KR20150089270A - 배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150089270A
KR20150089270A KR1020140009700A KR20140009700A KR20150089270A KR 20150089270 A KR20150089270 A KR 20150089270A KR 1020140009700 A KR1020140009700 A KR 1020140009700A KR 20140009700 A KR20140009700 A KR 20140009700A KR 20150089270 A KR20150089270 A KR 20150089270A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
voltage
signal
reverse connection
converter
Prior art date
Application number
KR1020140009700A
Other languages
English (en)
Inventor
박성식
김우섭
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
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 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020140009700A priority Critical patent/KR20150089270A/ko
Priority to US14/533,989 priority patent/US9595822B2/en
Priority to EP14193373.9A priority patent/EP2899825A1/en
Priority to JP2014246832A priority patent/JP5941128B2/ja
Priority to CN201510030635.0A priority patent/CN104810802A/zh
Publication of KR20150089270A publication Critical patent/KR20150089270A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/002—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection
    • H02H11/003—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection using a field effect transistor as protecting element in one of the supply lines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/18—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to reversal of direct current
    • 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
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0034—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using reverse polarity correcting or protecting circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법이 개시된다. 배터리 역접속 방지 장치는 배터리의 전압을 측정하고, 상기 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 이상이면 전기 신호를 발생시키는 신호발생부; 상기 발생된 전기 신호를 직류 전압으로 변환하는 신호변환부; 및 상기 변환된 직류 전압을 수신하면 상기 배터리와 컨버터 사이에 전류가 흐르도록 스위칭하는 스위치부를 포함한다.

Description

배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법{REVERSE BATTERY PROTECTION DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 역접속 방지 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것으로, 낮은 전압에서도 정상적으로 저전압 직류 변환 장치(Low voltage DC/DC Converter)가 동작할 수 있는 배터리 역접속 방지 장치 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에는 구동 모터에 고전압을 공급하는 고전압 배터리와 전장 장치에 저전압을 공급하는 저전압 배터리가 함께 사용된다.
그리고 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 배터리 충전은 외부 전원이나 차량 내부의 발전기를 통해 고전압 배터리를 충전하고, 고전압 배터리의 고전압을 변환하여 저전압 배터리를 충전하는 방식이 이용된다.
고전압을 저전압으로 변환하는 장치가 저전압 직류 변환 장치(Low voltage DC/DC Converter, 이하 "LDC"라 한다.)이며, 고전압 배터리를 저전압으로 변환하여 저전압 배터리를 충전하거나 부하장치에 전력을 전달하는 역할을 한다.
한편, 전장 시스템은 배터리 역접속에 따른 배터리 및 시스템의 손상을 방지하기 위해 배터리 역접속 방지 장치와 연결되어 있다.
여기서 배터리의 역접속이란, 회로에 연결된 배터리가 정방향이 아닌 역방향으로 연결된 것을 의미한다.
예를 들어 배터리 및 전장 시스템과 연결된 LDC의 경우, 배터리 충전 동작과 배터리 역접속 방지 동작을 동시에 수행하는 배터리 역접속 방지 장치가 필요하며, 일반적으로 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor, 이하 "MOS FET"이라 한다.)를 스위칭 소자로 사용한다.
구체적으로 MOS FET을 스위칭 소자로 사용하는 배터리 역접속 방지 장치는 MOS FET 내부의 다이오드를 통해 배터리 역접속을 방지하고, MOS FET의 소스와 드레인 사이로 채널 전류가 흘러서 배터리를 충전할 수 있다.
MOS FET을 스위칭 소자로 사용하는 일반적인 배터리 역접속 방지 장치를 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.
먼저 도 1을 참고하면, 도 1은 P채널 MOS FET을 사용하는 배터리 역접속 방지 장치이다.
도 1에 도시된 회로에서 배터리가 정방향으로 회로에 연결되면, MOS FET 내부 다이오드를 통해 흐르는 전류가 LDC의 출력 커패시터를 충전한다.
그리고 LDC의 출력 커패시터가 충전되면 LDC에 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 배터리 역접속 방지 장치에 전류가 흐르게 되어 MOS FET의 게이트에 전압이 인가된다.
MOS FET의 게이트에 전압이 인가됨에 따라 P채널이 형성되고, 형성된 채널을 통해 전류가 흐르게 되면서 다이오드에 흐르던 전류는 MOS FET의 채널을 통해 흐르면서 배터리를 충전한다.
반면에 배터리가 역방향으로 연결되면, MOS FET 내부의 다이오드를 통해 전류가 흐르지 않으므로 LDC의 출력 커패시터가 충전되지 않으며 MOS FET의 게이트에 전압이 인가되지 않아서 전류가 흐르지 않는다.
한편, 도 2는 N채널 MOS FET을 사용하는 배터리 역접속 방지 장치이다.
도 2에 도시된 회로에서, 배터리가 회로에 정방향으로 연결되면 MOS FET 내부 다이오드를 통해 흐르는 전류가 LDC의 출력 커패시터를 충전한다.
그리고 LDC의 출력 커패시터가 충전되면 LDC에 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 배터리 역접속 방지 장치에 전류가 흐르게 되어 MOS FET의 게이트에 전압이 인가된다.
MOS FET의 게이트에 전압이 인가되어 N채널이 형성되고, 형성된 채널을 통해 전류가 흐르게 되면서 다이오드에 흐르던 전류는 MOS FET의 채널을 통해 흐르면서 배터리를 충전한다.
반면에 배터리가 역방향으로 연결되면, MOS FET 내부의 다이오드를 통해 전류가 흐르지 않으므로 LDC의 출력 커패시터가 충전되지 않으며 MOS FET의 게이트에 전압이 인가되지 않아서 전류가 흐르지 않는다.
이처럼 도 1과 도 2의 배터리 역접속 방지 장치는 MOS FET의 종류만 차이가 있을 뿐 기본 동작은 동일하여서, 도 1과 도 2의 배터리 역접속 방지 장치는 배터리의 역접속을 방지하고 배터리를 충전하는 동작을 한다.
상술한 바와 같이, MOS FET을 스위칭 소자로 사용하는 종래의 기술들은 전원 회로에 전류가 흐르면서 배터리의 전압이 MOS FET의 게이트에 인가되는 방식을 사용한다.
이에 따라 MOS FET의 게이트 전압은 연결된 배터리의 전압에 의해 결정되고, 배터리의 전압 변동에 따라 MOS FET의 게이트 전압도 영향을 받는다.
그래서 연결된 배터리가 완충 상태이면 정상적인 전압이 MOS FET의 게이트에 인가되나, 배터리의 방전, 낮은 온도에 의한 콜드 크랭크(Cold Crank) 현상 등에 의해 배터리의 전압이 낮아지면 MOS FET의 게이트 전압도 낮아지는 문제가 있다.
그리고 MOS FET의 게이트 전압이 낮아지면 MOS FET이 정상 동작 범위에서 동작하지 못하게 되고, MOS FET의 드레인과 소스 사이의 저항(Rds)의 크기도 커져서 MOS FET에 흐르는 전류의 손실이 커지는 문제점이 있다.
또한, 배터리의 전압이 낮아지면 배터리 역접속 방지 장치에 정상적으로 전류가 흐르지 않아서 불안정한 상태로 동작하게 되는 문제도 있다.
본 발명은 배터리 충전 동작과 배터리 역접속 방지 동작을 동시에 수행할 수 있는 배터리 역접속 방지 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 연결된 배터리의 전압 크기 변동에 영향을 받지 않고 안정적인 배터리 충전 동작이 가능한 배터리 역접속 방지 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 역접속 방지 장치는 배터리의 전압을 측정하고, 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 이상이면 전기 신호를 발생시키는 신호발생부; 발생된 전기 신호를 직류 전압으로 변환하는 신호변환부; 및 변환된 직류 전압을 수신하면 배터리와 컨버터 사이에 전류가 흐르도록 스위칭하는 스위치부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호는 스위치부가 배터리에 전류가 흐르도록 스위칭하기 위한 동작 신호일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신호변환부는 수신한 전기 신호를 일정한 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기준 전압은 배터리가 정방향으로 배터리 역접속 방지 장치에 연결되는 경우에 측정될 수 있는 범위 내의 전압일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치부는 전계효과 트랜지스터를 포함하고, 신호변환부는 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 변환된 직류 전압을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신호변환부는 센터탭형 전파 정류 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 컨버터는 저전압 직류 변환 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 신호는 펄스 폭 변조 신호일 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 역접속 방지 장치에 연결된 배터리의 전압 크기 변화에 영향을 받지 않고 배터리 충전 동작과 배터리 역접속 방지 동작을 수행하는 배터리 역접속 방지 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 P 채널 MOS FET를 사용하는 일반적인 배터리 역접속 방지 장치를 나타낸다.
도 2는 N 채널 MOS FET를 사용하는 일반적인 배터리 역접속 방지 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 역접속 방지 장치의 연결 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 역접속 방지 장치의 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 역접속 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 배터리 역접속 방지 장치의 연결 구성에 대한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 PWM 신호의 변환을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 변환된 직류 전압 인가에 의한 스위칭을 나타낸다.
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.
또한 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.
도 3은 배터리 역접속 방지 장치(100)의 연결 구성을 나타낸다.
배터리 역접속 방지 장치(100)는 배터리(200), 저전압 직류 변환 장치(300)와 각각 연결된다.
따라서 배터리 역접속 방지 장치(100)는 배터리(200)와 저전압 직류 변환 장치(300)의 사이에서 배터리 충전 동작과 배터리 역접속 방지 동작을 동시에 수행할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 배터리 역접속 방지 장치(100)의 구성을 설명한다.
도 4는 배터리 역접속 방지 장치의 구성 블록도이다.
배터리 역접속 방지 장치(100)는 신호발생부(110), 신호변환부(120), 스위치부(130)를 포함한다.
신호발생부(110)는 연결된 배터리(200)의 전압을 측정하고, 측정된 배터리(200)의 전압이 기 준 전압 이상이면 전기 신호를 발생시킨다.
전기 신호는 후술할 스위치부(130)가 배터리(200)에 전류가 흐르도록 스위칭하기 위한 동작 신호이다.
그리고 전기 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다.
PWM 신호는 펄스폭 변조라고도 하며, 노이즈에 쉽게 손상될 수 있는 아날로그 신호를 노이즈에 강한 디지털 신호로 변환하는 방식 중의 하나이다.
PWM 신호와 PWM 신호을 통한 제어 방식은 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 신호발생부(110)는 측정된 배터리(200)의 전압이 기준 전압 이상이면 일정한 전기 신호를 발생시킬 수 있다.
따라서 신호발생부(110)는 측정된 배터리(200)의 전압이 기준 전압 이상이면 측정되는 배터리 전압의 크기 변동에 영향을 받지 않고 일정한 전기 신호를 발생시킬 수 있다.
그리고 신호발생부(110)가 발생시킨 전기 신호는 신호변환부(120)에 전달된다.
한편 기준 전압은 회로의 구성, 연결되는 배터리(200)의 사양, 배터리 역접속의 판단 방식 등 다양한 조건에 따라 설정될 수 있으므로, 배터리(200)가 정방향으로 접속된 경우 측정될 수 있는 범위 내에서 사용자 또는 설계자의 선택에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
신호변환부(120)는 신호발생부(110)가 발생시킨 전기 신호를 수신하여 직류 전압으로 변환시킨다.
신호변환부(120)는 입력된 전기 신호에 대응하여 일정한 직류 전압을 출력할 수 있다.
신호변환부(120)는 센터탭형 전파 정류 회로를 포함할 수 있어서, 입력된 전기 신호를 일정한 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다.
여기서 샌터탭형 전파 정류 회로는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 회로이며, 공지된 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
신호변환부(120)는 변환시킨 직류 전압을 스위치부(130)에 전달한다.
스위치부(130)는 신호변환부(120)가 변환한 직류 전압을 수신하여 연결된 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에 전류가 흐르도록 스위칭 할 수 있다.
스위치부(130)는 전계효과 트랜지스터를 포함할 수 있어서, 신호변환부(130)가 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 변환된 직류 전압을 전달할 수 있다.
여기서 컨버터(300)는 신호 또는 에너지의 형태를 바꾸는 장치로, 전력 분야에서 교류와 직류 간에 변환, 교류의 주파수 상호 변환, 상수의 변환 등을 하는 장치를 말한다.
그리고 컨버터(300)는 상술한 LDC를 포함할 수 있다.
스위치부(130)는 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에 위치할 수 있다.
스위치부(130)는 스위칭 동작 범위 내의 직류 전압을 수신하면, 스위치부(130)에 연결된 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에 전류가 흐르도록 스위칭 동작을 할 수 있다.
따라서 스위치부(130)가 스위칭 동작 범위 내의 직류 전압을 수신하지 못하는 경우, 스위치부(130)는 연결된 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에 전류가 흐르지 않도록 스위칭 동작을 할 수 있다.
이하 도 5 및 도 6를 참고하여, 배터리 역접속 방지 방법을 설명한다.
도 5는 배터리 역접속 방지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 배터리 역접속 방지 장치(100)의 연결 구성에 대한 예시도이다.
먼저 도 6을 참고하면, 배터리 역접속 방지 장치(100)는 신호발생부(110)가 배터리(200)에 병렬로 접속하여 배터리(200)의 전압을 측정할 수 있다.
신호발생부(110)가 측정된 배터리(200)의 전압에 대응하여 전기 신호를 발생시키고, 발생된 전기 신호는 신호변환부(120)로 전달된다.
신호변환부(120)는 전달받은 전기 신호를 일정한 크기의 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압은 스위치부(130)에 전달된다.
스위치부(130)는 전달된 직류 전압에 대응하여 스위칭 동작을 하고, 이에 따라 배터리(200)와 컨버터(300) 간에 전류가 흐르게 된다.
이하, 상술한 도 6의 예시도와 도 5의 흐름도를 기초로 배터리 역접속 방지 방법을 설명한다.
신호발생부(110)가 연결된 배터리(200)의 전압을 측정한다(S100).
신호발생부(110)는 측정된 배터리(200)의 전압이 기준 전압 이상인지 판단한다(S110).
신호발생부(110)는 측정된 배터리(200)의 전압이 기준 전압 이상이면 PWM 신호를 발생시킨다(S120).
반면에, 신호발생부(110)는 측정된 배터리(200)의 전압이 기준 전압 미만이면, 배터리 역접속 방지 장치(100)에 연결된 배터리(200)의 접속을 차단한다(S160).
이는 신호발생부(110)가 측정한 배터리(200)의 전압이 기준 전압 미만이면 배터리(200)가 정방향이 아닌 역방향으로 접속한 것으로 판단할 수 있기 때문이다.
예를 들어 기준 전압이 0V 일 때, 신호발생부(110)가 측정한 배터리(200)의 전압이 12V이면 배터리(200)가 정방향으로 접속한 것으로 판단하여 PWM 신호를 발생시킨다.
하지만 신호발생부(110)가 측정한 배터리(200)의 전압이 -12V이면, 신호발생부(110)는 측정된 배터리(200)의 전압이 기준 전압인 0V 보다 낮은 -12V 이므로 배터리(200)가 역접속한 것으로 판단하여 PWM 신호를 발생시키지 않는다.
그리고 신호발생부(110)는 배터리 역접속 방지 장치(100)에 연결된 배터리(200)의 접속을 차단할 수 있다.
신호발생부(110)는 배터리(200)가 역접속하면 PWM 신호를 발생시키지 않으므로, 이에 따라 신호변환부(120)가 직류 전압을 스위치부(130)에 인가하지 못한다.
예를 들면, 신호변환부(120)는 스위치부(130)의 MOS FET의 게이트에 직류 전압을 인가하지 못한다.
이에 따라 스위치부(130)가 회로에 전류가 흐르는 방향으로 스위칭 동작을 하지 않으므로 역접속 방지 장치(100)의 회로에 전류가 흐르지 않게 되므로 배터리(200)의 접속을 차단할 수 있다.
신호변환부(120)는 발생된 PWM 신호를 전달받아 직류 전압으로 변환한다(S130).
신호변환부(120)는 신호발생부(110)로부터 PWM 신호를 전달받아, 전달받은 PWM 신호를 일정한 크기의 진류 전압으로 변환할 수 있다.
신호변환부(120)의 PWM 신호 변환에 대해 도 7을 참고하여 설명한다.
도 7은 PWM 신호의 변환을 나타낸다.
신호발생부(110)가 측정한 배터리(200)의 전압이 기준 전압 이상이면, 신호발생부(110)는 PWM 신호를 발생시키고, 발생된 PWM 신호는 A 단을 통해 신호변환부(120)에 전달된다.
신호변환부(120)는 PWM 신호를 전달받아 일정한 크기의 직류 전압으로 변환한다.
도 7에 도시된 바와 같이, A 단으로 입력된 PWM 신호는 변압기를 거치며, 변압기의 변압 비율에 따라 PWM 신호의 크기가 일정 비율로 변환된다.
그리고 크기가 변환된 PWM 신호는 다이오드를 거치면서 정류작용에 의해 교류 형태의 입력이 직류 형태로 출력된다.
그래서 A 단으로 입력된 PWM 신호는 신호변환부(120)를 거치면서 일정한 크기의 직류 전압이 B 단으로 출력된다.
예를 들어 A 단으로 PWM 신호가 입력되면, 신호변환부(120)는 입력된 PWM 신호를 12V의 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압 12V를 B단을 통해 출력할 수 있다.
여기서 신호변환부(120)는 센터탭형 전파 정류 회로를 포함할 수 있고, 신호변환부(120)의 센터탭형 전파 정류 회로를 통해 입력된 PWM 신호가 일정한 크기의 직류 전압으로 변환될 수 있다.
한편, 신호발생부(110)는 측정된 배터리(200)의 전압이 기준 전압 이상이면 일정한 PWM 신호를 발생시키므로, 신호변환부(120)에도 일정한 PWM 신호가 입력된다.
따라서 신호변환부(120)는 일정한 PWM 신호를 수신하기 때문에, 일정한 크기의 직류 전압을 출력할 수 있다.
그래서 신호변환부(120)를 통해 일정한 크기의 직류 전압이 출력될 수 있다.
다시 도 5를 참고한다.
스위치부(130)는 변환된 직류 전압을 전달받아 연결된 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에 전류가 흐르도록 스위칭 동작을 한다(S140).
스위치부(130)는 신호변환부(120)로부터 전달받은 직류 전압에 대응하여 스위칭 동작을 할 수 있다.
스위치부(130)는 MOS FET를 포함할 수 있으며, 이에 따라 전달받는 직류 전압이 MOS FET의 문턱전압(threshold voltage) 이상이면 스위칭 동작을 할 수 있다.
도 8을 참고하여 스위치부(130)의 스위칭 동작을 이하 설명한다.
도 8은 신호변환부(120)에서 변환된 직류 전압이 스위치부(130)에 인가되어 스위치부(130)가 스위칭 동작을 하는 것을 나타낸다.
스위치부(130)는 신호변환부(120)로부터 변환된 직류 전압을 전달받는다.
예를 들어 도 7의 B단에서 출력된 12V의 직류 전압이 스위치부(130)의 N채널 MOS FET의 게이트 단으로 입력되어, MOS FET에 문턱 전압 이상의 게이트 전압이 인가된다.
이에 따라 N채널 MOS FET에 N 채널이 형성되어 소스(Source)와 드레인(Drain) 사이에 전류가 흐르게 된다.
이에 따라 배터리 역접속 방지 장치(100)의 회로에 전류가 흐르게 되고 이에 따라 배터리(200)와 LDC 사이에도 전류가 흐르게 된다.
하지만, 도 8의 B단으로 12V의 직류 전압이 스위치부(130)의 N채널 MOS FET의 게이트 단으로 입력되지 않으면, MOS FET에 문턱 전압 이상의 게이트 전압이 인가되지 않으므로 N채널 MOS FET의 게이트 단에 N채널이 형성되지 않아서 소스와 드레인 사이에 전류가 흐르지 않는다.
이에 따라 배터리 역접속 방지 장치(100)의 회로에 전류가 흐르지 않게 되고 이에 따라 배터리(200)와 LDC 사이에도 전류가 흐르지 않는다.
한편, 스위치부(130)는 신호변환부(120)에 의해 변환된 일정한 크기의 직류 전압이 수신하므로, 배터리(200)의 전압 크기 변동에 영향을 받지 않는다.
따라서, 스위치부(130)의 스위칭 동작은 신호변환부(120)에 의해 변환된 일정한 크기의 직류 전압에 의해 동작될 수 있을 뿐, 연결된 배터리(200)의 영향을 받지 않는다.
그러므로 스위치부(130)는 연결된 배터리(200)의 전압 변화에 영향을 받지 않고 안정적으로 스위칭 동작을 할 수 있다.
예를 들면, 스위치부(130)에 포함된 MOS FET은 신호변환부(120)로부터 일정한 크기의 게이트 전압을 수신하므로 항상 정상 동작 범위에서 동작할 수 있으며, MOS FET의 드레인과 소스 사이의 저항도 항상 일정한 크기를 유지하여서 MOS FET에 흐르는 전류의 손실도 줄일 수 있다.
다시 도 5를 참고한다.
스위치부(130)의 스위치 동작에 따라 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에 전류가 흘러서 배터리(200)가 충전된다(S150).
스위치부(130)가 배터리 역접속 방지 장치(100)와 연결된 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에 전류가 흐르도록 스위칭 동작하게 되어, 배터리(200)와 컨버터(300) 사이에도 전류가 흐르게 된다.
이에 따라 배터리(200)는 흐르는 전류에 의해 충전될 수 있다.
이처럼 본 발명인 배터리 역접속 방지 장치(100) 및 그 동작 방법은 연결된 배터리(200)의 전압 크기 변화에 영향을 받지 않고 일정한 크기의 직류 전압을 스위치부(130)에 전달할 수 있어서, 배터리 전압의 크기 변동에 영향을 받지 않고 동작 가능한 배터리 역접속 방지 장치(100)를 제공할 수 있다.
이에 따라 배터리(200)와 컨버터(300) 사이의 스위치가 안정적으로 동작할 수 있고, 배터리(200)에 흐르는 전류의 손실을 줄일 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.

Claims (8)

  1. 배터리 역접속 방지 장치에 있어서,
    배터리의 전압을 측정하고, 상기 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 이상이면 전기 신호를 발생시키는 신호발생부;
    상기 발생된 전기 신호를 직류 전압으로 변환하는 신호변환부; 및
    상기 변환된 직류 전압을 수신하면 상기 배터리와 컨버터 사이에 전류가 흐르도록 스위칭하는 스위치부를 포함하는
    배터리 역접속 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 신호는 상기 스위치부가 상기 배터리에 전류가 흐르도록 스위칭하기 위한 동작 신호인
    배터리 역접속 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호변환부는
    상기 수신한 전기 신호를 일정한 크기의 직류 전압으로 변환하는
    배터리 역접속 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전압은 상기 배터리가 정방향으로 상기 배터리 역접속 방지 장치에 연결되는 경우에 측정될 수 있는 범위 내의 전압인
    배터리 역접속 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위치부는 전계효과 트랜지스터를 포함하고,
    상기 신호변환부는 상기 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에 상기 변환된 직류 전압을 전달하는
    배터리 역접속 방지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호변환부는 센터탭형 전파 정류 회로를 포함하는
    배터리 역접속 방지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터는
    저전압 직류 변환 장치를 포함하는
    배터리 역접속 방지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전기 신호는 펄스 폭 변조 신호인
    배터리 역접속 방지 장치.
KR1020140009700A 2014-01-27 2014-01-27 배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법 KR20150089270A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140009700A KR20150089270A (ko) 2014-01-27 2014-01-27 배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법
US14/533,989 US9595822B2 (en) 2014-01-27 2014-11-05 Reverse battery protection device and operating method thereof
EP14193373.9A EP2899825A1 (en) 2014-01-27 2014-11-17 Reverse battery protection device and operating method thereof
JP2014246832A JP5941128B2 (ja) 2014-01-27 2014-12-05 バッテリ逆接続防止装置及びその動作方法
CN201510030635.0A CN104810802A (zh) 2014-01-27 2015-01-21 电池反向保护装置及其操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140009700A KR20150089270A (ko) 2014-01-27 2014-01-27 배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150089270A true KR20150089270A (ko) 2015-08-05

Family

ID=51982392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140009700A KR20150089270A (ko) 2014-01-27 2014-01-27 배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9595822B2 (ko)
EP (1) EP2899825A1 (ko)
JP (1) JP5941128B2 (ko)
KR (1) KR20150089270A (ko)
CN (1) CN104810802A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108352830A (zh) * 2015-11-23 2018-07-31 博世株式会社 具备二次故障防止电路的电子装置
KR20190137247A (ko) * 2018-06-01 2019-12-11 엘지이노텍 주식회사 역결선 보호를 위한 dc-dc컨버터 및 그 제어방법
KR20220032180A (ko) * 2020-09-07 2022-03-15 주식회사 현대케피코 차량용 전원 제어장치 및 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6109410B2 (ja) * 2014-03-28 2017-04-05 三菱電機株式会社 車載機器
KR20150114093A (ko) * 2014-03-31 2015-10-12 엘에스산전 주식회사 배터리 역접속 보호 시스템
JP2018046618A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 株式会社シンテックホズミ 充電システム及び充電方法
CN106532677A (zh) * 2017-01-05 2017-03-22 科蒂斯技术（苏州）有限公司 一种基于n‑mosfet的直流输入防反接电路
KR102298231B1 (ko) * 2017-10-19 2021-09-07 엘티소재주식회사 헤테로고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
EP3806267A4 (en) * 2018-06-01 2022-03-02 LG Innotek Co., Ltd. CONTINUOUS-CONTINUOUS CONVERTER FOR A SOLAR ENERGY STORAGE SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING IT
DE102018216595A1 (de) * 2018-09-27 2020-04-02 Zf Friedrichshafen Ag Verpolschutzvorrichtung zum elektrischen Schutz eines Gleichspannungswand-lers, Verfahren zum Bereitstellen eines elektrischen Schutzes eines Gleichspan-nungswandlers und Kraftfahrzeug mit einer Verpolschutzvorrichtung
TWI807862B (zh) * 2022-06-15 2023-07-01 新盛力科技股份有限公司 應用於電池模組之保護開關上的驅動電路

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5250624B2 (ko) * 1971-11-29 1977-12-26
US5539610A (en) 1993-05-26 1996-07-23 Siliconix Incorporated Floating drive technique for reverse battery protection
JPH08331768A (ja) * 1995-06-02 1996-12-13 Internatl Business Mach Corp <Ibm> バッテリの過放電保護回路
DE19717527A1 (de) 1997-04-25 1998-10-29 Bosch Gmbh Robert Elektronische Schaltung mit Verpolschutz
DE19941489A1 (de) 1999-09-01 2001-03-15 Bosch Gmbh Robert Schutzschaltung für eine Reihenschaltung aus Leistungshalbleiter-Endstufe und induktivem Verbraucher
US6803743B2 (en) * 2002-10-04 2004-10-12 Delphi Technologies, Inc. Jump start and reverse battery protection circuit
JP2004135478A (ja) 2002-10-15 2004-04-30 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 昇降圧兼用ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP4483751B2 (ja) 2005-09-16 2010-06-16 株式会社デンソー 電源逆接続保護回路
US7596007B2 (en) * 2005-10-14 2009-09-29 Astec International Limited Multiphase DC to DC converter
SI22945A (sl) * 2008-12-16 2010-06-30 IDS@d@o@o Postopek za baterijsko in pasivno napajanje RFID nalepke in preklopno vezje za izvajanje tega postopka
DE102009004225A1 (de) 2009-01-09 2010-07-15 Conti Temic Microelectronic Gmbh Spannungsversorgungseinrichtung für eine Last
US8817439B2 (en) * 2009-12-07 2014-08-26 International Rectifier Corporation Power delivery circuit having protection switch for reverse battery condition
DE102010028383A1 (de) 2010-04-29 2011-11-03 Krones Ag Verfahren zum Übergeben eines Artikels
DE102011007339A1 (de) 2011-04-14 2012-10-18 Zf Friedrichshafen Ag Versorgungsschaltungsanordnung
JP5432969B2 (ja) * 2011-10-31 2014-03-05 シャープ株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ、ソーラー充電システム、及び移動体

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108352830A (zh) * 2015-11-23 2018-07-31 博世株式会社 具备二次故障防止电路的电子装置
KR20190137247A (ko) * 2018-06-01 2019-12-11 엘지이노텍 주식회사 역결선 보호를 위한 dc-dc컨버터 및 그 제어방법
KR20220032180A (ko) * 2020-09-07 2022-03-15 주식회사 현대케피코 차량용 전원 제어장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015142505A (ja) 2015-08-03
EP2899825A1 (en) 2015-07-29
US9595822B2 (en) 2017-03-14
US20150214722A1 (en) 2015-07-30
CN104810802A (zh) 2015-07-29
JP5941128B2 (ja) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150089270A (ko) 배터리 역접속 방지 장치 및 그 동작 방법
US9831778B2 (en) Power-converting device and power conditioner using the same
KR101062265B1 (ko) 강압형 스위칭 레귤레이터
US8526204B2 (en) Power converter with electrical switching element
CN105009430B (zh) Dc-dc高压转换器
US20170155321A1 (en) Power-converting device and power conditioner using the same
US8023291B2 (en) Voltage detecting circuit and switching power source apparatus
US9160250B2 (en) Control circuit of power supply system
US20100214807A1 (en) Internal high-voltage current source in an ac/dc power converter
CN103887984A (zh) 隔离式变换器及应用其的开关电源
CN107294366B (zh) 预充电电路、直流-直流转换器和混合动力汽车
CN105446206A (zh) Usb和无线电力系统之间的电力切换控制
US9653907B2 (en) Protection system against reverse battery connection
CN104796015A (zh) 用于对同步整流器驱动电路供电的系统和方法
US20160079864A1 (en) Converter and method for controling the same
US8134847B2 (en) Circuit arrangement and method for converting an alternating voltage into a rectified voltage
US20140247532A1 (en) Magnetic excitation circuit for electromagnetic flow meter
US9921599B2 (en) Voltage switching circuit and power supply device with regulator
JP6137723B1 (ja) 電圧非降下型電源回路及びその応用回路
KR20140033577A (ko) 시스템 온 칩 구현이 가능하고 안전한 부트스트랩 기능을 제공하는 스위칭 모드 컨버터 및 그 제어 방법
KR101233354B1 (ko) 정류 소자를 이용한 반도체 스위치
JP2019009848A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ、これを用いた電源システム及び当該電源システムを用いた自動車
US10224832B2 (en) Power conversion device
US20140145671A1 (en) Battery switching charger and method for controlling battery switching charger
KR102019512B1 (ko) 전동압축기용 인버터를 위한 정전압 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20140127

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20161122

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20140127

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20170410

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20170927

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20170410

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I