KR20130042996A - 배터리 전류 제어 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 전류 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

제어 대상 배터리에 연결되어 제어 대상 배터리의 충전 전류 및 방전 전류를 제어하는 장치로서, 제어 대상 배터리에 연결된 외부 배터리와 제어 대상 배터리 각각에 관계된 전압을 비교하여 제1출력 및 제2출력 중 어느 하나를 출력하는 비교부, 그리고 비교부의 출력을 기초로 저항값을 가변하여 제어 대상 배터리로 흐르는 충전 전류량을 제어하는 충전 전류 제어부를 포함한다.

Description

배터리 전류 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING BATTERY CURRENT}
본 발명은 배터리 전류 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기이중층캐패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)는 전극과 전해물질 사이에 생기는 전기이중층에 전하가 저장되는 현상을 이용한 축전지로서, 울트라캐패시터(Ultra Capacitor) 또는 슈퍼캐패시터(Super Capacitor)로 불린다. 전기이중층캐패시터는 고출력 및 빠른 응답으로 인해 최근 많이 사용되고 있는 에너지 저장소자이다. 전기이중층캐패시터 모듈(module)은 적정 전압을 위해 복수 개의 전기이중층캐패시터를 연결한 배터리 팩이다. 전기이중층캐패시터 모듈은 차량 보조배터리에 연결되어 차량의 순간 부하에 대해 빨리 응답할 수 있다.
전기이중층캐패시터 모듈이 차량 보조배터리에 연결되면, 보조배터리의 단자전압이 전기이중층캐패시터에 인가되면서 전기이중층캐패시터 모듈은 반복해서 충방전을 한다. 이때 개별 전기이중층캐패시터의 전압 편차로 인해 특정 전기이중층캐패시터가 과충전되면, 모듈 전체의 성능이 저하되고 수명이 단축될 수 있다. 그리고, 전기이중층캐패시터는 부하에 대해 순간적으로 응답하여 방전하지만, 충전도 순간적으로 이루어져 보조배터리와 알터네이터에 무리를 줄 수 있다. 또한, 만충전된 차량 보조배터리에 만방전된 전기이중층캐패시터 모듈이 연결되면, 보조배터리와 전기이중층캐패시터 모듈의 전압 차이로 인해 스파크가 발생하여 위험할 수 있다. 이 경우, 만방전된 전기이중층캐패시터 모듈로 충전 전류가 다량 유입되어 보조배터리와 전기이중층캐패시터 모듈의 성능에 영향을 줄 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부 배터리와 제어 대상 배터리의 전압차를 기초로 제어 대상 배터리로 흐르는 전류를 제어하는 배터리 전류 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 제어 대상 배터리에 연결되어 상기 제어 대상 배터리의 충전 전류 및 방전 전류를 제어하는 장치로서, 상기 제어 대상 배터리에 연결된 외부 배터리와 상기 제어 대상 배터리 각각에 관계된 전압을 비교하여 제1출력 및 제2출력 중 어느 하나를 출력하는 비교부, 그리고 상기 비교부의 출력을 기초로 저항값을 가변하여 상기 제어 대상 배터리로 흐르는 충전 전류량을 제어하는 충전 전류 제어부를 포함한다.
상기 충전 전류 제어부는 상기 비교부로부터 상기 제1출력을 전달받는 경우, 제1저항값의 저항으로 충전 전류를 흘리고, 상기 비교부에서 상기 제2출력을 전달받는 경우, 제2저항값의 저항으로 충전 전류를 흘리며, 상기 제1저항값은 상기 제2저항값보다 큰 값일 수 있다.
상기 충전 전류 제어부는 상기 비교부로부터 상기 제1출력을 전달받는 경우, 상기 제1저항값의 제1저항으로 충전 전류를 흘리고, 상기 비교부로부터 상기 제2출력을 전달받는 경우, 병렬로 연결된 상기 제1저항과 제2저항으로 충전 전류를 흘릴 수 있다.
상기 충전 전류 제어부는 상기 제1출력을 입력받아 열리고, 상기 제2출력을 입력받아 닫혀서, 상기 제1저항과 상기 제2저항의 병렬 연결을 제어하는 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 비교부는 상기 외부 배터리의 분압 전압과 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압의 차이를 비교하여 상기 제1출력과 상기 제2출력 중 어느 하나를 출력할 수 있다.
상기 비교부는 상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 크면 충전 전류 제어부로 상기 제1출력을 전달하고, 상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 작으면 충전 전류 제어부로 상기 제2출력을 전달할 수 있다.
상기 비교부는 상기 제어 대상 배터리 전압이 일정 전압에 도달할 때까지 상기 제1출력을 출력하도록 상기 외부 배터리의 분압 저항비와 상기 제어 대상 배터리의 분압 저항비를 조절할 수 있다.
상기 비교부는 상기 외부 배터리 전압에 대한 상기 제어 대상 배터리 전압의 전압도달율을 기초로 상기 외부 배터리의 분압 저항비와 상기 제어 대상 배터리의 분압 저항비를 조절할 수 있다.
상기 장치는 상기 제어 대상 배터리에서 나오는 방전 전류를 출력하는 방전 전류 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 방전 전류 출력부는 상기 제어 대상 배터리가 상기 외부 배터리보다 전압이 높을 때 동작하는 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 충전 전류 제어부는 상기 제어 대상 배터리가 상기 외부 배터리보다 전압이 낮을 때 동작하는 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 전류 제어 장치가 제어 대상 배터리의 전류를 제어하는 방법으로서, 상기 제어 대상 배터리에 연결된 외부 배터리 전압을 입력받는 단계, 상기 제어 대상 배터리의 전압을 입력받는 단계, 분압 저항에 의해 출력되는 상기 외부 배터리의 분압 전압과 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압을 비교하는 단계, 그리고 비교 결과를 기초로 저항값을 가변하여 상기 제어 대상 배터리로 흐르는 충전 전류량을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 충전 전류량를 제어하는 단계는 상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 크면 제1저항으로 충전 전류를 흘리고, 상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 작으면, 병렬로 연결된 상기 제1저항과 제2저항으로 충전 전류를 흘리며, 상기 제1저항은 상기 제2저항보다 저항값이 큰 저항일 수 있다.
상기 분압 전압을 비교하는 단계는 상기 외부 배터리의 분압 전압과 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압의 차이를 비교하여 하이 출력과 로우 출력 중 어느 하나를 출력할 수 있다.
상기 분압 전압을 비교하는 단계는 상기 제어 대상 배터리 전압이 일정 전압을 넘으면 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압이 상기 외부 배터리의 분압 전압보다 높아지도록, 상기 외부 배터리의 분압 저항비와 상기 제어 대상 배터리의 분압 저항비를 설정할 수 있다.
상기 분압 전압을 비교하는 단계는 상기 외부 배터리 전압에 대한 상기 제어 대상 배터리 전압의 전압도달율을 기초로 상기 일정 전압을 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 제어 대상 배터리의 방전 시 빠른 응답으로 방전될 수 있고, 제어 대상 배터리의 충전 시에는 외부 배터리와 제어 대상 배터리의 전압차를 기초로 충전 전류를 제어하여 제어 대상 배터리와 외부 배터리를 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 전류 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 전류 제어 장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 방전 시의 배터리 전류 제어 장치의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 시의 배터리 전류 제어 장치의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시의 배터리 전류 제어 장치의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 전류 제어 방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전류 제어 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 충방전 시스템은 제어 대상 배터리(100)와 배터리 전류 제어 장치(200)를 포함한다. 제어 대상 배터리(100)는 외부 배터리(300)에 연결되어 충전과 방전을 반복한다.
제어 대상 배터리(100)는 배터리 전류 제어 장치(200)에 연결되어 충전과 방전 시 흐르는 전류가 조절된다. 제어 대상 배터리(100)는 빠른 응답 특성을 가진 배터리일 수 있다. 예를 들면, 제어 대상 배터리(100)는 전기이중층캐패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC) 모듈일 수 있다. 전기이중층캐패시터 모듈은 적정 전압을 위해 복수 개의 전기이중층캐패시터를 연결한 배터리 팩이다. 전기이중층캐패시터는 전극과 전해물질 사이에 생기는 전기이중층에 전하가 저장되는 현상을 이용한 배터리로서, 울트라캐패시터(Ultra Capacitor) 또는 슈퍼캐패시터(Super Capacitor)로 불린다. 제어 대상 배터리(100)는 각 전기이중층캐패시터의 편차를 줄이는 셀 밸런싱 회로를 포함할 수 있다.
배터리 전류 제어 장치(200)는 제어 대상 배터리(100)의 충전 및 방전 전류를 제어한다. 제어 대상 배터리(100)는 특성상 순간적으로 응답하여 방전하고 충전한다. 특히, 제어 대상 배터리(100)와 외부 배터리(300)의 전압차가 큰 경우에는 제어 대상 배터리(100)로 충전 전류가 갑자기 많이 흐를 수 있다. 따라서, 배터리 전류 제어 장치(200)는 제어 대상 배터리(100)와 외부 배터리(300)의 전압을 기초로 저항을 가변하여 제어 대상 배터리(100)로 흐르는 충전 전류량을 조절한다. 즉, 배터리 전류 제어 장치(200)는 제어 대상 배터리(100)의 충전 초기에는 제어 대상 배터리(100)와 외부 배터리(300)의 전압차가 크기 때문에 큰 저항값을 이용하여 충전 전류량을 줄인다. 따라서, 배터리 전류 제어 장치(200)는 충전 초기의 발열량을 줄일 수 있다. 그리고, 배터리 전류 제어 장치(200)는 제어 대상 배터리(100)의 전압이 외부 배터리(300)의 일정 수준에 도달하면 전압차가 적기 때문에 초기 충전시보다 적은 저항값을 이용하여 충전되도록 한다.
외부 배터리(300)는 제어 대상 배터리(100)에 연결되어 충전과 방전을 한다. 여기서 외부 배터리(300)는 차량 보조배터리일 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 전류 제어 장치의 블록도이다.
도 2를 참고하면, 배터리 전류 제어 장치(200)는 방전 전류 출력부(210), 비교부(230), 그리고 충전 전류 제어부(250)를 포함한다. 배터리 전류 제어 장치(200)는 제어 대상 배터리(100)의 단자 전극에 연결된다.
방전 전류 출력부(210)는 제어 대상 배터리(100)의 방전 시 제어 대상 배터리(100)에서 나오는 방전 전류를 출력한다. 방전 전류 출력부(210)는 제어 대상 배터리(100) 전압이 제어 대상 배터리(100)에 연결된 부하, 예를 들면 외부 배터리(300)의 전압보다 높을 때 동작하는 다이오드(diode)로 구성될 수 있다.
비교부(230)는 외부 배터리(300)와 제어 대상 배터리(100) 각각에 관계된 전압을 비교하여 하이(high)와 로우(low) 중 어느 하나를 출력한다. 여기서 비교부(230) 출력단은 오픈 드레인(open drain) 구조이다. 하이와 로우 출력은 충전 전류 제어부(250)로 전달되어 스위치로 동작하는 트랜지스터를 동작시킨다. 이때, 하이와 로우 출력은 비교부(230)의 양의 입력 단자와 음의 입력 단자에 어느 전압이 연결되는 지에 따라 바뀔 수 있는데, 여기서는 양의 입력 단자에 외부 배터리(300)에 관계된 전압이 입력되는 경우를 가정하여 설명한다.
비교부(230)는 외부 배터리(300)와 제어 대상 배터리(100) 각각의 전압을 일정 저항들로 분압한 분압 전압을 입력받아 비교할 수 있다. 비교부(230)는 외부 배터리(300)의 분압 전압이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압보다 크면 하이를 출력하고, 외부 배터리(300)의 분압 전압이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압보다 적으면 로우를 출력한다. 이렇게 비교부(230)는, 제어 대상 배터리(100)가 외부 배터리(300) 전압의 일정 수준에 도달하면, 외부 배터리(300)의 부분 전압보다 높은 제어 대상 배터리(100)의 부분 전압을 입력받아, 일정 시점에 로우값을 출력할 수 있다.
충전 전류 제어부(250)는 비교부(230)의 출력을 기초로 저항값을 가변하여 제어 대상 배터리(100)로 흐르는 충전 전류량을 제어한다. 충전 전류 제어부(250)는 비교부(230)의 하이 출력과 로우 출력에 대해 각각 다른 저항값의 저항을 이용하여 전류를 흘릴 수 있다. 즉, 충전 전류 제어부(250)는 외부 배터리(300)의 분압 전압이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압보다 높은 경우, 저항(R1)으로 충전 전류를 흘린다. 그리고, 충전 전류 제어부(250)는 외부 배터리(300)의 분압 전압이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압보다 낮은 경우에는, 저항(R1)보다 저항값이 작은 저항으로 충전 전류를 흘린다. 이때 충전 전류 제어부(250)는 저항(R1)에 값이 작은 저항(R2)을 병렬로 연결하여 저항(R1)보다 작은 저항값을 만들 수 있다. 이를 위해, 충전 전류 제어부(250)는 외부 배터리(300)의 분압 전압이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압보다 낮은 경우에 저항(R1)에 저항(R2)을 병렬로 연결하는 트랜지스터를 동작시킨다.
다음에서, 배터리 전류 제어 장치(200)에 대해 자세히 살펴본다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 전류 제어 장치의 회로도이다.
도 3을 참고하면, 배터리 전류 제어 장치(200)는 방전 전류 출력부(210), 비교부(230), 그리고 충전 전류 제어부(250)를 포함한다.
방전 전류 출력부(210)는 제어 대상 배터리(100)의 방전 시 동작한다. 방전 전류 출력부(210)는 제어 대상 배터리(100)가 연결되는 부하, 예를 들면 외부 배터리(300)보다 전압이 높을 때 동작하는 다이오드(211)를 포함한다.
비교부(230)는 외부 배터리(300)와 제어 대상 배터리(100) 각각에 관계된 전압을 비교하여 충전 전류 제어부(250)의 동작에 관련된 제어 신호를 생성한다. 여기서, 제어 신호는 충전 전류 제어부(250)의 트랜지스터를 턴온 또는 턴오프할 수 있는 신호로서, 하이 및 로우 출력일 수 있다.
비교부(230)는 비교기(231), 외부 배터리(300)의 단자전압을 입력받아 분압 저항(R3, R4)으로 분압 전압(V1)을 만드는 외부 배터리 분압부(233), 그리고 제어 대상 배터리(100)의 단자전압을 입력받아 분압 저항(R5, R6)으로 분압 전압(V2)을 만드는 제어 대상 배터리 분압부(235)를 포함한다.
비교기(231)는 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)과 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)을 입력받는다. 그리고, 비교기(231)는 입력 전압의 차이(V1-V2)에 따라 하이 및 로우 출력 중 어느 하나를 출력한다. 비교기(231)는 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 크면, 하이 값을 출력하여 충전 전류 제어부(250)로 전달한다. 비교기(231)는 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 작으면, 로우 값을 출력하여 충전 전류 제어부(250)로 전달한다.
비교부(230)는 제어 대상 배터리(100)가 도달하는 일정 전압을 기준으로 출력이 바뀌도록 외부 배터리 분압부(233)와 제어 대상 배터리 분압부(235)의 분압 저항비(R3/R4, R5/R6)를 가변할 수 있다. 제어 대상 배터리(100)의 초기 충전시에는 제어 대상 배터리(100) 전압과 외부 배터리(300)의 전압 차가 크기 때문에 큰 저항(R1)으로 충전 전류를 제어하고, 제어 대상 배터리(100)가 일정 전압에 도달하면, 작은 저항(R1//R2)으로 충전 전류를 제어하기 위함이다. 비교부(230)는, 제어 대상 배터리(100)가 외부 배터리(300) 전압의 일정 수준에 도달하면, 그 이후부터는 작은 저항(R1//R2)으로 충전 전류가 흐르도록 한다. 이를 위해, 비교부(230)는 외부 배터리(300) 전압에 대한 제어 대상 배터리(100) 전압의 전압도달율을 이용한다. 예를 들면, 제어 대상 배터리(100) 전압이 외부 배터리(300) 전압의 전압도달율, 예를 들면 85%에 해당하면, 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)이 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)보다 커지도록 외부 배터리 분압부(233)와 제어 대상 배터리 분압부(235)의 분압 저항비를 조절한다.
충전 전류 제어부(250)는 비교부(230)의 출력을 기초로 저항값을 가변하여 제어 대상 배터리(100)로 흐르는 충전 전류량을 제어한다. 충전 전류 제어부(250)는 다이오드(251), 주 저항(253), 보조 저항(255), 그리고 보조 저항(255)의 주 저항(253)에의 병렬 연결을 제어하는 트랜지스터(257)를 포함한다.
다이오드(251)는 제어 대상 배터리(100)가 외부 배터리(300)보다 전압이 낮을 때 동작하는 다이오드이다. 다이오드(251)를 통해 충전 전류가 외부 배터리(300)에서 제어 대상 배터리(100)로 흐른다.
주 저항(253)은 다이오드(251)와 연결되어, 다이오드(251)가 동작하는 충전 시에 전류가 흐른다. 주 저항(253)은 일정 저항값(R1)을 가진다.
보조 저항(255)은 트랜지스터(257)에 연결되고, 트랜지스터(257)가 턴온되면, 주 저항(253)에 병렬 연결되어 전류가 흐른다. 그리고 트랜지스터(257)가 턴오프되면, 보조 저항(255)은 오픈되어 전류가 흐르지 않는다. 그리고 보조 저항(255)은 주 저항(253)에 비해 작은 저항값을 가진다.
트랜지스터(257)는 비교부(230)의 출력에 따라 턴온 또는 턴오프하는 스위치이다. 트랜지스터(257)는 비교부(230)의 하이 출력에 턴오프되고, 로우 출력에 턴온된다. 즉, 트랜지스터(257)는 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 크면, 턴오프되어 열린다. 이렇게 트랜지스터(257)가 턴오프되면, 충전 전류는 주 저항(253)으로 흐른다. 그리고, 트랜지스터(257)는 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 작으면, 턴온되어 닫힌다. 이렇게 트랜지스터(257)가 턴오프되면, 충전 전류는 병렬로 연결된 주 저항(253)과 보조 저항(255)으로 흐른다. 여기서, 트랜지스터(257)는 P채널 FET(Field Effect Transistor)일 수 있다. 트랜지스터(257)의 게이트(gate)단이 비교부(230)의 출력 신호를 수신하여 동작한다.
충전 전류 제어부(250)는 트랜지스터(257)의 소스 저항(R7)과 다이오드를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 방전 시의 배터리 전류 제어 장치의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 제어 대상 배터리(100)에 낮은 전압의 외부 배터리(300)가 연결되면, 배터리 전류 제어 장치(200)를 통해 제어 대상 배터리(100)가 방전된다. 이때, 다이오드(251)는 오픈되고, 다이오드(211)를 통해 방전 전류가 흐른다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 충전 시의 배터리 전류 제어 장치의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 제어 대상 배터리(100)가 충전된 외부 배터리(300)에 연결되는 초기 충전 시에는 제어 대상 배터리(100) 전압과 외부 배터리(300)의 전압차가 크다. 따라서, 제어 대상 배터리(100)가 일정 전압에 도달할 때까지 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 크다. 그래서, 배터리 전류 제어 장치(200)는 비교부(230)의 출력 결과를 기초로 트랜지스터(257)를 턴오프한다. 트랜지스터(257)가 턴오프되면, 충전 전류는 주 저항(253)으로 흐른다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전 시의 배터리 전류 제어 장치의 동작 모습을 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, 제어 대상 배터리(100)가 주 저항(253)으로 흐르는 전류로 충전되다가 일정 전압에 도달한다. 이렇게 제어 대상 배터리(100)가 일정 전압을 초과하면, 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 작아진다. 그래서, 배터리 전류 제어 장치(200)는 비교부(230)의 출력 결과를 기초로 트랜지스터(257)를 턴온한다. 트랜지스터(257)가 턴온되면, 주 저항(253)에 보조 저항(255)이 병렬로 연결되어 충전 전류는 주 저항(253)과 보조 저항(255)으로 흐른다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 전류 제어 방법의 흐름도이다.
도 7을 참고하면, 배터리 전류 제어 장치(200)는 제어 대상 배터리(100)에 연결된 외부 배터리(300)의 전압을 입력받는다(S710).
배터리 전류 제어 장치(200)는 제어 대상 배터리(100)의 전압을 입력받는다(S720).
배터리 전류 제어 장치(200)는 분압 저항에 의해 출력되는 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)과 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)을 비교한다(S730). 배터리 전류 제어 장치(200)는 비교 결과, 하이 출력과 로우 출력 중 어느 하나를 출력한다. 배터리 전류 제어 장치(200)는 외부 배터리(300) 전압에 대한 제어 대상 배터리(100) 전압의 전압도달율을 기초로 분압 저항비를 가변할 수 있다.
배터리 전류 제어 장치(200)는 비교 결과를 기초로 저항값을 가변하여 제어 대상 배터리(100)로 흐르는 충전 전류량을 제어한다(S740). 배터리 전류 제어 장치(200)는 외부 배터리(300)의 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 크면 주 저항(253)으로 충전 전류를 흘린다. 그리고, 배터리 전류 제어 장치(200)는 분압 전압(V1)이 제어 대상 배터리(100)의 분압 전압(V2)보다 작으면, 병렬로 연결된 주 저항(253)과 보조 저항(255)로 충전 전류를 흘린다. 이때, 주 저항(253)은 보조 저항(255)보다 저항값이 크다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 제어 대상 배터리(100)의 방전 시 빠른 응답으로 방전할 수 있고, 제어 대상 배터리(100)의 충전 시에는 외부 배터리(300)와 제어 대상 배터리(100)의 전압차를 기초로 충전 전류를 제어하여 초기 충전 시 제어 대상 배터리(100)로 갑자기 많은 충전 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 제어 대상 배터리에 연결되어 상기 제어 대상 배터리의 충전 전류 및 방전 전류를 제어하는 장치로서,
    상기 제어 대상 배터리에 연결된 외부 배터리와 상기 제어 대상 배터리 각각에 관계된 전압을 비교하여 제1출력 및 제2출력 중 어느 하나를 출력하는 비교부, 그리고
    상기 비교부의 출력을 기초로 저항값을 가변하여 상기 제어 대상 배터리로 흐르는 충전 전류량을 제어하는 충전 전류 제어부
    를 포함하는 배터리 전류 제어 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 충전 전류 제어부는
    상기 비교부로부터 상기 제1출력을 전달받는 경우, 제1저항값의 저항으로 충전 전류를 흘리고, 상기 비교부에서 상기 제2출력을 전달받는 경우, 제2저항값의 저항으로 충전 전류를 흘리며, 상기 제1저항값은 상기 제2저항값보다 큰 값인 배터리 전류 제어 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 충전 전류 제어부는
    상기 비교부로부터 상기 제1출력을 전달받는 경우, 상기 제1저항값의 제1저항으로 충전 전류를 흘리고, 상기 비교부로부터 상기 제2출력을 전달받는 경우, 병렬로 연결된 상기 제1저항과 제2저항으로 충전 전류를 흘리는 배터리 전류 제어 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 충전 전류 제어부는
    상기 제1출력을 입력받아 열리고, 상기 제2출력을 입력받아 닫혀서, 상기 제1저항과 상기 제2저항의 병렬 연결을 제어하는 트랜지스터를 더 포함하는 배터리 전류 제어 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 비교부는
    상기 외부 배터리의 분압 전압과 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압의 차이를 비교하여 상기 제1출력과 상기 제2출력 중 어느 하나를 출력하는 배터리 전류 제어 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 비교부는
    상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 크면 충전 전류 제어부로 상기 제1출력을 전달하고, 상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 작으면 충전 전류 제어부로 상기 제2출력을 전달하는 배터리 전류 제어 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 비교부는
    상기 제어 대상 배터리 전압이 일정 전압에 도달할 때까지 상기 제1출력을 출력하도록 상기 외부 배터리의 분압 저항비와 상기 제어 대상 배터리의 분압 저항비를 조절하는 배터리 전류 제어 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 비교부는
    상기 외부 배터리 전압에 대한 상기 제어 대상 배터리 전압의 전압도달율을 기초로 상기 외부 배터리의 분압 저항비와 상기 제어 대상 배터리의 분압 저항비를 조절하는 배터리 전류 제어 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제어 대상 배터리에서 나오는 방전 전류를 출력하는 방전 전류 출력부를 더 포함하는 배터리 전류 제어 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 방전 전류 출력부는
    상기 제어 대상 배터리가 상기 외부 배터리보다 전압이 높을 때 동작하는 다이오드를 포함하는 배터리 전류 제어 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 충전 전류 제어부는
    상기 제어 대상 배터리가 상기 외부 배터리보다 전압이 낮을 때 동작하는 다이오드를 포함하는 배터리 전류 제어 장치.
  12. 배터리 전류 제어 장치가 제어 대상 배터리의 전류를 제어하는 방법으로서,
    상기 제어 대상 배터리에 연결된 외부 배터리 전압을 입력받는 단계,
    상기 제어 대상 배터리의 전압을 입력받는 단계,
    분압 저항에 의해 출력되는 상기 외부 배터리의 분압 전압과 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압을 비교하는 단계, 그리고
    비교 결과를 기초로 저항값을 가변하여 상기 제어 대상 배터리로 흐르는 충전 전류량을 제어하는 단계
    를 포함하는 배터리 전류 제어 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 충전 전류량를 제어하는 단계는
    상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 크면 제1저항으로 충전 전류를 흘리고, 상기 외부 배터리의 분압 전압이 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압보다 작으면, 병렬로 연결된 상기 제1저항과 제2저항으로 충전 전류를 흘리며, 상기 제1저항은 상기 제2저항보다 저항값이 큰 저항인 배터리 전류 제어 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 분압 전압을 비교하는 단계는
    상기 외부 배터리의 분압 전압과 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압의 차이를 비교하여 하이 출력과 로우 출력 중 어느 하나를 출력하는 배터리 전류 제어 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 분압 전압을 비교하는 단계는
    상기 제어 대상 배터리 전압이 일정 전압을 넘으면 상기 제어 대상 배터리의 분압 전압이 상기 외부 배터리의 분압 전압보다 높아지도록, 상기 외부 배터리의 분압 저항비와 상기 제어 대상 배터리의 분압 저항비를 설정하는 배터리 전류 제어 방법.
  16. 제12항에서,
    상기 분압 전압을 비교하는 단계는
    상기 외부 배터리 전압에 대한 상기 제어 대상 배터리 전압의 전압도달율을 기초로 상기 일정 전압을 계산하는 배터리 전류 제어 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101530680B1 (ko) * 2014-04-24 2015-06-23 (주)누리텔레콤 이동통신용 모뎀
KR20190053819A (ko) 2019-02-25 2019-05-20 주식회사 비이씨 정원수형 위장 조형물 설치기구
KR20190078896A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 주식회사 엘지화학 이중 직병렬 패스를 이용한 셀 밸런싱 회로
KR102667246B1 (ko) * 2023-04-24 2024-05-17 박기만 차량에 직접 연결하여 충전이 가능한 차량용 점프 스타터 장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101742227B1 (ko) 2015-03-24 2017-06-15 파워소프트 주식회사 배터리 보호를 위한 능동 전류제어시스템

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07123514A (ja) * 1993-10-19 1995-05-12 Hitachi Ltd 電気車および電気車の走行制御方法
JP3667803B2 (ja) * 1995-02-01 2005-07-06 東芝電池株式会社 二次電池の充電回路
JP2004180470A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Max Co Ltd 電気二重層コンデンサの充電回路
JP2010068637A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Mitsumi Electric Co Ltd 充電制御用半導体集積回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101530680B1 (ko) * 2014-04-24 2015-06-23 (주)누리텔레콤 이동통신용 모뎀
KR20190078896A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 주식회사 엘지화학 이중 직병렬 패스를 이용한 셀 밸런싱 회로
KR20190053819A (ko) 2019-02-25 2019-05-20 주식회사 비이씨 정원수형 위장 조형물 설치기구
KR102667246B1 (ko) * 2023-04-24 2024-05-17 박기만 차량에 직접 연결하여 충전이 가능한 차량용 점프 스타터 장치

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