KR20160047344A - 전류 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

전류 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전류 제어 장치는, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부; 상기 PWM 신호 생성부와 연결되고, 상기 PWM 신호를 수신하여 상기 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 생성하는 제1 스위치부; 상기 제1 스위치부와 연결되고, 상기 스위치 제어 신호를 수신하여 상기 스위치 제어 신호에 따라 정류기로부터 배터리로의 전류의 흐름을 연결 또는 차단하는 제2 스위치부; 및 상기 제2 스위치부와 연결되고, 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 상기 배터리로 제공하는 전류 강하부를 포함한다.

Description

전류 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling current}
본 발명은 전류 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호를 생성하고 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 통해 P채널 FET(Field Effect Transistor, 필드 효과 트랜지스터)를 제어하며 P채널 FET를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 배터리로 제공함으로써, 정류기로부터 배터리에 갑자기 많은 전류가 흐르지 않도록 전류를 제어하여 배터리에 고장 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 전류 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
2차 전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
일반적으로 배터리의 충전 시 이용되는 전원은 직류이고, 모터 등을 통해 발전되어 생산된 전원은 교류이다. 따라서, 배터리를 충전하기 위해서는 발전되어 생산된 교류 전원을 직류 전원으로 변환해 줄 필요가 있으며, 이러한 변환을 수행하는 것이 정류기이다. 즉, 배터리는 정류기를 통해 충전에 필요한 전류를 공급받게 된다.
리튬 이차 전지 이전에 자동차 등에 이용되던 종래의 납축 전지의 경우에는, 납축 전지의 내부 저항이 높아 충전 시 배터리로 흘러 들어가는 전류의 전류값이 높지 않아 배터리에 문제가 발생할 염려가 없었기 때문에 배터리로 흘러 들어가는 전류를 제한하는 전류 제어 기능이 필요하지 않았다. 따라서, 종래의 납축 전지와 연결된 정류기에는 전류 제어 기능이 포함되지 않았다.
이에 반해, 최근 전기 자동차 등에 이용되는 리튬 이차 전지의 경우에는, 리튬 이차 전지의 내부 저항이 낮아 충전 시 배터리로 흘러 들어가는 전류의 전류값이 높아 이를 제한하는 전류 제어 기능이 필요하다.
따라서, 종래의 납축 전지를 이용한 장치에서 납축 전지를 리튬 이차 전지로 교체하고자 하는 경우에는 전류 제어 기능의 부재로 인하여 쉽게 교체할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 고용량 등의 필요에 의해 복수의 배터리를 병렬로 연결하여 사용하는 장비에서는 정류기에서 전류 제어를 하기가 어렵기 때문에 배터리의 보호를 위하여 별도의 전류 제어 기능이 수행될 필요가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0086060 호
본 발명의 목적은, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호를 생성하고 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 통해 P채널 FET(Field Effect Transistor, 필드 효과 트랜지스터)를 제어하며 P채널 FET를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 배터리로 제공함으로써, 정류기로부터 배터리에 갑자기 많은 전류가 흐르지 않도록 전류를 제어하여 배터리에 고장 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 전류 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치는, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부; 상기 PWM 신호 생성부와 연결되고, 상기 PWM 신호를 수신하여 상기 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 생성하는 제1 스위치부; 상기 제1 스위치부와 연결되고, 상기 스위치 제어 신호를 수신하여 상기 스위치 제어 신호에 따라 정류기로부터 배터리로의 전류의 흐름을 연결 또는 차단하는 제2 스위치부; 및 상기 제2 스위치부와 연결되고, 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 상기 배터리로 제공하는 전류 강하부를 포함하여 구성된다.
상기 전류 제어 장치는, 배터리의 전압을 측정하는 배터리 전압 측정부; 및 정류기의 전압을 측정하는 정류기 전압 측정부를 더 포함하되, 상기 PWM 신호 생성부는, 상기 정류기의 전압이 상기 배터리의 전압보다 높으면 상기 PWM 신호를 송신할 수 있다.
상기 전류 제어 장치는, 상기 전류 강하부를 통과하여 상기 배터리로 유입되는 전류값을 측정하는 전류 측정부를 포함하되, 상기 PWM 신호 생성부는, 측정된 상기 전류값이 소정의 전류값 이상인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키고, 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 미만인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시킬 수 있다.
상기 전류 제어 장치는, 상기 제2 스위치부의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함하되, 상기 PWM 신호 생성부는, 측정된 상기 온도가 소정의 온도를 초과하는 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 스위치부는, NPN형 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제2 스위치부는, P채널 FET(Field Effect Transistor, 필드 효과 트랜지스터)를 포함할 수 있다.
상기 전류 강하부는, 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 파형의 고주파 성분을 제거하고 고주파 성분이 제거된 전류의 전류값의 평균값을 전류값으로 출력하는 벅 컨버터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법은, PWM 신호 생성부가 PWM 신호를 생성하는 단계; 상기 PWM 신호 생성부와 연결된 제1 스위치부가 상기 PWM 신호를 수신하여 상기 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 스위치부와 연결된 제2 스위치부가 상기 스위치 제어 신호를 수신하여 상기 스위치 제어 신호에 따라 정류기로부터 배터리로의 전류의 흐름을 연결 또는 차단하는 단계; 및 상기 제2 스위치부와 연결된 전류 강하부가 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 상기 배터리로 제공하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 전류 제어 방법은, 배터리 전압 측정부가 배터리의 전압을 측정하는 단계; 정류기 전압 측정부가 정류기의 전압을 측정하는 단계; 및 상기 PWM 신호 생성부가, 상기 정류기의 전압이 상기 배터리의 전압보다 높으면 상기 PWM 신호를 송신하는 단계를 더 포함할수 있다.
전류 측정부가 상기 전류 강하부를 통과하여 상기 배터리로 유입되는 전류값을 측정하는 단계; 및 상기 PWM 신호 생성부가, 측정된 상기 전류값이 소정의 전류값 이상인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키고, 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 미만인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전류 제어 방법은, 온도 측정부가 상기 제2 스위치부의 온도를 측정하는 단계; 및 상기 PWM 신호 생성부가, 측정된 상기 온도가 소정의 온도를 초과하는 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 스위치부는, NPN형 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제2 스위치부는, P채널 FET을 포함할 수 있다.
상기 전류 강하부는, 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 파형의 고주파 성분을 제거하고 고주파 성분이 제거된 전류의 전류값의 평균값을 전류값으로 출력하는 벅 컨버터일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호를 생성하고 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 통해 P채널 FET(Field Effect Transister, 필드 효과 트랜지스터)를 제어하며 P채널 FET를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 배터리로 제공함으로써, 정류기로부터 배터리에 갑자기 많은 전류가 흐르지 않도록 전류를 제어하여 배터리에 고장 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 전류 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치가 전기 자동차(1)에 적용된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치는 전기 자동차 이외에도 가정용 또는 산업용 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.
전기 자동차(1)는 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(10)는 모터(50) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(40)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.
여기서, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.
또한, 배터리(10)는 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 전지 팩으로 형성된다. 그리고, 이러한 전지 팩이 하나 이상 구비되어 배터리(10)를 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 BMS(20)는 후술하는 전류 제어 장치(도 2의 100)를 포함하거나 전류 제어 장치에 연결되어 동작할 수 있다. BMS(20)는 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호를 생성하고 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 통해 P채널 FET(Field Effect Transistor, 필드 효과 트랜지스터)를 제어하며 P채널 FET를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 배터리(10)로 제공할 수 있다.
ECU(30)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.
또한, ECU(30)는 BMS(20)에 의해 배터리(10)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(40)에 제어 신호를 보낸다.
인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다.
모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치 및 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치(100)는 배터리(10) 및 정류기(11) 사이에 연결되어 정류기(11)로부터 배터리(10)에 갑자기 많은 전류가 흐르지 않도록 전류를 제어하여 배터리에 고장 등의 문제가 발생하는 것을 방지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치(100)는 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호 생성부(110), 제1 스위치부(120), 제2 스위치부(130), 전류 강하부(140), 배터리 전압 측정부(150), 정류기 전압 측정부(160), 전류 측정부(170) 및 온도 측정부(180)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 전류 제어 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
PWM 신호 생성부(110)는 PWM 신호를 생성한다. PWM 신호는 펄스 진폭은 일정하나 펄스의 폭을 변조 신호의 진폭에 따라 변화시켜 변조한 신호로서, 변조 신호의 진폭이 클 때는 펄스의 폭이 넓어지고, 진폭이 작을 때는 펄스의 폭이 좁아진다. 일 실시예에서, PWM 신호 생성부(110)는 BMS(20)에 포함된 MCU(Micro Controller Unit)의 형태로 구현될 수 있다.
제1 스위치부(120)는 PWM 신호 생성부(110)와 연결되고, 상기 PWM 신호를 수신하여 상기 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 생성한다. 일 실시예에서, 제1 스위치부(120)는 NPN형 트랜지스터(121) 및 두 개의 저항(122, 123)을 포함하는 트랜지스터 스위치로 구성될 수 있으며, 일반적인 NPN형 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스위치와 동일하게 동작한다. NPN형 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스위치의 동작 원리는 공지되어 있으므로 동작 원리에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
제1 스위치부(120)는 베이스(base)가 PWM 신호 생성부(110)와 연결되고, 컬렉터(collector)가 제2 스위치부(130)와 연결되며, 이미터(emitter)가 접지와 연결된다. 제1 스위치부(120)는 PWM 신호 생성부(110)로부터 상기 PWM 신호를 수신하고, 상기 PWM 신호가 하이(HIGH)인 경우 온 상태가 되고 로우(LOW)인 경우 오프 상태가 된다.
제2 스위치부(130)는 제1 스위치부(120)와 연결되고, 상기 스위치 제어 신호를 수신하여 상기 스위치 제어 신호에 따라 정류기(11)로부터 배터리(10)로의 전류의 흐름을 연결 또는 차단한다. 일 실시예에서, 제2 스위치부(130)는 P채널 FET(Field Effect Transistor, 필드 효과 트랜지스터)(131), 두 개의 저항(132, 133) 및 다이오드(134)를 포함하여 구성될 수 있으며, 두 개의 저항(132, 133)은 정류기(11)로부터 인가되는 전원의 전압을 분배하는 역할을 수행하며, 다이오드(134)는 P채널 FET(131)에 인가되는 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 수행한다. 일 실시예에서, 다이오드(134)는 제너 다이오드일 수 있다.
제2 스위치부(130)는 게이트(gate)가 제1 스위치부(120)와 연결되고, 소스(source)가 정류기(11)와 연결되며, 드레인(drain)이 전류 강하부(140)와 연결된다. 제2 스위치부(130)는 제1 스위치부(120)로부터 스위치 제어 신호를 수신하고, 상기 PWM 신호가 하이인 경우 제1 스위치부(120)가 온 상태가 됨에 따라 두 개의 저항(132, 133)에 전압이 인가되고 P채널 FET(131)의 게이트와 소스에 전압이 걸리게 되면서 게이트에 스위치 제어 신호로서 로우가 입력되게 되고 P채널 FET(131)이 온 상태가 되게 되며, 반대로 상기 PWM 신호가 로우인 경우, 제1 스위치부(120)가 오프 상태가 됨에 따라 P채널 FET(131)도 오프 상태가 된다.
이에 따라, 정류기(11)로부터의 전류는 PWM 신호에 대응하여 하이 및 로우로 전환되는 펄스 형태의 전류로 흐르게 된다.
전류 강하부(140)는 제2 스위치부(130)와 연결되고, 제2 스위치부(130)를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 배터리(10)로 제공한다. 일 실시예에서, 전류 강하부(140)는 제2 스위치부(130)를 통과한 전류의 파형의 고주파 성분을 제거하고 고주파 성분이 제거된 전류의 전류값의 평균값을 전류값으로 출력하는 벅(buck) 컨버터일 수 있다. 이 경우, 전류 강하부(140)는 인덕터(141), 캐패시터(142) 및 다이오드(143)를 포함할 수 있다.
정류기(11)로부터 흐르는 펄스 형태의 전류가 하이인 경우, 인덕터(141)로 전류가 흐르게 되고 이에 따라 인덕터(141)에 에너지가 축적되고 캐패시터(142)와 배터리(10)로 전류가 증가하면서 흐르게 된다. 그리고 정류기(11)로부터 흐르는 펄스 형태의 전류가 로우인 경우, 다이오드(143)는 인덕터(141)에 축적된 에너지인 인덕터 전류가 캐패시터(142)와 배터리(10)로 흐르도록 만들어 준다. 이 때, 인덕터 전류는 정류기(11)로부터 흐르는 펄스 형태의 전류가 다시 하이가 될 때까지 감소하게 된다.
즉, 인덕터(141), 캐패시터(142) 및 다이오드(143)로 구성된 전류 강하부(140)는 정류기(11)로부터 흐르는 펄스 형태의 전류를 평활하여 직류 전류로 출력하도록 한다. 이 때, 전류 강하부(140)로부터 출력되는 전류의 전류값은 정류기(11)의 전류값보다 낮아지게 된다.
배터리 전압 측정부(150)는 배터리(10)의 전압을 측정하고, 정류기 전압 측정부(160)는 정류기(11)의 전압을 측정한다. 일 실시예에서, PWM 신호 생성부(110)는 정류기 전압 측정부(160)에서 측정된 정류기(11)의 전압이 배터리 전압 측정부(150)에서 측정된 배터리(10)의 전압보다 높으면 상기 PWM 신호를 송신하여, 배터리(10)의 충전이 시작되도록 할 수 있다.
전류 측정부(160)는 전류 강하부(140)를 통과하여 배터리(10)로 유입되는 전류값을 측정한다. 일 실시예에서, PWM 신호 생성부(110)는 전류 측정부(160)에서 측정된 상기 전류값이 소정의 전류값 이상인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키고, 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 미만인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시킬 수 있다. 즉, PWM 신호 생성부(110)는 배터리(10)로 유입되는 전류값이 소정의 전류값 이상인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시켜 배터리(10)로 유입되는 전류값을 감소시키고, 배터리(10)로 유입되는 전류값이 소정의 전류값 미만인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시켜 배터리(10)로 유입되는 전류값을 증가시킬 수 있다.
전류 측정부(160)는 전류 강하부(140)와 배터리(10) 사이의 저항(171)에 흐르는 전류를 측정하여 배터리(10)로 유입되는 전류값을 측정할 수 있다. 이 때, 저항(171)은 션트(shunt) 저항일 수 있다.
온도 측정부(170)는 제2 스위치부(130)의 온도(180)를 측정한다. 일 실시예에서, PWM 신호 생성부(110)는 측정된 상기 온도가 소정의 온도를 초과하는 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시킬 수 있다. 즉, PWM 신호 생성부(110)는 제2 스위치부의 온도(180)가 소정의 온도를 초과하여 제2 스위치부(130)의 P채널 FET(131)에 이상이 발생할 우려가 잇는 경우에는 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시켜 P채널 FET(131)에 흐르는 전류값을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법은 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 장치에 의해 수행될 수 있으며, 설명의 중복을 막기 위하여 도 2에서 설명한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 도 2의 설명을 준용하고 이를 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법이 시작되면, 먼저 배터리 전압 측정부가 배터리의 전압을 측정하고(S201), 정류기 전압 측정부가 정류기의 전압을 측정한다(S202). 그리고 상기 정류기의 전압이 상기 배터리의 전압보다 높은지 여부를 확인하여(S203), 높으면 PWM 신호 생성부가 PWM 신호를 생성하고 송신(S204)하여, 배터리의 충전이 시작되도록 한다. 일 실시예에서, PWM 신호 생성부가 생성하는 PWM 신호는 10%의 펄스 폭을 가질 수 있다.
단계(S204)에서 PWM 신호 생성부에서 PWM 신호가 생성되고 송신되면, 상기 PWM 신호 생성부와 연결된 제1 스위치부가 상기 PWM 신호를 수신하여 상기 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 스위치부와 연결된 제2 스위치부가 상기 스위치 제어 신호를 수신하여 상기 스위치 제어 신호에 따라 정류기로부터 배터리로의 전류의 흐름을 연결 또는 차단하며, 상기 제2 스위치부와 연결된 전류 강하부가 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 상기 배터리로 제공함으로써, 배터리를 충전하게 된다.
단계(S203)에서 상기 정류기의 전압이 상기 배터리의 전압보다 높지 않은 경우에는 다시 단계(S201)로 돌아가서, 배터리 전압을 측정한다.
단계(S204)에서 PWM 신호가 생성되고 송신되면, 온도 측정부가 상기 제2 스위치부의 온도를 측정한다(S205). 그리고 측정된 상기 온도가 소정의 온도를 초과하는지 여부를 확인하여(S206), 초과하는 경우 정류기 전압이 배터리 전압보다 여전히 높은지 확인하고(S207), 높은 경우에는 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시킨 후(S208), 계속 배터리의 충전을 지속하고, 높지 않은 경우에는 배터리의 충전을 중단하고 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법을 종료한다.
단계(S206)에서 측정된 상기 온도가 소정의 온도를 초과하지 않는 경우에는, 전류 측정부가 상기 전류 강하부를 통과하여 상기 배터리로 유입되는 전류값을 측정한다(S209). 그리고 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 미만인지 여부를 확인하여(S210), 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 이상인 경우 정류기 전압이 배터리 전압보다 여전히 높은지 확인하고(S207), 높은 경우에는 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시킨 후(S208), 계속 배터리의 충전을 지속하고, 높지 않은 경우에는 배터리의 충전을 중단하고 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법을 종료한다.
단계(S209)에서 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 미만인 경우 정류기 전압이 배터리 전압보다 여전히 높은지 확인하고(S211), 높은 경우에는 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시킨 후(S212), 계속 배터리의 충전을 지속하고, 높지 않은 경우에는 배터리의 충전을 중단하고 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 제어 방법을 종료한다.
전술한 전류 제어 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
100: 전류 제어 장치
110: PWM 신호 생성부
120: 제1 스위치부
130: 제2 스위치부
140: 전류 강하부
150: 배터리 전압 측정부
160: 정류기 전압 측정부
170: 전류 측정부
180: 온도 측정부

Claims (14)

  1. PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부;
    상기 PWM 신호 생성부와 연결되고, 상기 PWM 신호를 수신하여 상기 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 생성하는 제1 스위치부;
    상기 제1 스위치부와 연결되고, 상기 스위치 제어 신호를 수신하여 상기 스위치 제어 신호에 따라 정류기로부터 배터리로의 전류의 흐름을 연결 또는 차단하는 제2 스위치부; 및
    상기 제2 스위치부와 연결되고, 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 상기 배터리로 제공하는 전류 강하부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    배터리의 전압을 측정하는 배터리 전압 측정부; 및
    정류기의 전압을 측정하는 정류기 전압 측정부를 더 포함하되,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    상기 정류기의 전압이 상기 배터리의 전압보다 높으면 상기 PWM 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 강하부를 통과하여 상기 배터리로 유입되는 전류값을 측정하는 전류 측정부를 포함하되,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    측정된 상기 전류값이 소정의 전류값 이상인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키고, 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 미만인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전류 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스위치부의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함하되,
    상기 PWM 신호 생성부는,
    측정된 상기 온도가 소정의 온도를 초과하는 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전류 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치부는,
    NPN형 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스위치부는,
    P채널 FET(Field Effect Transistor, 필드 효과 트랜지스터)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전류 강하부는,
    상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 파형의 고주파 성분을 제거하고 고주파 성분이 제거된 전류의 전류값의 평균값을 전류값으로 출력하는 벅 컨버터인 것을 특징으로 하는 전류 제어 장치.
  8. PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호 생성부가 PWM 신호를 생성하는 단계;
    상기 PWM 신호 생성부와 연결된 제1 스위치부가 상기 PWM 신호를 수신하여 상기 PWM 신호에 대응하는 스위치 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 스위치부와 연결된 제2 스위치부가 상기 스위치 제어 신호를 수신하여 상기 스위치 제어 신호에 따라 정류기로부터 배터리로의 전류의 흐름을 연결 또는 차단하는 단계; 및
    상기 제2 스위치부와 연결된 전류 강하부가 상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 전류값을 강하시켜 강하된 전류값을 가진 전류를 상기 배터리로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    배터리 전압 측정부가 배터리의 전압을 측정하는 단계;
    정류기 전압 측정부가 정류기의 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 PWM 신호 생성부가, 상기 정류기의 전압이 상기 배터리의 전압보다 높으면 상기 PWM 신호를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    전류 측정부가 상기 전류 강하부를 통과하여 상기 배터리로 유입되는 전류값을 측정하는 단계; 및
    상기 PWM 신호 생성부가, 측정된 상기 전류값이 소정의 전류값 이상인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키고, 측정된 상기 전류값이 상기 소정의 전류값 미만인 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    온도 측정부가 상기 제2 스위치부의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 PWM 신호 생성부가, 측정된 상기 온도가 소정의 온도를 초과하는 경우 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 스위치부는,
    NPN형 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 스위치부는,
    P채널 FET(Field Effect Transistor, 필드 효과 트랜지스터)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전류 강하부는,
    상기 제2 스위치부를 통과한 전류의 파형의 고주파 성분을 제거하고 고주파 성분이 제거된 전류의 전류값의 평균값을 전류값으로 출력하는 벅 컨버터인 것을 특징으로 하는 전류 제어 방법.
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