KR102375782B1 - Charge and discharge system for secondary battery having a variable dc output voltage range - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 관한 것으로, 단일 충방전기로 다양한 전압 용량을 가지는 배터리에 대한 충방전 작업 수행을 가능하도록 하는 시스템(1)에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명에 따른 시스템(1)은 예를 들어 200V ~ 1000V의 고전압 배터리 뿐만 아니라, 50V ~ 200V의 중전압 배터리 및 10V ~ 50V의 저전압 배터리에 대한 충방전을 단일 충방전기로 수행함으로써, 용이한 활용을 도모하도록 하는, 넓은 범위의 출력 전압을 가지는 양방향 충방전 시스템(1)에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, and to a system (1) enabling charging and discharging of batteries having various voltage capacities with a single charger/discharger. Specifically, the system 1 according to the present invention performs charging and discharging of, for example, a high voltage battery of 200V to 1000V, as well as a medium voltage battery of 50V to 200V and a low voltage battery of 10V to 50V with a single charger/discharger. , It relates to a bidirectional charging/discharging system (1) having a wide range of output voltages to facilitate utilization.

Figure R1020200039592
Figure R1020200039592

Description

가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템{CHARGE AND DISCHARGE SYSTEM FOR SECONDARY BATTERY HAVING A VARIABLE DC OUTPUT VOLTAGE RANGE}A secondary battery charging/discharging system with a variable output voltage range {CHARGE AND DISCHARGE SYSTEM FOR SECONDARY BATTERY HAVING A VARIABLE DC OUTPUT VOLTAGE RANGE}

본 발명은 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 관한 것으로, 단일 충방전기로 다양한 전압 용량을 가지는 배터리에 대한 충방전 작업 수행을 가능하도록 하는 시스템(1)에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명에 따른 시스템(1)은 예를 들어 200V ~ 1000V의 고전압 배터리 뿐만 아니라, 50V ~ 200V의 중전압 배터리 및 10V ~ 50V의 저전압 배터리에 대한 충방전을 단일 충방전기로 수행함으로써, 용이한 활용을 도모하도록 하는, 넓은 범위의 출력 전압을 가지는 양방향 충방전 시스템(1)에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, and to a system (1) enabling charging and discharging of batteries having various voltage capacities with a single charger/discharger. Specifically, the system 1 according to the present invention performs charging and discharging of, for example, a high voltage battery of 200V to 1000V, as well as a medium voltage battery of 50V to 200V and a low voltage battery of 10V to 50V with a single charger/discharger. , It relates to a bidirectional charging/discharging system (1) having a wide range of output voltages to facilitate utilization.

제품 군에 따른 적용이 용이하고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점과 함께, 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 현재 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다. The secondary battery, which is easy to apply according to product group and has electrical characteristics such as high energy density, is used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. It is universally applied. These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that they do not generate any by-products from the use of energy with the primary advantage of reducing the use of fossil fuels.

이러한 이차 전지는, 제작 후 소정 횟수의 충방전을 실시하는 공정을 거쳐야 이차전지로서의 성능을 발휘할 수 있다. 따라서, 충방전 공정 수행을 위한 충방전기를 필요로 하며, 상기 충방전기는 조립 완료된 이차전지가 전기에너지를 저장할 수 있도록 충방전 공정을 반복 수행하여 이차전지의 특성을 부여하는 기능을 수행한다.Such a secondary battery can exhibit its performance as a secondary battery only after undergoing a process of charging and discharging a predetermined number of times after being manufactured. Therefore, a charge/discharge device is required for performing a charge/discharge process, and the charge/discharger performs a function of imparting characteristics of a secondary battery by repeatedly performing a charge/discharge process so that an assembled secondary battery can store electrical energy.

일반적인 이차전지 충방전기는, 충전 시 교류 전압을 공급하는 전원부, 상기 전원부로부터 인가되는 전압을 AC/DC 변환하는 컨버터부, 직류 변환된 전압을 인가받아 DC/DC 변환하는 컨버터부 및 DC/DC 컨버터부로부터 공급되는 전압을 통해 충전되는 배터리 팩 또는 모듈로 이루어진다.A typical secondary battery charger/discharger includes a power supply unit for supplying an AC voltage during charging, a converter unit for AC/DC conversion of a voltage applied from the power supply unit, a converter unit for DC/DC conversion by receiving a DC-converted voltage, and a DC/DC converter It consists of a battery pack or module that is charged through a voltage supplied from the unit.

상기 DC/DC 컨버터부에서, 배터리 충전 시 VOUT = D(Duty cycle) * VIN 계식이 성립되며, 배터리 방전 시 VOUT = 1/(1-D) * VIN 관계식이 성립된다. 이 때, 예를 들어 10V의 입력 전압을 100V의 출력전압으로 승압 시 D = 0.9가 되어야 하며, 이는 PWM 신호에 따른 스위치 제어를 비용이하게 하는 요인이 된다. 따라서, 배터리 방전 시 DC/DC 컨버터부의 입력 측에 인가되는 전압의 소정 범위를 넘어서는 승압은 사실상 불가능하다. 이는 곧 배터리 모듈 또는 팩의 전압 범위에 따라 다양한 충방전기를 구축하여야 하는 것을 의미한다. 즉, 특정 충방전기로 제어 가능한 전압 범위는 정해져 있기 때문에 해당 전압 범위를 벗어나는 배터리 모듈 또는 팩에 대한 충방전은 불가능하다. In the DC/DC converter unit, when charging the battery, VOUT = D(Duty cycle) * VIN is established, and when discharging the battery, VOUT = 1/(1-D) * VIN is established. At this time, for example, when stepping up an input voltage of 10V to an output voltage of 100V, D = 0.9, which is a factor that makes the switch control according to the PWM signal costly. Accordingly, it is virtually impossible to increase the voltage beyond a predetermined range of the voltage applied to the input side of the DC/DC converter unit when the battery is discharged. This means that various chargers and dischargers must be built according to the voltage range of the battery module or pack. That is, since a voltage range controllable by a specific charger/discharger is determined, charging/discharging of a battery module or pack outside the corresponding voltage range is impossible.

결국, 배터리 팩/모듈의 전압 범위에 따라 별도의 충방전기들을 다수 구비하여야 하며, 이는 곧 이차전지의 제작 비용의 상승을 초래할 수밖에 없다.As a result, a plurality of separate chargers and dischargers must be provided according to the voltage range of the battery pack/module, which inevitably leads to an increase in the manufacturing cost of the secondary battery.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자들은 개선된 구조를 가지고, 예를 들어 넓은 범위의 출력 전압을 가지는 신규의 이차전지 충방전 시스템에 대하여 개시하고자 한다.In order to solve such a problem, the inventors of the present invention have an improved structure, for example, to disclose with respect to a novel secondary battery charging/discharging system having a wide range of output voltage.

한국등록특허 제10-1286509호 '직렬 공진 컨버터를 이용한 배터리 충전기'Korean Patent No. 10-1286509 'Battery charger using series resonance converter'

앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,It has been devised to solve the problems of the prior art,

본 발명은 고전압 배터리 모듈/팩 뿐만 아니라, 중전압 및 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 충방전을 단일 충방전기로 수행 가능하도록 함으로써, 다양한 활용 및 이차전지 제작 비용 절감을 도모하도록 하는, 넓은 범위의 출력 전압을 가지는 이차전지 양방향 충방전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention enables charging and discharging of not only high-voltage battery modules/packs, but also medium-voltage and low-voltage battery packs/modules with a single charger/discharger, so that various applications and reductions in secondary battery manufacturing costs are achieved. An object of the present invention is to provide a secondary battery bidirectional charging/discharging system having a voltage.

또한, 본 발명은 전원부 및 제1 컨버터부 사이에 전압변환부가 배치됨으로써, 다양한 전압 범위의 배터리 팩/모듈에 대한 용이한 충방전 수행과 함께, 전체 시스템 레이아웃이 단순화되도록 하는, 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, according to the present invention, a voltage converter is disposed between the power supply unit and the first converter unit, so that the entire system layout is simplified while easily charging/discharging battery packs/modules of various voltage ranges. An object of the present invention is to provide a secondary battery charging/discharging system having

또한, 본 발명은 전압변환부와 제1 컨버터부의 연결을 스위칭하며, 상세하게는 2차권선의 제1 탭 또는 제2 탭과, 제1 컨버터부의 전기적 연결을 선택적으로 스위칭하는 제1 스위치부를 구비함으로써, 단일 충방전기를 통하여 고전압 배터리 팩/모듈 뿐만 아니라 상대적으로 저전압 배터리/팩 모듈에 대한 충방전을 가능하도록 하는, 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention switches the connection of the voltage conversion unit and the first converter unit, in detail, a first tap or a second tap of the secondary winding, and a first switch unit for selectively switching the electrical connection of the first converter unit Accordingly, an object of the present invention is to provide a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range that enables charging and discharging of relatively low-voltage battery/pack modules as well as high-voltage battery packs/modules through a single charger/discharger.

또한, 본 발명은 DC/DC 컨버터인 제2 컨버터부와 배터리부 사이에 별도로 DC/DC 컨버터인 제3 컨버터부를 추가로 구비함으로써, 예를 들어 10 ~ 50V 범위 내의 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 충방전을 가능하도록 하는, 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, according to the present invention, by additionally providing a third converter unit which is a DC/DC converter separately between the second converter unit which is a DC/DC converter and the battery unit, for example, charging for a low-voltage battery pack/module within a range of 10 to 50V An object of the present invention is to provide a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range that enables discharging.

또한, 본 발명은 제2 컨버터부 뿐만 아니라 제3 컨버터부를 구비함으로써, 특히 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 용이한 방전 작업 수행을 가능하도록 하는, 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, which includes not only the second converter unit but also the third converter unit, enabling easy discharging, particularly for low voltage battery packs/modules. but it has a purpose.

또한, 본 발명은 제2 컨버터부와 배터리부의 연결 또는 제3 컨버터부와 배터리부의 연결을 택일적으로 스위칭하는 제2 스위치부를 구비함으로써, 저전압 배터리 팩/모듈의 충방전 및 상대적으로 고전압 배터리 팩/모듈의 충방전을 가능하도록 하는, 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a second switch unit for selectively switching the connection between the second converter unit and the battery unit or the connection between the third converter unit and the battery unit, so that charging and discharging of the low voltage battery pack/module and the relatively high voltage battery pack/ An object of the present invention is to provide a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, which enables charging and discharging of a module.

또한, 본 발명은 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 온/오프를 제어하는 제어부;를 추가로 포함하고, 상기 제어부는 고전압 배터리 충전 시 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하고, 중전압 배터리 충전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하며, 저전압 배터리 충전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 오프로 제어함으로써, 고전압, 중전압 및 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 충방전을 가능하도록 하는, 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention further includes a control unit for controlling on/off of the first switch unit and the second switch unit, wherein the control unit turns on the 1-1 switch and the 2-1 switch when the high voltage battery is charged. , the 1-2 switches and the 2-2 switches are controlled to be off, the 1-2 switches and the 2-1 switches are turned on when the medium voltage battery is charged, and the 1-1 switches and the 2- 2 switches are controlled to be off, and when the low-voltage battery is charged, the 1-2 switches and the 2-2 switches are turned on, and the 1-1 switches and the 2-1 switches are turned off, so that high voltage, medium voltage It is an object of the present invention to provide a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, which enables charging and discharging of a low-voltage battery pack/module.

본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 수 있다.The present invention may be implemented by embodiments having the following configuration in order to achieve the above-described object.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템은 교류 전원으로, 제1 컨버터부 측으로 전압을 공급하는 전원부; 상기 전원부로부터 인가되는 전압의 승압 또는 감압을 구현하는 전압변환부; 상기 전압변환부를 통하여 인가되는 전압을 교류/직류 변환하는, 양 방향 AC/DC 컨버터인 제1 컨버터부; 상기 제1 컨버터부와 연결되어, 상기 제1 컨버터부로부터 인가되는 전압을 직류/직류 변환하는, 양 방향 DC/DC 컨버터인 제2 컨버터부; 및 상기 제2 컨버터부로부터 인가되는 전압을 공급받거나, 상기 제2 컨버터부로 전압을 공급하는 배터리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention comprises: a power supply unit supplying a voltage to the first converter unit as an AC power source; a voltage converter for realizing step-up or pressure-reduction of the voltage applied from the power source; a first converter unit, which is a bidirectional AC/DC converter, that converts the voltage applied through the voltage converter to AC/DC; a second converter unit that is connected to the first converter unit and converts the voltage applied from the first converter unit to DC/DC, which is a bidirectional DC/DC converter; and a battery unit receiving the voltage applied from the second converter unit or supplying a voltage to the second converter unit.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 구비되는 상기 전압변환부는 상기 전원부와 연결되는 1차권선; 및 2차권선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the voltage converter provided in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention includes a primary winding connected to the power supply unit; and a secondary winding.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 구비되는 상기 2차권선에는 일 측에 형성되는 제1 탭; 및 상기 제1 탭과, 하단부 사이에 형성되는 제2 탭;이 구비되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a first tab formed on one side of the secondary winding provided in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention; and a second tab formed between the first tab and the lower end.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템은 상기 제1 탭 및 제2 탭과, 제1 컨버터부의 연결을 스위칭하는 제1 스위치부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention includes a first switch unit for switching the connection between the first tap and the second tap, and a first converter unit; It is characterized in that it further comprises.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 구비되는 상기 제1 스위치부는 상기 제1 탭과 연결을 스위칭하는 제1-1 스위치; 및 상기 제2 탭과 연결을 스위칭하는 제1-2 스위치;를 포함하며, 상기 제1-1 스위치 및 상기 제1-2 스위치는 택일적으로 온 또는 오프 제어되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the first switch unit provided in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention includes a 1-1 switch for switching the connection with the first tap; and a 1-2 switch for switching the connection to the second tap, wherein the 1-1 switch and the 1-2 switch are selectively turned on or off.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템은 상기 제2 컨버터부와 연결되어, 배터리 충전 시 상기 제2 컨버터부로부터 인가되는 전압을 직류/직류 변환하는, 양 방향 DC/DC 컨버터인 제3 컨버터부; 및 상기 제2 컨버터부와 배터리부의 연결 또는 상기 제3 컨버터부와 배터리부를 연결을 스위칭하는 제2 스위치부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention is connected to the second converter unit to convert the voltage applied from the second converter unit to direct current when charging the battery. / A third converter unit that converts direct current, which is a two-way DC/DC converter; and a second switch unit for switching the connection between the second converter unit and the battery unit or the connection between the third converter unit and the battery unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 구비되는 상기 제2 스위치부는 상기 제2 컨버터부와 연결을 스위칭하는 제2-1 스위치; 및 상기 제3 컨버터부와 연결을 스위칭하는 제2-2 스위치;를 포함하고, 상기 제2-1 스위치 및 상기 제2-2 스위치는 택일적으로 온 또는 오프 제어되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the second switch unit provided in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention includes a 2-1 switch for switching the connection with the second converter unit; and a 2-2 switch for switching the connection with the third converter unit, wherein the 2-1 switch and the 2-2 switch are selectively turned on or off.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템은 상기 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 온/오프를 제어하는 제어부;를 추가로 포함하고, 상기 제어부는 고전압 배터리 충전 시 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하고, 중전압 배터리 충전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하며, 저전압 배터리 충전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 오프로 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention further includes a control unit for controlling on/off of the first switch unit and the second switch unit, and , the control unit controls the 1-1 switch and the 2-1 switch to be on, the 1-2 switch and the 2-2 switch to be off when the high voltage battery is charged, and the first switch when the medium voltage battery is charged -2 switch and 2-1 switch are turned on, the 1-1 switch and the 2-2 switch are controlled to be off, and the 1-2 switch and the 2-2 switch are turned on when the low-voltage battery is charged , characterized in that the 1-1 switch and the 2-1 switch are controlled to be off.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 구비되는 상기 제1 컨버터부는 상기 제1 스위치부, 그리고 제1 스위치 및 제4 스위치 사이의 제1 노드에 연결되는 제1 인덕터; 제1 스위치와 직렬 연결되는 제4 스위치; 제2 스위치와 직렬 연결되고 상기 제1 스위치와 병렬 연결되는 제5 스위치; 제6 스위치와 직렬 연결되며 상기 제1 스위치 및 제2 스위치와 병렬 연결되는 제3 스위치; 상기 제1 컨버터부의 충전 시 출력 단자 측에 연결되는 제1 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the first converter unit provided in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention is between the first switch unit and the first switch and the fourth switch. a first inductor coupled to the first node; a fourth switch connected in series with the first switch; a fifth switch connected in series with the second switch and connected in parallel with the first switch; a third switch connected in series with the sixth switch and connected in parallel with the first and second switches; and a first capacitor connected to an output terminal side during charging of the first converter unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 구비되는 상기 제2 컨버터부는 상기 제1 컨버터부의 출력단과 병렬로 제7 스위치 및 제8 스위치가 직렬 연결되고, 상기 제7 스위치 및 제8 스위치 사이의 제4 노드에 연결되는 인덕터; 및 상기 제2 컨버터부의 출력 단자 양 단에 연결되는 제2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the second converter unit provided in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention is a seventh switch and an eighth switch in parallel with the output terminal of the first converter unit. an inductor connected in series and connected to a fourth node between the seventh switch and the eighth switch; and a second capacitor connected to both ends of the output terminal of the second converter unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 구비되는 상기 제3 컨버터부는 상기 제2 컨버터부의 출력단과 병렬로 제9 스위치 및 제10 스위치가 직렬 연결되고, 상기 제9 스위치 및 제10 스위치 사이의 제6 노드에 연결되는 제3 인덕터; 및 상기 제3 컨버터부의 출력 단자 양 단에 연결되는 제3 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the third converter unit provided in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to the present invention is a ninth switch and a tenth switch in parallel with the output terminal of the second converter unit. a third inductor connected in series and connected to a sixth node between the ninth and tenth switches; and a third capacitor connected to both ends of the output terminal of the third converter unit.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.The present invention has the following effects by the above configuration.

본 발명은 고전압 배터리 모듈/팩 뿐만 아니라, 중전압 및 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 충방전을 단일 충방전기로 수행 가능하도록 함으로써, 다양한 활용 및 이차전지 제작 비용 절감을 도모하도록 하는, 넓은 범위의 출력 전압을 가지는 이차전지 양방향 충방전 시스템을 제공하는 효과가 있다.The present invention enables charging and discharging of not only high-voltage battery modules/packs, but also medium-voltage and low-voltage battery packs/modules with a single charger/discharger, so that various applications and reductions in secondary battery manufacturing costs are achieved. There is an effect of providing a secondary battery bidirectional charging/discharging system having a voltage.

또한, 본 발명은 전원부 및 제1 컨버터부 사이에 전압변환부가 배치됨으로써, 다양한 전압 범위의 배터리 팩/모듈에 대한 용이한 충방전 수행과 함께, 전체 시스템 레이아웃이 단순화되도록 하는 효과를 가진다.In addition, the present invention has the effect of simplifying the overall system layout, along with easy charging and discharging of battery packs/modules of various voltage ranges, by disposing a voltage converter between the power supply unit and the first converter unit.

또한, 본 발명은 전압변환부와 제1 컨버터부의 연결을 스위칭하며, 상세하게는 2차권선의 제1 탭 또는 제2 탭과, 제1 컨버터부의 전기적 연결을 선택적으로 스위칭하는 제1 스위치부를 구비함으로써, 단일 충방전기를 통하여 고전압 배터리 팩/모듈 뿐만 아니라 상대적으로 저전압 배터리/팩 모듈에 대한 충방전을 가능하도록 하는 효과를 보인다.In addition, the present invention switches the connection of the voltage conversion unit and the first converter unit, in detail, a first tap or a second tap of the secondary winding, and a first switch unit for selectively switching the electrical connection of the first converter unit By doing so, there is an effect of enabling charging and discharging not only of the high-voltage battery pack/module but also of the relatively low-voltage battery/pack module through a single charger/discharger.

또한, 본 발명은 DC/DC 컨버터인 제2 컨버터부와 배터리부 사이에 별도로 DC/DC 컨버터인 제3 컨버터부를 추가로 구비함으로써, 예를 들어 10 ~ 50V 범위 내의 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 충방전을 가능하도록 하는 효과가 도출될 수 있다.In addition, according to the present invention, by additionally providing a third converter unit which is a DC/DC converter separately between the second converter unit which is a DC/DC converter and the battery unit, for example, charging for a low-voltage battery pack/module within a range of 10 to 50V The effect of enabling discharge can be derived.

또한, 본 발명은 제2 컨버터부 뿐만 아니라 제3 컨버터부를 구비함으로써, 특히 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 용이한 방전 작업 수행을 가능하도록 하는 효과를 나타낸다.In addition, the present invention has an effect of enabling easy discharging, particularly for a low-voltage battery pack/module, by including the third converter unit as well as the second converter unit.

또한, 본 발명은 제2 컨버터부와 배터리부의 연결 또는 제3 컨버터부와 배터리부의 연결을 택일적으로 스위칭하는 제2 스위치부를 구비함으로써, 저전압 배터리 팩/모듈의 충방전 및 상대적으로 고전압 배터리 팩/모듈의 충방전을 가능하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a second switch unit for selectively switching the connection between the second converter unit and the battery unit or the connection between the third converter unit and the battery unit, so that charging and discharging of the low voltage battery pack/module and the relatively high voltage battery pack/ It has the effect of enabling charging and discharging of the module.

또한, 본 발명은 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 온/오프를 제어하는 제어부;를 추가로 포함하고, 상기 제어부는 고전압 배터리 충전 시 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하고, 중전압 배터리 충전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하며, 저전압 배터리 충전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 오프로 제어함으로써, 고전압, 중전압 및 저전압 배터리 팩/모듈에 대한 충방전을 가능하도록 하는 효과를 보인다.In addition, the present invention further includes a control unit for controlling on/off of the first switch unit and the second switch unit, wherein the control unit turns on the 1-1 switch and the 2-1 switch when the high voltage battery is charged. , the 1-2 switches and the 2-2 switches are controlled to be off, the 1-2 switches and the 2-1 switches are turned on when the medium voltage battery is charged, and the 1-1 switches and the 2- 2 switches are controlled to be off, and when the low-voltage battery is charged, the 1-2 switches and the 2-2 switches are turned on, and the 1-1 switches and the 2-1 switches are turned off, so that high voltage, medium voltage and charging/discharging of the low-voltage battery pack/module.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 대한 블럭도이고;
도 2는 도 1에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템의 전체 회로도이고;
도 3은 도 1에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에서, 고전압 배터리 충방전 시 스위칭 동작을 설명하기 위한 참고도이고;
도 4는 도 1에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에서, 중전압 배터리 충방전 시 스위칭 동작을 설명하기 위한 참고도이고;
도 5는 도 1에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에서, 저전압 배터리 충방전 시 스위칭 동작을 설명하기 위한 참고도이다.1 is a block diagram of a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an overall circuit diagram of a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 ;
FIG. 3 is a reference diagram for explaining a switching operation during charging and discharging of a high voltage battery in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 ;
FIG. 4 is a reference diagram for explaining a switching operation during charging/discharging of a medium voltage battery in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 ;
FIG. 5 is a reference diagram for explaining a switching operation during charging and discharging of a low-voltage battery in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 .

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며 청구범위에 기재된 사항을 기준으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 참고적으로 제공되는 것일 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments, but should be interpreted based on the matters described in the claims. In addition, this embodiment is only provided for reference in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise” and/or “comprising” refers to specifying the presence of the recited shapes, numbers, steps, actions, members, elements, and/or groups thereof. and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.

본 명세서에 있어서 '~부'란, 하드웨어에 의하여 실현되는 유닛, 소프트웨어에 의하여 실현되는 유닛, 양 구성을 이용하여 실현되는 유닛을 모두 포함하는 개념이다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현될 수도, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의하여 실현될 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. In the present specification, the term 'to part' is a concept including a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both configurations. In addition, one unit may be realized using two or more hardware, or two or more units may be realized by one hardware, and there is no separate limitation on this.

본 명세서에 있어서, 설명의 편의를 위하여 '제1'의 구성 및 '제2'의 구성 등이 기재되어 있으나, 이는 임의적인 것일 뿐 제2의 구성이 제1의 구성을 반드시 전제하는 것은 아님에 유의하여야 한다.In this specification, the configuration of 'first' and configuration of 'second' are described for convenience of explanation, but these are arbitrary and the second configuration does not necessarily presuppose the first configuration. It should be noted.

본 명세서에 있어서, 개별 구성들은 필요에 따라 일체로 이루어질 수도 또는 독립적으로 형성될 수도 있고 이에 별도의 제한이 없음에 유의하여야 한다. 또한, 이하에서는 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템의 전체 회로도를 기본적으로 충전 시를 기준으로 설명하고 있음에 유의하여야 한다.In the present specification, it should be noted that individual components may be formed integrally or independently as needed, and there is no separate limitation thereto. In addition, it should be noted that the entire circuit diagram of a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range is basically described based on the charging time.

이하에서 사용하는 용어 '배터리' 또는 '배터리부'란 배터리 모듈 또는 배터리 팩 중 어느 하나의 개념일 수도 있으며 이에 별도의 제한이 있는 것은 아님에 유의하여야 한다.It should be noted that the term 'battery' or 'battery unit' used below may refer to either a battery module or a battery pack, and is not limited thereto.

이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 대한 블럭도이고; 도 2는 도 1에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템의 전체 회로도이다.1 is a block diagram of a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is an overall circuit diagram of a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명은 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에 관한 것으로, 단일 충방전기로 다양한 전압 용량을 가지는 배터리에 대한 충방전 작업 수행을 가능하도록 하는 시스템(1)에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명에 따른 시스템(1)은 예를 들어 200V ~ 1000V의 고전압 배터리 뿐만 아니라, 50V ~ 200V의 중전압 배터리 및 10V ~ 50V의 저전압 배터리에 대한 충방전을 단일 충방전기로 수행함으로써, 용이한 활용을 도모하도록 하는, 넓은 범위의 출력 전압을 가지는 양방향 충방전 시스템(1)에 관한 것이다. 1 and 2, the present invention relates to a secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, and a system ( 1) is about. Specifically, the system 1 according to the present invention performs charging and discharging of, for example, a high voltage battery of 200V to 1000V, as well as a medium voltage battery of 50V to 200V and a low voltage battery of 10V to 50V with a single charger/discharger. , It relates to a bidirectional charging/discharging system (1) having a wide range of output voltages to facilitate utilization.

상기 고전압 내지 저전압 배터리의 전압 용량은 설명의 편의를 위한 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 상기 수치 범위 내로 제한되는 것은 아님에 유의하여야 한다. 또한, 도 2에서 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 시스템(1)은 3상 전원 뿐만 아니라, 단상 전원을 활용하여 구현하는 가능하고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.It should be noted that the voltage capacity of the high voltage to low voltage battery is merely an example for convenience of description, and the scope of the present invention is not limited within the numerical range. In addition, as shown in FIG. 2 , the system 1 according to the present invention can be implemented using not only a three-phase power source but also a single-phase power source, and there is no separate limitation thereto.

이를 위하여, 상기 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템(1)은 전원부(10), 전압변환부(20), 제1 스위치부(30), 제1 컨버터부(40), 제2 컨버터부(50), 제3 컨버터부(60), 제2 스위치부(70), 제어부(80) 및 배터리부(90)를 포함할 수 있다.To this end, the secondary battery charging/discharging system 1 having the variable output voltage range includes a power supply unit 10 , a voltage conversion unit 20 , a first switch unit 30 , a first converter unit 40 , and a second It may include a converter unit 50 , a third converter unit 60 , a second switch unit 70 , a control unit 80 , and a battery unit 90 .

전원부(10)는 교류 전원부로, 직접 또는 간접적으로 제1 컨버터부(50) 측으로 전압을 인가하는 구성으로, 예를 들어 단상 전원일 수도 또는 삼상 전원일 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. The power supply unit 10 is an AC power supply unit, configured to directly or indirectly apply a voltage to the first converter unit 50 side, and may be, for example, a single-phase power supply or a three-phase power supply, but there is no separate limitation on this.

전압변환부(20)는 전원부(10)로부터 인가되는 전압의 승압 및/또는 감압을 구현하기 위한 구성으로, 예를 들어 변압기(Transformer)로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 고전압 배터리 충전 시 후술할 1차권선(210) 및 2차건선(230)에 인가되는 전압이 동일값일 수도 있다. 이러한 전압변환부(20)는 배터리 충전 시 감압기로, 방전 시 승압기로 동작할 수 있다. 예를 들어, 변압기로 이루어지는 전압변환부(20)는 전원부(10)와 연결되는 1차권선(210)과, 2차권선(230)을 포함한다. 상기 1차권선(210)과 2차권선(230)에 감긴 코일의 개수의 비에 따라 전원부(10) 측으로부터 인가되는 제1 전압(V1)의 감압 폭이, 또는 반대로 제1 컨버터부(40)로부터 인가되는 제2 전압(V2)의 승압 폭이 정해질 수 있다.The voltage converter 20 is configured to implement step-up and/or pressure-reduction of the voltage applied from the power source 10 , and may include, for example, a transformer. Also, for example, the voltages applied to the primary winding 210 and the secondary psoriasis 230, which will be described later, may be the same when charging the high voltage battery. The voltage converter 20 may operate as a pressure reducer when charging the battery and as a booster when discharging. For example, the voltage converter 20 made of a transformer includes a primary winding 210 connected to the power supply unit 10 and a secondary winding 230 . Depending on the ratio of the number of coils wound around the primary winding 210 and the secondary winding 230 , the reduced width of the first voltage V1 applied from the power supply unit 10 side, or conversely, the first converter unit 40 ), the step-up width of the second voltage V2 applied from it may be determined.

또한, 2차권선(230)에는 그 일 측에 제1 탭(231)이, 그리고 제1 탭(231)의 하 측에 제2 탭(233)이 연결되고, 상기 2차권선(230)의 제1 탭(231)과 연결되는 제1-1 스위치(MC1) 및 제2 탭(233)과 연결되는 제1-2 스위치(MC2)의 온(On)/오프(Off) 제어에 의하여, 충전 시 제1 컨버터부(40)로 인가되는 제2 전압(V2) 크기를 제어 가능하다. In addition, a first tab 231 is connected to one side of the secondary winding 230 and a second tab 233 is connected to a lower side of the first tab 231 , and the secondary winding 230 is Charging by on/off control of the 1-1 switch MC1 connected to the first tap 231 and the 1-2 th switch MC2 connected to the second tap 233 The magnitude of the second voltage V2 applied to the first converter unit 40 is controllable.

예를 들어 고전압 배터리 충방전 작업 수행 시 제1-1 스위치(MC1)를 온으로, 그리고 제1-2 스위치(MC2)를 오프로 제어하며, 고전압 배터리보다 낮은 배터리로, 예를 들어 중전압/저전압 배터리 충방전 작업 수행 시 제1-1 스위치(MC1)를 오프로, 제1-2 스위치(MC2)를 온으로 제어한다. 이와 같이, 충방전 시스템에 전압변환부(20)를 활용하여 전원부(10)로부터 인가되는 전압을 감압하거나, 제1 컨버터부(40)로부터 인가되는 전압을 승압함으로써 다양한 용량의 배터리부(90)에 대한 용이한 충방전 작업 수행이 가능하고, 전체 시스템 레이아웃이 단순화되도록 하는 것에 이점이 있다.For example, when a high voltage battery charging/discharging operation is performed, the 1-1 switch MC1 is turned on and the 1-2 switch MC2 is controlled to be off, and a battery lower than the high voltage battery, for example, medium voltage / When the low voltage battery charging/discharging operation is performed, the 1-1 switch MC1 is turned off and the 1-2 th switch MC2 is controlled on. In this way, by using the voltage converter 20 in the charging/discharging system to reduce the voltage applied from the power supply unit 10 or boost the voltage applied from the first converter unit 40, the battery unit 90 of various capacities There is an advantage in that it is possible to easily perform a charge/discharge operation for the device, and the overall system layout is simplified.

또한, 제2 탭(233)을 통하여 충전 시 제1 컨버터부(40)에 인가되는 제 전압(V2)의 크기를 조절 가능하기 때문에, 동일 하위 구성(40 내지 60)으로도 배터리에 공급되는 출력 전압의 크기를 조절하는 것이 가능하다. 이는, 방전 시에도 마찬가지이며 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.In addition, since the magnitude of the voltage V2 applied to the first converter unit 40 during charging can be adjusted through the second tap 233 , the output supplied to the battery even in the same sub-components 40 to 60 . It is possible to adjust the magnitude of the voltage. This is the same even when discharging, and a description thereof will be omitted.

도 1 및 도 2를 참고하면, 제1 스위치부(30)는 전압변환부(20)와 제1 컨버터부(40)의 연결을 스위칭하는 구성으로, 제어부(80)의 제어에 따라 고전압 배터리 충방전 작업 시 또는 고전압 배터리보다 상대적으로 저전압 배터리(예를 들어 중전압/저전압 배터리) 충방전 작업 시 선택적으로 제1-1 스위치(MC1) 또는 제1-2 스위치(MC2)를 온/오프 제어하여 전압변환부(20)와 제1 컨버터부(40)를 상호 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 제1 스위치부(30)는 예를 들어 마그네트 스위치로 이루어질 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.1 and 2 , the first switch unit 30 is configured to switch the connection between the voltage conversion unit 20 and the first converter unit 40 , and the high voltage battery is charged under the control of the control unit 80 . When discharging or charging/discharging a relatively low-voltage battery (for example, a medium voltage/low voltage battery) compared to a high-voltage battery, the 1-1 switch (MC1) or the 1-2 switch (MC2) is selectively controlled on/off to The voltage conversion unit 20 and the first converter unit 40 may be electrically connected to each other. The first switch unit 30 may be formed of, for example, a magnetic switch, but the scope of the present invention is not limited thereto.

설명한 바와 같이, 충전 시, 제1-1 스위치(310)는 제1 탭(231)과 연결되어 상대적으로 고전압인 제2 전압(V2)을 컨버터부(40) 측으로 인가하며, 제1-2 스위치(330)는 제2 탭(233)과 연결되어 고전압보다 상대적으로 저전압인 제2 전압(V2)을 컨버터부(40) 측으로 인가할 수 있다. 이와 같이, 제1 스위치부(30)를 활용함으로써 고전압 배터리 충방전 그리고 중전압/저전압 배터리 충방전을 위한 별개의 충방전기를 필요로 하지 않는 것에 장점이 있다. 즉, 충전 시 제1 컨버터부(40)의 입력 측으로 인가되는 전압 크기를 예를 들어 배터리 용량에 따라 상이하게 할 수 있기 때문에 충전되는 배터리 용량이 상이하더라도 그 하위의 구성들에 대한 설계 변경이 필요하지 않게 된다. 이는 방전 시에도 마찬가지이다.As described above, during charging, the 1-1 switch 310 is connected to the first tap 231 to apply a relatively high second voltage V2 to the converter unit 40 side, and the 1-2 switch Reference numeral 330 is connected to the second tap 233 to apply a second voltage V2, which is a relatively low voltage than a high voltage, to the converter unit 40 side. In this way, by utilizing the first switch unit 30, there is an advantage in that a separate charger and discharger for charging/discharging the high voltage battery and charging/discharging the medium voltage/low voltage battery is not required. That is, since the magnitude of the voltage applied to the input side of the first converter unit 40 during charging can be different depending on the battery capacity, for example, even if the battery capacity to be charged is different, it is necessary to change the design of the lower components. won't do it This is also the case during discharge.

도 1 및 도 2를 참고하면, 제1 컨버터부(40)는 일 측이 제1 스위치부(30)와, 타 측이 제2 컨버터부(50) 와 전기적으로 연결 또는 접속되어 제1 스위치부(30) 측을 통하여 인가되는 전압을 교류/직류 변환하거나 제2 컨버터부(50) 측을 통하여 인가되는 전압을 직류/교류 변환하는 구성이다. 예를 들어, 제1 인덕터(L1)가 제1 스위치부(20)와 전기적으로 연결 또는 접속된다. 제1 인덕터(L1)는 그 일단이 제1-1 스위치(MC1) 및 제1-2 스위치(MC2)와 접속될 수 있다. 1 and 2 , the first converter unit 40 is electrically connected or connected to the first switch unit 30 on one side and the second converter unit 50 on the other side, and the first switch unit (30) is configured to convert a voltage applied through the side to AC/DC or to convert a voltage applied through the second converter unit 50 to DC/AC. For example, the first inductor L1 is electrically connected to or connected to the first switch unit 20 . The first inductor L1 may have one end connected to the 1-1 switch MC1 and the 1-2 th switch MC2.

또한, 제1 인덕터(L1)의 타단 측은 스위치들의 노드(N1 내지 N3)에 접속된다. 예를 들어, 제1 전원부(10)가 3상 전원인 경우, 3개의 제1 인덕터(L1)는 각각 제1 노드(N1), 제2 노드(N2), 제3 노드(N3)에 접속된다. 또는 단상 전원인 경우, 1개의 제1 인덕터(L1)는 제1 노드(N1)에 접속된다.In addition, the other end of the first inductor L1 is connected to the nodes N1 to N3 of the switches. For example, when the first power supply unit 10 is a three-phase power supply, the three first inductors L1 are respectively connected to the first node N1 , the second node N2 , and the third node N3 . . Alternatively, in the case of a single-phase power supply, one first inductor L1 is connected to the first node N1.

제1 컨버터부(40)에서, 제1 스위치(S1)와 제4 스위치(S4)는 직렬 연결된다. 또한, 제2 스위치(S2)와 제5 스위치(S5)도 상호 직렬 접속된다. 제3 스위치(S3)와 제6 스위치(S6) 역시 각각 직렬 연결된다. 그리고, 제1 스위치(S1)와 제4 스위치(S4), 제2 스위치(S2)와 제5 스위치(S5), 제3 스위치(S3)와 제6 스위치(S6) 간에는 상호 병렬 연결된다. 또한, 제1 스위치(S1)와 제4 스위치(S4) 사이에는 제1 인덕터(L1)의 접속 노드인 제1 노드(N1)가, 제2 스위치(S2)와 제5 스위치(S5) 사이에는 제2 노드(N2)가, 제3 스위치(S3)와 제6 스위치(S6) 사이에는 제3 노드(N3)가 있다. In the first converter unit 40 , the first switch S1 and the fourth switch S4 are connected in series. In addition, the second switch S2 and the fifth switch S5 are also connected in series with each other. The third switch S3 and the sixth switch S6 are also connected in series, respectively. In addition, the first switch S1 and the fourth switch S4, the second switch S2 and the fifth switch S5, and the third switch S3 and the sixth switch S6 are connected in parallel to each other. Also, between the first switch S1 and the fourth switch S4, a first node N1, which is a connection node of the first inductor L1, is connected between the second switch S2 and the fifth switch S5. There is a second node N2 and a third node N3 between the third switch S3 and the sixth switch S6.

충전 시 제1 컨버터부(40)의 출력 측에는 직류 전압인 제3 전압(V3)이 인가되고, 방전 시 제1 컨버터부(40) 출력 측(충전 시 입력 측)에는 제2 전압(V2)이 인가될 수 있다.A third voltage V3, which is a DC voltage, is applied to the output side of the first converter unit 40 during charging, and a second voltage V2 is applied to the output side (input side during charging) of the first converter unit 40 during discharging. can be authorized

전술한 바와 같이 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)는 각각의 제1 인덕터(L1)와 전기적으로 연결되는 지점이다. 그리고, 충전 시 상기 제1 컨버터부(40)의 출력 단자(V3) 측에는 제1 커패시터(C1)가 연결된다. 이러한 제1 커패시터(C1) 측은 방전 시 제1 컨버터부(40)의 입력 단자가 될 수 있다.As described above, the first node N1 , the second node N2 , and the third node N3 are points electrically connected to the respective first inductors L1 . In addition, the first capacitor C1 is connected to the output terminal V3 side of the first converter unit 40 during charging. The side of the first capacitor C1 may be an input terminal of the first converter unit 40 during discharge.

도 1 및 도 2를 참고하면, 제2 컨버터부(50)는 제1 컨버터부(40)와 연결되어, 배터리 충전 시 상기 제1 컨버터부(40)로부터 인가되는 제4 전압(V4)을 감압하고, 배터리 방전 시 제3 컨버터부(60)로부터 인가되는 제3 전압(V3) 또는 배터리부(90)로부터 인가되는 전압을 승압하는 DC/DC 컨버터 구성이다. 예를 들어, 제1 컨버터부(40)의 제1 커패시터(C1) 측과 병렬로(또는, 충전 시 제1 컨버터부(40)의 출력 단과 병렬로) 제7 스위치(S7)와 제8 스위치(S8)가 연결된다. 1 and 2 , the second converter unit 50 is connected to the first converter unit 40 to reduce the fourth voltage V4 applied from the first converter unit 40 when charging the battery. and a DC/DC converter that boosts the third voltage V3 applied from the third converter unit 60 or the voltage applied from the battery unit 90 when the battery is discharged. For example, the seventh switch S7 and the eighth switch in parallel with the first capacitor C1 side of the first converter unit 40 (or in parallel with the output terminal of the first converter unit 40 during charging) (S8) is connected.

이러한 제7 스위치(S7) 및 제8 스위치(S8)는 상호 직렬 연결된다. 또한, 제7 스위치(S7) 및 제8 스위치(S8) 사이의 제4 노드(N4)에 제2 인덕터(L2)가 연결되고, 상기 제2 컨버터부(50)의 출력 단자 양 단에는 제2 커패시터(C2)가 연결된다(충전 시 기준). 제4 노드(N4)는 제2 인덕터(L2)의 접속 지점이다.The seventh switch S7 and the eighth switch S8 are connected in series with each other. In addition, the second inductor L2 is connected to the fourth node N4 between the seventh switch S7 and the eighth switch S8 , and the second inductor L2 is connected to both ends of the output terminal of the second converter unit 50 . Capacitor C2 is connected (based on charging). The fourth node N4 is a connection point of the second inductor L2.

제2 컨버터부(50)의 감압 과정, 즉 배터리부(90)의 충전 과정에 대하여 설명하면, 제7 스위치(S7)가 온되고 제8 스위치(S8)가 오프되어 제2 커패시터(C2) 측에 제4 전압(V4)을 형성한다. 그 후, 제7 스위치(S7)가 오프되고 제8 스위치(S8)가 온 제어되면 제2 인덕터(L2)는 프리휠링(Free Wheeling) 하게 된다.When describing the decompression process of the second converter unit 50 , that is, the charging process of the battery unit 90 , the seventh switch S7 is turned on and the eighth switch S8 is turned off to the second capacitor C2 side. to form a fourth voltage V4. After that, when the seventh switch S7 is turned off and the eighth switch S8 is turned on, the second inductor L2 is freewheeling.

이와 반대로 승압 과정, 즉 배터리부(90)의 방전 과정에 대하여 설명하면, 제7 스위치(S7)가 오프되며 제8 스위치(S8)가 온되어 제2 인덕터(L2)에 에너지가 축적된다. 그 후, 제7 스위치(S7)가 온되고 제8 스위치(S8)가 오프 제어되면 제2 인덕터(L2)에 축적된 에너지 및 제4 전압(V4)을 통하여 출력단 측(제1 커패시터(C1) 측)에 제3 전압(V3)이 형성된다.Conversely, if the step-up process, that is, the discharging process of the battery unit 90 is described, the seventh switch S7 is turned off and the eighth switch S8 is turned on, and energy is accumulated in the second inductor L2. After that, when the seventh switch S7 is turned on and the eighth switch S8 is controlled to be off, the energy stored in the second inductor L2 and the fourth voltage V4 are used to the output terminal side (the first capacitor C1). side) a third voltage V3 is formed.

도 1 및 도 2를 참고하면, 제3 컨버터부(60)는 제2 컨버터부(40)의 하위에 연결되어, 배터리 충전 시 상기 제2 컨버터부(50)로부터 인가되는 제4 전압(V4)을 감압하고, 배터리 방전 시 배터리부(90) 측으로부터 인가되는 제5 전압(V5)을 승압하는 DC/DC 컨버터 구성이다. 예를 들어, 제2 컨버터부(50)의 출력 측과 병렬로 제9 스위치(S9)와 제10 스위치(S10)가 연결된다. 1 and 2 , the third converter unit 60 is connected to the lower part of the second converter unit 40 , and a fourth voltage V4 applied from the second converter unit 50 when the battery is charged. It is a DC/DC converter configuration for reducing the pressure and boosting the fifth voltage V5 applied from the battery unit 90 side when the battery is discharged. For example, the ninth switch S9 and the tenth switch S10 are connected in parallel with the output side of the second converter unit 50 .

이러한 제9 스위치(S10) 및 제10 스위치(S10)는 상호 직렬 연결된다. 또한, 제9 스위치(S9) 및 제10 스위치(S10) 사이의 제6 노드(N6)에 제3 인턱터(L3)가 연결되고, 상기 제3 컨버터부(60)의 출력 단자 양 단에는 제3 커패시터(C3)가 연결된다(충전 시 기준). 즉, 제3 컨버터부(60)는 제2 컨버터부(50)와 동일 방식으로 설계되며, 따라서 이에 대한 상세한 승압 및 감압 과정에 대한 설명은 생략하도록 한다. The ninth switch S10 and the tenth switch S10 are connected in series with each other. In addition, the third inductor L3 is connected to the sixth node N6 between the ninth switch S9 and the tenth switch S10 , and the third inductor L3 is connected to both ends of the output terminal of the third converter unit 60 . Capacitor C3 is connected (based on charging). That is, the third converter unit 60 is designed in the same manner as the second converter unit 50 , and therefore, detailed descriptions of the step-up and pressure-reduction processes thereof will be omitted.

이와 같이, DC/DC 컨버터인 제3 컨버터부(60)를 추가로 배치함으로써, 배터리 설비 구축 시 배터리 용량에 따른 다양한 종류의 충방전기를 구비할 필요 없이 하나의 충방전기로 설비 구축이 가능한 것에 장점이 있다. 또한, DC/DC 컨버터인 제2 컨버터부(50)에서, 감압 시 V4(VOUT) = D(Duty cycle) * V3(VIN)이며, 승압 시 V3(VOUT) = 1/(1-D) * V4(VIN) 관계식이 성립된다. In this way, by additionally disposing the third converter unit 60, which is a DC/DC converter, it is advantageous in that it is possible to construct a facility with a single charger/discharger without having to provide various types of chargers and dischargers according to the battery capacity when constructing a battery facility. There is this. In addition, in the second converter unit 50 , which is a DC/DC converter, V4 (VOUT) = D (Duty cycle) * V3 (VIN) at the time of decompression, and V3 (VOUT) = 1/(1-D) * at the time of step-up The relation V4(VIN) is established.

이 때, 예를 들어 10V의 입력 전압을 100V의 출력전압으로 승압 시 D = 0.9가 되어야 하며, 이는 스위치 제어를 비용이하게 한다. 이와 같은 문제점을 회피하고자, 본 발명에 따른 시스템(1)은 2개의 DC/DC 컨버터를 배치하여, 단일 DC/DC 컨버터를 활용한 시스템에서 저전압 배터리 승압 시 발생 가능한 단점을 해결할 수 있다. 즉, 저전압 배터리에 대한 단계적 승압 과정을 거치는 것이다.At this time, for example, when stepping up an input voltage of 10V to an output voltage of 100V, D = 0.9, which makes the switch control costly. In order to avoid such a problem, the system 1 according to the present invention arranges two DC/DC converters to solve possible disadvantages that may occur when boosting a low-voltage battery in a system using a single DC/DC converter. That is, a step-by-step step-up process for the low-voltage battery is performed.

도 1 및 도 2를 참고하면, 제2 스위치부(70)는 제2 컨버터부(50)와 배터리부(90)의 연결 또는 제3 컨버터부(60)와 배터리부(90)의 연결을 선택적으로 스위칭하는 구성으로, 제어부(80)의 제어에 따라 상대적으로 고전압인 배터리 충방전 작업 시 또는 상대적으로 저전압 배터리 충방전 작업 시 선택적으로 제2-1 스위치(MC3) 또는 제2-2 스위치(330)를 온하여 상기 제2 또는 제3 컨버터부(50 or 60)와 배터리부(90)를 상호 전기적으로 연결할 수 있다. 이러한 제2 스위치부(70)는 예를 들어 마그네트 스위치로 이루어질 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.1 and 2 , the second switch unit 70 selectively selects the connection between the second converter unit 50 and the battery unit 90 or the third converter unit 60 and the battery unit 90 . In the configuration of switching to , the 2-1 switch MC3 or the 2-2 switch 330 selectively during a relatively high voltage battery charging/discharging operation or a relatively low voltage battery charging/discharging operation according to the control of the controller 80 ) is turned on to electrically connect the second or third converter unit 50 or 60 and the battery unit 90 to each other. The second switch unit 70 may be, for example, a magnetic switch, but the scope of the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 제2-1 스위치(MC3)는 제2 컨버터부(50)의 출력 측 제5 노드(N5)와 연결되고, 제2-2 스위치(MC4)는 제3 컨버터부(60)의 출력 측 제7 노드(N5)와 연결된다. 상기 제5 노드(N5)는 제2 인덕터(L2)와 제2 커패시터(C2) 사이의 노드이고, 제7 노드(N7)는 제3 인덕터(L3)와 제3 커패시터(C3) 사이의 노드이다. For example, the 2-1 switch MC3 is connected to the fifth node N5 on the output side of the second converter unit 50 , and the 2-2 switch MC4 is the third converter unit 60 . It is connected to the output-side seventh node N5. The fifth node N5 is a node between the second inductor L2 and the second capacitor C2, and the seventh node N7 is a node between the third inductor L3 and the third capacitor C3. .

따라서, 고전압/중전압 배터리 충방전 작업 수행 시, 제2-1 스위치(MC3)는 온되고 제2-2 스위치(MC4)는 오프되어, 제5 노드(N5)로부터의 전압이 배터리부(90) 측으로 또는 반대로 배터리부(90)로부터의 전압이 제5 노드(N5) 측으로 인가되도록 한다. 또한, 저전압 배터리 충방전 작업 수행 시, 제2-1 스위치(MC3)는 오프되며 제2-2 스위치(MC4)는 온된다.Accordingly, when the high voltage/medium voltage battery charging/discharging operation is performed, the 2-1 switch MC3 is turned on and the 2-2 th switch MC4 is turned off, so that the voltage from the fifth node N5 is transferred to the battery unit 90 ) side or vice versa so that the voltage from the battery unit 90 is applied to the fifth node N5 side. Also, when the low-voltage battery charging/discharging operation is performed, the 2-1 switch MC3 is turned off and the 2-2 th switch MC4 is turned on.

도 1 및 도 2를 참고하면, 제어부(80)는 본 발명의 따른 시스템(1)에서의 각종 스위치들의 온/오프를 제어하는 구성이다. 1 and 2, the control unit 80 is a configuration for controlling the on/off of various switches in the system 1 according to the present invention.

도 3은 도 1에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에서, 고전압 배터리 충방전 시 스위칭 동작을 설명하기 위한 참고도이고; 도 4는 도 1에 따른가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에서, 중전압 배터리 충방전 시 스위칭 동작을 설명하기 위한 참고도이고; 도 5는 도 1에 따른 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템에서, 저전압 배터리 충방전 시 스위칭 동작을 설명하기 위한 참고도이다.FIG. 3 is a reference diagram for explaining a switching operation during charging and discharging of a high voltage battery in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 ; FIG. 4 is a reference diagram for explaining a switching operation during charging/discharging of a medium voltage battery in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 ; FIG. 5 is a reference diagram for explaining a switching operation during charging and discharging of a low-voltage battery in the secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range according to FIG. 1 .

이하에서는 배터리부(90)의 충방전 작업 수행 시 스위칭 동작에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the switching operation when the charging/discharging operation of the battery unit 90 is performed will be described in detail.

먼저, 도 3을 참고하면, 예를 들어 200 ~ 1000V 고전압 배터리 충전 작업 수행 시, 제어부(80)에 의하여 제1-1 스위치(MC1)는 온되고, 제1-2 스위치(MC2)는 오프된다. 따라서, 전원부(10) 측으로부터의 교류 전압이 1차권선(210) 측으로 인가되어, 2차 권선(230) 측에 상대적으로 고전압인 제2 전압(V2)이 형성된다. 고전압 배터리 충전 시, 제2 전압(V2)은 제1 전압(V1)과 동일값일 수도, 상기 제1 전압(V1)보다 상대적으로 고전압일 수도 또는 저전압일 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 그 후, 제1 내지 제2 컨버터부(40, 50)을 거쳐 AC/DC 변환 및 DC/DC 변환되며, 온 상태인 제2-1 스위치(MC3)를 따라 배터리부(90) 측으로 고전압이 인가되도록 한다. 방전 작업 역시 마찬가지이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.First, referring to FIG. 3 , for example, when a 200-1000V high voltage battery charging operation is performed, a 1-1 switch MC1 is turned on by the control unit 80 and a 1-2 th switch MC2 is turned off. . Accordingly, the AC voltage from the power supply unit 10 is applied to the primary winding 210 , so that a relatively high second voltage V2 is formed in the secondary winding 230 . When charging the high voltage battery, the second voltage V2 may have the same value as the first voltage V1 , or may have a higher voltage or a lower voltage than the first voltage V1 , but is not limited thereto. Thereafter, AC/DC conversion and DC/DC conversion are performed through the first to second converter units 40 and 50 , and a high voltage is applied to the battery unit 90 along the 2-1 switch MC3 in an on state. make it possible Since the discharge operation is also the same, a detailed description thereof will be omitted.

그리고, 도 4를 참고하면, 예를 들어 50 ~ 200V의 중전압 배터리 충전 작업 시에는 제1-1 스위치(MC1)가 오프되며, 제1-2 스위치(MC2)가 온된다. 또한, 제2-1 스위치(MC3)는 온되며, 제2-2 스위치(MC4)는 오프 상태를 유지하여, 제1 전원부(10)로부터 인가되는 전압이 한 번의 AC/DC 변환 및 DC/DC 변환되어 배터리부(90) 측으로 인가되도록 한다.And, referring to FIG. 4 , for example, during a medium voltage battery charging operation of 50 to 200 V, the 1-1 switch MC1 is turned off and the 1-2 th switch MC2 is turned on. In addition, the 2-1 switch MC3 is turned on, and the 2-2 switch MC4 maintains an off state, so that the voltage applied from the first power supply unit 10 is converted to AC/DC and DC/DC once. converted to be applied to the battery unit 90 side.

마지막으로, 도 5를 참고하면, 예를 들어 10 ~ 50V 저전압 배터리 충전 작업 시 제1-1 스위치(MC1)가 오프되며, 제1-2 스위치(MC2)가 온된다. 그리고, 제2-1 스위치(MC3)는 오프되고 제2-2 스위치(MC4)가 온 상태를 유지하여, 제1 전원부(10)로부터 인가되는 전압이 AC/DC 변환된 이후 2 단계로 DC/DC 변환되어 저전압 상태로 배터리부(90) 측으로 인가되도록 할 수 있다.Finally, referring to FIG. 5 , for example, during a 10-50V low-voltage battery charging operation, the 1-1 switch MC1 is turned off and the 1-2 th switch MC2 is turned on. Then, the 2-1 switch MC3 is turned off and the 2-2 switch MC4 is maintained in an on state, so that the voltage applied from the first power supply unit 10 is converted into AC/DC. The DC conversion may be applied to the battery unit 90 side in a low voltage state.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. The embodiment of the present invention described above is not implemented only through the apparatus and method, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments. In the above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below with the technical idea of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims.

그리고, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.And, since the present invention described above can be various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention for those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the above-described embodiments and attachments It is not limited by the illustrated drawings, and all or part of each embodiment may be selectively combined and configured so that various modifications may be made.

1 : 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템
10 : 전원부
20 : 전압변환부
210 : 1차권선 230 : 2차권선
231 : 탭
30 : 제1 스위치부
40 : 제1 컨버터부
50 : 제2 컨버터부
60 : 제3 컨버터부
70 : 제2 스위치부
80 : 제어부
90 : 배터리부
MC1 : 제1-1 스위치 MC2 : 제1-2 스위치
MC3 : 제2-1 스위치 MC4 : 제2-2 스위치
S1 : 제1 스위치 S2 : 제2 스위치
S3 : 제3 스위치 S4 : 제4 스위치
S5 : 제5 스위치 S6 : 제6 스위치
L1 : 제1 인덕터 L2 : 제2 인덕터
L3 : 제3 인덕터
C1 : 제1 커패시터 C2 : 제2 커패시터
C3 : 제3 커패시터
N1 : 제1 노드 N2 : 제2 노드
N3 : 제3 노드 N4 : 제4 노드
N5 : 제5 노드 N6 : 제6 노드
N7 : 제7 노드
V1 : 제1 전압 V2 : 제2 전압
V3 : 제3 전압 V4 : 제4 전압
V5 : 제5 전압1: Secondary battery charging/discharging system with variable output voltage range
10: power supply
20: voltage converter
210: primary winding 230: secondary winding
231 : tab
30: first switch unit
40: first converter unit
50: second converter unit
60: third converter unit
70: second switch unit
80: control unit
90: battery unit
MC1: 1-1 switch MC2: 1-2 switch
MC3: 2-1 switch MC4: 2-2 switch
S1: first switch S2: second switch
S3: third switch S4: fourth switch
S5: fifth switch S6: sixth switch
L1: first inductor L2: second inductor
L3: third inductor
C1: first capacitor C2: second capacitor
C3: third capacitor
N1: first node N2: second node
N3: third node N4: fourth node
N5: fifth node N6: sixth node
N7: 7th node
V1: first voltage V2: second voltage
V3: third voltage V4: fourth voltage
V5: fifth voltage

Claims (11)

교류 전원으로, 제1 컨버터부 측으로 전압을 공급하는 전원부;
상기 전원부로부터 인가되는 전압의 승압 또는 감압 등을 구현하는 전압변환부;
제1 탭 및 제2 탭과, 제1 컨버터부의 연결을 스위칭하는 제1 스위치부;
상기 전압변환부를 통하여 인가되는 전압을 교류/직류 변환하는, 양 방향 AC/DC 컨버터인 제1 컨버터부;
상기 제1 컨버터부와 연결되어, 상기 제1 컨버터부로부터 인가되는 전압을 직류/직류 변환하는, 양 방향 DC/DC 컨버터인 제2 컨버터부;
상기 제2 컨버터부와 연결되어, 배터리 충전 시 상기 제2 컨버터부로부터 인가되는 전압을 직류/직류 변환하는, 양 방향 DC/DC 컨터버인 제3 컨버터부;
상기 제2 컨버터부와 배터리부의 연결 또는 상기 제3 컨버터부와 배터리부의 연결을 스위칭하는 제2 스위치부; 및
상기 제2 컨버터부로부터 인가되는 전압을 공급받거나, 상기 제2 컨버터부로 전압을 공급하는 배터리부;를 포함하며,
상기 전압변환부는
상기 전원부와 연결되는 1차권선; 및 2차권선을 포함하고,
상기 제1 스위치부는
제1 탭과 연결을 스위칭하는 제1-1 스위치; 및 제2 탭과 연결을 스위칭하는 제1-2 스위치;를 포함하며,
상기 2차권선에는
일 측에 형성되는 제1 탭; 및 상기 제1 탭과, 하단부 사이에 형성되는 제2 탭;이 구비되며,
상기 제1-1 스위치 및 제1-2 스위치는 택일적으로 온 또는 오프 제어되는 것을 특징으로 하는 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템.
a power supply unit for supplying a voltage to the first converter unit as an AC power;
a voltage converter for implementing step-up or pressure-reduction of the voltage applied from the power source;
a first switch unit for switching the connection between the first tap and the second tap and the first converter unit;
a first converter unit, which is a bidirectional AC/DC converter, that converts the voltage applied through the voltage converter to AC/DC;
a second converter unit that is connected to the first converter unit and converts the voltage applied from the first converter unit to DC/DC, which is a bidirectional DC/DC converter;
a third converter unit that is connected to the second converter unit and converts a voltage applied from the second converter unit into DC/DC when charging a battery, which is a two-way DC/DC converter;
a second switch unit for switching the connection between the second converter unit and the battery unit or the connection between the third converter unit and the battery unit; and
and a battery unit receiving the voltage applied from the second converter unit or supplying a voltage to the second converter unit;
The voltage converter
a primary winding connected to the power supply; and a secondary winding;
The first switch unit
a 1-1 switch for switching the connection with the first tap; and a 1-2 switch for switching the connection with the second tap;
In the second winding
a first tab formed on one side; and a second tab formed between the first tab and the lower end;
A secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, characterized in that the 1-1 switch and the 1-2 switch are selectively turned on or off.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 스위치부는
상기 제2 컨버터부의 출력 측과 배터리부의 연결을 스위칭하는 제2-1 스위치; 및
상기 제3 컨버터부의 출력 축과 배터리부의 연결을 스위칭하는 제2-2 스위치;를 포함하고,
상기 제2-1 스위치 및 상기 제2-2 스위치는 택일적으로 온 또는 오프 제어되는 것을 특징으로 하는 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템.
According to claim 1, wherein the second switch unit
a 2-1 switch for switching the connection between the output side of the second converter unit and the battery unit; and
and a 2-2 switch for switching the connection between the output shaft of the third converter unit and the battery unit.
The secondary battery charging/discharging system having a variable output voltage range, characterized in that the 2-1 switch and the 2-2 switch are selectively turned on or off.
 제7항에 있어서,
상기 제1 스위치부 및 제2 스위치부의 온/오프를 제어하는 제어부;를 추가로 포함하고,
상기 제어부는
고전압 배터리 충방전 시 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하고,
중전압 배터리 충방전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-1 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-2 스위치를 오프로 제어하며,
저전압 배터리 충방전 시 상기 제1-2 스위치 및 제2-2 스위치를 온으로, 상기 제1-1 스위치 및 제2-1 스위치를 오프로 제어하는 것을 특징으로 하는 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템.
8. The method of claim 7,
A control unit for controlling on/off of the first switch unit and the second switch unit; further comprising,
the control unit
When charging and discharging the high voltage battery, the 1-1 switch and the 2-1 switch are turned on, and the 1-2 switch and the 2-2 switch are turned off;
When charging and discharging the medium voltage battery, the 1-2 switches and the 2-1 switches are turned on and the 1-1 switches and the 2-2 switches are turned off,
A secondary having a variable output voltage range, characterized in that when the low-voltage battery is charged and discharged, the 1-2 switches and the 2-2 switches are turned on and the 1-1 switches and the 2-1 switches are controlled to be off battery charging and discharging system.
 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 컨버터부는
상기 제1 컨버터부의 출력단과 병렬로 제7 스위치 및 제8 스위치가 직렬 연결되고,
상기 제7 스위치 및 제8 스위치 사이의 제4 노드에 연결되는 제2 인덕터; 및
상기 제2 컨버터부의 출력 단자 양 단에 연결되는 제2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템.
According to claim 1, wherein the second converter unit
A seventh switch and an eighth switch are connected in series in parallel with the output terminal of the first converter,
a second inductor connected to a fourth node between the seventh switch and the eighth switch; and
and a second capacitor connected to both ends of the output terminal of the second converter unit.
 제1항에 있어서, 상기 제3 컨버터부는
상기 제2 컨버터부의 출력단과 병렬로 제9 스위치 및 제10 스위치가 직렬 연결되고,
상기 제9 스위치 및 제10 스위치 사이의 제6 노드에 연결되는 제3 인덕터; 및
상기 제3 컨버터부의 출력 단자 양 단에 연결되는 제3 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 출력전압 범위를 가지는 이차전지 충방전 시스템.
According to claim 1, wherein the third converter unit
A ninth switch and a tenth switch are connected in series in parallel with the output terminal of the second converter unit,
a third inductor connected to a sixth node between the ninth switch and the tenth switch; and
and a third capacitor connected to both ends of the output terminal of the third converter unit.
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