KR102530292B1 - Charging device - Google Patents

Charging device Download PDF

Info

Publication number
KR102530292B1
KR102530292B1 KR1020220055423A KR20220055423A KR102530292B1 KR 102530292 B1 KR102530292 B1 KR 102530292B1 KR 1020220055423 A KR1020220055423 A KR 1020220055423A KR 20220055423 A KR20220055423 A KR 20220055423A KR 102530292 B1 KR102530292 B1 KR 102530292B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dac
charging
voltage
signal
dac signal
Prior art date
Application number
KR1020220055423A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유병길
Original Assignee
(주)케이엔씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)케이엔씨 filed Critical (주)케이엔씨
Priority to KR1020220055423A priority Critical patent/KR102530292B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102530292B1 publication Critical patent/KR102530292B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0069Charging or discharging for charge maintenance, battery initiation or rejuvenation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/023Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of differential amplifiers or comparators, with internal or external positive feedback
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/50Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval

Abstract

본 발명은, 이차전지를 충전 및 방전하는 충방전 모듈, 상기 충방전 모듈의 충전 및 방전 동작을 제어하기 위한 전압 제어 신호를 출력하는 제어 모듈 및 상기 전압 제어 신호를 아날로그 타입의 제1 DAC(Digital Analog Converter) 신호로 변환하고, 상기 제1 DAC 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변한 제2 DAC 신호를 상기 충방전 모듈로 출력하는 조정 모듈을 포함하는 충전 장치를 제공한다.The present invention relates to a charge/discharge module for charging and discharging a secondary battery, a control module for outputting a voltage control signal for controlling charging and discharging operations of the charging and discharging module, and a first DAC (digital analog type) of the voltage control signal. An analog converter) signal and outputting a second DAC signal obtained by varying the rising time and falling time of the first DAC signal to the charging/discharging module.

Description

충전 장치{Charging device}Charging device {Charging device}

본 발명은 충전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 이차전지의 충전 및 방전을 위한 전압 제어 신호에 대응하는 아날로그 타입의 DAC(Digital Analog Converter) 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변하기 용이한 충전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a charging device, and more particularly, to a charging device capable of varying the rising time and falling time of an analog digital analog converter (DAC) signal corresponding to a voltage control signal for charging and discharging a secondary battery. It's about the device.

재생 에너지원, 특히, 태양광 발전이나 풍력 발전에 기초하여 전기 에너지를 생산함에 있어서, 저장된 전기 에너지를 필요한 때에 필요한 만큼 활용 가능하도록 하기 위해 그 발생된 에너지를 효율적으로 저장하는 것을 점점 요구하는 쪽으로 방향이 전환되고 있다.In the production of electrical energy based on renewable energy sources, in particular photovoltaic power generation or wind power generation, there is a growing demand for efficiently storing the generated energy in order to make available the stored electrical energy as needed when needed. this is being converted.

일반적으로, 이차 전지로 알려진 리튬 이온 배터리는 충전 사이클의 수가 높으며 긴 수명 및 높은 저장 용량을 가지고 있다.In general, a lithium ion battery, known as a secondary battery, has a high number of charge cycles, a long lifespan and a high storage capacity.

리튬 이온 배터리는 설계에 따라 그 용량의 30%까지 방전된다. 즉, 그 임계치인 30% 이하로 배터리를 방전하게 되면 리튬 이온 배터리는 돌이킬 수 없는 상태로 파손되기 때문에, 배터리에 저장된 고유 에너지 30%는 사용자에게 활용되지 못한다. 배터리가 이 임계치 이하로 방전되면, 이온들은 전극 재료(구리, A1)로부터 분리될 수 있으며, 이로 인해 전극이 파괴될 수 있다.Lithium-ion batteries are discharged to 30% of their capacity, depending on their design. That is, if the battery is discharged below the critical value of 30%, the lithium ion battery is irreversibly damaged, so 30% of the intrinsic energy stored in the battery is not utilized by the user. If the battery is discharged below this threshold, ions can be separated from the electrode material (copper, A1), which can lead to electrode destruction.

리튬 이온 배터리 등 배터리를 생산하여 출고하기 위해서는 몇 가지의 공정을 거치게 되는데 Aging, 화성공정(Formation), OCV(Open Circuit Voltage) 검사, IR(내부저항) 검사, Grading 등이 있다.In order to produce and ship batteries such as lithium ion batteries, several processes are required, including aging, formation, OCV (open circuit voltage) inspection, IR (internal resistance) inspection, and grading.

이들 공정 중 화성공정(Formation)은 생산된 O 볼트(Volt)의 배터리를 셀 전압 4.2 V로 충전하고 다시 2.7 V로 방전하는 과정을 수차례 반복하여 최종 3.7 V로 출하한다. 따라서, 배터리의 특성 및 품질이 이 공정에서 결정되므로, 화성공정(Formation)은 배터리의 품질을 결정짓는 매우 중요한 공정이다.Among these processes, the formation process repeats the process of charging the produced O Volt battery to a cell voltage of 4.2 V and then discharging it to 2.7 V several times to finally ship it to 3.7 V. Therefore, since the characteristics and quality of the battery are determined in this process, the formation process is a very important process for determining the quality of the battery.

하지만, 화성공정 시, 리튬 이온 배터리는 용량의 80%까지만 충전되는데, 그 이유는, 충전 종단 전압(end-of-charge voltage)에 도달할 때 정상적으로 전류는 제한을 받으며, 그래서, 용량의 나머지 20%는 더 적은 암페어에서 충전되어 시간적인 관점에서 더 적은 에너지가 전지로 저장 또는 쌓이게 되므로, 전지가 100 %까지 충전되려면, 기하 급수적으로 더 많은 시간이 걸리게 된다.However, during the formation process, the lithium ion battery is only charged to 80% of its capacity because the current is normally limited when the end-of-charge voltage is reached, so the remaining 20% of the capacity Since the % is charged at fewer amps, less energy is stored or built into the cell in terms of time, so it will take exponentially more time for the cell to charge to 100%.

최근 들어, 화성 공정 시 고(high) 전류로 충전 및 방전을 수행하여 배터리의 특성 및 품질을 높이는 추세이며, 충전 및 방전을 위한 아날로그 타입의 DAC(Digital Analog Converter) 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 출력단에서 가변시켜 발생되는 발진, 오버 쉬트(Over Shoot) 및 언더 쉬트(Under Shoot)가 발생되는 것을 방지하기 위한 연구를 진행하고 있다.Recently, there is a tendency to improve the characteristics and quality of batteries by performing charging and discharging with high current during the chemical process. Research is being conducted to prevent the occurrence of oscillation, overshoot, and undershoot caused by varying the output stage.

본 발명의 목적은, 이차전지의 충전 및 방전을 위한 전압 제어 신호에 대응하는 아날로그 타입의 DAC(Digital Analog Converter) 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변하기 용이한 충전 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a charging device that can easily vary the rising time and falling time of an analog digital analog converter (DAC) signal corresponding to a voltage control signal for charging and discharging a secondary battery.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

본 발명에 따른 충전 장치는. 이차전지를 충전 및 방전하는 충방전 모듈, 상기 충방전 모듈의 충전 및 방전 동작을 제어하기 위한 전압 제어 신호를 출력하는 제어 모듈 및 상기 전압 제어 신호를 아날로그 타입의 제1 DAC(Digital Analog Converter) 신호로 변환하고, 상기 제1 DAC 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변한 제2 DAC 신호를 상기 충방전 모듈로 출력하는 조정 모듈을 포함할 수 있다.The charging device according to the present invention. A charge/discharge module for charging and discharging a secondary battery, a control module for outputting a voltage control signal for controlling charging and discharging operations of the charging and discharging module, and a first digital analog converter (DAC) signal for converting the voltage control signal to an analog type and an adjustment module outputting a second DAC signal obtained by varying the rising time and falling time of the first DAC signal to the charge/discharge module.

상기 조정 모듈은, 상기 전압 제어 신호를 상기 제1 DAC 신호로 변환하는 DAC(Digital Analog Converter), 상기 DAC로부터 입력된 상기 제1 DAC 신호를 그대로 출력하는 제1 전압 플로워(Voltage Follower), 상기 제1 전압 플로워로부터 입력된 상기 제1 DAC 신호의 라이징 타임(Tr) 및 폴링 타임(Tf)을 가변한 제2 DAC 신호를 출력하는 RC 발진부 및 상기 RC 발진부로부터 입력된 상기 제2 DAC 신호를 그대로 출력하는 제2 전압 플로워를 포함할 수 있다.The adjusting module may include a digital analog converter (DAC) converting the voltage control signal into the first DAC signal, a first voltage follower outputting the first DAC signal input from the DAC as it is, and the first DAC signal. 1 RC oscillator for outputting a second DAC signal obtained by varying the rising time (Tr) and falling time (Tf) of the first DAC signal input from the voltage follower, and outputting the second DAC signal input from the RC oscillator as it is It may include a second voltage follower that does.

상기 제1 전압 플로워는, 출력 단자, 상기 제1 DAC 신호가 입력되는 비반전 단자 및 상기 출력 단자에 연결되어, 상기 제1 DAC 신호가 귀환되는 반전 단자를 포함할 수 있다.The first voltage follower may include an output terminal, a non-inverting terminal to which the first DAC signal is input, and an inverting terminal connected to the output terminal and receiving the first DAC signal as a feedback.

상기 RC 발진부는, 상기 제1 DAC 신호가 입력되는 서로 병렬 연결된 복수의 저항 중 어느 하나의 특정 저항을 선택하는 제1 먹스 및 상기 제1 먹스 및 상기 제2 전압 플로워와 병렬 연결되며, 서로 병렬 연결된 복수의 커패시터 중 어느 하나의 특정 커패시터를 선택하는 제2 먹스를 포함할 수 있다.The RC oscillation unit is connected in parallel with a first multiplexer for selecting any one specific resistor among a plurality of resistors connected in parallel to which the first DAC signal is input and the first multiplexer and the second voltage follower, and is connected in parallel with each other. A second mux that selects one specific capacitor from among a plurality of capacitors may be included.

상기 제1, 2 먹스는, 상기 제2 DAC 신호의 출력 시간을 기반으로 상기 제1 DAC 신호의 라이징 타임(Tr) 및 폴링 타임(Tf)을 가변시키는 상기 제2 DAC 신호를 출력하기 위한 시정수를 갖도록 상기 특정 저항 및 상기 특정 커패시터를 선택할 수 있다.The first and second muxes are time constants for outputting the second DAC signal for varying the rising time (Tr) and falling time (Tf) of the first DAC signal based on the output time of the second DAC signal. The specific resistor and the specific capacitor may be selected to have

상기 제2 전압 플로워는, 출력 단자, 상기 제2 DAC 신호가 입력되는 비반전 단자 및 상기 출력 단자에 연결되어, 상기 제2 DAC 신호가 귀환되는 반전 단자를 포함할 수 있다.The second voltage follower may include an output terminal, a non-inverting terminal to which the second DAC signal is input, and an inverting terminal connected to the output terminal and receiving the second DAC signal as a feedback.

본 발명에 따른 충전 장치는, 제어 모듈에서 입력된 전압 제어 신호를 아날로그 타입의 제1 DAC 신호로 변환하고, 제1 DAC 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변시킨 제2 DCA 신호로 충방전 모듈을 제어함으로써, 충방전 모듈의 충전 및 방전 동작에 대한 빠른 전환을 수행할 수 있는 이점이 있다.The charging device according to the present invention converts a voltage control signal input from a control module into an analog first DAC signal, and converts the charging/discharging module to a second DCA signal obtained by varying the rising time and falling time of the first DAC signal. By controlling, there is an advantage in that fast switching of charging and discharging operations of the charging/discharging module can be performed.

또한, 본 발명에 따른 충전 장치는, 제1 DAC 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변시킴으로써, 발진, 오버 쉬트 및 언더 쉬트의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.In addition, the charging device according to the present invention has an advantage of preventing oscillation, oversheeting, and undersheeting by varying the rising time and falling time of the first DAC signal.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.On the other hand, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and various effects may be included within a range apparent to those skilled in the art from the contents to be described below.

도 1은 본 발명에 따른 리튬 이차 전지의 화성 공정(Formation)을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 충전 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 충방전 모듈에서 출력되는 충전 펄스들 및 방전 펄스들을 나타낸 타이밍도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 조정 모듈을 나타낸 회로도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 충전부를 자세하게 나타낸 회로도이다.
도 6 및 도 7은 도 5에 나타낸 충전부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 도 2에 나타낸 방전부를 자세하게 나타낸 회로도이다.
도 9 및 도 10는 도 8에 나타낸 방전부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
1 is a diagram showing a formation process of a lithium secondary battery according to the present invention.
2 is a control block diagram showing a control configuration of a charging device according to the present invention.
FIG. 3 is a timing diagram illustrating charge pulses and discharge pulses output from the charge/discharge module shown in FIG. 2 .
4 is a circuit diagram illustrating the adjustment module shown in FIG. 2;
5 is a circuit diagram showing the charging part shown in FIG. 2 in detail.
6 and 7 are exemplary diagrams for explaining the operation of the charging unit shown in FIG. 5 .
FIG. 8 is a circuit diagram showing the discharge part shown in FIG. 2 in detail.
9 and 10 are exemplary diagrams for explaining the operation of the discharge unit shown in FIG. 8 .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수개의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수개의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes a combination of a plurality of related recited items or any one of a plurality of related recited items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 리튬 이차 전지의 화성 공정(Formation)을 나타낸 도이다.1 is a diagram showing a formation process of a lithium secondary battery according to the present invention.

도 1(a)는 리튬 이차 전지가 제조된 후 전기적인 특성을 지니지 않은 상태이며, 도 1(b)는 화성 공정(Formation)이며, 리튬 이차 전지에 전기적인 특성을 갖도록 고체 전해질 중간물질(SEI, Solid Electrolyte Interphase)층의 형성을 시작하는 상태이며, 도 1(c)는 화성 공정이 완료된 후 전기적인 특성을 갖는 리튬 이차 전지를 나타낸다.Figure 1 (a) is a state that does not have electrical characteristics after the lithium secondary battery is manufactured, Figure 1 (b) is a formation process (Formation), a solid electrolyte intermediate material (SEI) to have electrical characteristics in the lithium secondary battery , Solid Electrolyte Interphase) layer is starting to form, and FIG. 1(c) shows a lithium secondary battery having electrical characteristics after the conversion process is completed.

여기서, 고체 전해질 중간물질층(SEI)은 리튬 이차 전지의 전기 용량, 성능 및 수명을 결정하는 중요한 요소입니다.Here, the solid electrolyte intermediate layer (SEI) is an important factor determining the electric capacity, performance, and lifespan of a lithium secondary battery.

즉, 도 1(b)는 리튬 이차 전지를 활성화시키기 위해, 캐소드 및 애노드로 충전 펄스들 및 방전 펄스들을 서로 번갈아 공급하여 애노드 측에 고체 전해질 중간물질층(SEI)을 생성할 수 있다.That is, in FIG. 1(b) , in order to activate the lithium secondary battery, charging pulses and discharging pulses may be alternately supplied to the cathode and the anode to generate a solid electrolyte intermediate layer (SEI) on the anode side.

여기서, 전해질 중간물질층(SEI)은 차후 리튬 이차 전지의 충전 시 애노드에서 리튬 이온(Li+)과 다른 물질이 반응하는 것을 막아줄 수 있다.Here, the electrolyte intermediate material layer (SEI) can prevent lithium ions (Li + ) from reacting with other materials at the anode when the lithium secondary battery is later charged.

또한, 전해질 중간물질층(SEI)은 일종의 이온 터널기능을 수행하며, 리튬 이온(Li+) 만을 통과시킬 수 있다.In addition, the electrolyte intermediate material layer (SEI) performs a kind of ion tunneling function and can pass only lithium ions (Li+).

즉, 고체 전해질 중간물질층(SEI)은 화성 공정(Formation), 즉 리튬 이차 전지의 최초 충전 공정으로 방전 상태의 셀을 활성화시키는 공정에서 생성할 수 있다.That is, the solid electrolyte intermediate material layer (SEI) may be formed in a process of activating a cell in a discharged state in a formation process, that is, an initial charging process of a lithium secondary battery.

먼저, 리튬 이차 전지의 충전 시, 리튬 이차 전지로 충전 펄스가 공급되는 경우, 리튬 이온(Li+)는 리튬 이차 전지의 캐소드에서 애노드로 넘어가고, 음극 전해액 내의 첨가물과 반응을 일으켜 애노드 계면의 앞쪽에 얇은 고체 전해질 중간물질층(SEI)을 생성할 수 있다.First, during charging of the lithium secondary battery, when a charging pulse is supplied to the lithium secondary battery, lithium ions (Li+) pass from the cathode of the lithium secondary battery to the anode, and react with additives in the negative electrode electrolyte to form the front side of the anode interface. A thin solid electrolyte intermediate material layer (SEI) can be created.

즉, 고체 전해질 중간물질층(SEI)은 전지의 이온 이동량이 많아질때 형성되는 부도체이며, 일단 형성이 되면 차후 전지 충전시 애노드에서 리튬 이온(Li+)과 다른 물질이 반응하지 않도록 막아줄 수 있다.That is, the solid electrolyte intermediate material layer (SEI) is an insulator formed when the amount of ion movement of the battery increases, and once formed, it can prevent lithium ions (Li + ) and other materials from reacting at the anode during subsequent battery charging.

도 2는 본 발명에 따른 충전 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도 및 도 3은 도 2에 나타낸 충방전 모듈에서 출력되는 충전 펄스들 및 방전 펄스들을 나타낸 타이밍도이다.2 is a control block diagram showing a control configuration of a charging device according to the present invention, and FIG. 3 is a timing diagram showing charge pulses and discharge pulses output from the charge/discharge module shown in FIG. 2 .

도 2 및 도 3을 참조하면, 충전 장치(100)는 입력 모듈(110), 조정 모듈(120), 충방전 모듈(130) 및 제어 모듈(140)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the charging device 100 may include an input module 110 , an adjustment module 120 , a charge/discharge module 130 and a control module 140 .

실시 예에서, 충전 장치(100)는 이차전지, 예를 들어 리튬 이차전지를 활성화시키기 위한 화성 공정(Formaition)에 적용되는 것으로 설명하지만, 이에 한정을 두지 않는다.In the embodiment, the charging device 100 is described as being applied to a formation process for activating a secondary battery, for example, a lithium secondary battery, but is not limited thereto.

입력 모듈(110)는 전기적 특징이 없는 이차전지의 정격 용량 정보 및 상기 이차전지의 활성화 시작 명령을 입력할 수 있다.The input module 110 may input rated capacity information of a secondary battery having no electrical characteristics and an activation start command of the secondary battery.

먼저, 상기 이차전지의 정격 용량 정보는 상기 이차전지의 최대 충전 용량 및 정격 전류 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.First, the rated capacity information of the secondary battery may include at least one of a maximum charging capacity and a rated current of the secondary battery, but is not limited thereto.

여기서, 상기 활성화 시작 명령은 상기 이차전지의 최초 충방전을 시작하는 명령일 수 있다.Here, the activation start command may be a command to start charging and discharging the secondary battery for the first time.

결과적으로, 입력 모듈(110)은 상기 이차전지의 방전 상태에서 고체 전해질 중간물질(SEI, Solid Electrolyte Interphase)층의 형성을 시작하는 상기 활성화 시작 명령을 입력할 수 있다.As a result, the input module 110 may input the activation start command for starting the formation of a solid electrolyte interphase (SEI) layer in the discharge state of the secondary battery.

조정 모듈(120)은 제어 모듈(140)에서 출력된 전압 제어 신호(SC1, SC2)를 제1 DAC 신호로 변환하고, 제1 DAC 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변시킨 제2 DAC 신호를 충방전 모듈(130)로 출력할 수 있다.The adjustment module 120 converts the voltage control signals SC1 and SC2 output from the control module 140 into a first DAC signal and charges a second DAC signal obtained by varying the rising time and falling time of the first DAC signal. It can be output to the discharge module 130.

조정 모듈(120)에 대한 자세한 설명은 도 4에서 후술하기로 한다.A detailed description of the adjustment module 120 will be described later with reference to FIG. 4 .

전압 제어 신호(SC1, SC2)는 충방전 모듈(130)의 충전 동작을 위한 제1 전압 제어 신호(SC1) 및 충방전 모듈(130)의 방전 동작을 위한 제2 전압 제어 신호(SC2)를 포함할 수 있다.The voltage control signals SC1 and SC2 include a first voltage control signal SC1 for a charging operation of the charge/discharge module 130 and a second voltage control signal SC2 for a discharge operation of the charge/discharge module 130. can do.

충방전 모듈(130)은 제어 모듈(140)의 제어에 따라 지그(Jig)에 접촉 결합된 상기 이차전지로 충전을 위한 충전 펄스들(cp) 및 방전을 위한 방전 펄스들(dp)을 공급할 수 있다.The charge/discharge module 130 may supply charge pulses cp for charging and discharge pulses dp for discharge to the secondary battery contact-coupled to a jig under the control of the control module 140. there is.

충방전 모듈(130)은 충전부(132) 및 방전부(136)를 포함할 수 있다.The charge/discharge module 130 may include a charging unit 132 and a discharging unit 136 .

실시 예에서, 충방전 모듈(130)는 충전부(132) 및 방전부(136)의 개수에 대하여 한정을 두지 않는다.In the embodiment, the charge/discharge module 130 does not limit the number of charging units 132 and discharging units 136 .

먼저, 충전부(132)는 제어 모듈(140)로부터 출력된 제1 전압 제어 신호(SC1)에 대응하며 조정 모듈(120)에서 출력된 제2 DAC 신호에 따라 동작하여 충전 펄스들(cp)을 상기 이차전지로 공급할 수 있다.First, the charging unit 132 corresponds to the first voltage control signal SC1 output from the control module 140 and operates according to the second DAC signal output from the adjustment module 120 to generate the charging pulses cp as described above. It can be supplied by a secondary battery.

또한, 방전부(136)는 제어 모듈(140)로부터 출력된 제2 전압 제어 신호(SC1)에 대응하며 조정 모듈(120)에서 출력된 제2 DAC 신호에 따라 동작하여 방전 펄스들(dp)을 상기 이차전지로 공급할 수 있다.In addition, the discharge unit 136 corresponds to the second voltage control signal SC1 output from the control module 140 and operates according to the second DAC signal output from the adjustment module 120 to generate discharge pulses dp. It can be supplied to the secondary battery.

충전부(132) 및 방전부(136)는 도 5 내지 도 9에서 자세하게 설명하기로 한다.The charging unit 132 and the discharging unit 136 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 9 .

제어 모듈(140)은 상기 정력 용량 정보에 따라 충전 펄스들(cp)의 충전 전류(Ic) 및 방전 펄스들(dp)의 방전 전류(Id)를 설정할 수 있다.The control module 140 may set the charging current Ic of the charging pulses cp and the discharging current Id of the discharging pulses dp according to the power capacity information.

이후, 상기 활성화 시작 명령이 입력되는 경우, 제어 모듈(140)은 활성화 시작 시점(TP)부터 상기 이차전지로 고전류의 충전 펄스들(cp) 및 방전 펄스들(dp)을 서로 번갈아 공급되게 충방전 모듈(130)을 제어할 수 있다.Then, when the activation start command is input, the control module 140 charges and discharges high current charge pulses cp and discharge pulses dp alternately from the activation start time TP to the secondary battery. The module 130 can be controlled.

여기서, 제어 모듈(140)은 상기 정격 전류를 기반으로 충전 전류(I1) 및 방전 전류(I2)를 설정 결정할 수 있다.Here, the control module 140 may set and determine the charging current I1 and the discharging current I2 based on the rated current.

먼저, 충전 전류(I1)는 상기 정격 전류 대비 1배 내지 3배일 수 있으며, 상기 정격 전류 대비 1배 미만인 경우 상기 이차전지의 충전 시간이 길어지며, 상기 정격 전류 대비 3배 보다 큰 경우 상기 이차전지의 충전 시간이 짧아질 수 있으나 과 충전으로 인한 염 반응이 발생될 수 있다.First, the charging current I1 may be 1 to 3 times greater than the rated current, and when less than 1 time greater than the rated current, the charging time of the secondary battery becomes longer, and when greater than 3 times greater than the rated current, the secondary battery The charging time of can be shortened, but salt reaction may occur due to overcharging.

또한, 방전 전류(I2)는 상기 정격 전류 대비 0.2배 내지 0.5배일 수 있음, 상기 정격 전류 대비 0.2배 미만인 경우 상기 이차전지의 방전 시간이 길어지며, 상기 정격 전류 대비 0.5배 보다 큰 경우 상기 이차전지의 방전 시간이 짧아질 수 있으나 과 장전으로 염이 발생될 수 있다.In addition, the discharge current (I2) may be 0.2 to 0.5 times greater than the rated current. When less than 0.2 times greater than the rated current, the discharge time of the secondary battery becomes longer, and when greater than 0.5 times greater than the rated current, the secondary battery The discharge time of can be shortened, but salt may be generated due to overcharging.

이때, 제어 모듈(140)은 충전 전류(I1)에 따라 충전 유지 시간(ct)을 결정할 수 있다. At this time, the control module 140 may determine the charging holding time ct according to the charging current I1.

예를 들어, 상기 정격 전류 대비 3배인 경우, 충전 전류(I1)의 충전 유지 시간(ct)은 충전 전류(I1)가 상기 정격 전류 대비 1배인 경우보다 긴 시간을 유지할 수 있다.For example, when the current is three times greater than the rated current, the charge holding time ct of the charging current I1 may be longer than when the charging current I1 is one time greater than the rated current.

충전 전류(I1)의 충전 유지 시간(ct)는 20 ms 내지 100 ms일 수 있으며, 20ms 보다 빠른 경우 충전 전류(I1)가 상기 정격 전류 대비 3배보다 크게 되어 과 충전이 될 수 있으며, 100 ms 보다 긴 경우 충전 전류(I1)가 상기 정격 전류 대비 1배 미만이므로 충전 시간이 길어질 수 있다. The charging holding time (ct) of the charging current (I1) may be 20 ms to 100 ms, and if it is faster than 20 ms, the charging current (I1) may be overcharged by more than three times the rated current, and 100 ms If it is longer, the charging time may be longer because the charging current I1 is less than 1 times the rated current.

또한, 제어 모듈(140)은 방전 전류(I2)에 따라 방전 유지 시간(dt)을 결정할 수 있다. Also, the control module 140 may determine the discharge holding time dt according to the discharge current I2.

예를 들어, 상기 정격 전류 대비 0.5배인 경우, 방전 전류(I2)의 방전 유지 시간(dt)은 방전 전류(I2)가 상기 정격 전류 대비 0.2배인 경우보다 짧은 시간을 유지할 수 있다.For example, when the discharge current I2 is 0.5 times greater than the rated current, the discharge holding time dt of the discharge current I2 may be shorter than when the discharge current I2 is 0.2 times greater than the rated current.

방전 전류(I2)의 방전 유지 시간(dt)는 5ms 내지 30ms일 수 있으며, 5ms 보다 빠른 경우 방전 전류(I2)에 의한 방전 효과가 낮아지며, 30 ms 보다 긴 경우 방전 전류(I2)의 방전 시간이 길어질 수 있다. The discharge holding time (dt) of the discharge current (I2) may be 5ms to 30ms, if it is faster than 5ms, the discharge effect by the discharge current (I2) is lowered, and if it is longer than 30ms, the discharge time of the discharge current (I2) can be long

또한, 충전 펄스들(cp)의 충전 유지 시간(ct)은 방전 펄스들(dp)의 방전 유지 시간(dt) 대비 1.5배 내지 5배일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.In addition, the charge duration ct of the charge pulses cp may be 1.5 to 5 times greater than the discharge duration dt of the discharge pulses dp, but is not limited thereto.

그리고, 방전 펄스들(dp) 각각의 방전량은 충전 펄스들(cp) 각각의 충전량 대비 0.04배 내지 0.16배일 수 있다.Also, the amount of discharge of each of the discharge pulses dp may be 0.04 to 0.16 times the amount of charge of each of the charge pulses cp.

여기서, 상기 충전량 및 상기 방전량은 전류 및 유지 시간에 의해 결정될 수 있으며, 상기 이차전지의 정격 용량에 따라 조절될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.Here, the charge amount and the discharge amount may be determined by current and holding time, and may be adjusted according to the rated capacity of the secondary battery, but are not limited thereto.

이와 같이, 충전 장치(100)는 전기적 특성을 갖지 않은 상기 이차전지로 충전 펄스들(cp) 및 방전 펄스들(dp)을 순차적으로 공급하도록 함으로써, 상기 이차전지 내에 고체 전해질 중간물질(SEI, Solid Electrolyte Interphase)층의 형성하여 상기 이차전지의 전기적 특성을 갖도록 할 수 있다.As such, the charging device 100 sequentially supplies charging pulses cp and discharging pulses dp to the secondary battery having no electrical characteristics, thereby providing a solid electrolyte intermediate material (SEI, Solid) in the secondary battery. Electrolyte Interphase) layer can be formed to have the electrical characteristics of the secondary battery.

즉, 제어 모듈(140)은 상기 이차전지의 충방전을 위해 제1, 2 전압 제어 신호(SC1, SC2)를 조정 모듈(120)로 출력할 수 있다.That is, the control module 140 may output the first and second voltage control signals SC1 and SC2 to the control module 120 for charging and discharging the secondary battery.

또한, 제어 모듈(140)은 충전부(132) 및 방전부(136) 중 적어도 하나가 정상 동작으로 판단하지 않으면, 외부로 결과를 출력할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.In addition, the control module 140 may output a result to the outside when at least one of the charging unit 132 and the discharging unit 136 is not determined to be in normal operation, but is not limited thereto.

도 4는 도 2에 나타낸 조정 모듈을 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating the adjustment module shown in FIG. 2;

도 4를 참조하면, 조정 모듈(120)은 DAC(Digital Analog Converer, 122), 제1 전압 플로워(124), RC 발진부(126) 및 제2 전압 플로워(128)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the adjustment module 120 may include a Digital Analog Converter (DAC) 122, a first voltage follower 124, an RC oscillator 126, and a second voltage follower 128.

DAC(122)는 제어 모듈(140)로부터 입력된 전압 제어 신호(SC1, SC2)를 제1 DAC 신호(DAC1)으로 변환할 수 있다.The DAC 122 may convert the voltage control signals SC1 and SC2 input from the control module 140 into a first DAC signal DAC1.

즉, DAC(122)는 디지털 타입의 전압 제어 신호(SC1, SC2)를 아날로그 타입의 제1 DAC 신호(DAC1)으로 변환하여, 제1 전압 플로워(124)로 출력할 수 있다.That is, the DAC 122 may convert the digital type voltage control signals SC1 and SC2 into an analog type first DAC signal DAC1 and output it to the first voltage follower 124 .

제1 전압 플로워(124)는 연산 증폭기로 구현될 수 있으며, 제1 DAC 신호(DAC1)을 그대로 출력할 수 있다.The first voltage follower 124 may be implemented as an operational amplifier and may output the first DAC signal DAC1 as it is.

여기서, 제1 전압 플로워(124)는 출력 단자, 제1 DAC 신호(DAC1)가 입력되는 비반전 단자 및 상기 출력 단자에 연결되어, 제1 DAC 신호(DAC1)가 귀환되는 반전 단자를 포함할 수 있다.Here, the first voltage follower 124 may include an output terminal, a non-inverting terminal to which the first DAC signal DAC1 is input, and an inverting terminal connected to the output terminal and returning the first DAC signal DAC1. there is.

RC 발진부(126)는 제1, 2 먹스(MUX1, MUX2)를 포함할 수 있다.The RC oscillator 126 may include first and second muxes MUX1 and MUX2.

먼저, 제1 먹스(MUX1)는 서로 병렬 연결된 복수의 저항이 연결될 수 있다.First, a plurality of resistors connected in parallel to each other may be connected to the first multiplexer MUX1.

상기 복수의 저항은 서로 다른 저항값들을 가질 수 있으며, 제1 DAC 신호(DAC1)가 입력될 수 있다.The plurality of resistors may have different resistance values, and a first DAC signal DAC1 may be input.

제1 먹스(MUX1)는 상기 복수의 저항 중 어느 하나의 특정 저항을 선택하여 제2 먹스(MUX2) 및 제2 전압 플로워(128)로 출력할 수 있다.The first multiplexer MUX1 may select one specific resistor from among the plurality of resistors and output the selected resistor to the second multiplexer MUX2 and the second voltage follower 128 .

제2 먹스(MUX2)는 서로 병렬 연결된 복수의 커패시터가 연결될 수 있다.A plurality of capacitors connected in parallel to each other may be connected to the second mux MUX2 .

제2 먹스(MUX2)는 제1 먹스(MUX1) 및 제2 전압 플로워(128)와 출력단이 병렬 연결될 수 있다.The output terminal of the second multiplexer MUX2 may be connected in parallel with the first multiplexer MUX1 and the second voltage follower 128 .

또한, 제2 먹스(MUX2)는 상기 복수의 커패시터 중 어느 하나의 특정 커패시터를 선택할 수 있다.Also, the second multiplexer MUX2 may select one specific capacitor from among the plurality of capacitors.

여기서, 제1, 2 먹스(MUX1, MUX2)는 기 설정된 제2 DAC 신호(DAC2)의 출력 시간을 기반으로 제1 DAC 신호(DAC1)의 라이징 타임(Tr) 및 폴링 타임(Tf)을 가변시킨 제2 DAC 신호(DAC2)가 출력되는 시정수를 갖도록 상기 특정 저항 및 상기 특정 커패시터를 선택할 수 있다.Here, the first and second muxes MUX1 and MUX2 vary the rising time Tr and falling time Tf of the first DAC signal DAC1 based on the output time of the second DAC signal DAC2. The specific resistor and the specific capacitor may be selected to have a time constant at which the second DAC signal DAC2 is output.

즉, 제1, 2 먹스(MUX1, MUX2)는 상기 복수의 저항 및 상기 복수의 커패시터 중 상기 시정수에 대응되게 상기 특정 저항 및 상기 특정 커패시터를 선택할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.That is, the first and second muxes MUX1 and MUX2 may select the specific resistor and the specific capacitor to correspond to the time constant from among the plurality of resistors and the plurality of capacitors, but are not limited thereto.

예를들어, 제1, 2 먹스(MUX1, MUX2)는 제1 DAC 신호(DAC1)의 신호 레벨에 따라 상기 시정수에 대응되게 상기 특정 저항 및 상기 특정 커패시터를 선택할 수 있다.For example, the first and second muxes MUX1 and MUX2 may select the specific resistance and the specific capacitor to correspond to the time constant according to the signal level of the first DAC signal DAC1.

상기 특정 저항 및 상기 특정 커패시터는 로패스 필터의 역할을 수행하며, 시정수에 따라 입력된 제1 DAC 신호(DAC1)의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변시킴으로써, 제2 DAC 신호(DAC2)의 입력 시간을 단축할 수 있다.The specific resistor and the specific capacitor serve as a low-pass filter, and by varying the rising time and the falling time of the input first DAC signal DAC1 according to the time constant, the input time of the second DAC signal DAC2 can be shortened.

제2 전압 플로워(128)는 연산 증폭기로 구현될 수 있으며, 제1, 2 먹스(MUX1, MUX2)에 의해 라이징 타임 및 폴링 타임이 가변된 제2 DAC 신호(DAC2)을 그대로 출력할 수 있다.The second voltage follower 128 may be implemented as an operational amplifier, and may output the second DAC signal DAC2 whose rising time and falling time are varied by the first and second muxes MUX1 and MUX2 as it is.

여기서, 제2 전압 플로워(128)는 출력 단자, 제2 DAC 신호(DAC2)가 입력되는 비반전 단자 및 상기 출력 단자에 연결되어, 제2 DAC 신호(DAC2)가 귀환되는 반전 단자를 포함할 수 있다.Here, the second voltage follower 128 may include an output terminal, a non-inverting terminal to which the second DAC signal DAC2 is input, and an inverting terminal connected to the output terminal and returning the second DAC signal DAC2. there is.

도 5는 도 2에 나타낸 충전부를 자세하게 나타낸 회로도 및 도 6 및 도 7은 도 5에 나타낸 충전부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.5 is a circuit diagram showing the charging unit shown in FIG. 2 in detail, and FIGS. 6 and 7 are exemplary diagrams for explaining the operation of the charging unit shown in FIG. 5 .

도 5를 참조하면, 충전부(132)는 제1 인스트루먼테이션 증폭기(INOP1), 제1 반전 증폭부(INOP2) 및 제1 스위치(FET1)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the charging unit 132 may include a first instrumentation amplifier INOP1, a first inverting amplifier INOP2, and a first switch FET1.

먼저, 제1 인스트루먼테이션 증폭기(INOP1)는 조정 모듈(120)로부터 입력된 제1 전압 제어 신호(SC1)를 변환한 제2 DAC 신호(DAC2) 및 상기 제1 자기보상 전압 사이의 전압 차에 대응하는 제1 턴온 전압을 생성할 수 있다.First, the first instrumentation amplifier INOP1 determines the voltage difference between the second DAC signal DAC2 converted from the first voltage control signal SC1 input from the adjustment module 120 and the first self-compensation voltage. A corresponding first turn-on voltage may be generated.

즉, 제1 인스트루먼테이션 증폭기(INOP1)는 제1 스위치(FET1)의 게이트 및 소오스 사이 전압(Vgs)이 초기 설정된 상기 제1 턴온 전압까지 상승 시간을 감소시키기 위해 상기 제1 자기보상 전압으로 전압 위상을 높일 수 있다.That is, the first instrumentation amplifier INOP1 uses the first self-compensation voltage to reduce the rise time of the voltage Vgs between the gate and the source of the first switch FET1 to the initially set first turn-on voltage. You can raise your status.

제1 인스트루먼테이션 증폭기(INOP1)는 제2 DAC 신호(DAC2)가 입력되는 비반전 단자 및 제1 반전 증폭부(INOP2)에 연결되어 상기 제1 자기보상 전압이 입력되는 반전 단자를 포함할 수 있다.The first instrumentation amplifier INOP1 may include a non-inverting terminal to which the second DAC signal DAC2 is input and an inverting terminal connected to the first inverting amplifier INOP2 to receive the first self-compensation voltage. there is.

이때, 제1 인스트루먼테이션 증폭기(INOP1)는 상기 제1 턴온 전압을 제1 스위치(FET1)으로 공급하여, 제1 스위치(FET1)를 턴온시킬 수 있다.At this time, the first instrumentation amplifier INOP1 may supply the first turn-on voltage to the first switch FET1 to turn on the first switch FET1.

제1 반전 증폭부(INOP2)는 제1 반전 증폭기(OP1) 및 제1 적분기(미도시)를 포함할 수 있다.The first inverting amplifier INOP2 may include a first inverting amplifier OP1 and a first integrator (not shown).

먼저, 제1 반전 증폭기(OP1)는 이전 충전펄스에 대응하는 상기 제1 충전 전압이 입력되는 반전단자 및 그라운드 전압이 입력되는 비반전단자를 포함하며, 상기 제1 충전 전압 및 상기 그라운드 전압을 반전 증폭한 제1 전압을 출력할 수 있다.First, the first inverting amplifier OP1 includes an inverting terminal to which the first charging voltage corresponding to a previous charging pulse is input and a non-inverting terminal to which a ground voltage is input, and inverts the first charging voltage and the ground voltage. The amplified first voltage may be output.

상기 제1 적분기는 제1 저항(R1) 및 제1 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.The first integrator may include a first resistor R1 and a first capacitor C1.

먼저, 제1 저항(R1)은 상기 제1 전압을 상기 제1 자기보상 전압으로 낮출수 있으며, 제1 커패시터(C1)는 상기 제1 자기보상 전압을 충전할 수 있다.First, the first resistor R1 can lower the first voltage to the first self-compensation voltage, and the first capacitor C1 can charge the first self-compensation voltage.

즉, 제1 커패시터(C1)는 제1 스위치(FET1)에서 출력되는 충전 펄스(cp)의 전위가 낮아질때 상기 제1 자기보상 전압을 제1 인스트루먼테이션 증폭기(INOP1)로 출력할 수 있다.That is, the first capacitor C1 may output the first self-compensation voltage to the first instrumentation amplifier INOP1 when the electric potential of the charging pulse cp output from the first switch FET1 is lowered.

제1 스위치(FET1)는 상기 제1 턴온 전압이 입력되는 게이트, 충전펄스를 공급하는 전원부(Vcc)와 연결된 드레인 및 상기 이차전지로 상기 충전펄스를 공급하는 소오스를 포함하는 전계효과 트랜지스터일 수 있다.The first switch FET1 may be a field effect transistor including a gate to which the first turn-on voltage is input, a drain connected to a power source Vcc to supply a charging pulse, and a source to supply the charging pulse to the secondary battery. .

여기서, 도 6은 충전부(122)의 제1 스위치(FET1)가 턴온에서 턴오프로 전환되는 경우에 대해 제1 자기보상 전압(Vch)이 충전되는 회로도이다.Here, FIG. 6 is a circuit diagram in which the first self-compensation voltage Vch is charged when the first switch FET1 of the charger 122 is switched from turned on to turned off.

이차전지로 충전 펄스(cp)의 공급 중 제1 스위치(FET1)가 턴오프되면, 제1 반전 증폭기(OP1)의 반전 단자는 충전 펄스(cp)에 대응하는 제1 충전 전압이 공급될 수 있다.When the first switch FET1 is turned off while supplying the charging pulse cp to the secondary battery, the first charging voltage corresponding to the charging pulse cp can be supplied to the inverting terminal of the first inverting amplifier OP1. .

이때, 제1 반전 증폭기(OP1)의 비반전 단자는 그라운드 전압이 공급되며, 결과적으로 제1 반전 증폭기(OP1)는 상기 제1 충전 전압 및 상기 그라운드 전압을 비반전 증폭한 제1 전압(Vop)을 출력할 수 있다.At this time, the ground voltage is supplied to the non-inverting terminal of the first inverting amplifier OP1, and as a result, the first inverting amplifier OP1 generates the first voltage Vop obtained by non-inverting amplification of the first charging voltage and the ground voltage. can output

제1 저항(R1)은 제1 전압(Vop)을 제1 자기보상 전압(Vch)로 낮추고, 제1 커패시터(C1)는 제1 자기보상 전압(Vch)을 충전할 수 있다.The first resistor R1 may lower the first voltage Vop to the first self-compensation voltage Vch, and the first capacitor C1 may charge the first self-compensation voltage Vch.

도 7은 충전부(122)의 제1 스위치(FET1)가 턴오프에서 턴온으로 전환되는 경우에 대해 제1 자기보상 전압(Vch) 및 제2 DAC 신호(DAC2)의 전압 차에 대한 제1 턴온 전압(ON)을 생성하여 제1 스위치(FET1)으로 공급할 수 있다.FIG. 7 is a first turn-on voltage for a voltage difference between a first self-compensation voltage Vch and a second DAC signal DAC2 when the first switch FET1 of the charging unit 122 is switched from turn-off to turn-on. (ON) may be generated and supplied to the first switch FET1.

즉, 제1 스위치(FET1)의 턴오프 상태에서 제2 DAC 신호(DAC2)가 입력되는 경우, 제1 인스트루먼테이션 증폭기(INOP1)는 제1 커패시터(C1)에서 공급되는 제1 자기보상 전압(Vch) 및 제2 DAC 신호(DAC2) 사이의 전압 차를 증폭하여 제1 턴온 전압(ON)을 생성할 수 있다.That is, when the second DAC signal DAC2 is input while the first switch FET1 is turned off, the first instrumentation amplifier INOP1 outputs the first self-compensation voltage supplied from the first capacitor C1 ( The first turn-on voltage (ON) may be generated by amplifying a voltage difference between the Vch) and the second DAC signal (DAC2).

이후, 제1 스위치(FET1)는 제1 턴온 전압(ON)에 따라 턴오프에서 턴온 상태로 전환되고, 전원부(Vcc)에 대한 충전 펄스(cp)를 이차전지로 공급할 수 있다.Thereafter, the first switch FET1 is switched from being turned off to being turned on according to the first turn-on voltage (ON), and a charging pulse (cp) for the power supply unit (Vcc) may be supplied to the secondary battery.

도 8은 도 2에 나타낸 방전부를 자세하게 나타낸 회로도 및 도 9 및 도 10는 도 8에 나타낸 방전부의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.8 is a circuit diagram showing the discharge unit shown in FIG. 2 in detail, and FIGS. 9 and 10 are exemplary diagrams for explaining the operation of the discharge unit shown in FIG. 8 .

도 8을 참조하면, 방전부(126)는 제2 인스트루먼테이션 증폭기(INOP3), 제2 반전 증폭부(INOP4) 및 제2 스위치(FET2)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the discharge unit 126 may include a second instrumentation amplifier INOP3, a second inverting amplifier INOP4, and a second switch FET2.

먼저, 제2 인스트루먼테이션 증폭기(INOP3)는 조정 모듈(120)로부터 입력된 제2 제어 신호 전압(SC2)을 변환한 제2 DAC 신호(DAC2) 및 상기 제2 자기보상 전압 사이의 전압 차에 대응하는 제2 턴온 전압을 생성할 수 있다.First, the second instrumentation amplifier INOP3 determines the voltage difference between the second DAC signal DAC2 converted from the second control signal voltage SC2 input from the adjustment module 120 and the second self-compensation voltage. A corresponding second turn-on voltage may be generated.

즉, 제2 인스트루먼테이션 증폭기(INOP3)는 제2 스위치(FET1)의 게이트 및 소오스 사이 전압(Vgs)이 초기 설정된 상기 제2 턴온 전압까지 상승 시간을 감소시키기 위해 상기 제2 자기보상 전압으로 전압 위상을 높일 수 있다.That is, the second instrumentation amplifier INOP3 uses the second self-compensation voltage to reduce the rise time of the voltage Vgs between the gate and the source of the second switch FET1 to the initially set second turn-on voltage. You can raise your status.

제2 인스트루먼테이션 증폭기(INOP3)는 제2 DAC 신호(DAC2)가 입력되는 비반전 단자 및 제2 반전 증폭부(INOP4)에 연결되어 상기 제2 자기보상 전압이 입력되는 반전 단자를 포함할 수 있다.The second instrumentation amplifier INOP3 may include a non-inverting terminal to which the second DAC signal DAC2 is input and an inverting terminal connected to the second inverting amplifier INOP4 to receive the second self-compensation voltage. there is.

이때, 제2 인스트루먼테이션 증폭기(INOP3)는 상기 제2 턴온 전압을 제2 스위치(FET2)으로 공급하여, 제2 스위치(FET2)를 턴온시킬 수 있다.At this time, the second instrumentation amplifier INOP3 supplies the second turn-on voltage to the second switch FET2 to turn on the second switch FET2.

제2 반전 증폭부(INOP4)는 제2 반전 증폭기(OP2) 및 제2 적분기(미도시)를 포함할 수 있다.The second inverting amplifier INOP4 may include a second inverting amplifier OP2 and a second integrator (not shown).

먼저, 제2 반전 증폭기(OP2)는 이전 충전펄스에 대응하는 상기 제2 충전 전압이 입력되는 반전단자 및 그라운드 전압이 입력되는 비반전단자를 포함하며, 상기 제2 충전 전압 및 상기 그라운드 전압을 반전 증폭한 제2 전압을 출력할 수 있다.First, the second inverting amplifier OP2 includes an inverting terminal to which the second charging voltage corresponding to the previous charging pulse is input and a non-inverting terminal to which a ground voltage is input, and inverts the second charging voltage and the ground voltage. The amplified second voltage may be output.

상기 제2 적분기는 제2 저항(R2) 및 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.The second integrator may include a second resistor R2 and a second capacitor C2.

먼저, 제2 저항(R2)은 상기 제2 전압을 상기 제2 자기보상 전압으로 낮출수 있으며, 제2 커패시터(C2)는 상기 제2 자기보상 전압을 충전할 수 있다.First, the second resistor R2 can lower the second voltage to the second self-compensation voltage, and the second capacitor C2 can charge the second self-compensation voltage.

즉, 제2 커패시터(C2)는 제2 스위치(FET2)에서 출력되는 방전 펄스(dp)의 전위가 낮아질때 상기 제2 자기보상 전압을 제2 인스트루먼테이션 증폭기(INOP3)로 출력할 수 있다.That is, the second capacitor C2 may output the second self-compensation voltage to the second instrumentation amplifier INOP3 when the potential of the discharge pulse dp output from the second switch FET2 is lowered.

제2 스위치(FET2)는 상기 제2 턴온 전압이 입력되는 게이트, 방전펄스(dp)를 공급하는 전원부(Vdd)와 연결된 드레인 및 상기 이차전지로 방전펄스(dp)를 공급하는 소오스를 포함하는 전계효과 트랜지스터일 수 있다.The second switch (FET2) has an electric field including a gate to which the second turn-on voltage is input, a drain connected to the power supply unit (Vdd) to supply the discharge pulse (dp), and a source to supply the discharge pulse (dp) to the secondary battery. It may be an effect transistor.

여기서, 도 9는 방전부(136)의 제2 스위치(FET2)가 턴온에서 턴오프로 전환되는 경우에 대해 제2 자기보상 전압(Vch)이 충전되는 회로도이다.9 is a circuit diagram in which the second self-compensation voltage Vch is charged when the second switch FET2 of the discharge unit 136 is turned from turned on to turned off.

이차전지로 방전 펄스(dp)의 공급 중 제2 스위치(FET2)가 턴오프되면, 제2 반전 증폭기(OP2)의 반전 단자는 방전 펄스(dp)에 대응하는 제2 충전 전압이 공급될 수 있다.When the second switch FET2 is turned off while supplying the discharge pulse dp to the secondary battery, the second charging voltage corresponding to the discharge pulse dp can be supplied to the inverting terminal of the second inverting amplifier OP2. .

이때, 제2 반전 증폭기(OP2)의 비반전 단자는 그라운드 전압이 공급되며, 결과적으로 제2 반전 증폭기(OP2)는 상기 제2 충전 전압 및 상기 그라운드 전압을 비반전 증폭한 제2 전압(Vop)을 출력할 수 있다.At this time, the ground voltage is supplied to the non-inverting terminal of the second inverting amplifier OP2, and as a result, the second inverting amplifier OP2 generates the second voltage Vop obtained by non-inverting amplification of the second charging voltage and the ground voltage. can output

제2 저항(R2)은 제2 전압(Vop)을 제2 자기보상 전압(Vch)로 낮추고, 제2 커패시터(C2)는 제2 자기보상 전압(Vch)을 충전할 수 있다.The second resistor R2 may lower the second voltage Vop to the second self-compensation voltage Vch, and the second capacitor C2 may charge the second self-compensation voltage Vch.

도 10은 방전부(136)의 제2 스위치(FET2)가 턴오프에서 턴온으로 전환되는 경우에 대해 제2 자기보상 전압(Vch) 및 제2 DAC 신호(DAC2)의 전압 차에 대한 제2 턴온 전압(ON)을 생성하여 제2 스위치(FET2)으로 공급할 수 있다.FIG. 10 shows a second turn-on voltage difference between the second self-compensation voltage Vch and the second DAC signal DAC2 when the second switch FET2 of the discharge unit 136 is switched from turn-off to turn-on. A voltage (ON) may be generated and supplied to the second switch (FET2).

즉, 제2 스위치(FET2)의 턴오프 상태에서 제2 DAC 신호(DAC2)가 입력되는 경우, 제2 인스트루먼테이션 증폭기(INOP3)는 제2 커패시터(C2)에서 공급되는 제2 자기보상 전압(Vch) 및 제2 DAC 신호(DAC2) 사이의 전압 차를 증폭하여 제2 턴온 전압(ON)을 생성할 수 있다.That is, when the second DAC signal DAC2 is input while the second switch FET2 is turned off, the second instrumentation amplifier INOP3 outputs the second self-compensation voltage supplied from the second capacitor C2 ( The second turn-on voltage (ON) may be generated by amplifying a voltage difference between the Vch) and the second DAC signal DAC2.

이후, 제2 스위치(FET2)는 제2 턴온 전압(ON)에 따라 턴오프에서 턴온 상태로 전환되고, 전원부(Vdd)에 대한 방전 펄스(dp)를 이차전지로 공급할 수 있다.Thereafter, the second switch FET2 is switched from turn-off to turn-on according to the second turn-on voltage (ON), and may supply a discharge pulse (dp) to the power supply unit (Vdd) to the secondary battery.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the embodiments above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to these combinations and variations should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the above has been described with reference to the embodiments, these are merely examples and do not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs can exemplify the above to the extent that does not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And the differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Claims (6)

이차전지를 충전 및 방전하는 충방전 모듈;
상기 충방전 모듈의 충전 및 방전 동작을 제어하기 위한 전압 제어 신호를 출력하는 제어 모듈; 및
상기 전압 제어 신호를 아날로그 타입의 제1 DAC(Digital Analog Converter) 신호로 변환하고, 상기 제1 DAC 신호의 라이징 타임 및 폴링 타임을 가변한 제2 DAC 신호를 상기 충방전 모듈로 출력하는 조정 모듈을 포함하고,
상기 조정 모듈은,
상기 전압 제어 신호를 상기 제1 DAC 신호로 변환하는 DAC(Digital Analog Converter);
상기 DAC로부터 입력된 상기 제1 DAC 신호를 그대로 출력하는 제1 전압 플로워(Voltage Follower);
상기 제1 전압 플로워로부터 입력된 상기 제1 DAC 신호의 라이징 타임(Tr) 및 폴링 타임(Tf)을 가변한 제2 DAC 신호를 출력하는 RC 발진부; 및
상기 RC 발진부로부터 입력된 상기 제2 DAC 신호를 그대로 출력하는 제2 전압 플로워를 포함하고,
상기 RC 발진부는,
상기 제1 DAC 신호가 입력되는 서로 병렬 연결된 복수의 저항 중 어느 하나의 특정 저항을 선택하는 제1 먹스; 및
상기 제1 먹스 및 상기 제2 전압 플로워와 병렬 연결되며, 서로 병렬 연결된 복수의 커패시터 중 어느 하나의 특정 커패시터를 선택하는 제2 먹스를 포함하는,
충전 장치.
a charge/discharge module for charging and discharging a secondary battery;
a control module outputting a voltage control signal for controlling charging and discharging operations of the charging/discharging module; and
An adjustment module that converts the voltage control signal into a first digital analog converter (DAC) signal of analog type and outputs a second DAC signal obtained by varying the rising time and falling time of the first DAC signal to the charge/discharge module. include ,
The adjustment module,
a DAC (Digital Analog Converter) converting the voltage control signal into the first DAC signal;
a first voltage follower that outputs the first DAC signal input from the DAC as it is;
an RC oscillator outputting a second DAC signal obtained by varying a rising time (Tr) and a falling time (Tf) of the first DAC signal input from the first voltage follower; and
A second voltage follower that outputs the second DAC signal input from the RC oscillation unit as it is,
The RC oscillation unit,
a first mux that selects one specific resistor among a plurality of resistors connected in parallel to which the first DAC signal is input; and
A second mux connected in parallel with the first mux and the second voltage follower and selecting one specific capacitor among a plurality of capacitors connected in parallel to each other,
charging device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전압 플로워는,
출력 단자, 상기 제1 DAC 신호가 입력되는 비반전 단자 및 상기 출력 단자에 연결되어, 상기 제1 DAC 신호가 귀환되는 반전 단자를 포함하는,
충전 장치.
According to claim 1,
The first voltage follower,
An output terminal, a non-inverting terminal to which the first DAC signal is input, and an inverting terminal connected to the output terminal and returning the first DAC signal,
charging device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1, 2 먹스는,
상기 제2 DAC 신호의 출력 시간을 기반으로 상기 제1 DAC 신호의 라이징 타임(Tr) 및 폴링 타임(Tf)을 가변시키는 상기 제2 DAC 신호를 출력하기 위한 시정수를 갖도록 상기 특정 저항 및 상기 특정 커패시터를 선택하는,
충전 장치.
According to claim 1,
The first and second muxes,
The specific resistance and the specific resistance to have a time constant for outputting the second DAC signal for varying the rising time (Tr) and the falling time (Tf) of the first DAC signal based on the output time of the second DAC signal. choosing a capacitor,
charging device.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 전압 플로워는,
출력 단자, 상기 제2 DAC 신호가 입력되는 비반전 단자 및 상기 출력 단자에 연결되어, 상기 제2 DAC 신호가 귀환되는 반전 단자를 포함하는,
충전 장치.
According to claim 1,
The second voltage follower,
An output terminal, a non-inverting terminal to which the second DAC signal is input, and an inverting terminal connected to the output terminal and returning the second DAC signal,
charging device.
KR1020220055423A 2022-05-04 2022-05-04 Charging device KR102530292B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220055423A KR102530292B1 (en) 2022-05-04 2022-05-04 Charging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220055423A KR102530292B1 (en) 2022-05-04 2022-05-04 Charging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102530292B1 true KR102530292B1 (en) 2023-05-10

Family

ID=86385985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220055423A KR102530292B1 (en) 2022-05-04 2022-05-04 Charging device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102530292B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180008619A (en) * 2016-02-05 2018-01-24 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 Adapter and charge control method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180008619A (en) * 2016-02-05 2018-01-24 광동 오포 모바일 텔레커뮤니케이션즈 코포레이션 리미티드 Adapter and charge control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100835091B1 (en) Charger, dc/dc converter having that charger, and control circuit thereof
US20110019328A1 (en) Relay driving circuit and battery pack using same
US4970451A (en) Device for utilizing low voltage electric current sources
KR101991366B1 (en) Electric power management apparatus and multi-source energy harvesting system using the same
JPH07192770A (en) Battery unit with voltage converter
US11418050B2 (en) Method for controlling discharge of power storage device
CN109217407B (en) Electronic device
KR102530292B1 (en) Charging device
US6225782B1 (en) Method and apparatus for hi-Z mode battery charging
JPH09120843A (en) Secondary battery charging/discharging method and control device for charging and discharging
CN110915095A (en) Battery pack management
US5698963A (en) Battery charging circuit with charging rate control
KR102530291B1 (en) Charging device
KR102468985B1 (en) Charging device and the operation method
US10594143B2 (en) Charging method for battery set and battery management system using the same
Farah et al. A new Li-ion battery charger with charge mode selection based on 0.18 um CMOS for phone applications
KR102598301B1 (en) Charging device
KR102585722B1 (en) Charging device
US10128680B2 (en) Constant current charging device
KR102530290B1 (en) Charging device
KR102585723B1 (en) Charging device
KR960039522A (en) -ΔV detection circuit for rapid charging of nickel cadmium / nickel-metal hydride batteries
CN111934580A (en) Piezoelectric drive circuit and piezoelectric drive method
CN100423433C (en) Flexible starter
JPH10136577A (en) Charger

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant