KR20210118505A - 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법 - Google Patents

트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210118505A
KR20210118505A KR1020200034796A KR20200034796A KR20210118505A KR 20210118505 A KR20210118505 A KR 20210118505A KR 1020200034796 A KR1020200034796 A KR 1020200034796A KR 20200034796 A KR20200034796 A KR 20200034796A KR 20210118505 A KR20210118505 A KR 20210118505A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
mode
charging
current
voltage
Prior art date
Application number
KR1020200034796A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102363509B1 (ko
Inventor
박성민
Original Assignee
박성민
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 박성민 filed Critical 박성민
Priority to KR1020200034796A priority Critical patent/KR102363509B1/ko
Publication of KR20210118505A publication Critical patent/KR20210118505A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102363509B1 publication Critical patent/KR102363509B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04—Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks
    • H02H1/043—Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks to inrush currents
    • 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
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
    • H02H9/002—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off limiting inrush current on switching on of inductive loads subjected to remanence, e.g. transformers
    • 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
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • 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
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • 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
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/20—Inrush current reduction, i.e. avoiding high currents when connecting the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치가 개시된다. 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치는, 메모리장치에 저장된 배터리데이터셋을 초기화시키는 데이터초기화부; 상기 메모리장치에 상기 배터리데이터셋에 포함되는 데이터를 설정하는 기록모드, 기설정된 전압을 인가하여 배터리를 충전하는 충전모드 및 상기 배터리의 상태를 실시간 모니터링하여 돌입전류를 차단하는 차단기모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 입력받는 모드선택부; 및 상기 모드선택부에서 선택된 모드에 기초하여 데이터를 처리하고, 상기 메모리장치에 저장된 데이터를 갱신하는 데이터제어부;를 포함한다.

Description

트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법{BATTERY MONITORING AND CUT-OFF APPARATUS FOR TRACTION SYSTEM AND METHOD OF THEREOF}
본 발명은 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 트랙션 시스템에서 배터리 전원의 인가 및 충전 또는 사용중인 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 전력소자를 이용하여 인가되는 전압 전류를 제어하여 돌입전류를 차단하며 배터리와 트랙션 시스템에 장착되어 있는 주변 전자기기를 보호하기 위한 모니터링 및 차단장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기/전자기기 또는 자동차의 전자제어 분야 등에서 전원이 켜지는 상태로 전환되는 순간에 출력단의 용량성 부하로 인해 돌입전류가 발생할 수 있으며, 이에 따라 해당 기기가 성능이 저하되거나, 오동작과 기기의 수명 및 데미지로 인한 문제점이 발생될 수 있다.
돌입전류는 기기의 전원이 인가될 때 회로 내에서 일시적으로 발생하는 대용량의 전류를 말하는 것으로, 제한된 순간 허용 전류를 초과하여 발생하는 경우, 오동작 및 기기의 손상을 유발시키는 원인이 된다.
종래 기술인 한국등록특허 제10-1826179호는 릴레이 접점 방식을 사용하여 돌입전류의 회로 내 유입을 차단할 수 있는 돌입전류의 차단 회로장치에 대하여 개시하고 있으며, 한국공개특허 제10-2017-0073150호는 충전 초기에 발생되는 돌입전류를 감소시키기 위하여 충전 초기에는 전류를 제한하고, 이후에는 전류의 제한을 없애는 전기자동차 충전장치 내 돌입전류 감소모듈에 대하여 개시하고 있다.
그러나, 별도의 모듈을 추가하여 돌입전류를 제한하는 경우, 낭비되는 전력 소모가 크고, 구성에서의 사이즈가 커지며 부품 수가 증가하여 제품의 비용이 높게 책정되며, 충전 중에 발생되는 돌입전류는 제한하지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 최소전력을 이용하여 발생되는 돌입전류를 제한하고, 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하여 충전 중에도 발생되는 돌입전류를 차단할 수 있는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치에 관한 연구가 필요하다.
본 발명은 충전중인 배터리에 대해 충전모드와 차단기모드가 설정된 조건에 기초하여 선택적으로 동작됨으로써, 출력단 및 회로의 단락 여부를 사전에 감지하여 안정성을 높이고, 충전 중인 상태에서 발생되는 돌입전류를 차단할 수 있는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고, 충전 시 전력소자의 제어 전압을 가변하여 돌입전류를 차단하고, 배터리의 상태가 안정화된 경우, 전력소자의 저항 값을 최소화 시키도록, 전력소자에 포화전압을 인가함으로써, 전력소자의 발열을 최소화하고, 전력소자의 손실을 최소화시킬 수 있는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배터리에 충전되는 과전압 및 과전류에 대해 전력소자를 이용한 정전류 제어가 제공됨으로써, 충전기 사양이 배터리의 사양과 일치하지 않는 경우에도 배터리를 충전할 수 있고, 과전압 또는 과전류로 인한 배터리의 손상을 방지할 수 있는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치는 메모리장치에 저장된 배터리데이터셋을 초기화시키는 데이터초기화부, 메모리장치에 배터리데이터셋에 포함되는 데이터를 설정하는 기록모드, 기설정된 전압을 인가하여 배터리를 충전하는 충전모드 및 배터리의 상태를 실시간 모니터링하여 돌입전류를 차단하는 차단기모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 입력받는 모드선택부 및 모드선택부에서 선택된 모드에 기초하여 데이터를 처리하고, 메모리장치에 저장된 데이터를 갱신하는 데이터제어부를 포함한다.
또한, 차단기모드는, 차단기가 최초 동작될 때, 배터리에서 부하단으로 유입되는 전류를 제어하는 전력소자의 제어를 위한 전압을 가변하는 타이머 동작이 실행되고, 전력소자에 인가된 제어 전압에 대응하여 제한되는 전류를 이용하여 돌입전류를 차단하되, 전력소자가 포함된 회로의 전기적 단락 여부를 판단하고, 회로 내에 단락회로가 형성되지 않은 경우, 전력소자가 정상동작하며, 회로 내에 단락회로가 형성된 경우, 전력소자의 동작을 오프시키고, 차단기의 최초 동작이 수행된 후 타이머가 종료된 경우, 전력소자의 제어전압으로 기설정된 포화전압이 공급되며, 충전모드는, 배터리의 전압, 전류 및 충전기의 충전전압, 충전전류 중 적어도 어느 하나에 기초하여 배터리의 충전가능 여부를 판단하고 배터리의 충전을 제어하되, 충전이 가능한 경우, 차단기모드로 진입하여 배터리의 상태를 모니터링하고, 충전중인 배터리에 대해 기설정된 시간동안 타이머 동작을 수행하여 전력소자에 인가되는 전압을 가변하여 돌입전류를 차단하고, 타이머 동작이 종료된 경우, 전력소자의 제어전압으로 기설정된 포화전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 충전모드는, 배터리에 인가되는 전압 및 전류를 측정하되, 배터리에 인가되는 전원 및 전류 중 적어도 어느 하나가 기설정된 범위를 초과하는 경우에는 비상충전을 수행하고, 배터리의 과충전 및 과전류를 방지하는 보호회로와 정전류 제어를 위한 기능을 포함하되, 비상충전은, 배터리에 인가되는 전압 및 전류 중 적어도 어느 하나가 기설정된 범위를 초과하는 경우에 자동으로 수행되되, 전력소자를 이용하여 배터리에 인가되는 전류를 기설정된 크기로 변환하고, 변환된 전류를 이용하여 배터리를 충전하며, 배터리에 충전된 용량이 기지정된 조건을 만족하는 경우, 전력소자의 동작이 중단되고, 배터리의 충전이 자동으로 종료되는 것을 특징으로 한다.
또한, 보호회로는, 기설정된 시간동안 배터리의 충전이 이루어지지 않는 경우, 배터리의 충전을 자동으로 종료하고, 배터리 및 상기 충전기 중 적어도 어느 하나의 이상 여부를 판단하여 사용자에게 이상 여부를 전달하는 알림 기능을 포함하고, 배터리에 유입되는 전류 및 전압의 용량이 기설정된 최대 충전용량을 초과하는 것으로 진단되는 경우, 배터리의 충전용량이 최대 충전용량이 되도록 배터리를 방전시키며, 충전기를 제외한 경로를 통해 배터리로 유입되는 유입전압을 방전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 차단기모드 및 충전모드는, 배터리에 입력 또는 출력 전류를 제어하는 전력소자의 제어 전압을 가변하여 돌입전류를 차단하고, 전력소자에 의해 가변된 전류의 크기에 기초하여 배터리의 충전 및 방전 상태를 제어하되, 차단기모드 및 충전모드는 각 모드별로 하나의 전력소자를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 메모리장치에 저장된 데이터를 기설정된 배터리데이터셋에 기초하여 저장된 데이터를 초기화시키는 제1 단계, 메모리장치에 배터리데이터셋에 포함된 데이터를 설정하는 기록모드, 기설정된 전압을 인가하여 배터리를 충전하는 충전모드 및 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하여 돌입전류를 차단하는 차단기모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 선택하는 제2단계 및 제2 단계에서 선택된 모드에 기초하여 데이터를 처리하고, 메모리장치에 저장된 데이터를 갱신하는 제3 단계를 포함한다.
본 발명의 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치는 충전중인 배터리에 대해 충전모드와 차단기모드가 설정된 조건에 기초하여 선택적으로 동작됨으로써, 출력단 및 회로의 단락 여부를 사전에 감지하여 안정성을 높이고, 충전 중인 상태에서 발생되는 돌입전류를 차단할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고, 충전 초기단계에서 전력소자의 제어 전압 및 전류를 가변하여 돌입전류를 차단하고, 배터리의 상태가 안정화된 경우, 전력소자의 저항 값을 최소화 시키도록, 전력소자에 포화전압을 인가함으로써, 전력소자의 발열을 최소화하고, 전력소자의 손실을 최소화시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 충전 모드에서 배터리에 인가되는 전류를 제어하는 구성이 포함됨으로써, 비상 상황에서 충전기의 사양이 배터리의 충전 사양보다 높은 경우 소정 비율까지 배터리를 충전할 수 있고, 충전되는 배터리의 상태를 모니터링 하여 과전압 또는 과전류로 인한 배터리의 손상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 전력소자 출력특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 기록모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 차단기모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 충전모드를 설명하기 위한 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시례 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시례들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 전력소자 출력특성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 기록모드를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 차단기모드를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시례에 따른 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치의 충전모드를 설명하기 위한 도면이다.
<실시례 1>
도 1을 참고하면, 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 (100)는 데이터초기화부(110), 모드선택부(120) 및 데이터제어부(130)을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 데이터초기화부(110)는 EEPROM 등을 포함하는 메모리장치에 저장된 배터리데이터셋을 초기화시킬 수 있으며, 상기 배터리데이터셋은 배터리 충전전압, 방전전압, 제어방식, 전류범위, 과전압기준 및 과전류기준 등의 데이터를 포함할 수 있다.
상기 모드선택부(120)는 상기 메모리장치에 상기 배터리데이터셋에 포함되는 데이터를 설정하는 기록모드, 기설정된 전압을 인가하여 배터리를 충전하는 충전모드 및 상기 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하여 돌입전류를 차단하는 차단기 모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 입력받을 수 있다.
또한, 다수개의 모드를 입력받은 경우, 기설정된 우선순위에 의해 순차적으로 선택된 모드가 수행될 수 있다.
상기 데이터제어부(130)는 상기 모드선택부(120)에서 선택된 모드에 기초하여 데이터를 처리하고, 상기 메모리장치에 저장된 데이터를 갱신할 수 있다.
예를 들어, 상기 모드선택부(120)에서 상기 충전모드가 선택되어 배터리의 충전이 수행되는 경우, 상기 배터리를 충전하는데 소요된 시간, 인가된 전압 및 전류 등의 데이터가 상기 메모리장치에 저장될 수 있다.
한편, 상기 차단기모드는 차단기가 최초 동작될 때, 상기 배터리에서 부하단에 유입되는 전류를 제어하는 전력소자의 제어 전압을 가변하는 타이머 동작이 실행되고, 상기 전력소자를 제어하기 위한 인가된 제어 전압에 대응하여 제한되는 전류를 이용하여 돌입전류를 차단하되, 상기 전력소자가 포함된 회로의 전기적 단락 여부를 판단하고, 상기 회로 내에 단락회로가 형성되지 않은 경우, 상기 전력소자가 정상동작하며, 상기 회로 내에 단락회로가 형성된 경우, 상기 전력소자의 동작을 오프시키고, 상기 차단기의 최초 동작이 수행된 후 상기 타이머가 종료된 경우, 상기 전력소자의 제어전원으로 기설정된 포화전압이 공급될 수 있다.
보다 상세하게는, 도 2를 참고하면, 상기 전력소자는 MOSFET, IGBT, TRANSISTOR로 마련될 수 있고, 상기 MOSFET의 경우, 게이트(G)에 인가된 전압에 기초하여, 드레인(D)을 통해 소스(S)로 흐르는 전류(ID)가 제어될 수 있다.
예를 들어, 상기 게이트(G)에 인가되는 전압이 증가할수록, 상기 전류(ID)가 증가하므로, 상기 차단기모드가 실행된 경우, 상기 타이머를 동작이 실행되어 기설정된 시간동안 상기 전력소자의 게이트(G)에 인가되는 전압을 기설정된 포화전압까지 증가시키고, 상기 전력소자의 게이트(G)에 인가된 전압에 대응하여 상기 전력소자를 통해 흐르는 상기 전류(ID) 또한 가변되어 충전 초기에 발생되는 돌입전류를 차단할 수 있다.
이때, 상기 전력소자에 기설정된 포화전압이 인가된 경우, 상기 전략소자의 내부 저항값이 최소화되어, 상기 전력소자의 발열량을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 충전모드는 상기 배터리의 전압, 전류 및 충전기의 충전전압, 충전전류 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 배터리의 충전가능 여부를 판단하고 상기 배터리의 충전을 제어하되, 충전이 가능한 경우, 상기 차단기모드로 진입하여 상기 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 배터리가 충전중인 상태에서 돌입전류가 발생한 경우, 기설정된 시간동안 타이머 동작을 수행하여 상기 전력소자에 인가되는 제어전압을 가변하여 돌입전류를 차단하고, 상기 타이머 동작이 종료된 경우, 상기 전력소자의 제어전압으로 기설정된 포화전압이 인가될 수 있다.
또한, 상기 충전모드는, 상기 배터리에 인가되는 전압 및 전류를 측정하되, 상기 배터리에 인가되는 전원 및 전류 중 적어도 어느 하나가 기설정된 범위를 초과하는 경우에는 비상충전을 수행하고, 상기 배터리의 과충전 및 과전류를 방지하는 보호회로를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 비상충전은 상기 배터리에 인가되는 전압 및 전류 중 적어도 어느 하나가 기설정된 범위를 초과하는 경우에 자동으로 수행되되, 상기 전력소자를 이용하여 상기 배터리에 인가되는 전류를 기설정된 크기로 변환하고, 상기 변환된 전류를 이용하여 상기 배터리를 충전하며, 상기 배터리에 충전된 용량이 기지정된 조건을 만족하는 경우, 상기 전력소자의 동작이 중단되고, 상기 배터리의 충전이 종료될 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리에 삽입된 충전기의 사양이 기설정된 전류 사양을 초과하는 경우, 상기 충전기에서 출력되는 전류를 상기 전력소자의 정전류 제어를 통해 기설정된 크기로 변환하고, 상기 변환된 정전류 신호를 이용하여 상기 배터리를 충전할 수 있다.
이때, 상기 배터리의 충전이 80% 이상 이루어진 경우, 상기 전력소자의 동작이 중단되고, 비상충전이 종료될 수 있다.
일례로, 상기 충전기의 사양은 상기 전력소자에 기설정된 최소 전류를 인가하여, 상기 충전기의 충전 전압을 확인할 수 있다.
한편, 상기 보호회로는, 기설정된 시간동안 상기 배터리의 충전이 이루어지지 않는 경우, 상기 배터리의 충전을 자동으로 종료하고, 상기 배터리 및 상기 충전기 중 적어도 어느 하나의 이상 여부를 판단하여 사용자에게 이상 여부를 전달하는 알림 기능을 포함하고, 상기 배터리에 유입되는 전류 및 전압의 용량이 기설정된 최대 충전용량을 초과하는 것으로 진단되는 경우, 상기 배터리의 충전용량이 상기 최대 충전용량이 되도록 상기 배터리를 방전시키며, 상기 충전기를 제외한 경로를 통해 상기 배터리로 유입되는 유입전압을 방전시킬 수 있다.
또한, 상기 배터리에 입력 또는 출력 전류를 제어하는 전력소자의 제어 전압을 가변하여 돌입전류를 차단하고, 상기 전력소자에 의해 가변된 전류의 크기에 기초하여 상기 배터리의 충전 및 방전 상태를 제어하되, 상기 차단기모드 및 상기 충전모드는 각 모드별로 하나의 전력소자가 사용될 수 있다.
또한, 상기 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치(100)은 적어도 하나 이상의 보조스위치가 마련되어, 상기 차단기모드 및 상기 전력소자가 오프된 상태에서도 기지정된 부품에 지속적으로 전원이 공급될 수 있도록 제어할 수 있다.
<실시례 2>
도 3을 참고하면, 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단방법은 메모리장치에 저장된 데이터를 기설정된 배터리데이터셋에 기초하여 저장된 데이터를 초기화시키는 제1 단계(S100), 상기 메모리장치에 상기 배터리데이터셋에 포함된 데이터를 설정하는 기록모드, 기설정된 전압을 인가하여 배터리를 충전하는 충전모드 및 상기 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하여 돌입전류를 차단하는 차단기모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 선택하는 제2단계(S200), 상기 제2 단계(S200)에서 선택된 모드에 기초하여 데이터를 처리하고, 상기 메모리장치에 저장된 데이터를 갱신하는 제3 단계(S300)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 도 4를 참고하면, 상기 기록 모드는 상기 제1 단계(S100)의 배터리데이터셋의 초기화가 수행되고 나면, 외부데이터 및 입력신호를 처리하고 모드를 선택하는 단계(S200)가 수행될 수 있다. 이때, 입력되는 신호에 의해 상기 기록모드가 선택(S210)된 경우, 상기 메모리장치에 저장된 데이터를 불러올지 결정(S310)할 수 있다. 상기 데이터 불러오기가 선택(S312)된 경우, 상기 메모리장치에 저장된 상기 배터리데이터셋의 데이터를 읽어와 입력신호로 전달하고 상기 입력된 데이터를 처리하고, 모드 선택단계(S200)로 재진입될 수 있다.
반면, 상기 데이터 불러오기를 거절(S311)한 경우, 상기 배터리데이터셋의 항목별로 새로운 데이터를 입력받을 수 있으며, 상기 입력된 데이터에 기초하여 데이터를 처리하고, 모드 선택단계(S200)로 재진입될 수 있다.
도 5를 참고하면, 상기 스마트 전력 모니터링 및 충전 방법의 차단기모드는 상기 제1 단계(S100)의 배터리데이터셋의 초기화가 수행되고 나면, 외부데이터 및 입력신호를 처리하고 모드를 선택하는 단계(S200)가 수행될 수 있다. 이때, 입력되는 신호에 의해 상기 차단기모드가 선택(S220)된 경우, 상기 배터리의 현재 상태를 모니터링(S320)하며 돌입전류의 발생 여부에 기초하여 상기 차단기의 실행여부를 판단(S321)할 수 있다. 상기 차단기가 실행된 경우, 타이머 동작이 실행(S322)되고, 돌입전류를 차단하는 제어회로의 전기적 단락 여부를 판단(S323)할 수 있다. 상기 제어회로 내에 단락회로가 형성된 경우, 전력소자가 오프(S325)시킬 수 있다. 한편, 상기 차단기의 최초 동작이 수행된 이후에 상기 타이머 동작이 종료된 경우, 상기 전력소자의 제어 전원으로 기설정된 포화전압이 인가되며 온 상태(S325)가 유지될 수 있다. 또한, 상기 전력소자의 현재 상태에 기초하여 데이터를 처리하고, 모드 선택단계(S200)로 재진입될 수 있다.
일례로, 상기 제어회로의 전기적 단락 여부를 판단하는 단계(S323)는 상기 차단기모드가 수행되는 동안 지속적으로 이루어질 수 있다.
도 6을 참고하면, 상기 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단방법은 상기 제1 단계(S100)의 배터리데이터셋의 초기화가 수행되고 나면, 외부데이터 및 입력신호를 처리하고 모드를 선택하는 단계(S200)가 수행될 수 있다. 이때, 입력되는 신호에 의해 상기 충전모드가 선택(S230)된 경우, 충전 가능 여부를 판단(S330)하되, 상기 배터리의 충전이 가능한 경우, 상기 배터리의 현재 상태를 모니터링(S331)하고, 기설정된 시간동안 상기 배터리의 충전이 이루어지도록 타이머가 실행(S332)되며, 충전회로의 전기적 단락 여부를 판단(S333)하며, 충전회로 내에 단락회로가 형성되지 않은 경우, 차단기 모드와 동일한 방식으로 돌입전류를 필요에 따라 차단하고, 상기 배터리의 충전이 수행(S334)될 수 있다. 반면, 상기 충전회로 내에 단락회로가 형성된 경우 또는 상기 배터리의 충전이 불가능한 상태로 판단된 경우, 상기 배터리의 충전이 종료(S335)될 수 있다. 또한, 상기 배터리의 현재 충전 상태에 기초하여 데이터를 처리하고, 모드 선택단계(S200)로 재진입될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 효과에 따르면, 충전중인 배터리에 대해 충전모드와 충전을 위한 차단기모드가 설정된 조건에 기초하여 선택적으로 동작됨으로써, 출력단 및 회로의 단락 여부를 사전에 감지하여 안정성을 높이고, 충전중인 상태에서 발생되는 돌입전류를 차단할 수 있는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법이 제공될 수 있다.
또한, 발명은 배터리 상태를 실시간으로 모니터링하고, 배터리의 상태가 안정화된 경우, 저항 값을 최소화 시키도록, 전력소자에 포화전압을 인가함으로써, 전력소자의 발열을 최소화하고, 전력소자의 손실을 최소화시킬 수 있는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법이 제공될 수 있다.
또한, 배터리에 충전되는 과전압 및 과전류에 대해 전력소자를 이용한 정전류 제어가 제공됨으로써, 충전기 사양이 배터리의 사양과 일치하지 않는 경우에도 배터리를 충전할 수 있으며, 과전압 또는 과전류로 인한 배터리의 손상을 방지할 수 있는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시례에 따른, 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 데이터초기화부
120 : 모드선택부
130 : 데이터제어부

Claims (6)

  1. 메모리장치에 저장된 배터리데이터셋을 초기화시키는 데이터초기화부;
    상기 메모리장치에 상기 배터리데이터셋에 포함되는 데이터를 설정하는 기록모드, 기설정된 전압을 인가하여 배터리를 충전하는 충전모드 및 상기 배터리의 상태를 실시간 모니터링하여 돌입전류를 차단하는 차단기모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 입력받는 모드선택부; 및
    상기 모드선택부에서 선택된 모드에 기초하여 데이터를 처리하고, 상기 메모리장치에 저장된 데이터를 갱신하는 데이터제어부;
    를 포함하는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차단기모드는,
    차단기가 최초 동작될 때, 상기 배터리에서 부하단으로 유입되는 전류를 제어하는 전력소자의 제어를 위한 전압을 가변하는 타이머 동작이 실행되고, 상기 전력소자에 인가된 제어 전압에 대응하여 제한되는 전류를 이용하여 돌입전류를 차단하되,
    상기 전력소자가 포함된 회로의 전기적 단락 여부를 판단하고, 상기 회로 내에 단락회로가 형성되지 않은 경우, 상기 전력소자가 정상동작하며,
    상기 회로 내에 단락회로가 형성된 경우, 상기 전력소자의 동작을 오프시키고,
    상기 차단기의 최초 동작이 수행된 후 상기 타이머가 종료된 경우, 상기 전력소자의 제어전압으로 기설정된 포화전압이 공급되며,
    상기 충전모드는,
    상기 배터리의 전압, 전류 및 충전기의 충전전압, 충전전류 중 적어도 어느 하나에 기초하여 상기 배터리의 충전가능 여부를 판단하고 상기 배터리의 충전을 제어하되,
    충전이 가능한 경우, 상기 차단기모드로 진입하여 상기 배터리의 상태를 모니터링하고, 충전중인 상기 배터리에 대해 기설정된 시간동안 타이머 동작을 수행하여 상기 전력소자에 인가되는 전압을 가변하여 돌입전류를 차단하고, 상기 타이머 동작이 종료된 경우, 상기 전력소자의 제어전압으로 기설정된 포화전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전모드는,
    상기 배터리에 인가되는 전압 및 전류를 측정하되, 상기 배터리에 인가되는 전원 및 전류 중 적어도 어느 하나가 기설정된 범위를 초과하는 경우에는 비상충전을 수행하고, 상기 배터리의 과충전 및 과전류를 방지하는 보호회로와 정전류 제어를 위한 기능을 포함하되,
    상기 비상충전은,
    상기 배터리에 인가되는 전압 및 전류 중 적어도 어느 하나가 기설정된 범위를 초과하는 경우에 자동으로 수행되되,
    상기 전력소자를 이용하여 상기 배터리에 인가되는 전류를 기설정된 크기로 변환하고, 상기 변환된 전류를 이용하여 상기 배터리를 충전하며, 상기 배터리에 충전된 용량이 기지정된 조건을 만족하는 경우, 상기 전력소자의 동작이 중단되고, 상기 배터리의 충전이 자동으로 종료되는 것을 특징으로 하는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호회로는,
    기설정된 시간동안 상기 배터리의 충전이 이루어지지 않는 경우, 상기 배터리의 충전을 자동으로 종료하고, 상기 배터리 및 상기 충전기 중 적어도 어느 하나의 이상 여부를 판단하여 사용자에게 이상 여부를 전달하는 알림 기능을 포함하고,
    상기 배터리에 유입되는 전류 및 전압의 용량이 기설정된 최대 충전용량을 초과하는 것으로 진단되는 경우, 상기 배터리의 충전용량이 상기 최대 충전용량이 되도록 상기 배터리를 방전시키며, 상기 충전기를 제외한 경로를 통해 상기 배터리로 유입되는 유입전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치. .
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차단기모드 및 상기 충전모드는,
    상기 배터리에 입력 또는 출력 전류를 제어하는 전력소자의 제어 전압을 가변하여 돌입전류를 차단하고, 상기 전력소자에 의해 가변된 전류의 크기에 기초하여 상기 배터리의 충전 및 방전 상태를 제어하되,
    상기 차단기모드 및 상기 충전모드는 각 모드별로 하나의 전력소자를 사용하는 것을 특징으로 하는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치.
  6. 메모리장치에 저장된 데이터를 기설정된 배터리데이터셋에 기초하여 저장된 데이터를 초기화시키는 제1 단계;
    상기 메모리장치에 상기 배터리데이터셋에 포함된 데이터를 설정하는 기록모드, 기설정된 전압을 인가하여 배터리를 충전하는 충전모드 및 상기 배터리의 상태를 실시간으로 모니터링하여 돌입전류를 차단하는 차단기모드 중 적어도 어느 하나의 모드를 선택하는 제2단계; 및
    상기 제2 단계에서 선택된 모드에 기초하여 데이터를 처리하고, 상기 메모리장치에 저장된 데이터를 갱신하는 제3 단계;
    를 포함하는 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단방법.
KR1020200034796A 2020-03-23 2020-03-23 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법 KR102363509B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200034796A KR102363509B1 (ko) 2020-03-23 2020-03-23 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200034796A KR102363509B1 (ko) 2020-03-23 2020-03-23 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210118505A true KR20210118505A (ko) 2021-10-01
KR102363509B1 KR102363509B1 (ko) 2022-02-15

Family

ID=78609838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200034796A KR102363509B1 (ko) 2020-03-23 2020-03-23 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102363509B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170110934A (ko) * 2016-03-24 2017-10-12 주식회사 엘지화학 충전 전류 제어 장치
KR20180049457A (ko) * 2016-11-02 2018-05-11 주식회사 엘지화학 부하 구동전류 제어방법 및 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170110934A (ko) * 2016-03-24 2017-10-12 주식회사 엘지화학 충전 전류 제어 장치
KR20180049457A (ko) * 2016-11-02 2018-05-11 주식회사 엘지화학 부하 구동전류 제어방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102363509B1 (ko) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6540781B2 (ja) 蓄電装置
US20190363552A1 (en) Power supply and battery pack including same
US5783998A (en) Battery pack, method and electronic device for controlling its operation device
JP5733786B2 (ja) 二次電池システム
US7816889B2 (en) Method of charging rechargeable battery and protection circuit for rechargeable battery
EP3107181B1 (en) Monitoring device for secondary battery, battery pack, and protection system for secondary battery
US20220140631A1 (en) Energy storage apparatus and control method of energy storage devices
US11453305B2 (en) Vehicle charge system and charge control method
KR102365552B1 (ko) 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법
US5764033A (en) Rechargeable battery protection circuit
JP3827137B2 (ja) 二次電池制御回路、該二次電池制御回路を内蔵したバッテリーパック、および該バッテリーパックを用いた携帯機器
KR20180115239A (ko) 안전 모니터링 유닛
KR20200101173A (ko) 복수의 배터리들을 제어하는 방법 및 그 방법을 적용한 전자 장치
KR20120059247A (ko) 배터리 팩의 셀 밸런싱 제어장치 및 방법
JP3190587B2 (ja) 充放電制御回路
JP6807018B2 (ja) 車両用の蓄電装置、及び車両
KR102363509B1 (ko) 트랙션용 스마트 전력 모니터링 및 차단장치 및 그 방법
JP2001333542A (ja) 充電装置
JP6036521B2 (ja) 蓄電装置
JP5953567B2 (ja) 蓄電装置およびその充放電方法
CN115940392A (zh) 一种电池备电的控制方法、装置、服务器及介质
CN114865594A (zh) 一种过流保护电路、控制方法、dc-dc转换器及电子设备
JP2002142380A (ja) 充電装置
CN113022312A (zh) 高压上电的控制方法、高压上电电路和电动车辆
JP5663156B2 (ja) 二次電池の充電制御回路

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant