 반대로, 제2 정류모듈(240)의 제2 IGBT(245)에는 제어신호가 인가되지 않기 때문에, 다이오드(247)의 방향을 고려하여 제2 정류모듈(240)로 (+) 전압이 인가될 때만 다이오드(247)가 도통되며 출력단(260)으로 출력된다. 즉, 제2 군(320)으로 제어신호가 인가될 경우, 항상 배터리 방전 보조장치(110)에서는 출력단(250) 및 출력단(260) 순으로 (-), (+) 극성을 갖는 출력이 출력된다.Looking specifically at the
반대로, 도 4를 구체적으로 보면 제1 군(310)에 해당하는 IGBT(231, 245)에 제어신호가 인가되며 IGBT 내 트랜지스터(232, 247)가 도통된다.Conversely, referring to FIG. 4 in detail, a control signal is applied to the IGBTs 231 and 245 corresponding to the
제1 정류모듈(230)을 구체적으로 보면 제2 IGBT(235)에는 제어신호가 인가되지 않는다. 이에, 다이오드(237)의 방향을 고려하여 제1 정류모듈(230)로 (+)전압이 인가될 때만 다이오드(237)가 도통되며 출력단(250)으로 출력된다. 반대로, 제2 정류모듈(240)의 제1 IGBT(241)에는 제어신호가 인가되지 않기 때문에, 다이오드(243)의 방향을 고려하여 제2 정류모듈(240)로 (-) 전압이 인가될 때만 다이오드(243)가 도통되며 출력단(260)으로 출력된다. 즉, 제1 군(310)으로 제어신호가 인가될 경우, 항상 배터리 방전 보조장치(110)에서는 출력단(250) 및 출력단(260) 순으로 (+), (-) 극성을 갖는 출력이 출력된다.Looking specifically at the
이처럼, 각 제1 정류모듈(230) 및 제2 정류모듈(240)에서 제어장치(130)로부터 제어신호를 수신하는 IGBT의 종류가 달라짐에 따라, 제어신호만으로도 배터리 방전 보조장치(110)의 극성이 달라질 수 있다.As such, as the type of the IGBT that receives the control signal from the
출력단(250, 260)의 후단에 다이오드 또는 캐패시터 등이 연결될 수 있으며, 해당 구성에 의해 정류된 전원이 평활화되어 직류성분으로 변환될 수 있다. 직류성분으로 변환된 전원이 폐회로로 제공되며, 저전압을 갖는 배터리(140)가 폐회로에 배치되더라도 충분한 크기의 전류가 흐를 수 있도록 한다. A diode or a capacitor may be connected to the rear end of the
다시 도 2를 참조하면, 도 2에는 정류모듈에는 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)가 각각 1개씩 포함된 것으로 도시되어 있으나, 통상적으로 하나의 정류모듈 내 복수 개의 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)가 포함된다. 전술한 대로, 폐회로 내에는 수천 내지 만 암페어 이상의 전류가 흐르게 된다. 정류모듈 내 각 소자들은 처리할 수 있는 한계 전류값이 존재하기에, 각 정류모듈은 각 소자들을 병렬로 수 개 또는 수십 개 포함한다. 이때, 정류모듈 내 복수 개의 IGBT들과 저항이 포함될 경우, 각 IGBT들과 저항을 거치는 모든 전기적인 경로의 길이가 동일하도록 IGBT들과 저항이 정류모듈 내 배치된다. 정류모듈(230, 240) 내 복수 개의 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)가 포함되는 경우에서의 배치는 도 5 및 6에 도시되어 있다.Referring back to FIG. 2 , in FIG. 2 , the rectifying module includes one first IGBT 231 , one resistor 234 , and one second IGBT 235 , respectively, but in general, a plurality of A first IGBT 231 , a resistor 234 and a second IGBT 235 are included. As described above, a current of several thousand to ten thousand amperes or more flows in the closed circuit. Since each element in the rectifier module has a limiting current value that can be processed, each rectifier module includes several or tens of each element in parallel. In this case, when a plurality of IGBTs and resistors are included in the rectifier module, the IGBTs and resistors are disposed in the rectifier module so that the lengths of all electrical paths passing through the respective IGBTs and resistors are the same. The arrangement in the case in which the plurality of first IGBTs 231, resistors 234 and second IGBTs 235 are included in the rectifying
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치 내 정류모듈의 구현예이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 방전 보조장치 내 정류모듈의 모식도이다. 도 5 및 6에는 제1 정류모듈만이 도시되어 있으나, 제2 정류모듈도 제1 정류모듈과 동일한 구성이 동일하게 배치되어 있기에 마찬가지로 동작한다.5 is an embodiment of a rectifier module in a battery discharge auxiliary device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic diagram of a rectifier module in a battery discharge auxiliary device according to an embodiment of the present invention. Although only the first rectifying module is illustrated in FIGS. 5 and 6 , the second rectifying module also operates in the same manner as the first rectifying module has the same configuration as that of the first rectifying module.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 정류모듈(230)은 제1 연결부(510), 제1 전도체(520), 제1 IGBT(231), 저항(234), 제2 IGBT(235), 제2 전도체(530) 및 제2 연결부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 5 , the rectifying
제1 연결부(510)는 변압기(220)와 연결되어 전원을 인가받거나, 제어장치(130)와 연결되어 제어신호를 인가받는다.The first connection unit 510 is connected to the
제1 전도체(520)는 인가받은 전원이나 제어신호를 제1 IGBT(231) 각각으로 전달한다. 제1 전도체(520)의 일 면(제2 전도체를 바라보지 않는 일면)에 각 제1 IGBT(231)이 배치되며, 제1 전도체(520)에 의해 전도되는 전원이나 제어신호를 인가받는다.The
제2 전도체(530)는 저항(234)을 중심으로 제1 전도체(520)의 반대편에 배치된다. 제2 전도체(530)도 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)을 따라 흐르는 전류를 제2 연결부(미도시)로 전달한다.The
제2 연결부(미도시)는 제2 전도체(530)에 배치되어, 제2 전도체(530)로 흐르는 전류를 방전기(120)로 전달한다. 제2 연결부(미도시)는 정류모듈(230)의 중심을 기준으로 제1 연결부(510)와 대칭되는 위치에 배치된다. 즉, 제1 연결부(510)가 도 5에 도시된 대로 제1 전도체(520)의 좌측 끝단에 위치하는 경우, 제2 연결부는 제2 전도체(530)의 우측 끝단에 위치하게 된다. 제2 연결부(미도시)가 전술한 위치에 배치되어, 제2 전도체(530)로 흐르는 전류를 방전기(120)로 전달한다. The second connection part (not shown) is disposed on the
제1 IGBT(231)들이 제1 전도체(520)에 배치된다. 병렬로 연결될 복수의 제1 IGBT(231)들이 제1 전도체(520)에 각각 배치된다. 배치될 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)의 개수는 처리하고자 하는 전류의 용량에 따라 달라진다. 예를 들어, 하나의 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)들로 200A의 전류가 흐를 수 있는 상황에서, 폐회로 내에 흘러야 하는 전류량이 6000A라면 정류모듈 내 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)가 30개가 배치될 수 있다.The first IGBTs 231 are disposed on the
저항(234)은 제1 전도체(520)와 제2 전도체(530)의 사이에 배치된다. 이때, 각 저항(234)은 제1 전도체(520)와 제2 전도체(530)의 사이에 기 설정된 간격을 가지며 평행하게 배치된다. The resistor 234 is disposed between the
제2 IGBT(235)들은 제2 전도체(530)에 배치된다. 각 저항(234)이 기 설정된 간격을 가지며 평행하게 배치되기 때문에, 각 제2 IGBT(235)는 각 제1 IGBT(231)와 저항(234)을 기준으로 마주보며 평행하게 배치된다. The second IGBTs 235 are disposed on the
각 구성이 전술한 대로 배치됨에 따라, 정류모듈(230) 내 복수 개의 IGBT들과 저항이 배치된다 하더라도 모든 IGBT들(제1 IGBT, 제 IGBT)과 저항의 전기적인 경로 길이가 동일해질 수 있다. 이유는 도 6에 도시되어 있다.As each configuration is arranged as described above, even if a plurality of IGBTs and resistors are disposed in the
도 6을 참조하면, 변압기를 거친 전원은 제1 연결부(510)로부터 유입되어, 제1 IGBT(231), 저항(234), 제2 IGBT(235)및 제2 연결부(530)를 거쳐 방전기(120)로 유출된다. 이때, 각 저항(234)은 기 설정된 간격을 가지며 평행하게 배치되기 때문에, 어떠한 저항을 따라 전류가 흐르더라도 전기적인 경로는 L`으로 모두 동일하다. 또한, 전류가 제1 연결부(510)로 유입되어 제1 연결부(510)와 (점) 대칭적인 위치에 배치된 제2 연결부(530)로 유출된다. 이에, 어떠한 제1 IGBT(231), 저항(234) 및 제2 IGBT(235)를 거치더라도 제1 연결부(510)로부터 제1 IGBT(231)까지의 전기적인 경로의 길이(L)와 제2 IGBT(235)로부터 제2 연결부(530)까지의 전기적인 경로의 길이(L``)의 합은 어떠한 제1 IGBT 및 제2 IGBT를 거치더라도 모두 동일하게 된다. 이처럼, 정류모듈(230) 내 모든 IGBT들(제1 IGBT, 제 IGBT)과 저항의 전기적인 경로의 길이가 동일해짐에 따라, 정류모듈로 흐르는 전류가 특정 IGBT와 저항으로 몰려 흐르지 않고 고르게 분산되어 흐를 수 있다. 예를 들어, 전기적인 경로의 길이가 특정 IGBR와 저항이 짧을 경우, 해당 경로의 전기저항값이 작아져 해당 경로로 더 많은 전류가 흐르게 된다. 이로 인해, 해당 경로의 IGBT나 저항은 과부하가 걸리며 파손될 우려가 존재한다. 그러나 IGBT들(제1 IGBT, 제 IGBT)과 저항이 도 5 및 6과 같이 배치될 경우, 모든 전기적인 경로의 길이가 동일해지며 특정 경로의 저항값이 작아지는 문제를 방지할 수 있다. 이에 따라, 정류모듈 내 각 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.6, the power passing through the transformer is introduced from the first connector 510, the first IGBT 231, the resistor 234, the second IGBT 235 and the
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and a person skilled in the art to which this embodiment belongs may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
100: 배터리 방전 시스템
110: 배터리 방전 보조장치
120: 방전기
130: 제어장치
140: 배터리
210: 외부전원
220: 변압기
230: 제1 정류모듈
231, 235, 241, 245: IGBT
232, 236, 242, 246: 트랜지스터
233, 237, 243, 247: 다이오드
234, 244: 저항
240: 제2 정류모듈
250, 260: 출력단
510: 제1 연결부
520: 제1 전도체
530: 제2 전도체100: battery discharge system
110: battery discharge aid
120: discharger
130: control device
140: battery
210: external power
220: transformer
230: first rectifying module
231, 235, 241, 245: IGBT
232, 236, 242, 246: transistors
233, 237, 243, 247: diode
234, 244: resistance
240: second rectification module
250, 260: output stage
510: first connection part
520: first conductor
530: second conductor
Claims (5)
외부 전원의 크기를 변환하는 변압기;
상기 변압기와 연결되며, 상기 변압기로부터 인가되는 전원을 받아 극성을 조정하여 출력할 수 있는 제1 정류모듈; 및
상기 변압기로부터 인가되는 전원을 받아 극성을 조정하여 출력할 수 있으며, 상기 변압기를 기준으로 상기 제1 정류모듈과 병렬 연결되는 제2 정류모듈을 포함하며,
상기 제1 정류모듈 및 상기 제2 정류모듈 각각은,
상기 변압기로부터 인가되는 전원이나 제어신호를 전달하는 제1 전도체;
상기 제1 전도체의 반대편에 배치되어, 전류를 외부로 전달하는 제2 전도체;
상기 제1 전도체에 배치되는 복수의 제1 IGBT;
상기 제2 전도체에 배치되며, 각 제1 IGBT의 에미터 또는 콜렉터와 자신의 그것이 마주보도록 직렬로 배치되는 복수의 제2 IGBT; 및
상기 제1 전도체와 상기 제2 전도체의 사이에 배치되는 복수의 저항을 포함하고,
각 저항은 기 설정된 간격을 가지며 평행하게 배치되고,
각 제2 IGBT는 각 저항을 기준으로 각 제1 IGBT와 마주보며 배치되며,
상기 제1 정류모듈의 제2 전도체는 상기 방전기와 전기적으로 연결되며, 상기 제2 정류모듈의 제2 전도체는 상기 배터리와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보조장치.In the battery discharging auxiliary device connected in series with the battery and the discharger for discharging the battery having a voltage less than or equal to a preset reference value,
a transformer that converts the size of an external power source;
a first rectifying module connected to the transformer and capable of receiving power applied from the transformer and adjusting the polarity to output; and
A second rectifying module capable of receiving power applied from the transformer and adjusting the polarity to output, and connected in parallel with the first rectifying module with respect to the transformer,
Each of the first rectification module and the second rectification module,
a first conductor for transmitting power or a control signal applied from the transformer;
a second conductor disposed on the opposite side of the first conductor to transmit current to the outside;
a plurality of first IGBTs disposed on the first conductor;
a plurality of second IGBTs disposed on the second conductor and disposed in series such that the emitter or collector of each first IGBT and its own are facing; and
a plurality of resistors disposed between the first conductor and the second conductor;
Each resistor has a predetermined interval and is arranged in parallel,
Each second IGBT is disposed facing each first IGBT with respect to each resistor,
A second conductor of the first rectifying module is electrically connected to the discharger, and a second conductor of the second rectifying module is electrically connected to the battery.
상기 제1 정류모듈 및 상기 제2 정류모듈은,
상기 변압기로 인가되는 3상 전원의 처리를 위해, 각각 3개가 1세트로 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보조장치.According to claim 1,
The first rectification module and the second rectification module,
For the processing of the three-phase power applied to the transformer, the battery discharge auxiliary device, characterized in that each is implemented as one set.
상기 제1 정류모듈 및 상기 제2 정류모듈은,
상기 배터리 방전 보조장치를 거쳐 흐르는 전류량에 따라, 상기 제1 IGBT, 상기 저항 및 상기 제2 IGBT가 기 설정된 개수만큼 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보조장치.According to claim 1,
The first rectification module and the second rectification module,
The battery discharge auxiliary device, characterized in that the first IGBT, the resistor and the second IGBT are connected in parallel by a preset number according to the amount of current flowing through the battery discharge auxiliary device.
상기 배터리 방전 보조장치는,
연결되는 배터리의 극성과 무관하게 직렬연결 가능한 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보조장치. According to claim 1,
The battery discharging auxiliary device,
Battery discharge auxiliary device, characterized in that it can be connected in series regardless of the polarity of the battery to be connected.
상기 배터리 방전 보조장치는,
연결되는 배터리의 극성에 따라, 게이트 전압이 인가되는 상기 제1 정류모듈 내 IGBT 및 상기 제2 정류모듈 내 IGBT의 종류가 달라지는 것을 특징으로 하는 배터리 방전 보조장치.
5. The method of claim 4,
The battery discharging auxiliary device,
The battery discharge auxiliary device, characterized in that the type of the IGBT in the first rectification module and the IGBT in the second rectification module to which the gate voltage is applied varies according to the polarity of the battery to be connected.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
A107 | Divisional application of patent | ||
GRNT | Written decision to grant |