KR20140052525A - 배터리를 충전하고 배터리의 전압을 승압하는 회로 및 배터리를 충전하는 방법 - Google Patents

배터리를 충전하고 배터리의 전압을 승압하는 회로 및 배터리를 충전하는 방법 Download PDF

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Abstract

배터리를 충전하는 회로는 복수의 셀들을 포함하는 배터리에 연결되는 DC/DC 승압 컨버터; 상기 DC/DC 승압 컨버터와 인버터의 사이에 연결되는 DC 링크; 및 상기 배터리 및 상기 DC 링크의 사이에 연결되고, 상기 DC/DC 승압 컨버터와 병렬로 연결된 충전회로를 포함한다.

Description

배터리를 충전하고 배터리의 전압을 승압하는 회로 및 배터리를 충전하는 방법{Circuit for charging battery and boosting voltage of battery and Method for charging battery}
배터리를 충전하고 배터리의 전압을 승압하는 회로 및 배터리를 충전하는 방법에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle)의 연비를 개선하기 위하여, 자동차가 감속할 때 구동 모터가 발전기가 되어 배터리를 충전한다. 이때, 배터리는 높은 전압 및 큰 용량을 가지기 위해서 다수의 단일 셀(cell)들이 직렬 연결된 스택(stack)들을 병렬로 연결하여 구성된다. 이상적인 경우 셀들은 동일한 특성을 가져야 하나, 제조시 기술적, 경제적 제약으로 인하여 셀간 편차(용량, 임피던스 등의 차이)가 발생한다. 이러한 편차는 셀의 온도 차이 및 충전 또는 방전 횟수가 많아지면 증가한다. 셀간 편차로 인하여, 충전 또는 방전 시 용량이 작은 셀은 과충전 또는 과방전 되기 때문에, 셀들의 전압을 동일하게 맞추는 밸런싱이 요구된다.
배터리를 충전하고 배터리의 전압을 승압하는 회로를 제공하는 데 있다. 또한, 배터리에 포함된 셀들 사이의 전압 또는 전하량(State of Charge)의 차이를 줄이기 위한 밸런싱 및 배터리의 충전을 동시에 수행하는 회로 및 방법을 제공하는 데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 회로는 복수의 셀들을 포함하는 배터리에 연결되는 DC/DC 승압 컨버터; 상기 DC/DC 승압 컨버터와 인버터의 사이에 연결되는 DC 링크; 및 상기 배터리 및 상기 DC 링크의 사이에 연결되고, 상기 DC/DC 승압 컨버터와 병렬로 연결된 충전회로를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 충전방법은 모터의 회생 에너지를 이용하여 배터리를 충전하는 방법에 있어서, 다중 권선 변압기를 사용하는 컨버터를 이용하여 상기 회생 에너지를 저장하는 단계: 상기 배터리에 포함된 복수의 셀들 중에서 충전할 셀을 선택하는 단계; 및 상기 컨버터를 이용하여 상기 선택된 셀에 상기 저장된 회생 에너지를 전달하는 단계를 포함한다.
배터리에 포함된 셀들 간의 밸런싱 또는 배터리의 충전을 DC/DC 승압 컨버터를 거치지 않고 수행하여 에너지의 손실을 줄일 수 있다.
가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 충전하는 과정을 반복하여 셀들을 충전하고, 동시에 셀들의 밸런싱을 수행한다.
다중 권선 변압기를 사용하는 컨버터를 통하여 셀들 사이에 직접 에너지를 전달함으로써 에너지의 손실을 줄일 있다.
다중 권선 변압기의 권선수를 조절하여 배터리에 적정 전압으로 에너지를 공급할 수 있다.
도 1은 모터를 구동하기 위한 전기회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 회로의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 회로의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 회로의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 컨버터의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 컨버터의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 모터를 구동하기 위한 전기회로(100)를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 전기회로(100)는 배터리(110), 회로(120) 및 인버터(130)를 포함한다. 도 1에 도시된 전기회로(100)은 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
배터리(110)는 복수의 셀들을 포함한다. 복수의 셀들은 에너지를 저장하며, 셀들은 충전하여 재사용이 가능하다. 배터리(110)는 모터(140)에 에너지를 공급하거나 모터(140)로부터 발생한 회생 에너지(Regenerative energy)를 이용하여 충전된다. 충전 또는 방전 시에 배터리(110)에 포함된 복수의 셀들 사이에 전압 차이가 발생한다.
회로(120)는 배터리의 전압을 승압하여 인버터를 거쳐 모터로 에너지를 전달한다. 또한 회로(120)는 모터의 회생 에너지를 이용하여 배터리의 셀을 선택적으로 충전하여 배터리의 밸런싱을 수행한다. 회로(120)는 밸런싱이 맞지 않는 셀을 선택하여 충전하는 것을 반복하여 셀들의 충전 및 밸런싱을 동시에 수행한다. 밸런싱이 맞지 않는 셀은 다른 셀과 다른 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 나타낸다. 다시 말해서, 회로(120)는 셀들 중에서 상대적으로 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 선택하고, 선택된 셀을 충전하여 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 동일하게 맞춘다.
회로(120)는 주기적으로 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 측정하고, 측정된 전압 또는 전하량(SOC)을 기초로 셀들의 밸런싱을 수행한다. 회로(120)는 측정된 셀들의 전압 중에서 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 충전하는 과정을 반복한다. 이로써, 셀들의 전압은 동일하게 되고, 동시에 배터리(110)는 충전된다.
인버터(130)는 회로(120)로부터 전달받은 에너지를 모터(140)로 전달하거나, 모터(140)로부터 전달받은 에너지를 회로(120)로 전달한다. 인버터(130)는 직류를 교류로 변환하거나 교류를 직류로 변환한다. 다시 말해서, 인버터(130)는 회로(120)로부터 전달받은 직류 전류(또는, 직류 전압)를 교류 전류(또는, 교류 전압)로 변환하여 모터(140)로 전달한다. 또는, 인버터(130)는 모터(140)로부터 전달받은 교류 전류(또는, 교류 전압)를 직류 전류(또는, 직류 전압)로 변환하여 회로(120)로 전달한다. 인버터(130)가 회로(120)로부터 모터(140)로 에너지를 전달할 때, 배터리(110)는 방전된다. 인버터(130)가 모터(140)로부터 충전회로()로 회생 에너지를 전달할 때, 배터리(110)는 충전된다.
모터(140)는 인버터(130)로부터 전달받은 에너지를 이용하여 구동된다. 또한, 모터(140)는 인버터(130)로 회생 에너지를 전달한다.
도 2는 도 1에 도시된 회로(120)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 회로(200)는 DC/DC 승압 컨버터(210), DC 링크(220) 및 충전회로(230)를 포함한다.
DC/DC 승압 컨버터(210)는 직류 전류(또는, 직류 전압)를 다른 크기의 직류 전류(또는, 직류 전압)로 변환하여 출력한다. 예를 들어, DC/DC 승압 컨버터(210)는 배터리(110)로부터 입력된 직류 전압을 승압하여 입력된 직류 전압보다 더 높은 직류 전압을 DC 링크(220)로 출력한다. 또는, DC/DC 승압 컨버터(210)는 DC 링크(220)로부터 입력된 직류 전압을 감압하여 입력된 직류 전압보다 낮은 직류 전압을 배터리(110)로 출력한다.
DC/DC 승압 컨버터(210)는 충전회로(230)와 병렬로 연결된다. DC/DC 승압 컨버터(210)는 배터리(110)와 DC 링크(220)에 연결되고, 충전회로(230)와는 병렬로 연결된다. DC/DC 승압 컨버터(210)는 배터리(110)로부터 에너지를 전달받고, 전달받은 에너지를 변환하여 DC 링크(220)로 전달한다.
DC/DC 승압 컨버터(210)는 배터리(110)가 방전 시 동작한다. DC/DC 승압 컨버터(210)는 배터리(110)가 방전 시 배터리(110)로부터 에너지를 공급받고, DC 링크(220)로 에너지를 공급한다.
충전회로(230)는 배터리(110)에 포함된 복수의 셀들의 밸런싱을 수행한다. 충전회로(230)는 셀들 간의 전압 또는 전하량(SOC) 차이가 발생하는 경우, 전압 또는 전하량(SOC) 차가 발생한 셀들의 밸런싱을 수행한다. 다시 말해서, 충전회로(230)는 전압 또는 전하량(SOC) 차가 발생한 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 일치시킨다. 이상적인 경우, 셀들은 동일한 특성을 갖기 때문에, 충전 또는 방전 시 셀들의 전압 또는 전하량(SOC) 은 동일하다. 하지만, 기술적인 제약으로 인하여, 셀들의 용량 또는 임피던스 등은 서로 다를 수 있다. 이러한 셀들의 특성의 차이는 일부 셀의 과충전 또는 과방전을 야기시킨다. 따라서, 충전 또는 방전 시 셀들 사이에 전압 또는 전하량(SOC) 차이가 발생하는 경우, 충전회로(230)는 전압 차가 발생한 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 동일하게 맞추기 위해 동작한다. 예를 들어, 충전회로(230)는 다른 셀보다 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀에 에너지를 공급하여 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 일치시킨다. 충전회로(230)는 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 주기적으로 측정하고, 측정된 전압 또는 전하량(SOC)들을 기초로 셀들의 밸런싱을 수행한다.
충전회로(230)는 DC/DC 승압 컨버터(210)와 병렬로 연결된다. 충전회로(230)는 배터리(110)와 DC 링크(220)에 연결되고, DC/DC 승압 컨버터(210)와는 병렬로 연결된다. 충전회로(230)는 DC 링크(220)로부터 에너지를 전달받고, 전달받은 에너지를 이용하여 배터리(110)를 충전한다.
충전회로(230)는 배터리(110)가 충전 시 동작한다. 충전회로(230)는 배터리(110)가 충전 시 셀들을 충전함으로써 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 일치시킨다. 보다 상세히 설명하면, 충전회로(230)는 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 선택하고, 선택된 셀에 에너지를 공급한다. 따라서, 선택된 셀은 충전되고, 충전회로(230)는 다시 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 측정하고, 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 선택하여 선택된 셀에 에너지를 전달한다. 충전회로(230)는 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 측정하고, 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 선택하여 충전하는 과정을 반복하여 셀들의 충전 및 밸런싱을 동시에 수행한다.
회로(200)는 승압 및 충전을 수행한다. 배터리가 방전 시 DC/DC 승압 컨버터(210)가 동작하고, 배터리가 충전 시 충전회로(230)가 동작한다. 즉, 배터리가 충전 시 DC/DC 승압 컨버터(210)는 동작하지 않고, 모터(140)으로부터 전달받은 회생 에너지는 DC/DC 승압 컨버터(210)를 거치지 않고, 충전회로(230)를 통해서 배터리(110)로 전달된다.
도 3은 도 1에 도시된 회로(120)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 도 2의 회로(200)에서 DC/DC 승압 컨버터(210)와 DC 링크(220)의 사이에 다이오드(240)가 추가된 것을 나타낸다. 다이오드(240)는 DC/DC 승압 컨버터(210)에서 출력되는 전류를 제어한다. 다이오드(240)는 DC/DC 승압 컨버터(210)에서 DC 링크(220)로 출력되는 전류는 통과시키고, DC 링크(220)로부터 DC/DC 승압 컨버터(210)로 출력되는 전류는 차단한다. 따라서, DC/DC 승압 컨버터(210)는 다이오드(240)에 의해 배터리가 충전 시 동작하지 않는다.
예를 들어, DC 링크(220)는 DC 캐패시터를 포함한다. DC 캐패시터는 DC/DC 승압 컨버터(210)로부터 출력되는 에너지를 저장하거나 인버터(130)로부터 출력되는 에너지를 저장한다.
도 4는 도 1에 도시된 회로(120)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 충전회로(230)는 컨버터(231), 제어장치(232) 및 측정장치(233)를 포함한다. 컨버터(231)는 다중 권선 변압기를 이용하여 DC 캐패시터에 저장된 에너지를 배터리(110)의 특정 셀로 전달한다.
측정장치(233)는 배터리(110)에 포함된 복수의 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 측정한다. 측정장치(233)는 셀들에 연결되어 각 셀의 전압 또는 전하량(SOC)을 측정하고, 측정된 전압 또는 전하량(SOC)을 제어장치(232)로 출력한다.
제어장치(232)는 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 기초로 다중 권선 변압기를 사용하는 컨버터(231)를 제어한다. 제어장치(232)는 측정장치(233)로부터 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 입력 받고, 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 선택한다. 제어장치(232)는 다중 권선 변압기를 사용하는 컨버터(231)의 스위치들을 제어하여 DC 캐패시터에 저장된 에너지를 선택된 셀로 전달한다. 제어장치(232)는 하나 또는 이상의 프로세서를 포함한다. 예를 들어, 제어장치(232)는 연산 또는 알고리즘 등의 처리가 가능한 하드웨어 내에 구현된 프로그램일 수 있다.
동일한 전압 또는 전하량(SOC)을 나타내는 셀이 2 이상인 경우, 제어장치(232)는 셀들이 연결된 순서에 기초하여 셀을 선택할 수 있다. 즉, 제어장치(232)는 셀들을 연결된 순서에 따라 번호를 부여하고, 부여된 번호가 낮은 모듈을 우선적으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 셀3과 셀4가 동일하게 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 가지면, 제어장치(232)는 셀3과 셀4 중에서 충전할 셀을 선택해야 한다. 이때, 낮은 번호를 갖는 셀이 우선순위를 갖는다면, 제어장치(232)는 셀3에 연결된 스위치를 제어한다. 제어장치(232)가 스위치들을 제어하는 방법에 관하여는 도 5 및 6을 통하여 상세히 설명한다.
도 5는 도 4에 도시된 컨버터(231)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 컨버터(500)는 플라이백 컨버터(Flyback Converter) 타입의 일 예이다. 도 5에 도시된 동일한 명칭의 단자들은 전기적으로 연결된 단자를 나타낸다. 예를 들어, DC 링크(220)의 단자(DC 링크, H)는 컨버터(500)의 단자(DC 링크, H)와 전기적으로 연결되어 있음을 나타낸다.
컨버터(500)는 다중 권선 변압기를 사용하여 DC 링크(220)로부터 입력된 에너지를 선택적으로 셀들에 전달한다. 컨버터(500)는 DC 링크(220)에 연결된 제1 인덕터(510)와 배터리(110)의 각 셀들에 연결된 제2 인덕터(520)를 포함한다. 제1 및 제2 인덕터들(510, 520)은 서로 상관(correlate)된다. 제1 인덕터(510)의 극성과 제2 인덕터(520)의 극성은 서로 반대이다. 제1 및 제2 인덕터들(510, 520)의 권선수의 비를 조절함으로써 컨버터(500)는 셀에 원하는 전압으로 에너지를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(510)의 권선수와 제2 인덕터(520)의 권선수의 비가 4:1이고, 단자(DC 링크, H)에 인가된 전압이 400V이면, 제2 인덕터(520)에 인가되는 전압은 100V가 된다. 다시 말해서, 제1 및 제2 인덕터들(510, 520)의 권선수의 비를 조절하여, 컨버터(500)는 DC 링크(220)에 인가된 전압보다 낮은 전압으로 셀에 에너지를 전달할 수 있다.
컨버터(500)는 제1 인덕터(510)에 직렬로 연결된 스위치(530) 및 제2 인덕터(520)에 연결된 스위치(540)를 더 포함한다. 스위치들(530, 540)은 제어장치(232)에 의해 제어된다.
플라이백 컨버터 타입의 컨버터(500)를 포함하는 충전회로(230)의 동작을 설명하면, 방전 시에는 배터리(110)의 에너지가 DC/DC 승압 컨버터(210)를 통하여 DC 링크(220)로 전달되고, 충전회로(230)는 동작하지 않는다. 충전 시에는 모터(140)에서 발생된 회생 에너지가 DC 링크(220)를 통하여 충전회로(230)로 전달된다. 컨버터(500)가 DC 링크(220)와 연결된 단자측을 1차단이라고 하고, 컨버터(500)가 배터리(110)와 연결된 단자측을 2차단이라고 한다. 컨버터(500)의 2차단은 각 셀의 (+)단과 (-)단에 병렬로 연결된다.
충전회로(230)의 제어장치(232)가 1차단의 스위치(530)를 온(ON) 시키면, DC 링크(220)의 DC 캐패시터에 저장된 에너지가 1차단의 제1 인덕터(510)에 저장된다. 그 다음, 제어장치(232)는 1차단의 스위치(530)를 오프(OFF) 시키고, 2차단의 스위치들 중 어느 하나의 스위치를 온(ON) 시킨다. 제1 인덕터(510)에 저장된 에너지는 온(ON)된 스위치에 연결된 인덕터를 통하여 셀로 전달된다. 이때, 제어장치(232)는 셀들의 전압을 기초로 온(ON) 시킬 2차단의 스위치를 결정한다. 예를 들어, 셀들(1 내지 n) 중에서 셀2가 가장 낮은 전압을 갖는다면, 제어장치(232)는 셀2에 연결된 스위치를 온(ON) 시켜 셀2가 충전되도록 제어한다.
제어장치(232)는 셀들(1 내지 n)의 전압 또는 전하량(SOC)을 기초로 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀에 연결된 스위치를 제어하는 과정을 반복하여, 모터(140)로부터 발생된 회생 에너지를 이용하여 배터리(110)의 셀들을 충전함과 동시에 셀들의 밸런싱을 수행한다.
도 6은 도 4에 도시된 다중 권선 변압기를 사용하는 컨버터(231)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 컨버터(600)는 포워드 컨버터(Forward Converter) 타입의 일 예이다. 도 6은 포워드 컨버터 타입의 컨버터(600)를 제외한 다른 구성은 도 5에서 설명된 구성과 동일하므로, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 5에서 설명된 사항은 도 6에서도 동일하게 적용된다.
컨버터(600)는 다중 권선 변압기를 사용하고, 컨버터(600)의 1차단은 직렬로 연결된 제1 인덕터(610) 및 스위치(630)를 포함한다. 또한, 컨버터(600)의 1차단은 리셋회로(650)를 더 포함하며, 제1 인덕터(610)와 리셋회로(650)는 병렬로 연결된다. 리셋회로(650)는 인덕터와 다이오드를 포함한다. 리셋회로(650)의 인덕터와 제1 인덕터(610)는 서로 반대 극성을 갖고, 서로 상관된다. 컨버터(600)의 2차단은 직렬로 연결된 제2 인덕터(620) 및 스위치(640)를 포함한다. 또한, 컨버터(600)의 2차단은 다이오드(670)와 인덕터(660)를 더 포함하며, 인덕터(660)는 스위치(640)와 직렬로 연결되며, 다이오드(670)는 스위치(640)와 병렬로 연결된다. 제1 인덕터(610)와 제2 인덕터(620)는 서로 상관되며, 서로 동일한 극성을 갖는다.
포워드 컨버터 타입의 컨버터(600)를 포함하는 충전회로(230)의 동작을 설명하면, 방전 시에는 배터리(110)의 에너지가 DC/DC 승압 컨버터(210)를 통하여 DC 링크(220)로 전달되고, 충전회로(230)는 동작하지 않는다. 충전 시에는 모터(140)에서 발생된 회생 에너지가 DC 링크(220)를 통하여 충전회로(230)로 전달된다. 예를 들어, 충전 시에 제어장치(232)는 제1 인덕터(610)에 연결된 스위치(630) 및 제2 인덕터(620)에 연결된 스위치(640)를 동시에 온(ON) 시킨다. 에너지는 포워드 컨버터를 통하여 셀로 전달된다. 이때, 2차단의 스위치들 중에서 제어되는 스위치는 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀에 연결된 스위치이다. 예를 들어, 셀2가 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 경우라면, 제어장치(232)는 셀2에 연결된 스위치를 제어한다. 셀에 에너지가 전달되면, 제어장치(232)는 1차단의 스위치(630)를 오프(OFF) 시킨다. 1차단의 스위치(630)가 오프(OFF) 되면, 리셋회로(650)로 전류가 흐르게 되어 컨버터(600)는 초기화된다. 충전회로(230)는 위 과정을 반복하여 셀들을 충전하고, 동시에 셀들간의 밸런싱을 맞춘다.
도 7은 도 2에 도시된 충전회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 2에서 설명된 회로(120)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 7에서도 적용된다.
모터(140)의 회생 에너지를 이용하여 배터리(110)를 충전하는 방법에 있어서, 710단계에서, 충전회로(230)의 컨버터(231)를 이용하여 회생 에너지를 저장한다. 컨버터(231)는 인버터(130)로부터 회생 에너지를 전달받는다. 컨버터(231)는 다중 권선 변압기를 사용한다. 컨버터(231)는 DC/DC 승압 컨버터(210)와 병렬로 연결되므로, 컨버터(231)는 DC/DC 승압 컨버터(210)를 거치지 않고 회생 에너지를 배터리(110)에 전달한다.
720단계에서, 충전회로(230)의 제어장치(232)는 배터리(110)에 포함된 복수의 셀들 중에서 충전할 셀을 선택한다. 제어장치(232)는 셀들의 전압 또는 전하량에 기초하여 충전할 셀을 선택한다. 예를 들어, 제어장치(232)는 셀들 중에서 가장 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀을 선택한다. 제어장치(232)는 전압 또는 전하량(SOC) 레벨의 순서대로 셀을 선택한다. 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)은 측정장치(233)에서 측정되고, 측정장치(233)는 제어장치(232)로 측정된 전압 또는 전하량(SOC)을 출력한다. 측정장치(233)는 일정한 주기에 따라 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 측정한다.
730단계에서, 충전회로(230)는 컨버터(231)를 이용하여 선택된 셀에 회생 에너지를 전달한다. 충전회로(230)의 제어장치(232)는 선택된 셀에 연결된 스위치의 온-오프(ON-OFF)를 제어하여 선택된 셀로 회생 에너지가 전달되도록 컨버터(231)를 제어한다.
충전회로(230)는 셀들의 전압 또는 전하량(SOC)을 측정하는 단계와 710 내지 730단계를 반복함으로써 낮은 전압 또는 전하량(SOC)을 갖는 셀들을 순차적으로 충전하여, 셀들을 충전하고, 동시에 셀들의 밸런싱을 수행한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시 예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
회로(120)는 직렬로 연결된 셀들로 구성되는 배터리에서 셀들의 밸런싱을 수행하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 회로(120)는 전기 자동차(Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle), 전기 바이크(Electric Bike), 무정전 전원 장치(Uninterruptible Power Supply) 또는 휴대 기기(Portable application) 등에 적용이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
200: 회로
210: DC/DC 승압 컨버터
220: DC 링크
230: 충전회로

Claims (15)

  1. 복수의 셀들을 포함하는 배터리에 연결되는 DC/DC 승압 컨버터;
    상기 DC/DC 승압 컨버터와 인버터의 사이에 연결되는 DC 링크; 및
    상기 배터리 및 상기 DC 링크의 사이에 연결되고, 상기 DC/DC 승압 컨버터와 병렬로 연결된 충전회로를 포함하는 회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 DC/DC 승압 컨버터 및 상기 DC 링크 사이에 연결된 다이오드를 더 포함하는 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전회로는 다중 권선 변압기를 사용하는 컨버터를 포함하는 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨버터는 상기 DC 링크에 연결되는 제1 인덕터, 상기 복수의 셀들 각각에 병렬로 연결되는 제2 인덕터 및 상기 제1 및 2 인덕터들에 직렬로 연결된 스위치들을 포함하는 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 인덕터의 권선수는 상기 제2 인덕터의 권선수보다 더 큰 회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 충전회로는 상기 셀들의 전압 또는 전하량 (SOC)을 측정하는 측정장치를 더 포함하는 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 충전회로는 상기 스위치들의 온-오프(ON-OFF)를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 측정장치로부터 측정된 전압 또는 전하량 (SOC)에 기초하여 상기 스위치들을 제어하는 회로.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 컨버터는 상기 제1 인덕터에 병렬로 연결된 리셋회로를 더 포함하고,
    상기 리셋회로는 상기 제1 인덕터와 반대 극성을 갖는 상호 인덕터 및 다이오드를 포함하는 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC/DC 승압 컨버터는 배터리의 방전 시 배터리의 전압을 높여 상기 DC 링크로 전달하는 회로.
  11. 모터의 회생 에너지를 이용하여 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    다중 권선 변압기를 사용하는 컨버터를 이용하여 상기 회생 에너지를 저장하는 단계;
    상기 배터리에 포함된 복수의 셀들 중에서 충전할 셀을 선택하는 단계; 및
    상기 컨버터를 이용하여 상기 선택된 셀에 상기 저장된 회생 에너지를 전달하는 단계를 포함하는 배터리 충전방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 셀을 선택하는 단계는,
    상기 복수의 셀들의 전압 또는 전하량 (SOC)에 기초하여 상기 셀들 중에서 어느 하나의 셀을 선택하는 배터리 충전방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 회생 에너지를 전달하는 단계는,
    상기 선택된 셀에 연결된 스위치의 온-오프를 제어하여 상기 선택된 셀에 상기 회생 에너지를 전달하는 단계를 포함하는 배터리 충전방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 셀을 선택하는 단계는,
    상기 셀들 중에서 가장 낮은 전압 또는 전하량 (SOC)을 갖는 셀을 선택하는 배터리 충전방법.
  15. 제 11 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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