KR102529433B1 - Battery charger and discharger for charging and discharging battery - Google Patents
Battery charger and discharger for charging and discharging battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR102529433B1 KR102529433B1 KR1020210100823A KR20210100823A KR102529433B1 KR 102529433 B1 KR102529433 B1 KR 102529433B1 KR 1020210100823 A KR1020210100823 A KR 1020210100823A KR 20210100823 A KR20210100823 A KR 20210100823A KR 102529433 B1 KR102529433 B1 KR 102529433B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery
- discharger
- charger
- transformer
- switching circuit
- Prior art date
Links
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
- 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
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0069—Charging or discharging for charge maintenance, battery initiation or rejuvenation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
-
- 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)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
충방전기가 개시된다. 충방전기는 양방향 컨버터를 포함하고, 양방향 컨버터는, 전원부와 배터리 사이에서 전력을 전달하도록 구성되는 변압기, 스위칭 동작에 따라, 제1전달 구간 동안 전원부와 변압기의 1차측 권선 사이의 전류 경로를 형성하도록 구성되는 제1스위칭 회로, 스위칭 동작에 따라, 제2전달 구간 동안 배터리와 변압기의 2차측 권선 사이의 전류 경로를 형성하도록 구성되는 제2스위칭 회로를 포함하고, 제1스위칭 회로는, 전원부와 변압기의 1차측 권선 사이의 전류 경로가 형성되지 않는 데드 타임(deatime) 구간을 갖고, 양방향 컨버터는, 배터리의 방전 시, 데드 타임 구간과 제2전달 구간 사이의 중첩되는 부분의 길이가 충전 시 보다 더 짧도록 동작한다.The charging/discharging machine is started. The charger/discharger includes a bi-directional converter, wherein the bi-directional converter forms a current path between the power supply unit and the primary winding of the transformer during a first transmission section according to a transformer configured to transfer power between the power supply unit and the battery, and a switching operation. The configured first switching circuit includes a second switching circuit configured to form a current path between the secondary side winding of the transformer and the battery during a second transmission period according to a switching operation, the first switching circuit comprising: a power supply unit and a transformer; has a dead time period in which a current path is not formed between the primary windings of the bidirectional converter, when the battery is discharged, the length of the overlapping portion between the dead time period and the second transmission period is longer than when charging work in short
Description
본 발명은 배터리를 충방전하기 위한 충방전기에 관한 것이다.The present invention relates to a charger/discharger for charging/discharging a battery.
이차 전지(secondary battery)는 반복적인 방전 및 충전이 가능하며 반복 사용이 가능한 전지로서, 다양한 전자 물품에 사용되고 있다. 특히, 최근에는 모바일 기기, 스마트 워치 등 휴대용 전자기기에 널리 사용되고 있으며, 전기차의 보급의 증가에 따라 그 사용량이 점점 증가하는 추세이다. A secondary battery is a battery that can be repeatedly discharged and charged and used repeatedly, and is used in various electronic products. In particular, recently, it has been widely used in portable electronic devices such as mobile devices and smart watches, and its usage is gradually increasing with the increase in the spread of electric vehicles.
이차 전지는 복수의 전지 셀들을 포함하는 패키지 형태로 제조될 수 있는데, 공장 등에서 제조된 이차 전지는 바로 출고되지 않고, 화성 공정을 거친 후에 출고될 수 있다. 화성 공정은 이차 전지를 활성화시켜 정상적으로 사용될 수 있도록 하는 공정이다. A secondary battery may be manufactured in the form of a package including a plurality of battery cells. A secondary battery manufactured in a factory or the like may not be shipped immediately, but may be shipped after a chemical conversion process. The formation process is a process that activates the secondary battery so that it can be used normally.
화성 공정 중 이차 전지에 대한 충방전을 반복하는 포메이션(formation) 공정이 있는데, 이 포메이션 공정 동안 양방향 컨버터를 이용하여 배터리를 지속적으로 충전 및 방전시키게 된다. 이 때, 배터리의 충전 및 방전 시 효율이 좋을수록, 포메이션 공정 전체 동안의 에너지 효율이 개선된다.During the formation process, there is a formation process in which charging and discharging of the secondary battery is repeated. During this formation process, the battery is continuously charged and discharged using a bi-directional converter. At this time, the better the efficiency in charging and discharging the battery, the better the energy efficiency during the entire formation process.
본 발명의 목적은 충방전기에 포함되는 양방향 컨버터의 배터리 충전 시 효율과 방전 시 효율의 차이를 개선하기 위한 충방전기를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a charger/discharger for improving a difference between efficiency during charging and discharging of a battery of a bidirectional converter included in the charger/discharger.
본 발명의 목적은 충방전기의 양방향 컨버터의 1차측 스위칭 회로의 스위치들의 데드 타임 구간의 위치를 조절함으로써, 양방향 컨버터의 배터리 방전 시의 효율 감소를 개선할 수 있는 충방전기를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a charger/discharger capable of improving efficiency reduction during battery discharge of a bidirectional converter by adjusting positions of dead time intervals of switches of a primary side switching circuit of a bidirectional converter of the charger/discharger.
본 발명의 실시 예들에 따른 충방전기는 양방향 컨버터를 포함하고, 양방향 컨버터는, 전원부와 배터리 사이에서 전력을 전달하도록 구성되는 변압기, 스위칭 동작에 따라, 제1전달 구간 동안 전원부와 변압기의 1차측 권선 사이의 전류 경로를 형성하도록 구성되는 제1스위칭 회로, 스위칭 동작에 따라, 제2전달 구간 동안 배터리와 변압기의 2차측 권선 사이의 전류 경로를 형성하도록 구성되는 제2스위칭 회로를 포함하고, 제1스위칭 회로는, 전원부와 변압기의 1차측 권선 사이의 전류 경로가 형성되지 않는 데드 타임(deatime) 구간을 갖고, 양방향 컨버터는, 배터리의 방전 시, 데드 타임 구간과 제2전달 구간 사이의 중첩되는 부분의 길이가 충전 시 보다 더 짧도록 동작한다.A charger/discharger according to embodiments of the present invention includes a bi-directional converter, and the bi-directional converter includes a transformer configured to transfer power between a power supply unit and a battery, and a primary side winding of the power supply unit and the transformer during a first transmission section according to a switching operation. a first switching circuit configured to form a current path between the battery and the secondary winding of the transformer during a second transmission period according to a switching operation; The switching circuit has a dead time period in which a current path is not formed between the power supply unit and the primary winding of the transformer, and the bidirectional converter has an overlapping portion between the dead time period and the second transmission period when the battery is discharged. It operates so that the length of is shorter than when charging.
본 발명의 실시 예들에 따른 충방전기는 충방전기에 포함되는 양방향 컨버터의 배터리 충전 시 효율과 방전 시 효율의 차이를 개선할 수 있는 효과가 있다The charger and discharger according to the embodiments of the present invention has an effect of improving the difference between the efficiency of charging and discharging the battery of the bidirectional converter included in the charger and discharger.
본 발명의 실시 예들에 따른 충방전기는 충방전기의 양방향 컨버터의 1차측 스위칭 회로의 스위치들의 데드 타임 구간의 위치를 조절함으로써, 양방향 컨버터의 배터리 방전 시의 효율 감소를 개선할 수 있는 효과가 있다.The charger/discharger according to embodiments of the present invention has an effect of improving efficiency reduction during battery discharge of the bidirectional converter by adjusting the positions of the dead time intervals of the switches of the primary side switching circuit of the bidirectional converter of the charger/discharger.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 배터리 충방전 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨트롤러를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터를 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따라 방전 시 컨버터로 출력되는 스위치 신호들을 나타낸다. 1 shows a battery charging/discharging system according to embodiments of the present invention.
2 shows a controller according to embodiments of the present invention.
3 shows a converter according to embodiments of the present invention.
4 to 6 are diagrams for explaining the operation of a converter according to embodiments of the present invention.
7 shows switch signals output to a converter during discharging according to embodiments of the present invention.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries are additionally interpreted as having meanings consistent with related technical literature and currently disclosed content, and are not interpreted in ideal or very formal meanings unless defined.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 배터리 충방전 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 배터리 충방전 시스템(10)은 충방전기(100), 전원부(200) 및 배터리(300)를 포함할 수 있다.1 shows a battery charging/discharging system according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 1 , a battery charging/discharging system 10 may include a charger/
충방전기(100)는 전원부(200) 및 배터리(300)와 연결되어, 배터리(300)를 충전 및 방전할 수 있다. The charger/
충방전기(100)는 양방향 컨버터(이하, 컨버터; 110) 및 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다.The charger/
컨버터(110)는 전원부(200)로부터 전달되는 전력(또는 전압/전류)을 이용하여 배터리(300)를 충전하거나, 또는, 배터리(300)로부터 전달된 전력(또는 전압/전류)를 전원부(200)로 전달함으로써 배터리(300)를 방전할 수 있다. 한편, 배터리(300) 방전 시 배터리(300)로부터 전달되는 전력은 전원부(200)에 연결된 접지(ground)로 전달될 수 있다. 실시 예들에 따라, 컨버터(110)는 전원부(200)로부터 전달되는 전력을 변환하여 배터리(300)로 전달할 수 있고, 또한, 배터리(300)로부터 전달되는 전력을 변환하여 전원부(200)로 전달할 수 있다.The
컨버터(110)는 복수의 스위치들 및 변압기를 포함하고, 스위치들의 스위칭 동작에 따라 전력을 전원부(200)로부터 배터리(300)로 전달하거나, 또는, 배터리(300)로부터 전원부(200)로 전달할 수 있다. 예컨대, 컨버터(110)는 위상 천이 풀 브리지 컨버터(phase-shift full bridge) 컨버터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
컨트롤러(120)는 컨버터(110)를 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 컨트롤러(120)는 컨버터(110)에 포함된 스위치들의 스위칭을 제어하기 위한 스위치 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 스위치 신호는 복수일 수 있다.The
전원부(200)는 입력 전원을 충방전기(100)로 전달할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전원부(200)는 직류 전원을 충방전기(100)로 전달할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 전원부(200)는 충방전기(100)로부터 전달되는 배터리(300)의 방전 전력을 수신할 수 있다. 예컨대, 전원부(200)는 배터리(300)의 방전 전력을 접지 단자를 통해 출력할 수 있다.The
배터리(300)는 전기 에너지를 저장 또는 공급할 수 있는 장치일 수 있다. 실시 예들에 따라, 배터리(300)는 충전 및 방전이 반복적으로 가능한 이차 전지(secondary battery)일 수 있다. 예컨대, 배터리(300)는 납축전지(lead-acid battery), 니켈-카드뮴 전지(Ni-Cd battery), 니켈-수소 전지(Ni-MH battery), 리튬-이온 전지(Li-ion battery) 및 전고체 전지일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.The
배터리(300)는 양극(cathode), 음극(anode), 전해질(electrolyte) 및 분리막(separator)을 포함하는 배터리 셀(cell), 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈(module), 또는 복수의 배터리 모듈들을 포함하는 배터리 팩(pack)을 통칭할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨트롤러를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 컨트롤러(120)는 스위치 신호 출력 회로(121), 메모리(123) 및 프로세서(125)를 포함할 수 있다.2 shows a controller according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 2 , the
스위치 신호 출력 회로(121)는 컨버터(110)를 제어하기 위한 스위치 신호를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 스위치 신호 출력 회로(121)는 컨버터(110)에 포함된 스위치들을 제어하기 위한 스위치 신호를 생성하고, 생성된 스위치 신호를 컨버터(110)로 출력할 수 있다. 예컨대, 스위치 신호 출력 회로(121)는 배터리(300)를 충전시키기 위한 충전 스위치 신호 및 배터리(300)를 방전시키기 위한 방전 스위치 신호를 출력할 수 있다. 즉, 이하 명세서에서, 충전 스위치 신호와 방전 스위치 신호를 통칭하여 스위치 신호라고 한다.The switch
실시 예들에 따라, 스위치 신호 출력 회로(121)는 메모리(123)에 저장된 오프셋 정보와 기준 클록 신호를 이용하여, 스위치 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 스위치 신호 출력 회로(121)는 메모리(123)의 제1공간에 저장된 제1오프셋 정보에 기초하여, 충전 스위치 신호들을 생성할 수 있고, 메모리(123)의 제2공간에 저장된 제2오프셋 정보에 기초하여, 방전 스위치 신호들을 생성할 수 있다.According to example embodiments, the switch
실시 예들에 따라, 스위치 신호 출력 회로(121)는 컨버터(110)를 PWM(pulse width modulation) 제어하기 위한 스위치 신호를 생성할 수 있다. 즉, 스위치 신호 출력 회로(121)는 컨버터(110)로 출력되는 스위치 신호의 듀티 사이클(duty cycle)을 조절함으로써, 컨버터(110)의 출력 전력을 제어할 수 있다.According to embodiments, the switch
메모리(123)는 컨트롤러(120)의 작동에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 실시 예들에 따라, 메모리(123)는 컨버터(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 데 사용되는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(123)는 충방전기(100)의 배터리(300)에 대한 충방전 스케줄과 관련된 정보를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(123)는 배터리(300)의 상태(전압, 전류, 온도 등)에 대한 정보를 저장할 수 있다.The
프로세서(125)는 컨트롤러(120)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 프로세서(125)는 스위치 신호 출력 회로(121) 및 메모리(123)를 제어함으로써, 컨트롤러(120)의 동작을 제어할 수 있다.The
예컨대, 프로세서(125)는 연산 처리 기능을 갖는 집적 회로(integrated circuit)으로서, CPU(central processing unit), MCU(micro controller unit), GPU(graphical processing unit), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 또는 AP(application processor)일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the
프로세서(125)는 스위치 신호 출력 회로(121)로 하여금 스위치 신호를 출력하도록 하는 제어 명령을 생성할 수 있다. 스위치 신호 출력 회로(121)는 제어 명령에 응답하여, 메모리(123)로부터 오프셋 정보를 리드하여 스위치 신호를 생성할 수 있다.The
프로세서(125)는 스위치 신호 출력 회로(121)가 배터리(300)의 충방전 상태에 따라 다른 스위치 신호를 출력하도록, 스위치 신호 출력 회로(121)를 제어할 수 있다. The
예컨대, 프로세서(125)는 배터리(300)가 충전중일 때, 제1제어 명령을 스위치 신호 출력 회로(121)로 출력할 수 있고, 스위치 신호 출력 회로(121)는 제1제어 명령에 응답하여, 충전 스위치 신호들을 컨버터(110)로 출력할 수 있다. 이 때, 스위치 신호 출력 회로(121)는 제1제어 명령에 응답하여, 충전 스위치 신호들을 생성할 수 있다.For example, when the
예컨대, 프로세서(125)는 배터리(300)가 방전중일 때, 제2제어 명령을 스위치 신호 출력 회로(121)로 출력할 수 있고, 스위치 신호 출력 회로(121)는 제2제어 명령에 응답하여, 방전 스위치 신호들을 컨버터(110)로 출력할 수 있다. 이 때, 스위치 신호 출력 회로(121)는 제2제어 명령에 응답하여, 방전 스위치 신호들을 생성할 수 있다.For example, when the
본 발명의 실시 예들에 따른 스위치 신호 출력 회로(121)는 배터리(300)의 충전 및 방전 상태에 따라, 특성이 서로 다른 스위치 신호를 컨버터(110)로 출력할 수 있다. 특히, 컨버터(110)와 배터리(300) 사이의 전력이 동일하더라도, 충전 시 출력되는 충전 스위치 신호와, 방전 시 출력되는 방전 스위치 신호의 특성은 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 컨버터(110)의 충전 및 방전 효율이 개선될 수 있는 효과가 있다. The switch
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 컨버터(110)는 변압기(111), 제1스위칭 회로(113) 및 제2스위칭 회로(115)를 포함할 수 있다. 컨버터(110)는 전원부(200) 및 배터리(300) 사이에 연결될 수 있다. 3 shows a converter according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 3 , the
한편, 추가적으로, 컨버터(110)는 전원부(200)와 변압기(111) 사이 및 변압기(111)와 배터리(300) 사이에 배치되는 소자들(인덕터(L1 및 L2) 및 커패시터(C))을 더 포함할 수 있으나, 이는 필수적인 것은 아니다.Meanwhile, additionally, the
변압기(111)는 전원부(200)와 배터리(300) 사이에서 전력을 전달하도록 구성될 수 있다. 실시 예들에 따라, 변압기(111)는 1차측 회로(예컨대, 전원부(200) 측 회로)의 전력을 일정 배수로 변환하여 2차측 회로(예컨대, 배터리(300) 측 회로)로 전달하거나, 또는 2차측 회로의 전력을 상기 일정 배수의 역수로 변환하여 1차측 회로로 전달할 수 있다. 예컨대, 변압기(111)는 1차측 회로와 대응하는 1차측 권선 및 2차측 회로와 대응하는 2차측 권선을 포함할 수 있다.The
제1스위칭 회로(113)는 전원부(200)와 변압기(111) 사이에 연결될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제1스위칭 회로(113)는 전원부(200)와 변압기(111)의 1차측 권선 사이에 연결되어, 스위칭 동작에 따라 전류 경로를 형성할 수 있다. 예컨대, 제1스위칭 회로(113)의 스위칭 동작에 따라 전원부(200)와 변압기(111)의 1차측 권선 사이에 전류가 흐를 수 있다.The
제2스위칭 회로(115)는 배터리(300)와 변압기(111) 사이에 연결될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제2스위칭 회로(115)는 배터리(300)와 변압기(111)의 2차측 권선 사이에 연결되어, 스위칭 동작에 따라 전류 경로를 형성할 수 있다. 즉, 제2스위칭 회로(115)의 스위칭 동작에 따라 배터리(300)와 변압기(111)의 2차측 권선 사이에 전류가 흐를 수 있다.The
즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터(110)는 제1스위칭 회로(113) 및 제2스위칭 회로(115)의 동작에 따라, 전원부(200)의 전력을 배터리(300)로 변환하여 전달할 수 있고, 또한, 배터리(300)의 전력을 전원부(200)로 변환하여 전달할 수 있다.That is, according to the operation of the
제1스위칭 회로(113)는 복수의 스위치들(SWa, SWb, SWc 및 SWd)을 포함할 수 있다. 복수의 스위치들(SWa, SWb, SWc 및 SWd) 각각은 스위칭 소자(예컨대, 트랜지스터 또는 다이오드)를 포함할 수 있다. 추가적으로 복수의 스위치들(SWa, SWb, SWc 및 SWd) 각각은 커패시터와 같은 에너지 저장 소자를 더 포함할 수 있다.The
복수의 스위치들(SWa, SWb, SWc 및 SWd)은 입력되는 스위치 신호(Qa, Qb, Qc 및 Qd) 각각에 응답하여 턴-온 및 턴-오프될 수 있고, 복수의 스위치들(SWa, SWb, SWc 및 SWd)의 턴-온 및 턴-오프에 따라 전원부(200)와 변압기(111)의 1차측 권선 사이의 전류 경로가 형성될 수 있다.The plurality of switches SWa, SWb, SWc, and SWd may be turned on and off in response to each of the input switch signals Qa, Qb, Qc, and Qd, and the plurality of switches SWa, SWb , SWc and SWd), a current path may be formed between the
제1스위치(SWa)는 전원부(200)의 일단과 변압기(111)의 1차측 권선의 일단에 연결되어, 제1스위치 신호(Qa)에 응답하여 작동할 수 있다. 제2스위치(SWb)는 전원부(200)의 타단과 변압기(111)의 1차측 권선의 일단에 연결되어, 제2스위치 신호(Qb)에 응답하여 작동할 수 있다. The first switch SWa is connected to one end of the
회로 내 단락(short)을 방지하기 위해, 제1스위치(SWa)와 제2스위치(SWb)는 서로 상보적으로(complementarily) 작동할 수 있다. 즉, 제1스위치(SWa)의 턴-온 시간(또는 턴-오프 시간)과 제2스위치(SWb)의 턴-온 시간(또는 턴-오프 시간)은 서로 중첩되지 않을 수 있다. 제1스위치(SWa) 및 제2스위치(SWb)를 전단 스위치라고 지칭할 수 있다.In order to prevent a short in the circuit, the first switch SWa and the second switch SWb may operate complementary to each other. That is, the turn-on time (or turn-off time) of the first switch SWa and the turn-on time (or turn-off time) of the second switch SWb may not overlap each other. The first switch SWa and the second switch SWb may be referred to as front switches.
제3스위치(SWc)는 전원부(200)의 일단과 변압기(111)의 1차측 권선의 타단에 연결되어, 제3스위치 신호(Qc)에 응답하여 작동할 수 있다. 제4스위치(SWd)는 전원부(200)의 타단과 변압기(111)의 1차측 권선의 타단에 연결되어, 제4스위치 신호(Qd)에 응답하여 작동할 수 있다. The third switch SWc is connected to one end of the
회로 내 단락(short)을 방지하기 위해, 제3스위치(SWc)와 제4스위치(SWd)는 서로 상보적으로 작동할 수 있다. 즉, 제3스위치(SWc)의 턴-온 시간(또는 턴-오프 시간)과 제4스위치(SWd)의 턴-온 시간(또는 턴-오프 시간)은 서로 중첩되지 않을 수 있다. 제3스위치(SWc) 및 제4스위치(SWd)를 후단 스위치라고 지칭할 수 있다.In order to prevent a short in the circuit, the third switch SWc and the fourth switch SWd may operate complementary to each other. That is, the turn-on time (or turn-off time) of the third switch SWc and the turn-on time (or turn-off time) of the fourth switch SWd may not overlap each other. The third switch SWc and the fourth switch SWd may be referred to as rear switches.
제1스위칭 회로(113)은 제1전달 구간 동안 전원부(200)와 변압기(111)의 1차측 권선 사이의 전류 경로를 형성할 수 있다. 예컨대, 제1전달 구간은 제1스위치(SWa) 및 제4스위치(SWd)가 턴-온되어 있는 구간, 제2스위치(SWb) 및 제3스위치(SWc)가 턴-온되어 있는 구간을 포함할 수 있다.The
제2스위칭 회로(115)는 복수의 스위치들(SWe 및 Swf)을 포함할 수 있다. 복수의 스위치들(SWe 및 Swf) 각각은 스위칭 소자(예컨대, 트랜지스터 또는 다이오드)를 포함할 수 있다. 추가적으로 복수의 스위치들(SWe 및 Swf) 각각은 커패시터와 같은 에너지 저장 소자를 더 포함할 수 있다.The
복수의 스위치들(SWe 및 Swf)은 입력되는 스위치 신호들(Qe 및 Qf) 각각에 응답하여 턴-온 및 턴-오프될 수 있고, 복수의 스위치들(SWe 및 Swf)의 턴-온 및 턴-오프에 따라 배터리(300)와 변압기(111)의 2차측 권선 사이의 전류 경로가 형성될 수 있다.The plurality of switches SWe and Swf may be turned on and turned off in response to each of the input switch signals Qe and Qf, and the plurality of switches SWe and Swf may be turned on and turned on. -A current path may be formed between the
제5스위치(SWe)는 배터리의 일단과 변압기(111)의 2차측 권선의 일단에 연결되어, 제5스위치 신호(Qe)에 응답하여 작동할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제5스위치(SWe)의 일단은 변압기(111)의 2차측 권선의 일단과, 일단이 배터리(300)의 타단에 연결된 제1인덕터(L1)의 타단에 함께 연결될 수 있다.The fifth switch SWe is connected to one end of the battery and one end of the secondary side winding of the
제6스위치(SWf)는 배터리의 일단과 변압기(111)의 2차측 권선의 타단에 연결되어, 제6스위치 신호(Qf)에 응답하여 작동할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제6스위치(SWf)의 일단은 변압기(111)의 2차측 권선의 타단과, 일단이 배터리(300)의 타단에 연결된 제2인덕터(L2)의 타단에 함께 연결될 수 있다.The sixth switch SWf is connected to one end of the battery and the other end of the secondary winding of the
제2스위칭 회로(115)은 제2전달 구간 동안 전원부(200)와 변압기(111)의 2차측 권선 사이의 전류 경로를 형성할 수 있다. 예컨대, 제2전달 구간은 제5스위치(SWe) 및 제6스위치(SWf) 중 적어도 하나가 턴-오프되어 있는 구간을 포함할 수 있다.The
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 4 to 6 are diagrams for explaining the operation of a converter according to embodiments of the present invention.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 컨버터(110)의 스위치들(SWa~SWf)가 턴-온 및 턴-오프 됨에 따라, 전원부(200)와 배터리(300) 사이의 전류 경로가 형성되어, 전원부(200) 및 배터리(300) 사이의 전기 에너지 이동이 가능해진다. 이 때, 배터리(300)의 현재 전압과 컨버터(110)의 출력 전압의 대소에 따라 배터리(300)의 충전 및 방전이 결정될 수 있다.4 to 6, as the switches SWa to SWf of the
도 4를 참조하면, 컨트롤러(120)가 컨버터(110)를 제어하기 위한 스위치 신호들(Qa~Qf)을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 컨트롤러(120)는 저장된 배터리(300)에 대한 충방전 스케줄 정보 및 배터리(300)의 현재 상태(예컨대, 전압, SOH(state of health), SOC(state of charge))에 기초하여, 컨버터(110)를 제어하기 위한 스위치 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 스위치 신호들(Qa~Qf)은 충전 스위치 신호일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
실시 예들에 따라, 스위치 신호들(Qa~Qf)은 일정한 주기를 갖는 펄스 형태의 PWM 신호일 수 있다. 각 스위치들(SWa~SWf)은 하이 레벨의 각 스위치 신호(Qa~Qf)에 응답하여 턴-온될 수 있고, 로우 레벨의 각 스위치 신호(Qa~Qf)에 응답하여 턴-오프될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to embodiments, the switch signals Qa to Qf may be PWM signals in the form of pulses having regular cycles. Each of the switches SWa to SWf may be turned on in response to high level switch signals Qa to Qf and turned off in response to low level switch signals Qa to Qf. It is not limited to this.
실시 예들에 따라, 스위치 신호들(Qa, Qb, Qc 및 Qd)의 듀티 비는 50%일 수 있다. 한편, 컨버터(110)의 출력 전압(1차측 권선/2차측 권선 양단 전압)의 크기는 제1스위치 신호(Qa)의 하이 구간과 제4스위치 신호(Qd)의 하이 구간이 중첩되는 폭에 기초할 수 있다.According to example embodiments, the duty ratio of the switch signals Qa, Qb, Qc, and Qd may be 50%. Meanwhile, the magnitude of the output voltage (voltage across the primary winding/secondary winding) of the
전단 스위치들(SWa 및 SWb)의 상보적 동작을 위해, 제1스위치 신호(Qa)의 하이 구간과 제2스위치 신호(Qb)의 하이 구간은 중첩되지 않을 수 있다. 전단 스위치들(SWa 및 SWb)의 안정적인 상보적 동작을 위해, 제1스위치 신호(Qa)의 하이 구간과 제2스위치 신호(Qb)의 하이 구간 사이에 제1데드 타임 구간(DT1)이 존재할 수 있다. 즉, 컨트롤러(120)는 제1스위치 신호(Qa)의 하강 에지를 출력한 시점으로부터 제1데드 타임 이후, 제2스위치 신호(Qb)의 상승 에지를 출력할 수 있다. For complementary operations of the previous switches SWa and SWb, the high period of the first switch signal Qa and the high period of the second switch signal Qb may not overlap. For stable complementary operation of the previous switches SWa and SWb, a first dead time period DT1 may exist between the high period of the first switch signal Qa and the high period of the second switch signal Qb. there is. That is, the
마찬가지로, 후단 스위치들(SWc 및 SWd)의 상보적 동작을 위해, 제3스위치 신호(Qc)의 하이 구간과 제4스위치 신호(Qd)의 하이 구간은 중첩되지 않을 수 있다. 제3스위치 신호(Qc)의 하이 구간과 제4스위치 신호(Qd)의 하이 구간 사이에 제2데드 타임 구간(DT2)이 존재할 수 있다. 즉, 컨트롤러(120)는 제3스위치 신호(Qc)의 하강 에지를 출력한 시점으로부터 제2데드 타임 이후, 제4스위치 신호(Qd)의 상승 에지를 출력할 수 있다.Similarly, for the complementary operation of the subsequent switches SWc and SWd, the high period of the third switch signal Qc and the high period of the fourth switch signal Qd may not overlap. A second dead time period DT2 may exist between the high period of the third switch signal Qc and the high period of the fourth switch signal Qd. That is, the
한편, 제1스위칭 회로(113)의 데드 타임 구간(DT1 및 DT2) 동안에는, 상보적으로 작동하는 한 쌍의 스위치들(SWa 및 SWb)이 모두 턴-오프 되고, 상보적으로 작동하는 다른 한 쌍의 스위치들(SWc 및 SWd) 중 어느 하나만이 턴-온 되므로, 제1스위칭 회로(113)의 전류 경로가 형성되지 않게 된다.On the other hand, during the dead time period (DT1 and DT2) of the
도 5를 참조하면, 도 4의 구간 [t0, t3] 에서의 컨버터의 작동이 나타나 있다. Referring to FIG. 5 , the operation of the converter in the interval [t0, t3] of FIG. 4 is shown.
구간 [t0, t1]에서, 스위치들(SWa 및 SWb)는 모두 턴-오프 된다. 즉, 구간 [t0, t1]은 제1데드 타임 구간(DT1)이다. 구간 [t0, t1]에서는 변압기(111)에 의해 에너지가 전달되지 않는다.In the interval [t0, t1], the switches SWa and SWb are all turned off. That is, the interval [t0, t1] is the first dead time interval DT1. In the period [t0, t1], energy is not transferred by the
구간 [t1, t2]에서, 스위치 신호들에 응답하여 제2스위치(SWb) 및 제3스위치(SWc)가 턴-온된다. 상보적 동작에 따라, 제1스위치(SWa) 및 제4스위치(SWd)는 턴-오프된다. 또한, 제6스위치(SWf)가 턴-오프되며, 상보적 동작에 따라, 제5스위치(SWe)는 턴-온된다. 구간 [t1, t2]에서 전원부(200)의 전력은 변압기(111)의 1차측 권선에 인가된다. 변압기(111)는 1차측 권선에 인가된 전력을 변환하여 2차측 권선으로 전달한다. 변압기(111)의 2차측 권선에 전달된 변환 전력은 제2인덕터(L2)를 지나 배터리(300)로 전달된다. 즉, 구간 [t1, t2]에서 에너지가 변압기(111)에 의해 전달되며, 배터리(300)가 충전(또는 방전)된다.In the period [t1, t2], the second switch SWb and the third switch SWc are turned on in response to the switch signals. According to the complementary operation, the first switch SWa and the fourth switch SWd are turned off. Also, the sixth switch SWf is turned off, and according to the complementary operation, the fifth switch SWe is turned on. In the period [t1, t2], the power of the
구간 [t2, t3]에서, 스위치들(SWc 및 SWd)는 모두 턴-오프 된다. 즉, 구간 [t2, t3]은 제2데드 타임 구간(DT2)으로, 변압기(111)에 의해 에너지가 전달되지 않는다.In the period [t2, t3], both the switches SWc and SWd are turned off. That is, the period [t2, t3] is the second dead time period DT2, and energy is not transferred by the
도 6을 참조하면, 도 4의 구간 [t4, t7] 에서의 컨버터의 작동이 나타나 있다. Referring to FIG. 6 , the operation of the converter in the section [t4, t7] of FIG. 4 is shown.
구간 [t4, t5]에서, 스위치들(SWa 및 SWb)는 모두 턴-오프 된다. 즉, 구간 [t4, t5]은 제1데드 타임 구간(DT1)이다. 구간 [t4, t5]에서는 변압기(111)에 의해 에너지가 전달되지 않는다.In the interval [t4, t5], the switches SWa and SWb are all turned off. That is, the interval [t4, t5] is the first dead time interval DT1. In the period [t4, t5], energy is not transferred by the
구간 [t5, t6]에서, 스위치 신호들에 응답하여 제1스위치(SWa) 및 제4스위치(SWd)가 턴-온된다. 상보적 동작에 따라, 제2스위치(SWb) 및 제3스위치(SWc)는 턴-오프된다. 또한, 제5스위치(SWe)가 턴-오프되며, 상보적 동작에 따라, 제6스위치(SWf)는 턴-온된다. 구간 [t5, t6]에서 전원부(200)의 전력은 변압기(111)의 1차측 권선에 인가된다. 변압기(111)는 1차측 권선에 인가된 전력을 변환하여 2차측 권선으로 전달한다. 변압기(111)의 2차측 권선에 전달된 변환 전력은 제2인덕터(L2)를 지나 배터리(300)로 전달된다. 즉, 구간 [t5, t6]에서 에너지가 변압기(111)에 의해 전달되며, 배터리(300)가 충전(또는 방전)된다.In the period [t5, t6], the first switch SWa and the fourth switch SWd are turned on in response to the switch signals. According to the complementary operation, the second switch SWb and the third switch SWc are turned off. Also, the fifth switch SWe is turned off, and according to the complementary operation, the sixth switch SWf is turned on. In the period [t5, t6], the power of the
구간 [t6, t7]에서, 스위치들(SWc 및 SWd)는 모두 턴-오프 된다. 즉, 구간 [t6, t7]은 제2데드 타임 구간(DT2)으로, 변압기(111)에 의해 에너지가 전달되지 않는다.In the period [t6, t7], both switches SWc and SWd are turned off. That is, the period [t6, t7] is the second dead time period DT2, and energy is not transferred by the
살펴본 바와 같이, 제1스위칭 회로(113)의 제1전달 구간(W1) 및 제2스위칭 회로(115)의 제2구간(W2)이 중첩되는 구간(E)에서 전원부(200)와 배터리(300) 사이의 에너지 전달(즉, 충전)이 이루어질 수 있고, 이 구간에서 배터리(300)가 충전 또는 방전될 수 있다. As described above, in the section E where the first transmission section W1 of the
한편, 도 4를 다시 참조하면, 제1스위칭 회로(113)의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)과 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간(W2)가 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 제1스위칭 회로(113) 및 제2스위칭 회로(115)의 비대칭성으로 인해 배터리(300)의 충전 효율보다 방전 효율이 감소되는 현상이 발생할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 4 again, the dead time period DT1 or DT2 of the
이에, 본 발명의 실시 예들에 따른 충방전기(100)는 제1스위칭 회로(113)의 스위치들의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)과 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간이 서로 중첩되는 부분의 길이를 충전 시 보다 방전 시 상대적으로 작게 함으로써, 배터리(300) 방전 시의 효율을 상대적으로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.Accordingly, in the charger/
이 때, 제1스위칭 회로(113)의 스위치들의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)과 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간이 서로 중첩되는 부분을 충전 시 보다 방전 시 작게 하는 것을 '데드 타임 구간 쉬프팅'이라 한다.At this time, making the overlapping portion of the dead time period (DT1 or DT2) of the switches of the
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따라 방전 시 컨버터로 출력되는 스위치 신호들을 나타낸다. 도 7에 도시된 스위치 신호들(Qa~Qf)는 배터리(300)가 방전될 때, 컨트롤러(120)에 의해 출력되는 신호일 수 있다. 한편, 배터리(300)가 충전될 때, 컨트롤러(120)는 도 4에 도시된 스위치 신호들(Qa~Qf)을 출력할 수 있다.7 shows switch signals output to a converter during discharging according to embodiments of the present invention. The switch signals Qa to Qf shown in FIG. 7 may be signals output by the
도 4와 비교할 때, 컨트롤러(120)는 제1스위칭 회로(113)의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)과 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간 사이의 중첩되는 부분의 길이가, 충전 시 보다 방전 시 더 작아지도록, 스위치 신호들(Qa~Qf)을 출력할 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(120)는 충전 시와 방전 시 제1스위칭 회로(113)로 서로 다른 스위칭 신호들(Qa~Qd)을 출력할 수 있다. 4, the
컨트롤러(120)는 배터리(300)의 충방전 전압(혹은, 충방전기(100)의 출력 전압))을 유지하면서, 데드 타임 구간 쉬프팅을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 배터리(300)의 현재 전압이 동일하더라도, 배터리(300)가 충전되는지 또는 방전되는지에 따라, 스위치들의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)과 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간이 서로 중첩되는 부분이 서로 달라지도록 컨버터(110)를 제어하기 위한 스위치 신호들(Qa~Qf)가 출력될 수 있다.The
실시 예들에 따라, 컨트롤러(120)는 배터리(300)의 충전 및 방전 때의 스위치 신호들(Qa~Qd)의 듀티의 길이 및 듀티 비는 동일하게 하되, 스위치 신호들(Qa~Qd)의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)의 위치만 조절함으로써, 데드 타임 구간 쉬프팅을 수행할 수 있다. 예컨대, 데드 타임 구간 쉬프팅이 이루어지더라도, 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2) 자체의 길이는 변화하지 않을 수 있다.According to embodiments, the
실시 예들에 따라, 컨트롤러(120)는 제1스위칭 회로(113)의 스위치 신호들 (Qa~Qd)의 제2스위칭 회로(115)의 스위치 신호들(Qe 또는 Qf)에 대한 상대적인 위치를 조절함으로써, 데드 타임 구간 쉬프팅을 수행할 수 있다.According to embodiments, the
실시 예들에 따라, 컨트롤러(120)는 기준 클록 신호에 대해, 배터리(300)의 충전 시와 방전 시 서로 다른 오프셋을 적용함으로써, 데드 타임 구간 쉬프팅을 수행할 수 있다.According to example embodiments, the
이러한 데드 타임 구간 쉬프팅에 따라, 충방전기(100)의 배터리(300) 방전 시의 효율이 개선될 수 있는 효과가 있다. According to the shifting of the dead time interval, efficiency of the
예를 들어, 도 4의 경우, 스위치들의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)과 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간이 서로 중첩되는 부분에서 배터리(300)는 변압기(111)의 2차측 권선과 전류 경로를 형성하나, 변압기(111)의 1차측 권선은 전원부(200)와 전류 경로를 형성하지 않게 되어 배터리(300)의 방전의 효율이 감소하게 된다. 예컨대, 에너지 전달 구간(E)가 제1데드 타임 구간(DT1)에 의해 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간(W2) 보다 줄어들게 된다.For example, in the case of FIG. 4 , the
반면, 도 7의 경우, 스위치들의 데드 타임 구간(DT1 또는 DT2)과 제2스위칭 회로(115)의 제2전달 구간이 서로 중첩되는 부분이 존재하지 않으므로, 배터리(300)와 변압기(111)의 2차측 권선 사이의 전류 경로의 형성과 함께 전원부(200)와 변압기(111)의 1차측 권선 사이의 전류 경로의 형성이 이루어지므로, 배터리(300)의 방전의 효율이 감소되지 않게 되는 효과가 있다. 예컨대, 제1데드 타임 구간(DT1)이 제2전달 구간(W2) 외부에 위치하므로, 에너지 전달 구간(E')이 제2전달 구간(W2)과 일치하게 된다.On the other hand, in the case of FIG. 7, since there is no overlap between the dead time intervals (DT1 or DT2) of the switches and the second transfer interval of the
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, it can be modified in various forms, and those skilled in the art can make various modifications and variations without departing from the scope of the claims of the present invention. It is understood that this can be done.
10: 충방전 시스템 100: 충방전기
110: 양방향 컨버터 120: 컨트롤러
121: 스위치 신호 출력 회로 123: 메모리
125: 프로세서 200: 전원부
300: 배터리10: charge/discharge system 100: charge/discharge machine
110: bidirectional converter 120: controller
121 switch
125: processor 200: power unit
300: battery
Claims (10)
상기 양방향 컨버터는,
상기 전원부와 상기 배터리 사이에서 전력을 전달하도록 구성되는 변압기;
스위칭 동작에 따라, 제1전달 구간 동안 상기 전원부와 상기 변압기의 1차측 권선 사이의 전류 경로를 형성하도록 구성되는 제1스위칭 회로;
스위칭 동작에 따라, 제2전달 구간 동안 상기 배터리와 상기 변압기의 2차측 권선 사이의 전류 경로를 형성하도록 구성되는 제2스위칭 회로를 포함하고,
상기 제1스위칭 회로는, 상기 전원부와 상기 변압기의 1차측 권선 사이의 전류 경로가 형성되지 않는 데드 타임(deatime) 구간을 갖고,
상기 양방향 컨버터는, 상기 배터리의 방전 시, 상기 데드 타임 구간과 상기 제2전달 구간 사이의 중첩되는 부분의 길이가 충전 시 보다 더 짧도록 동작하는,
충방전기.A charger/discharger connected between a power supply unit and a battery to charge and discharge a battery, wherein the charger/discharger includes a bi-directional converter,
The bi-directional converter,
a transformer configured to transfer power between the power source and the battery;
a first switching circuit configured to form a current path between the power supply unit and the primary winding of the transformer during a first transmission period according to a switching operation;
A second switching circuit configured to form a current path between the battery and the secondary winding of the transformer during a second transfer period according to a switching operation,
The first switching circuit has a dead time period in which a current path is not formed between the power supply unit and the primary winding of the transformer;
The bi-directional converter operates such that when the battery is discharged, a length of an overlapping portion between the dead time period and the second transfer period is shorter than when the battery is charged.
charger and discharger.
풀 브리지(full bridge) 회로인,
충방전기.The method of claim 1, wherein the first switching circuit,
As a full bridge circuit,
charger and discharger.
상기 전원부와 상기 변압기의 1차측 권선 사이에 연결되어, 서로 상보적으로 동작하는 제1스위치 쌍; 및
상기 전원부와 상기 변압기의 1차측 권선 사이에 연결되어, 서로 상보적으로 동작하는 제2스위치 쌍을 포함하는,
충방전기.The method of claim 2, wherein the first switching circuit,
a first switch pair connected between the power supply unit and the primary side winding of the transformer and operating complementary to each other; and
A second switch pair connected between the power supply unit and the primary winding of the transformer and operating complementary to each other,
charger and discharger.
상기 제1스위치 쌍 또는 상기 제2스위치 쌍 중 어느 하나의 스위치 쌍이 모두 턴-오프되는 구간인,
충방전기.The method of claim 3, wherein the dead time interval,
A period in which any one switch pair of the first switch pair or the second switch pair is turned off,
charger and discharger.
일단이 상기 변압기의 2차측 권선과 연결되고, 타단이 상기 배터리와 연결되는 2개의 스위치들을 포함하는,
충방전기.The method of claim 1, wherein the second switching circuit,
Including two switches, one end of which is connected to the secondary winding of the transformer and the other end is connected to the battery,
charger and discharger.
상기 2개의 스위치들 중 어느 하나가 턴-오프되는 구간인,
충방전기.The method of claim 5, wherein the second transmission section,
A period in which one of the two switches is turned off,
charger and discharger.
상기 제1스위칭 회로 및 상기 제2스위칭 회로의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위치 신호들을 생성하도록 구성되는 컨트롤러를 더 포함하는,
충방전기.The method of claim 1, wherein the charger and discharger,
Further comprising a controller configured to generate switch signals for controlling switching operations of the first switching circuit and the second switching circuit.
charger and discharger.
상기 배터리의 상태와 관련된 정보에 기초하여 상기 배터리가 충전 중인지 또는 방전 중인지 여부를 결정하고,
상기 배터리가 방전 중일 때, 상기 스위치 신호들의 출력 타이밍을 조절함으로써, 상기 양방향 컨버터의 상기 데드 타임 구간과 상기 제2전달 구간 사이의 중첩되는 부분의 길이가 충전 시 보다 더 짧도록 제어하는,
충방전기.The method of claim 7, wherein the controller,
determine whether the battery is charging or discharging based on information related to the state of the battery;
When the battery is being discharged, by adjusting the output timing of the switch signals, the length of the overlapping portion between the dead time period and the second transmission period of the bi-directional converter is controlled to be shorter than during charging,
charger and discharger.
상기 배터리가 방전 중일 때, 상기 스위치 신호들의 출력 타이밍을 조절하여 상기 상기 데드 타임 구간의 위치를 조절하는,
충방전기.The method of claim 7, wherein the controller,
When the battery is being discharged, controlling the position of the dead time interval by adjusting the output timing of the switch signals,
charger and discharger.
상기 배터리의 방전 시, 상기 데드 타임 구간과 상기 제2전달 구간 사이의 중첩되는 부분의 길이가 없도록 동작하는,
충방전기.The method of claim 1, wherein the bidirectional converter,
Operating so that there is no length of an overlapping portion between the dead time period and the second transmission period when the battery is discharged.
charger and discharger.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210100823A KR102529433B1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Battery charger and discharger for charging and discharging battery |
CN202210672431.7A CN115693829A (en) | 2021-07-30 | 2022-06-14 | Controller for controlling current transformer for charging and discharging battery and charger |
EP22181874.3A EP4125178A1 (en) | 2021-07-30 | 2022-06-29 | Controller for controlling converter charging and discharging battery and battery charger and discharger |
US17/853,520 US20230034073A1 (en) | 2021-07-30 | 2022-06-29 | Controller for controlling converter charging and discharging battery and charger and discharger |
PCT/KR2022/009490 WO2023008758A1 (en) | 2021-07-30 | 2022-07-01 | Controller for controlling converter for charging/discharging battery, and charger/discharger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210100823A KR102529433B1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Battery charger and discharger for charging and discharging battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230018845A KR20230018845A (en) | 2023-02-07 |
KR102529433B1 true KR102529433B1 (en) | 2023-05-08 |
Family
ID=85253053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210100823A KR102529433B1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Battery charger and discharger for charging and discharging battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102529433B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015177559A (en) | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 三菱電機株式会社 | bidirectional DCDC converter |
KR101923317B1 (en) | 2016-07-04 | 2018-11-28 | 숭실대학교산학협력단 | Bidirectional full-bridge converter and control method thereof |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100115087A (en) * | 2009-04-17 | 2010-10-27 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | A bidirectional dc-dc converter and methods of controlling the same |
-
2021
- 2021-07-30 KR KR1020210100823A patent/KR102529433B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015177559A (en) | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 三菱電機株式会社 | bidirectional DCDC converter |
KR101923317B1 (en) | 2016-07-04 | 2018-11-28 | 숭실대학교산학협력단 | Bidirectional full-bridge converter and control method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20230018845A (en) | 2023-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7880433B2 (en) | Charge equalization apparatus | |
US8841883B2 (en) | Battery heating circuits and methods with resonance components in series using energy transfer and voltage inversion | |
CN101606300B (en) | Charge equalization apparatus | |
KR101677679B1 (en) | Power management circuit for rechargeable battery stack | |
US8941358B2 (en) | Heating circuits and methods based on battery discharging and charging using resonance components in series and freewheeling circuit components | |
CN115208005A (en) | Battery system | |
US20090096422A1 (en) | Charge Regulation Assembly And Method For Charging A Battery | |
US20170126028A1 (en) | Bidirectional dc-dc converter | |
US20220368139A1 (en) | Energy storage system and method to improve battery performance based on battery connections | |
WO2013114757A1 (en) | Battery equalization device and method | |
KR101131664B1 (en) | Charging equipment using switching arrangement and charging/discharging | |
KR102529433B1 (en) | Battery charger and discharger for charging and discharging battery | |
KR102589716B1 (en) | Battery charger and discharger for charging and discharging battery | |
KR102589758B1 (en) | Battery charger and discharger for charging and discharging battery | |
KR102589740B1 (en) | Battery charger and discharger for charging and discharging battery | |
KR102464118B1 (en) | Controller for controlling converter charging and discharging battery and battery charger and discharger | |
US20230034073A1 (en) | Controller for controlling converter charging and discharging battery and charger and discharger | |
KR101567423B1 (en) | Active balancing controller of baterry management system for electronic storage system utilizing small multi winding transformer | |
CN110994753B (en) | Charging device and generator charger | |
CN102881953A (en) | Device and method for removing lead sulfate attachments | |
KR20230039265A (en) | Cell balancing circuit and battery system including the same | |
JP2020145771A (en) | Charge/discharge controller and storage battery with charge/discharge controller | |
Rosson | Multiple Cell alternating current/direct current (AC/DC) Smart Battery Design | |
CN103208919A (en) | Direct current converting circuit and battery managing system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
GRNT | Written decision to grant |