KR102528038B1 - 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템 - Google Patents
마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102528038B1 KR102528038B1 KR1020220047872A KR20220047872A KR102528038B1 KR 102528038 B1 KR102528038 B1 KR 102528038B1 KR 1020220047872 A KR1020220047872 A KR 1020220047872A KR 20220047872 A KR20220047872 A KR 20220047872A KR 102528038 B1 KR102528038 B1 KR 102528038B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- converter
- battery
- link
- voltage
- control signal
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 106
- 238000007599 discharging Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 108010017036 dynorphin A-converting enzyme Proteins 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/15—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using discharge tubes only
- H02M7/153—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using discharge tubes only arranged for operation in parallel
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
- H02M3/33584—Bidirectional converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/15—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using discharge tubes only
- H02M7/151—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using discharge tubes only with automatic control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
본 발명은 VSRC 링크와 VBAT 링크 사이에 연결되어 수신되는 제2 제어신호에 따라 VBAT 링크의 플러스 라인에 연결되는 배터리를 충전 또는 방전하는 벅부스트 제2 DC-DC 컨버터, 배터리의 마이너스 단자와 VBAT 링크의 마이너스 라인 사이에 연결되는 VADD 커패시터 및 수신되는 테스트 커맨드에 따라 제2 DC-DC 컨버터로 배터리의 충전 또는 방전하기 위한 제2 제어신호를 출력하는 콘트롤러를 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 테스트용 배터리를 마이너스 전압으로의 방전 테스트와 마이너스 전압에서 충전 테스트가 가능한 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템에 관한 것이다.
이차전지인 배터리가 다양한 용도로 활용되고 있다. 소용량의 배터리는 핸드폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등에 탑재되어 해당 기기에 전력을 공급할 수 있다. 대용량의 배터리는 승용차, 트럭 등에 탑재되어 차량의 모터를 구동하기 위한 전력을 공급할 수 있다.
차량 등에 탑재되는 대용량의 배터리는 다양한 사용 환경에 노출된다. 차량용 배터리는 차량의 운행중에 모터 구동을 위해 전력을 모터 등에 공급하거나 차량의 모터로부터의 동력을 이용하여 재충전되거나 외부의 AC 전원을 이용하여 재충전될 수 있다. 차량용 배터리는 외부 AC 전원이나 내부의 동력을 이용하여 지속적으로 충전될 수 있고 차량에 전력을 공급할 수 있다.
차량은 수많은 부품으로 구성되고 차량용 배터리의 폭발 가능성으로 차량용 배터리의 안전성 담보가 중요하다. 차량용 배터리의 안전성 검사를 위해, 자동차 제조사, 배터리 제조사 등에서는 지속적인 신뢰성 테스트를 진행한다. 예를 들어, 제조사는 배터리 테스트기에 배터리를 연결해 다양한 환경에서 충전, 방전 등을 수행하여 다양한 환경에서의 배터리의 안전성을 검사한다.
배터리 테스트를 위한 배터리 테스트기는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하고 변환된 DC 전원에 배터리를 연결하여 배터리를 지정된 시퀀스에 따라 충전하거나 방전하여 배터리를 테스트한다. 기존의 알려진 배터리 테스트기는 배터리를 0V 이상에서 배터리의 지정 전압(과충전 전압)까지 범위에서 충전과 방전을 통해서 테스트를 한다.
차량용 배터리는 다양한 환경에서 노출될 수 있기에 최악의 상황을 가정한 신뢰성 테스트가 필요하다. 예를 들어, 차량용 배터리를 0V 이하에서도 충전과 방전에 대한 테스트가 필요하다. 차량 사고, 다양한 부품에서의 하자 등에 따라 차량용 배터리가 역전압 등이 인가될 수 있어 배터리가 가질 수 있는 전압범위를 초과할 수 있고 역전압의 인가시 배터리가 다양한 위험 요소에 노출되거나 폭발할 수 있기 때문이다.
기존의 배터리 테스트기는 배터리의 전압이 0V나 그 이하로 떨어지는 경우 배터리에 남아있는 에너지(전력)가 없어 방전 테스트가 불가능하다.
이와 같이, 기존 알려진 배터리 테스트기의 한계를 극복할 수 있는 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템이 필요하다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 배터리를 마이너스 전압에서 충전과 방전 테스트가 가능한 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소형화 및 경량화 가능하고 안정적인 전압 변환과 충방전이 가능한 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 충전과 방전에서의 전력 소비를 환류 전력을 이용하여 줄일 수 있고 충전과 방전 테스트에서의 제어를 간단히 구성할 수 있는 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 일 양상에 따른 배터리 테스트용 전원장치는 VSRC 링크와 VBAT 링크 사이에 연결되어 수신되는 제2 제어신호에 따라 VBAT 링크의 플러스 라인에 연결되는 배터리를 충전 또는 방전하는 벅부스트 제2 DC-DC 컨버터, 배터리의 마이너스 단자와 VBAT 링크의 마이너스 라인 사이에 연결되는 VADD 커패시터 및 수신되는 테스트 커맨드에 따라 제2 DC-DC 컨버터로 배터리의 충전 또는 방전하기 위한 제2 제어신호를 출력하는 콘트롤러를 포함한다.
상기한 배터리 테스트용 전원장치에 있어서, VBAT 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인에 연결되는 VBAT 커패시터 및 VBAT 링크의 플러스 라인의 전류를 측정하는 전류 센서를 더 포함하고, 콘트롤러는 전류 센서로부터 측정되는 현재 전류값으로부터 테스트 커맨드의 목표 전류값에 도달하기 위한 가변적인 제2 제어신호를제2 DC-DC 컨버터로 출력한다.
상기한 배터리 테스트용 전원장치에 있어서, VBAT 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인에 연결되는 VBAT 커패시터, VDC 링크와 VSRC 링크 사이에 연결되고 고정된 제1 제어신호에 따라 DC 전압을 변환하는 절연형 양방향 제1 DC-DC 컨버터 및 VDC 링크와 VADD 커패시터의 양단의 VADD 링크 사이에 연결되고 고정된 제3 제어신호에 따라 DC 전압을 변환하는 절연형 양방향 제3 DC-DC 컨버터를 더 포함하고, 제1 DC-DC 컨버터로 고정된 제1 제어신호와 제3 DC-DC 컨버터로 고정된 제3 제어신호를 출력하는 콘트롤러는 배터리 테스트기로부터 수신되는 테스트 커맨드의 충전 또는 방전 모드에 따라 대응하는 가변적 제2 제어신호를 제2 DC-DC 컨버터로 출력한다.
상기한 배터리 테스트용 전원장치에 있어서, 테스트 커맨드에 따른 충전 모드에서, 제2 DC-DC 컨버터는 충전을 위한 제2 제어신호에 따라 배터리와 VADD 커패시터를 충전하기 위한 동작을 수행하고, 제3 DC-DC 컨버터는 VADD 커패시터를 방전하는 동작을 고정된 제3 제어신호에 따라 수행하여 VADD 커패시터 사이의 VADD 전압을 설정된 전압으로 유지하고, 테스트 커맨드에 따른 방전 모드에서, 제2 DC-DC 컨버터는 충전을 위한 제2 제어신호와 상이한 듀티 비율의 방전을 위한 제2 제어신호에 따라 배터리와 VADD 커패시터를 방전하기 위한 동작을 수행하고, 제3 DC-DC 컨버터는 VADD 커패시터를 충전하는 동작을 고정된 제3 제어신호에 따라 수행하여 VADD 커패시터 사이의 VADD 전압을 설정된 전압으로 유지한다.
상기한 배터리 테스트용 전원장치에 있어서, 제1 DC-DC 컨버터 및 제3 DC-DC 컨버터는 25KHz 이상 35KHz 이하의 지정된 주파수의 제1 제어신호 및 제3 제어신호에 따라 동작하는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 테스트 커맨드에 따른 충전 모드에서, 제3 DC-DC 컨버터는 방전 동작에 따라 환류되는 전력을 VDC 링크를 통해 제1 DC-DC 컨버터로 공급하고, 테스트 커맨드에 따른 방전 모드에서, 제3 DC-DC 컨버터는 VDC 링크를 통해 제1 DC-DC 컨버터로부터 환류되는 전력을 이용하여 충전 동작을 수행한다.
또한, 본 발명에 일 양상에 따른 전원시스템은 상기한 배터리 테스트용 전원장치 및 배터리 테스트용 전원장치로 테스트 커맨드를 주기적으로 출력하고 전원장치로부터 수신되는 상태 데이터를 출력하는 배터리 테스트기를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템은 배터리를 마이너스 전압에서 충전과 방전 테스트가 가능한 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템은 소형화 및 경량화 가능하고 안정적인 전압 변환과 충방전이 가능한 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템은 충전과 방전에서의 전력 소비를 환류 전력을 이용하여 줄일 수 있고 충전과 방전 테스트에서의 제어를 간단히 구성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되는 마이너스 방전기능을 포함하고 배터리 테스트를 위한 전원시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 배터리 테스트를 위한 전원장치의 예시적인 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 배터리 테스트를 위한 전원장치의 전원 토폴로지의 상세 회로도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전원장치에서 배터리의 충전시의 전력 흐름과 방전시의 전력 흐름을 도시한 도면이다.
도 2는 배터리 테스트를 위한 전원장치의 예시적인 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 배터리 테스트를 위한 전원장치의 전원 토폴로지의 상세 회로도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전원장치에서 배터리의 충전시의 전력 흐름과 방전시의 전력 흐름을 도시한 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따라 구성되는 마이너스 방전기능을 포함하고 배터리 테스트를 위한 전원시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 1에 따르면 마이너스 방전기능을 포함하여 배터리 테스트를 하는 전원시스템은 배터리 테스트용 전원장치(100) 및 배터리 테스트기(200)를 포함하고 테스트에 이용되는 배터리(300)를 더 포함한다.
도 1에 따른 배터리 테스트용 전원시스템은 배터리 제조사(의 연구소), 배터리를 이용하는 제조사(의 연구소, 예를 들어 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 제조사나 그 연구소)에 설치되어 실장 될 모든 배터리(300)나 그 일부의 배터리(300)의 신뢰성 테스트, 에이징 테스트 등에 이용된다.
도 1을 통해 배터리 테스트용 전원시스템을 간단히 살펴보면, 배터리 테스트기(200)는 배터리(300)의 테스트를 위해 배터리 테스트용 전원장치(100)를 제어한다. 배터리 테스트기(200)는 배터리 테스트용 전원장치(100)와 유선 통신을 통해 연결되어 전원장치(100)로 테스트 커맨드를 주기적으로 출력하고 전원장치(100)로부터 수신되는 상태 데이터를 저장하고 출력한다.
예를 들어, 배터리 테스트기(200)는 테스트 모드(충전 모드, 방전 모드 또는 휴지 모드), 제어방식(전류제어 또는 전압제어), 목표값(목표 전압값 또는 목표 전류값), 제어전류값 등을 포함하는 테스트 커맨드를 주기적으로(예를 들어, 100 mSec 주기로) 유선통신을 통해 전원장치(100)로 전송한다.
또한, 배터리 테스트기(200)는 전원장치(100)로부터 수신되는 상태 데이터(예를 들어, 배터리(300)로 충전되거나 방전되는 전류값 및/또는 배터리(300)의 전압값)을 유선통신을 통해 수신하고 내부 메모리나 하드디스크에 저장하고 디스플레이에 출력할 수 있다.
그 외, 배터리 테스트기(200)는 배터리(300)의 이상상태(예를 들어, 과전류 발생, 전압 이상 등)를 나타내는 상태 데이터를 더 수신하고 이를 내부 메모리나 하드디스크에 저장하고 디스플레이에 출력할 수 있다.
배터리 테스트기(200)는 퍼스널 컴퓨터, 산업용 컴퓨터, 워크스테이션 또는 본 발명에 따라 전용으로 구성되는 단말기일 수 있다. 배터리 테스트기(200)는 전원장치(100)를 제어하기 위한 제어프로그램을 포함하고 제어프로그램을 통해 전원장치(100)의 충전과 방전기능을 테스트 커맨드로 제어하고 수신되는 상태 데이터를 내부에 저장하거나 디스플레이에 출력할 수 있다.
배터리(300)는 기기, 장치, 차량 등에 내장되는 이차전지이다. 배터리(300)는 내부에 다수의 배터리 셀, 배터리 팩 등을 포함하여 구성되고 충전된 전력을 차량 등에 제공할 수 있고 차량이나 AC 전원 등으로부터 공급되는 전력을 충전할 수 있다. 배터리(300)는 외부로 노출되거나 외부와 결합 가능한 플러스 단자와 마이너스 단자를 포함하고 플러스 단자와 마이너스 단자가 전원장치(100)에 연결되어 플러스 단자와 마이너스 단자를 통해 내부 이차전지 셀을 충전 또는 방전할 수 있다.
배터리 테스트용 전원장치(100)는 연결되는 배터리(300)의 충전과 방전을 생성되거나 환류되는 DC 전원을 통해 테스트할 수 있는 장치이다. 전원장치(100)는 내부에 다수의 DC-DC 컨버터를 포함하고 DC-DC 컨버터 간의 연결에 따라 구성되는 전원 토폴로지를 통해 배터리 충전을 위한 전력을 생성하거나 방전을 위해 배터리(300)의 전력을 추출할 수 있도록 구성된다.
전원장치(100)는 유선 케이블이나 커넥터를 통해 배터리 테스트기(200)에 연결되고 유선통신을 통해 배터리 테스트기(200)로부터 테스트 커맨드를 수신하고 테스트 커맨드에 따라 내부 전원 토폴로지를 제어하여 연결된 배터리(300)를 충전하거나 방전하고 상태를 모니터링하고 모니터링된 상태 데이터를 배터리 테스트기(200)로 출력할 수 있다.
전원장치(100)와 배터리 테스트기(200)는 유선통신으로 테스트 커맨드와 상태 데이터를 송수신한 데, 전원장치(100)와 배터리 테스트기(200)는 RS232 통신, CAN 통신, RS422 통신 등을 통해 테스트 커맨드와 상태 데이터를 송수신할 수 있다. 설계 예에 따라, 전원장치(100)는 모듈화될 수 있고 배터리 테스트기(200) 내에 내장될 수 있다.
전원장치(100)에 대해서는 도 2 이하에서 상세히 살펴보도록 한다.
도 2는 배터리 테스트를 위한 전원장치(100)의 예시적인 블록도를 도시한 도면이고 도 3은 배터리 테스트를 위한 전원장치(100)의 전원 토폴로지의 상세 회로도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3의 도면과 같이, 본 발명에 따른 전원장치(100)는 AC-DC 컨버터(110), 제1 DC-DC 컨버터(120), 제2 DC-DC 컨버터(130), 제3 DC-DC 컨버터(140) 및 콘트롤러(150)를 포함하고 각각의 전압 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인 사이에 위치하는 다수의 커패시터(161, 163, 165, 167)와 각각의 전압 링크의 전류를 측정하기 위한 전류 센서(170)와 전압을 측정하기 위한 전압 센서(180)를 포함하여 구성된다. 설계 예에 따라, 전원장치(100)는 특정 구성요소를 생략하여 구성될 수 있다. 또는 전원장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시되지 않은 다른 블록을 더 포함할 수도 있다.
도 2 및 도 3을 통해 전원장치(100)를 살펴보면, AC-DC 컨버터(110)는 입력되는 AC 전압(교류전압)을 DC 전압(직류전압)으로 변환한다. AC-DC 컨버터(110)는 내부에 6개의 스위칭 소자(예를 들어, FET, ICBT)를 포함하고 나아가 3상의 각 교류전원에 연결되는 3개의 인덕터를 더 포함하는 3상 6-스위치 인버터일 수 있다. 3상의 6-스위치 인버터는 양방향으로 AC-DC 변환을 수행할 수 있다. AC-DC 컨버터(110)는 예를 들어, 380V 교류전원을 650V 직류전원으로 변환할 수 있다. AC-DC 컨버터(110)는 3상의 AC 라인과 VDC 링크 사이에 연결되어 양방향으로 AC 라인의 AC 전원과 VDC 링크의 DC 전원을 변환한다.
AC-DC 컨버터(110)는 콘트롤러(150)로부터 6개의 스위칭 소자를 제어(On/Off)하기 위한 AC-DC 제어신호를 수신하고 AC-DC 제어신호를 6개의 스위칭 소자에 인가하여 양방향으로 교류전원과 직류전원을 변환한다.
제1 DC-DC 컨버터(120)는 VDC 링크와 VSRC 링크 사이에 연결되고 콘트롤러(150)로부터 수신되는 고정된 제어신호(이하 "제1 제어신호"라 함)에 따라 DC 전압을 변환한다. 제1 DC-DC 컨버터(120)는 VDC 링크의 DC 전압을 VSRC 링크의 DC 전압으로 자동 강압하고 VSRC 링크의 DC 전압을 VDC 링크의 DC 전압으로 자동 승압할 수 있는 양방향의 절연형(isolated) DC-DC 컨버터일 수 있고 양방향 풀브릿지 SRC(Series Resonant Converter : SRC)로 구성된다.
제1 DC-DC 컨버터(120)는 내부에 트랜스, 인덕터 및 커패시터를 포함하고 트랜스, 인덕터 및 커패시터 전단(VDC 링크 측)에 4개의 스위칭 소자와 후단(VSRC 링크)에 4개의 스위칭 소자를 포함한다. 제1 DC-DC 컨버터(120)는 트랜스의 턴비에 비례하여 DC 전압을 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 DC-DC 컨버터(120)는 VDC 링크 측의 650V를 VSRC 링크 측의 200V로 변환한다.
전단과 후단의 스위칭 소자 중 2개(좌상, 우하)는 동일한 제어신호에 따라 온오프되고 나머지 2개(우상, 좌하)는 상보적인(신호가 반대되는) 동일 제어신호에 따라 온오프된다. 제1 DC-DC 컨버터(120)로 인가되는 제1 제어신호는 전단의 2개의 동일 제어신호와 전단의 나머지 2개의 동일 제어신호를 포함하고 나아가 후단의 2개의 동일 제어신호와 후단의 나머지 2개의 동일 제어신호를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 DC-DC 컨버터(120)로 출력되는 제1 제어신호는 고정되는 주파수와 듀티(duty)를 가질 수 있고 제1 DC-DC 컨버터(120)는 고정된 제1 제어신호에 따라 양방향으로 DC 전압을 자동 변환하고 전류(전력) 흐름 패스를 자동 변경할 수 있다.
제2 DC-DC 컨버터(130)는 VSRC 링크와 VBAT 링크 사이에 연결되고 콘트롤러(150)로부터 수신되는 제어신호(이하 "제2 제어신호"라 함)에 따라 VBAT 링크의 플러스 라인에 플러스 단자가 연결되는 배터리(300)를 충전 또는 방전한다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 양방향의 벅부스트(Buck/Boost) DC-DC 컨버터일 수 있다.
제2 DC-DC 컨버터(130)는 내부에 적어도 두 개의 스위칭 소자와 인덕터를 포함하고 콘트롤러(150)로부터 수신되는 제2 제어신호에 따라 적어도 두 개의 상보적인(신호가 반대되는) 제어신호에 따라 VSRC 링크의 DC 전압을 VBAT 링크의 DC 전압으로 양방향 변환할 수 있다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 콘트롤러(150)로부터 수신되는 제2 제어신호에 따라 연결된 배터리(300)를 충전하거나 방전시킬 수 있다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 VSRC 링크의 DC 전압을 배터리(300) 양단에 걸리는 DC 전압과 VADD 링크의 DC 전압의 합 이상의 DC 전압으로 변환할 수 있다.
제3 DC-DC 컨버터(140)는 VDC 링크와 VADD 링크 사이에 연결되고 콘트롤러(150)로부터 수신되는 고정된 제어신호(이하 "제3 제어신호"라 함)에 따라 DC 전압을 변환한다. 제3 DC-DC 컨버터(140)는 VDC 링크의 DC 전압을 VADD 링크의 DC 전압으로 자동 강압하고 VADD 링크의 DC 전압을 VDC 링크의 DC 전압으로 자동 승압할 수 있는 양방향의 절연형(isolated) DC-DC 컨버터일 수 있고 양방향 풀브릿지 SRC(Series Resonant Converter : SRC)로 구성된다.
제3 DC-DC 컨버터(140)는 내부에 트랜스, 인덕터 및 커패시터를 포함하고 트랜스, 인덕터 및 커패시터 전단(VDC 링크 측)에 4개의 스위칭 소자와 후단(VADD 링크)에 4개의 스위칭 소자를 포함한다. 제3 DC-DC 컨버터(140)는 트랜스의 턴비에 비례하여 DC 전압을 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 제3 DC-DC 컨버터(140)는 VDC 링크 측의 650V를 VADD 링크 측의 50V로 변환한다.
전단과 후단의 스위칭 소자 중 2개(좌상, 우하)는 동일한 제어신호에 따라 온오프되고 나머지 2개(우상, 좌하)는 상보적인(신호가 반대되는) 동일 제어신호에 따라 온오프된다. 제3 DC-DC 컨버터(140)로 인가되는 제3 제어신호는 전단의 2개의 동일 제어신호와 전단의 나머지 2개의 상보적인 동일 제어신호를 포함하고 나아가 후단의 2개의 동일 제어신호와 후단의 나머지 2개의 상보적인 동일 제어신호를 포함하여 구성될 수 있다. 제3 DC-DC 컨버터(140)로 출력되는 제3 제어신호는 고정되는 주파수와 듀티(duty)를 가질 수 있고 제3 DC-DC 컨버터(140)는 고정된 제3 제어신호에 따라 양방향으로 DC 전압을 자동 변환하고 전류(전력) 흐름 패스를 자동 변경할 수 있다.
여기서, 제1 DC-DC 컨버터(120), 제2 DC-DC 컨버터(130), 제3 DC-DC 컨버터(140) 및 AC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자는 FET이거나 ICBT일 수 있다. 또한, 제1 DC-DC 컨버터(120) 및 제2 DC-DC 컨버터(130)와 나아가 제3 DC-DC 컨버터(140) 및 AC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자들은 25KHz 이상 35KHz 이하의 지정된 주파수(예를 들어, 30KHz)의 각각의 제어신호(PWM 제어신호)에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 기존에 알려진 저주파 트랜스 절연방식 대신 높은 고주파수에서 동작하는 절연형 토폴로지를 사용함으로써 자성체의 크기를 줄일 수 있어 전원장치(100)를 소형화 및 경량화시킬 수 있다.
전원장치(100)는 각각의 전압 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인 사이에 커패시터(161, 163, 165, 167)를 구비한다. 하나의 커패시터(이하 "VDC 커패시터"라 함)는 VDC 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인 사이에 연결되어 VDC 링크의 DC 전압을 축전한다. 다른 하나의 커패시터(이하 "VSRC 커패시터"라 함)는 VSRC 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인 사이에 연결되어 VSRC 링크의 DC 전압을 축전한다.
또 다른 하나의 커패시터(이하 "VBAT 커패시터"라 함)는 VBAT 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인에 연결되어 VBAT 링크의 DC 전압을 축전한다. 또 다른 하나의 커패시터(이하 "VADD 커패시터"라 함)는 테스트를 위한 배터리(300)의 마이너스 단자와 VBAT 링크의 마이너스 라인 사이에 연결되어 배터리(300)의 마이너스 단자와 VBAT 링크의 마이너스 라인 사이("VADD 링크"라 함)의 DC 전압을 축전한다.
VDC 커패시터(161), VSRC 커패시터(163), VBAT 커패시터(165) 및/또는 VADD 커패시터(167)의 용량은 설계 예에 따라 달라질 수 있으나 제1 DC-DC 컨버터(120), 제2 DC-DC 컨버터(130), 제3 DC-DC 컨버터(140) 및 AC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자들이 30KHz 전후의 고주파수로 동작하여 기존 대비 소형화 및 경량화시킬 수 있다.
또한, 전원장치(100)는 각각의 전압 링크의 전류를 측정하기 위한 전류 센서(170)와 전압을 측정하기 위한 전압 센서(180)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원장치(100)는 AC 입력의 각 AC 라인의 전류를 측정하기 위한 3개의 전류 센서(170)와 VBAT 링크의 플러스 라인의 전류를 측정하기 위한 전류 센서(170)를 구비할 수 있다. 또한, 전원장치(100)는 VBAT 링크의 전압을 측정하기 위한 전압 센서(180)를 구비하고 나아가 VADD 링크의 전압을 측정하기 위한 전압 센서(180)를 더 구비할 수 있다. 전압 센서(180)와 전류 센서(170)의 측정 신호는 콘트롤러(150)로 출력된다.
콘트롤러(150)는 전원장치(100)를 제어하여 지정된 테스트 기능을 수행한다. 콘트롤러(150)는 배터리 테스트기(200)와 유선통신을 위한 통신 인터페이스(RS232, RS422, CAN 통신 등), 제어프로그램을 저장하는 비휘발성 메모리, 제어프로그램을 수행하기 위한 실행 유닛(Execution Unit) 및 제어신호를 출력하고 측정 신호(상태 신호)를 수신하기 위한 입출력 인터페이스를 포함하여 구성될 수 있다. 콘트롤러(150)는 CPU, MPU, 마이컴, 중앙처리장치, 프로세서 등으로 지칭되거나 등을 포함한다.
제어프로그램의 수행을 통해 전원장치(100)를 제어하고 배터리(300)의 충전 또는 방전을 테스트 가능한 콘트롤러(150)는 통신 인터페이스를 통해 수신되는 테스트 커맨드에 따라 제2 DC-DC 컨버터(130)를 통해 배터의 충전 또는 방전하기 위한 제2 제어신호를 출력한다.
콘트롤러(150)는 통신 인터페이스를 통해 주기적으로(예를 들어, 100 mSec에 한번씩) 유선통신을 통해 배터리 테스트기(200)로부터 테스트 커맨드를 수신한다. 콘트롤러(150)는 테스트 커맨드를 약속된 포맷(프로토콜)에 따라 파싱(분석)하고 테스트 커맨드로부터 테스트 모드, 제어방식, 목표값과 나아가 제어전류값을 추출하고 추출된 테스트 모드, 제어방식, 목표값과 나아가 제어전류값에 따라 구성되는 가변적인 제2 제어신호를 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력한다.
콘트롤러(150)는 테스트 커맨드에 따라 변화하는 가변적인 제2 제어신호의 출력을 통해 동적인 배터리(300)의 충전 또는 방전 테스트(마이너스 전압에서의 충전 및 방전을 포함)를 수행하는 한편 제1 DC-DC 컨버터(120)와 제3 DC-DC 컨버터(140)로 각각 고정된 제1 제어신호 및 제3 제어신호를 출력한다.
콘트롤러(150)는 전압 센서(180) 및 전류 센서(170)로부터의 측정 신호로부터 상태 데이터를 구성하고 구성된 상태 데이터를 주기적으로 또는 테스트 커맨드의 응답으로 통신 인터페이스를 통해 배터리 테스트기(200)로 전송할 수 있다.
도 4와 연동하여 콘트롤러(150)의 제어 흐름과 그에 따른 전원 토폴로지상의 전류(전력) 흐름을 살펴보면, 콘트롤러(150)는 수신된 테스트 커맨드의 테스트 모드가 휴지 모드인 경우, AC-DC 컨버터(110), 제1 DC-DC 컨버터(120), 제2 DC-DC 컨버터(130) 및 제3 DC-DC 컨버터(140)의 스위칭 소자를 오프시킬 수 있다.
테스트 커맨드가 충전 모드인 경우, 콘트롤러(150)는 테스트 커맨드의 제어방식에 따라 배터리(300)가 목표값을 가지도록 제2 제어신호를 생성하고 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력하고 배터리(300)의 전압 및/또는 전류의 상태에 상관없이 고정된 제1 제어신호를 제1 DC-DC 컨버터(120)로 출력하고 고정된 제3 제어신호를 제3 DC-DC 컨버터(140)로 출력한다. 예를 들어, 콘트롤러(150)는 충전 모드에 따른 최초 설정되는 듀티 비율을 가지고 서로 상보적인 두 개의 제2 제어신호를 생성하여 제2 DC-DC 컨버터(130)의 스위칭 소자로 출력할 수 있다. 이에 따라, 제2 DC-DC 컨버터(130)는 충전 동작을 시작한다.
충전 모드에서 제어방식이 전류제어인 경우 콘트롤러(150)는 VBAT 링크의 플러스 라인에 연결된 전류 센서(170)로부터 측정 신호를 수신하고 측정 신호의 현재 전류값과 테스트 커맨드의 목표 전류값을 비교한다. 현재 전류값과 목표 전류값이 설정된 오차범위를 벗어나는 경우 목표 전류값으로 도달하기 위한 제2 제어신호를 변경하여 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력한다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 가변적으로 변경된 제2 제어신호에 따른 전류로 배터리(300)의 충전 동작을 수행할 수 있다.
충전 모드에서 제어방식이 전압제어인 경우 콘트롤러(150)는 VBAT 링크에 연결된 전압 센서(180)로부터 측정 신호를 수신하고 측정 신호의 현재 전압값으로부터 산출되는 배터리 전압값과 테스트 커맨드의 목표 전압값을 비교한다. 현재 전압값과 목표 전압값이 설정된 오차범위를 벗어나는 경우 목표 전압값으로 도달하기 위한 제2 제어신호를 변경하여 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력한다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 가변적으로 변경된 제2 제어신호에 따른 전류로 배터리(300)의 충전 동작을 수행한다. 전압제어에서, 콘트롤러(150)는 VBAT 링크의 플러스 라인에 연결되는 전류 센서(170)의 현재 전류값과 테스트 커맨드의 제어전류값을 비교하고 현재 전류값이 제어전류값 이내인 경우에만 제2 제어신호를 변경하여 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력한다.
도 4의 (a)는 배터리(300) 충전시의 전력(전류) 흐름을 도시하고 있다. 도 4의 (a)에서 알 수 있는 바와 같이, 배터리(300)의 충전시에 AC-DC 컨버터(110)는 AC-DC 제어신호에 따라 VDC 링크로 충전용 전력을 공급하고 고정된 제1 제어신호에 따라 동작하는 제1 DC-DC 컨버터(120)는 AC-DC 컨버터(110)로부터의 공급된 전력을 이용하여 제2 DC-DC 컨버터(130)로 충전을 위한 전력을 공급한다.
제2 DC-DC 컨버터(130)는 제1 DC-DC 컨버터(120)로부터 공급되는 전력을 이용하여 충전을 위한 제2 제어신호에 따라 배터리(300)와 나아가 VADD 커패시터(167)에 전력을 공급하여 배터리(300)와 나아가 VADD 커패시터(167)를 충전(전력을 공급)하기 위한 동작을 수행한다.
동시에, 고정된 제3 제어신호에 따라 수행하는 제3 DC-DC 컨버터(140)는 VADD 커패시터(167)에 공급되는 전력에 따라 VDC 링크와 VADD 링크 사이의 DC 전압 변환을 유지하기 위한 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 특성으로 VADD 커패시터(167)를 방전하는 동작을 수행하여 VADD 커패시터(167) 사이의 VADD 전압을 설정된 일정 전압(예를 들어, 50V)으로 유지할 수 있다.
도 4의 (a)와 같이, 제2 DC-DC 컨버터(130)로부터 공급되는 전력은 배터리(300)에 충전되는 한편, VADD 커패시터(167)에 공급되는 전력은 제3 DC-DC 컨버터(140)를 통해 VDC 링크로 환류(회수)된다. 이에 따라, 제1 DC-DC 컨버터(120)는 AC-DC 컨버터(110)로부터 공급되는 전력뿐 아니라 제3 DC-DC 컨버터(140)로부터 공급되는 환류 전력을 이용하여 제2 DC-DC 컨버터(130)에 변환된 DC 전압의 전력을 공급할 수 있다. 이로 인해 충전에 이용되는 전원장치(100)의 소비 전력을 획기적으로 줄일 수 있다.
테스트 커맨드가 방전 모드인 경우, 콘트롤러(150)는 테스트 커맨드의 제어방식에 따라 배터리(300)가 목표값을 가지도록 제2 제어신호를 생성하고 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력하고 배터리(300)의 전압 및/또는 전류의 상태에 상관없이 고정된 제1 제어신호를 제1 DC-DC 컨버터(120)로 출력하고 고정된 제3 제어신호를 제3 DC-DC 컨버터(140)로 출력한다. 예를 들어, 콘트롤러(150)는 방전 모드에 따라 최초 설정되고 충전 모드에 따른 듀티 비율과는 서로 상이한 듀티 비율을 가지고 서로 상보적인 두 개의 제2 제어신호를 생성하여 제2 DC-DC 컨버터(130)의 스위칭 소자로 출력할 수 있다. 이에 따라, 제2 DC-DC 컨버터(130)는 방전 동작을 시작할 수 있다.
충전 동작에서의 적어도 두 개의 스위칭 소자로 출력되는 제2 제어신호의 듀티 비율(하나의 스위칭 소자의 온 시간의 비)과 방전 동작에서 적어도 두 개의 스위칭 소자로 출력되는 제2 제어신호의 듀티 비율(하나의 스위칭 소자의 온 시간의 비)은 서로 다르게 구성되어 제2 DC-DC 컨버터(130)가 각각 충전과 방전 동작을 수행한다.
방전 모드에서 제어방식이 전류제어인 경우 콘트롤러(150)는 VBAT 링크의 플러스 라인에 연결된 전류 센서(170)로부터 측정 신호를 수신하고 측정 신호의 현재 전류값과 테스트 커맨드의 목표 전류값(예를 들어, 마이너스 목표 전류값)을 비교한다. 현재 전류값과 목표 전류값이 설정된 오차범위를 벗어나는 경우 목표 전류값으로 도달하기 위해 제2 제어신호를 변경하여 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력한다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 가변적으로 변경된 제2 제어신호에 따른 전류로 배터리(300)의 방전 동작을 수행한다.
방전 모드에서 제어방식이 전압제어인 경우 콘트롤러(150)는 VBAT 링크에 연결된 전압 센서(180)로부터 측정 신호를 수신하고 측정 신호의 현재 전압값으로부터 산출되는 배터리 전압값과 테스트 커맨드의 목표 전압값을 비교한다. 현재 전압값과 목표 전압값이 설정된 오차범위를 벗어나는 경우 목표 전압값으로 도달하기 위한 제2 제어신호를 변경하여 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력한다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 가변적으로 변경된 제2 제어신호에 따른 전류로 배터리(300)의 방전 동작을 수행한다. 전압제어에서, 콘트롤러(150)는 VBAT 링크의 플러스 라인에 연결되는 전류 센서(170)의 현재 전류값과 테스트 커맨드의 제어전류값을 비교하고 현재 전류값이 제어전류값 이내인 경우에만 제2 제어신호를 변경하여 제2 DC-DC 컨버터(130)로 출력한다.
도 4의 (b)는 배터리(300) 방전시의 전력(전류) 흐름을 도시하고 있다. 도 4의 (b)에서 알 수 있는 바와 같이, 배터리(300)의 방전시에 제2 DC-DC 컨버터(130)는 VBAT 링크 사이의 배터리(300)와 VADD 링크의 전력을 방전하기 위한 동작을 수행하고, VBAT 링크의 전력은 VSRC 링크로 환류된다. 고정된 제1 제어신호에 따라 동작하는 제1 DC-DC 컨버터(120)는 VSRC 링크의 전력을 VDC 링크로 환류하여 AC-DC 컨버터(110)로 출력할 수 있다.
동시에, 고정된 제3 제어신호에 따라 DC 전압 변환을 수행하는 제3 DC-DC 컨버터(140)는 VADD 커패시터(167)로부터 방전되는 전력에 따라 VDC 링크와 VADD 링크 사이의 DC 전압 변환을 유지하기 위한 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 특성으로 VADD 커패시터(167)를 충전하는 동작을 수행하여 VADD 커패시터(167) 사이의 VADD 전압을 설정된 일정 전압(예를 들어, 50V)으로 유지할 수 있다.
도 4의 (b)와 같이, 제2 DC-DC 컨버터(130)는 배터리(300)를 방전하는 한편, VADD 커패시터(167)에 같이 방전되는 전력을 제3 DC-DC 컨버터(140)를 통해 VADD 링크에 공급(충전)하여 VADD 전압을 설정된 일정 전압으로 유지한다. 이에 따라, 제3 DC-DC 컨버터(140)는 제1 DC-DC 컨버터(120)를 통해 환류되는 VDC 링크의 전력을 이용하여 VADD 링크에 전력을 공급할 수 있다. 이로 인해 방전에 이용되는 전원장치(100)의 소비 전력을 획기적으로 줄일 수 있다.
도 2 내지 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 전원장치(100)는 배터리 단자에 직렬로 연결되는 VADD 링크의 VADD 커패시터(167)와 VADD 링크의 전압을 일정 전압으로 유지시킬 수 있는 양방향의 절연형 제3 DC-DC 컨버터(140)를 구비하고 있다.
VADD 링크에는 일정한 전압(예를 들어, 50 V 등)이 걸리고 유지되어, 배터리(300)에 전압이 없고 심지어 마이너스 전압에서도 VADD 링크에 유지되는 일정 전압에 의해 전원장치(100)는 배터리(300)에 대한 충전과 방전 테스트가 가능하다. 제2 DC-DC 컨버터(130)는 배터리(300)가 비록 마이너스 전압인 경우라도 배터리(300)에 직렬로 연결된 VADD 링크의 일정 전압의 전력에 의해 배터리(300)의 충전과 방전 테스트가 가능하도록 구성된다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 전원장치
110 : AC-DC 컨버터
120 : 제1 DC-DC 컨버터
130 : 제2 DC-DC 컨버터
140 : 제3 DC-DC 컨버터
150 : 콘트롤러
161 : VDC 커패시터
163 : VSRC 커패시터
165 : VBAT 커패시터
167 : VADD 커패시터
170 : 전류 센서
180 : 전압 센서
200 : 배터리 테스트기
300 : 배터리
110 : AC-DC 컨버터
120 : 제1 DC-DC 컨버터
130 : 제2 DC-DC 컨버터
140 : 제3 DC-DC 컨버터
150 : 콘트롤러
161 : VDC 커패시터
163 : VSRC 커패시터
165 : VBAT 커패시터
167 : VADD 커패시터
170 : 전류 센서
180 : 전압 센서
200 : 배터리 테스트기
300 : 배터리
Claims (6)
- 입력되는 AC 전압을 VDC 링크의 DC 전압으로 변환하는 AC-DC 컨버터;
VDC 링크와 VSRC 링크 사이에 연결되고 고정된 제1 제어신호에 따라 DC 전압을 변환하는 절연형 양방향 제1 DC-DC 컨버터;
배터리의 마이너스 단자와 VBAT 링크의 마이너스 라인 사이에 연결되는 VADD 커패시터;
VDC 링크와 상기 VADD 커패시터의 양단의 VADD 링크 사이에 연결되고 고정된 제3 제어신호에 따라 DC 전압을 변환하는 절연형 양방향 제3 DC-DC 컨버터;
VSRC 링크와 VBAT 링크 사이에 연결되어 수신되는 제2 제어신호에 따라 VBAT 링크의 플러스 라인에 연결되는 상기 배터리를 충전 또는 방전하는 벅부스트 제2 DC-DC 컨버터로서, VSRC 링크의 DC 전압을 상기 배터리의 플러스 단자와 마이너스 단자 사이에 걸리는 DC 전압과 VADD 링크의 DC 전압의 합 이상의 DC 전압으로 변환하는 제2 DC-DC 컨버터;
VBAT 링크의 플러스 라인과 마이너스 라인에 연결되는 VBAT 커패시터; 및
상기 제1 DC-DC 컨버터로 고정된 제1 제어신호와 상기 제3 DC-DC 컨버터로 고정된 제3 제어신호를 출력하고 배터리 테스트기로부터 수신되는 테스트 커맨드의 충전 또는 방전 모드에 따라 대응하는 가변적 제2 제어신호를 상기 제2 DC-DC 컨버터로 출력하는 콘트롤러;를 포함하고,
상기 테스트 커맨드에 따른 충전 모드에서, 상기 제2 DC-DC 컨버터는 충전을 위한 제2 제어신호에 따라 상기 배터리와 상기 VADD 커패시터를 충전하기 위한 동작을 수행하고, 상기 제3 DC-DC 컨버터는 상기 VADD 커패시터를 방전하는 동작을 고정된 제3 제어신호에 따라 수행하여 상기 VADD 커패시터 사이의 VADD 전압을 설정된 전압으로 유지하고,
상기 테스트 커맨드에 따른 방전 모드에서, 상기 제2 DC-DC 컨버터는 상기 충전을 위한 제2 제어신호와 상이한 듀티 비율의 방전을 위한 제2 제어신호에 따라 상기 배터리와 상기 VADD 커패시터를 방전하기 위한 동작을 수행하고, 상기 제3 DC-DC 컨버터는 상기 VADD 커패시터를 충전하는 동작을 고정된 제3 제어신호에 따라 수행하여 상기 VADD 커패시터 사이의 VADD 전압을 상기 설정된 전압으로 유지하는,
배터리 테스트용 전원장치. - 제1항에 있어서,
상기 VBAT 링크의 플러스 라인의 전류를 측정하는 전류 센서; 및
상기 VBAT 링크의 전압을 측정하는 전압 센서;를 더 포함하고,
상기 콘트롤러는, 상기 테스트 커맨드의 충전 모드 또는 방전 모드의 제어 방식이 전류제어인 경우 상기 전류 센서로부터 측정되는 현재 전류값으로부터 상기 테스트 커맨드의 목표 전류값에 도달하기 위한 가변적인 제2 제어신호를 상기 제2 DC-DC 컨버터로 출력하고, 상기 테스트 커맨드의 충전 모드 또는 방전 모드의 제어 방식이 전압제어인 경우 상기 전압 센서로부터 측정되는 현재 전압값으로부터 상기 테스트 커맨드의 목표 전압값에 도달하기 위한 가변적인 제2 제어신호를 상기 제2 DC-DC 컨버터로 출력하는,
배터리 테스트용 전원장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 DC-DC 컨버터 및 상기 제3 DC-DC 컨버터는 25KHz 이상 35KHz 이하의 지정된 주파수의 제1 제어신호 및 제3 제어신호에 따라 동작하는 복수의 스위칭 소자를 포함하고,
상기 테스트 커맨드에 따른 충전 모드에서, 상기 제3 DC-DC 컨버터는 방전 동작에 따라 환류되는 전력을 VDC 링크를 통해 상기 제1 DC-DC 컨버터로 공급하고,
상기 테스트 커맨드에 따른 방전 모드에서, 상기 제3 DC-DC 컨버터는 상기 VDC 링크를 통해 상기 제1 DC-DC 컨버터로부터 환류되는 전력을 이용하여 충전 동작을 수행하는,
배터리 테스트용 전원장치. - 제1항의 배터리 테스트용 전원장치; 및
상기 배터리 테스트용 전원장치로 테스트 커맨드를 주기적으로 출력하고 상기 전원장치로부터 수신되는 상태 데이터를 출력하는 배터리 테스트기;를 포함하는,
전원시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220047872A KR102528038B1 (ko) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220047872A KR102528038B1 (ko) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102528038B1 true KR102528038B1 (ko) | 2023-05-03 |
Family
ID=86380311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220047872A KR102528038B1 (ko) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102528038B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102619647B1 (ko) * | 2023-09-25 | 2024-01-02 | 주식회사 에이테크놀로지 | 전류 분할 제어가 가능한 대전류 충방전 장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140094857A (ko) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | 명지대학교 산학협력단 | 충전기 및 이의 구동 방법 |
| KR20150049060A (ko) | 2013-10-29 | 2015-05-08 | 한국전기연구원 | 양방향 ｄｃ－ｄｃ 컨버터 및 이를 이용한 배터리 충전 방법 |
| KR101533630B1 (ko) * | 2014-02-25 | 2015-07-03 | 한밭대학교 산학협력단 | 충전기와 전력변환기가 결합된 전기 자동차 충전 시스템 |
| KR20200140573A (ko) * | 2019-06-07 | 2020-12-16 | 강재봉 | 0v 완전 방전이 가능한 회생형 배터리 시험장치, 이를 이용한 방전방법 |
-
2022
- 2022-04-19 KR KR1020220047872A patent/KR102528038B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140094857A (ko) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | 명지대학교 산학협력단 | 충전기 및 이의 구동 방법 |
| KR20150049060A (ko) | 2013-10-29 | 2015-05-08 | 한국전기연구원 | 양방향 ｄｃ－ｄｃ 컨버터 및 이를 이용한 배터리 충전 방법 |
| KR101533630B1 (ko) * | 2014-02-25 | 2015-07-03 | 한밭대학교 산학협력단 | 충전기와 전력변환기가 결합된 전기 자동차 충전 시스템 |
| KR20200140573A (ko) * | 2019-06-07 | 2020-12-16 | 강재봉 | 0v 완전 방전이 가능한 회생형 배터리 시험장치, 이를 이용한 방전방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102619647B1 (ko) * | 2023-09-25 | 2024-01-02 | 주식회사 에이테크놀로지 | 전류 분할 제어가 가능한 대전류 충방전 장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206060330U (zh) | 车载dc/dc转换器和车载低压供电系统 | |
| US11043831B2 (en) | Charging device and on board power supply device | |
| EP3725583A1 (en) | Battery-to-vehicle charging system | |
| US20160079776A1 (en) | Charge/discharge device | |
| JP2020519223A (ja) | 分散型バッテリ、バッテリ制御方法、及び電気自動車 | |
| US20140117756A1 (en) | Power storage system and power source system | |
| CN102574470B (zh) | 车辆的充电系统及包含该车辆的充电系统的电动车辆 | |
| EP2983270A1 (en) | Control device, power supply control device, charge control method, charge control device, and power supply device for vehicle | |
| US20070188135A1 (en) | Battery charging system and method | |
| CN105391108A (zh) | 一种蓄电池组和包含该蓄电池组的混合动力车辆 | |
| US20230081188A1 (en) | Vehicle and method of notifying charging information of vehicle | |
| CN103516010A (zh) | 车辆用电源控制装置 | |
| KR20150073291A (ko) | 전력 변환 장치 | |
| US11230199B2 (en) | Motor-driven vehicle and control method for motor-driven vehicle | |
| WO2013129231A1 (ja) | 電源装置 | |
| KR102528038B1 (ko) | 마이너스 방전기능을 포함하는 배터리 테스트용 전원장치 및 전원시스템 | |
| KR101836582B1 (ko) | 전기충전 차량의 비상시동 시스템 및 그 제어방법 | |
| CN110970956A (zh) | 充电方法、电子设备、充电装置和充电系统 | |
| KR100288746B1 (ko) | 전원회로 | |
| WO2021191917A1 (en) | Bi-directional dc-dc converter | |
| KR19990053655A (ko) | 전기자동차의 배터리 진단방법 | |
| JP4161692B2 (ja) | インバータ検査装置及びインバータ検査方法 | |
| TWI449634B (zh) | Electric power control system of electric vehicle and its discharge and charging control method | |
| CN107346942B (zh) | 多相转换器辅助电力降低 | |
| US20220368215A1 (en) | Power conversion system for electrically driven mobility device and method for controlling same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |