KR20220111776A - 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법 - Google Patents

배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220111776A
KR20220111776A KR1020210014355A KR20210014355A KR20220111776A KR 20220111776 A KR20220111776 A KR 20220111776A KR 1020210014355 A KR1020210014355 A KR 1020210014355A KR 20210014355 A KR20210014355 A KR 20210014355A KR 20220111776 A KR20220111776 A KR 20220111776A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
charging
current
output
voltage
Prior art date
Application number
KR1020210014355A
Other languages
English (en)
Inventor
박기주
남희승
배진용
Original Assignee
스마트론파워(주)
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 스마트론파워(주) filed Critical 스마트론파워(주)
Priority to KR1020210014355A priority Critical patent/KR20220111776A/ko
Publication of KR20220111776A publication Critical patent/KR20220111776A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/18—Cables specially adapted for charging electric vehicles
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • 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
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • 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
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • 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
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/24—Personal mobility vehicles
    • 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
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/34—Wheel chairs
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/529—Current
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/12—Motorcycles, Trikes; Quads; Scooters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/80—Other vehicles not covered by groups B60Y2200/10 - B60Y2200/60
    • B60Y2200/84—Wheelchairs
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명에서는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치에 있어서, 제1 컨버터(101); 상기 제1 컨버터(101)의 전단에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20); 상기 제1 컨버터(101)의 후단에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41); 상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40); 상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간(13); 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00128
) 및 전압의 변동(
Figure pat00129
) 비율을 저항
Figure pat00130
으로 규정하며; 상기 저항(
Figure pat00131
)의 값이 설정된 일정한 범위를 벗어나는 경우, 출력전력을 감소시키도록 제어하거나, 상기 출력단 릴레이부(40)를 차단시킴을 통하여 출력전력을 차단(off)시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치를 제안한다.

Description

배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법{Charging apparatus and method based on battery-charging start-current control}
본 발명은 배터리 충전 시작전류 제어기반의 충전장치 및 충전방법을 제안하고자 한다. 최근 신재생에너지 및 전기자동차, 전동킥보드, 전동휠체어, 전기오토바이, 전기자전거 및 호보버드 등에서 배터리의 충전은 매우 중요하다. 특히 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 구간을 갖는 충전장치 및 충전방법에 관한 것이다.
신재생에너지 및 전기자동차에서 배터리 충전은 매우 중요하다. 배터리 충전과 관련하여 다양한 발명 및 선행문헌이 제시되고 있다.
관련된 선행문헌으로 대한민국 등록특허공보 제10-1422059호, 공고일 2014. 07. 29.(이하, [특허문헌1]이라 함)에서는 배터리 운용 시스템 및 운용 방법을 제안하였다.
상기 [특허문헌1]은 액체 상태 물질 반응을 통한 전원을 생성하는 스택을 포함하는 전지; 과전류 발생을 감지하고 전지의 고립 여부를 제어하는 보호부; 고립 지원을 위해 전지에 연결된 릴레이 장치; 스택의 출력을 부하와 연결된 인버터에 공급하기 위한 외부 인터페이스부; 전지의 상태 및 전지의 출력에 따른 정보를 타 단말 장치에 전송하기 위한 통신부; 전지의 상태 및 전지의 출력에 따른 정보를 출력하기 위한 표시 장치부를 포함하는 배터리 운용 시스템을 공개하였다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-2205208호, 공고일 2021. 01. 19.(이하 [특허문헌2]라 함)에서는 전기자동차의 운전자를 위한 배터리 충전 및 교체 정보 제공 방법 및 시스템을 제안하였다.
상기 [특허문헌2]는 배터리 상태 확인 단계; 주행가능거리 예측 단계; 주행 정보 확인 단계; 주행거리 예측 단계; 거리비교 단계; 운전자 인터페이스부를 통해 운전자에게 추천되는 추천 단계; 예상 주행경로를 기반으로 충전식 배터리의 충전 시점 또는 교체식 배터리의 교체 시점이 추천되며, 예상 주행경로는 과거 주행 이력을 기초로 학습된 머신런닝 모델을 통해 예측되는 전기자동차 운전자를 위한 배터리 충전 및 교체 정보 제공 방법 및 시스템을 공개하였다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-2113295호, 공고일 2020. 05. 20.(이하 [특허문헌3]이라 함)에서는 전기자동차 배터리 충전용 AC-DC 컨버터를 제안하였다.
상기 [특허문헌3]은 입력부; 동기정류 및 액티브 클램프를 수행한 후 배터리 충전에 필요한 전압으로 DC-DC 변환하여 출력하며 스너버 회로를 구비하는 출력부; 바이어스 공급부; 인버터부; EMC 필터부; 돌입전류 제한부; 입력정류부; 입력전압전류검출부; 역률 보상 2상 부스트 컨버터부; 직류전압 전압 검출 및 필터부를 포함하는 전기자동차 배터리 충전용 AC-DC 컨버터를 제시하였다.
상기 [특허문헌1] 내지 [특허문헌3]의 배터리의 충전과 관련된 다양한 기술을 공개하였다. 하지만, 첫째, 배터리 충전 시작전류를 제어하고, 둘째, 배터리의 저항의 판단하고, 셋째, 배터리와 연결된 케이블 저항을 판단할 수 없다는 한계점이 있다.
특허문헌1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1422059호, 공고일 2014. 07. 29. 특허문헌2 : 대한민국 등록특허공보 제10-2205208호, 공고일 2021. 01. 19. 특허문헌3 : 대한민국 등록특허공보 제10-2113295호, 공고일 2020. 05. 20.
본 발명은 단순하게 배터리의 충전시 과전류를 방지하는 것을 넘어서 배터리 충전 시작전류 제어를 통하여, 상기 배터리 충전 시작후 전류가 상승하고, 그 이후에 급격히 감소하는 제1 구간(12)을 갖고, 그 이후에 다시 전류가 상승하는 제2 구간(13)을 갖는 것을 기술적 특징으로 한다. 무엇보다 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소하는 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00001
) 및 전압의 변동(
Figure pat00002
) 비율을 저항
Figure pat00003
으로 규정한다. 이러한 저항(R)이 급격하게 저항 값이 증가하는 경우는 1)배터리 내부 저항의 증가이거나, 2)배터리와 연결된 출력단 케이블의 접촉이 불량한 경우이며, 상기 저항(R)이 급격히 감소되는 경우는 3)배터리 내부 저항이 감소하거나, 4)충전기의 출력단 단자가 단락(Short)된 상태이다. 따라서 본 발명은 배터리의 충전 시작 후 전류의 급격한 감소하는 제1 구간(12)의 배터리 충전 시작전류를 통하여 충전기의 출력 저항(R)이 급격하게 상승 또는 급격한 감소하는 경우에 충전기의 출력을 차단시킴으로써 충전기 및 배터리를 보호하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치는, 제1 컨버터(101); 상기 제1 컨버터(101)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20); 상기 제1 컨버터(101)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41); 상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40); 상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간(13); 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00004
) 및 전압의 변동(
Figure pat00005
) 비율을 저항
Figure pat00006
으로 규정하며; 상기 저항(
Figure pat00007
)의 값이 설정된 일정(一定)한 범위를 벗어나는 경우, 출력전력을 감소시키도록 제어하거나, 상기 출력단 릴레이부(40)를 차단시킴을 통하여 출력전력을 차단(off)시키는 것을 특징으로 하거나,
배터리(60); 상기 배터리에 직류(DC) 전력을 공급하는 배터리 충전기(100); 상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00008
) 및 전압의 변동(
Figure pat00009
) 비율을 저항
Figure pat00010
으로 규정하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 저항(R)이 급격하게 저항이 증가하는 경우는 배터리 내부 저항의 증가이거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단하여 상기 충전장치의 출력전력을 저감시키는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 저항(R)이 급격하게 감소하는 경우는 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단하여 상기 충전장치의 출력전력을 저감시키는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 저항(R)이 0.2 [Ω] 이하인 경우, 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 릴레이(40)를 차단(off) 시킴을 통하여 상기 배터리(100) 충전전력 발생을 중단시키는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 저항(R)이 100 [Ω] 이상인 경우, 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 릴레이(40)를 차단(off) 시킴을 통하여 상기 배터리(100) 충전전력 발생을 중단시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 측면에 따르는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치는, 제1,2 컨버터(101,102); 상기 제1,2 컨버터(101,102)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20); 상기 제1,2 컨버터(101,102)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41); 상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40); 상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-1 구간(13-1); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-1 구간(13-1) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-2 구간(13-2)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-2 구간(13-2) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-3 구간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1)에서 제1 전류의 변동(
Figure pat00011
) 및 제1 전압의 변동(
Figure pat00012
) 비율을 제1 저항
Figure pat00013
으로 규정하고; 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2)에서 제2 전류의 변동(
Figure pat00014
) 및 제2 전압의 변동(
Figure pat00015
) 비율을 제2 저항
Figure pat00016
으로 규정하고; 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 저항(
Figure pat00017
)은 다음의 식(1)에 의해서 결정하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00018
식(1)
더욱 바람직하게는, 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1)에서 제1 전류의 변동(
Figure pat00019
) 및 제1 전압의 변동(
Figure pat00020
) 비율을 제1 저항
Figure pat00021
으로 규정하고; 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2)에서 제2 전류의 변동(
Figure pat00022
) 및 제2 전압의 변동(
Figure pat00023
) 비율을 제2 저항
Figure pat00024
으로 규정하고; 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-3 구간(12-3)에서 제3 전류의 변동(
Figure pat00025
) 및 제2 전압의 변동(
Figure pat00026
) 비율을 제3 저항
Figure pat00027
으로 규정하고; 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 저항(
Figure pat00028
)은 다음의 식(2)에 의해서 결정하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00029
식(2)
다른 한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제3 측면에 따르는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치는, 제1 컨버터(101); 상기 제1 컨버터(101)와 병렬로 연결된 제2 컨버터(102); 상기 제1,2 컨버터(101,102)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20); 상기 제1,2 컨버터(101,102)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41); 상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40); 상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58); 상기 출력단 케이블(58)과 배터리(60)를 접촉시키는 배터리 접촉단자(56); 상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 포함하는 것을 특징으로 하거나,
제1 컨버터(101); 상기 제1 컨버터(101)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20); 상기 제1 컨버터(101)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41); 상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40); 상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58); 상기 출력단 케이블(58)과 배터리(60)를 접촉시키는 배터리 접촉단자(56); 상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00030
) 및 전압의 변동(
Figure pat00031
) 비율을 저항
Figure pat00032
으로 규정하는 것을 특징으로 한다.
또다른 한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제4 측면에 따르는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법은, 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11)을 가지는 제1 단계; 상기 제1 단계 다음에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 가지는 제2 단계; 상기 제2 단계 다음에 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00033
) 및 전압의 변동(
Figure pat00034
) 비율을 저항
Figure pat00035
으로 계산하는 제3 단계; 상기 제3 단계 다음에 상기 저항(
Figure pat00036
)의 값이 설정된 일정(一定)한 범위를 벗어나는 것을 판단하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법을 과제의 해결 수단으로 한다.
바람직하게는, 상기 제4 단계 다음에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간(13)을 가지는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법은, 첫째, 배터리의 충전시 일정(一定)한 기울기를 가지면서 증가하므로 과전류를 방지하며, 둘째, 상기 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00037
) 및 전압의 변동(
Figure pat00038
) 비율을 저항
Figure pat00039
을 계산하며, 셋째, 상기 저항(R)에서 급격하게 저항 값이 증가하는 경우는 배터리 내부 저항의 증가이거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블의 접촉이 불량한 경우로 판단하며, 넷째, 상기 저항(R)에서 급격하게 저항 값이 감소하는 경우는 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short)된 경우로 판단하며, 다섯째, 충전기의 출력 저항(R)이 급격하게 상승 또는 급격한 감소하는 경우에 충전기의 출력을 차단시킴으로써 충전기 및 배터리를 보호하는 특별히 상승된 효과가 있다.
한편, 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 이하의 설명을 통해 더욱 명확히 될 것이다.
도 1은 일반적인 배터리 충전시 시간에 따른 정전류 모드 및 정전압 모드 개념도이다.
도 2는 기존의 초기 기동시 과전류가 발생하는 정전압 제어 기반의 배터리 충전 전압 및 전류 파형 개념도이다.
도 3은 기존의 초기 기동시 과전류를 억제하며 천천히 상승하는 전류 제어기반의 배터리 충전 전압 및 전류 파형 개념도이다.
도 4는 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 제1 실시예의 충전 전압 및 전류 파형 개념도이다.
도 5는 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 제2 실시예의 충전 전압 및 전류 파형 개념도이다.
도 6은 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 제3 실시예의 충전 전압 및 전류 파형 개념도이다.
도 7은 제안된 배터리 충전장치 제1 실시예의 구성도이다.
도 8은 제안된 배터리 충전장치 제2 실시예의 구성도이다.
도 9는 기존의 초기 기동시 과전류가 발생하는 정전압 제어 기반 배터리 충전 전압 및 전류 실험파형이다.
도 10은 기존의 초기 기동시 과전류를 억제하며 천천히 상승하는 전류 제어기반 배터리 충전 전압 및 전류 실험파형이다.
도 11은 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 충전 전압 및 전류 실험파형이다.
본 발명은 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
하지만, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정하여 해석되어서는 안 되며, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 일반적인 배터리 충전시 시간에 따른 정전류 모드 및 정전압 모드 개념도를 나타낸다. 상기 배터리가 리튬-이온 배터리, 납축전지 또는 니켈전지 등에 관게없이 일반적인 배터리 충전모드는 정전류 모드와 정전압 모드로 구분될 수 있다. 따라서 초창기의 정전류 모드에서는 최대 충전전류로 충전되며 천천히 충전전압이 상승하게 된다. 또한 일정(一定) 시간 이후에 정전압 모드는 충전전압이 천천히 상승하며, 충전전류가 점차 감소하는 배터리의 충전 특성을 가진다.
도 2는 기존의 초기 기동시 과전류가 발생하는 정전압 제어 기반의 배터리 충전 전압 및 전류 파형 개념도를 나타낸다. 기존에 일정(一定)한 전압으로 출력전력을 제어하는 정전압 제어를 하는 충전기의 경우, 배터리 충전시 시작시간(
Figure pat00040
)에서 급작스럽게 초기 과전류가 발생하는 문제점이 있다. 상기 정전압 제어를 하는 충전기의 경우 소용량의 배터리 충전에서는 사용할 수 있지만, 대용량 배터리 충전에서는 초기 기동시 과전류로 인하여 상기 배터리 내부의 분리막을 손상시킬 수 있으며, 배터리 및 충전기 수명의 단축되는 문제점이 있다.
도 3은 기존의 초기 기동시 과전류를 억제하며 천천히 상승하는 전류 제어기반의 배터리 충전 전압 및 전류 파형 개념도를 나타낸다. 상기 도 2의 상기 정전압 제어를 하는 충전기의 경우 초기 기동시 과전류가 문제가 되므로 초기 기동시 일정(一定)한 기울기를 가지며 전류가 상승하는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여 배터리 내부의 분리막을 손상방지 및 배터리 및 충전기 수명의 단축을 방지하는 효과가 있다. 하지만, 배터리의 저항의 판단하고, 배터리와 연결된 케이블 저항을 판단할 수 없다는 한계점이 있다.
도 4는 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 제1 실시예의 충전 전압 및 전류 파형 개념도를 나타낸다. 상기 도 4에서는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치는 배터리(60); 상기 배터리에 직류(DC) 전력을 공급하는 배터리 충전기(100); 상기 배터리 충전기(100)와 상기 배터리(60)를 전기적으로 연결하는 출력단 케이블(58); 상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간(13)을 갖는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00041
) 및 전압의 변동(
Figure pat00042
) 비율을 저항
Figure pat00043
으로 규정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치를 제안한다.
상기 저항(R)이 급격하게 저항이 증가하는 경우는 배터리 내부 저항의 증가이거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단하며, 상기 저항(R)이 급격하게 감소하는 경우는 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단하여 상기 충전장치의 출력전력을 저감시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
무엇보다 실질적으로 여러 실험을 통하여 상기 저항(R)이 100 [Ω] 이상인 경우, 상기 배터리 내부 저항이 증가하거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단한다. 또한, 상기 저항(R)이 0.2 [Ω] 이하인 경우, 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단한다.
이의 경우에는 배터리 충전기(100)의 출력단 릴레이(40)를 차단(off) 시킴을 통하여 상기 배터리(100) 충전전력 발생을 중단시킴을 통하여 첫째, 배터리 충전 시작전류를 제어하고, 둘째, 배터리의 저항의 판단하고, 셋째, 배터리와 연결된 케이블 저항을 판단하고, 넷째, 충전기의 출력 저항(R)이 급격하게 상승 또는 급격한 감소하는 경우에 충전기의 출력을 차단시킴으로써 충전기 및 배터리를 보호하는 것은 본 발명의 특별한 효과가 발생하게 된다.
도 5는 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 제2 실시예의 충전 전압 및 전류 파형 개념도이며, 도 6은 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 제3 실시예의 충전 전압 및 전류 파형 개념도를 나타낸다.
상기 도 5 및 도 6에서는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치는 배터리(60); 상기 배터리에 직류(DC) 전력을 공급하는 배터리 충전기(100); 상기 배터리 충전기(100)의 상기 배터리(60)를 전기적으로 연결하는 출력단 케이블(58); 상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-1 구간(13-1); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-1 구간(13-1) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-2 구간(13-2)을 갖는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1)에서 제1 전류의 변동(
Figure pat00044
) 및 제1 전압의 변동(
Figure pat00045
) 비율을 제1 저항
Figure pat00046
으로 규정하고; 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2)에서 제2 전류의 변동(
Figure pat00047
) 및 제2 전압의 변동(
Figure pat00048
) 비율을 제2 저항
Figure pat00049
으로 규정하고; 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 저항(
Figure pat00050
)은 다음의 식(1)에 의해서 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치를 기술적 특징으로 한다.
Figure pat00051
식(1)
상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1)에서 제1 전류의 변동(
Figure pat00052
) 및 제1 전압의 변동(
Figure pat00053
) 비율을 제1 저항
Figure pat00054
으로 규정하고; 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2)에서 제2 전류의 변동(
Figure pat00055
) 및 제2 전압의 변동(
Figure pat00056
) 비율을 제2 저항
Figure pat00057
으로 규정하고; 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-3 구간(12-3)에서 제3 전류의 변동(
Figure pat00058
) 및 제2 전압의 변동(
Figure pat00059
) 비율을 제3 저항
Figure pat00060
으로 규정하고; 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 저항(
Figure pat00061
)은 다음의 식(2)에 의해서 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치를 기술적 특징으로 한다.
Figure pat00062
식(2)
상기 도 4 또는 도 5와 같이 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1), 제1-2 구간(12-2), 제1-3 구간(12-3), 제1-4 구간(12-4) 등을 통하여 각 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00063
,
Figure pat00064
,
Figure pat00065
,
Figure pat00066
...) 및 각 구간에서 전압의 변동(
Figure pat00067
,
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
...) 비율을 각 구간에서 저항(
Figure pat00071
,
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
Figure pat00074
...) 을 계산하고, 평균을 취하여 저항(
Figure pat00075
)을 계산함을 통하여 더욱 정확하게 출력단 저항(
Figure pat00076
)을 선정하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 저항(R)이 급격하게 저항이 증가하는 경우는 배터리 내부 저항의 증가이거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단하며, 상기 저항(R)이 급격하게 감소하는 경우는 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단하여 상기 충전장치의 출력전력을 저감시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
무엇보다 실질적으로 여러 실험을 통하여 상기 저항(R)이 100 [Ω] 이상인 경우, 상기 배터리 내부 저항이 증가하거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단한다. 또한, 상기 저항(R)이 0.2 [Ω] 이하인 경우, 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단한다.
이의 경우에는 배터리 충전기(100)의 출력단 릴레이(40)를 차단(off) 시킴을 통하여 상기 배터리(100) 충전전력 발생을 중단시킴을 통하여 충전기 및 배터리를 보호하는 것은 기술적 특징으로 한다.
도 7은 제안된 배터리 충전장치 제1 실시예의 구성도이며, 도 8은 제안된 배터리 충전장치 제2 실시예의 구성도를 나타낸다.
배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치에 있어서, 제1 컨버터(101); 상기 제1 컨버터(101)와 병렬로 연결된 제2 컨버터(102); 상기 제1,2 컨버터(101,102)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20); 상기 제1,2 컨버터(101,102)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41); 상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40); 상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58); 상기 출력단 케이블(58)과 배터리(60)를 접촉시키는 배터리 접촉단자(56); 상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치를 제안한다.
제안된 상기 배터리 충전기(100)는 주제어부(30)를 통하여 상기 제1,2 컨버터(101,102)에서 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 갖도록 제어하는 것을 기술적 특징으로 하며, 상기 저항(R)이 급격하게 저항이 증가하는 경우는 배터리 내부 저항의 증가이거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단하며, 상기 저항(R)이 급격하게 감소하는 경우는 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단하여 상기 주제어부(30)를 통하여 상기 제1,2 컨버터(101,102)에서 출력전력을 감소시키도록 제어하거나, 상기 주제부(30)는 상기 출력단 릴레이부(40)를 차단시킴을 통하여 출력전력을 차단(off)시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
이를 통하여 첫째, 배터리 충전 시작전류를 제어하고, 둘째, 배터리의 저항의 판단하고, 셋째, 배터리와 연결된 케이블 저항을 판단하고, 넷째, 충전기의 출력 저항(R)이 급격하게 상승 또는 급격한 감소하는 경우에 충전기의 출력을 차단시킴으로써 충전기 및 배터리를 보호하는 상승된 효과가 있다.
도 9는 기존의 초기 기동시 과전류가 발생하는 정전압 제어 기반 배터리 충전 전압 및 전류 실험파형을 나타낸다. 상기 기존의 정전압 제어 기반의 배터리 충전기의 경우, 배터리 충전전류가 24[A]이지만, 초기 과전류가 40[A] 이상 순간적으로 초기 기동시 과전류가 발생하므로 상기 배터리 내부의 분리막을 손상시킬 수 있으며, 배터리 및 충전기 수명의 단축시키는 문제점이 있다.
도 10은 기존의 초기 기동시 과전류를 억제하며 천천히 상승하는 전류 제어기반 배터리 충전 전압 및 전류 실험파형을 나타낸다. 상기 초기 기동시 과전류를 억제하며 천천히 상승하는 전류 제어기반의 충전기의 경우, 초기 기동시 일정(一定)한 기울기를 가지며 전류가 상승하는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여 배터리 내부의 분리막을 손상방지 및 배터리 및 충전기 수명의 단축을 방지하는 효과가 있다. 하지만, 배터리의 저항의 판단하고, 배터리와 연결된 케이블 저항을 판단할 수 없다는 한계점이 있다.
도 11은 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반 충전 전압 및 전류 실험파형을 나타낸다. 상기 제안된 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전기의 경우, 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00077
) 및 전압의 변동(
Figure pat00078
) 비율을 저항
Figure pat00079
으로 규정하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 저항(R)이 급격하게 저항이 증가하는 경우는 배터리 내부 저항의 증가이거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단하며, 상기 저항(R)이 급격하게 감소하는 경우는 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단하여 상기 충전장치의 출력전력을 저감시키는 것으로 판단한다. 이를 통하여 첫째, 배터리 충전 시작전류를 제어하고, 둘째, 배터리의 저항의 판단하고, 셋째, 배터리와 연결된 케이블 저항을 판단하고, 넷째, 충전기의 출력 저항(R)이 급격하게 상승 또는 급격한 감소하는 경우에 충전기의 출력을 차단시킴으로써 충전기 및 배터리를 보호하는 특징적 효과를 가질 수 있다.
따라서 본 발명에서 제안하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치는 다음과 같다.
배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치에 있어서, 제1 컨버터(101); 상기 제1 컨버터(101)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20); 상기 제1 컨버터(101)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41); 상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40); 상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11); 상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12); 상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간(13); 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00080
) 및 전압의 변동(
Figure pat00081
) 비율을 저항
Figure pat00082
으로 규정하며; 상기 저항(
Figure pat00083
)의 값이 설정된 일정(一定)한 범위를 벗어나는 경우, 출력전력을 감소시키도록 제어하거나, 상기 출력단 릴레이부(40)를 차단시킴을 통하여 출력전력을 차단(off)시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치를 제안하고자 한다.
한편, 본 발명에서 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법은 다음과 같다. 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법에 있어서, 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11)을 가지는 제1 단계; 상기 제1 단계 다음에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 가지는 제2 단계; 상기 제2 단계 다음에 제1 구간에서 전류의 변동(
Figure pat00084
) 및 전압의 변동(
Figure pat00085
) 비율을 저항
Figure pat00086
으로 계산하는 제3 단계; 상기 제3 단계 다음에 상기 저항(
Figure pat00087
)의 값이 설정된 일정(一定)한 범위를 벗어나는 것을 판단하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법을 제안하고자 한다.
즉, 이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
10 : 배터리 충전 이전의 구간
11 : 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간
12 : 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간
12-1 : 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간
12-2 : 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간
12-3 : 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-3 구간
12-4 : 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-4 구간
13 : 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간
13-1 : 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-1 구간
13-2 : 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-2 구간
13-3 : 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-3 구간
14 : 배터리 충전시 전류 최고점
15 : 배터리 충전시 전류 최고점 이후 전류의 완만한 감소 구간
20 : 입력단 필터부
30 : 주제어부
40 : 출력단 릴레이부
41 : 출력단 전압 및 전류 검출부
51 : 입력단 단자
52 : 디스플레이
53 : 교류전원 접속부
54 : 출력단 (-)단자
55 : 출력단 (+)단자
56 : 배터리 접촉단자
57 : 입력단 케이블
58 : 출력단 케이블
60 : 배터리
100 : 배터리 충전장치
101 : 제1 컨버터
102 : 제2 컨버터
201 : 입력단 가스켓(input gasket)
202 : 출력단 가스켓(output gasket)
203 : 측면 가스켓(side gasket)
Ich : 배터리 충전 전류
Figure pat00088
: 시간
Figure pat00089
: 제1 시간
Figure pat00090
: 제2 시간
Figure pat00091
: 제3 시간
Figure pat00092
: 배터리 충전시 시작시간
Figure pat00093
: 배터리 충전시 전류 최고점의 시간
Vch : 배터리 충전 전압

Claims (14)

  1. 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치에 있어서,
    제1 컨버터(101);
    상기 제1 컨버터(101)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20);
    상기 제1 컨버터(101)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41);
    상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40);
    상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간(13);
    배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
    Figure pat00094
    ) 및 전압의 변동(
    Figure pat00095
    ) 비율을 저항
    Figure pat00096
    으로 규정하며;
    상기 저항(
    Figure pat00097
    )의 값이 설정된 일정(一定)한 범위를 벗어나는 경우, 출력전력을 감소시키도록 제어하거나, 상기 출력단 릴레이부(40)를 차단시킴을 통하여 출력전력을 차단(off)시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  2. 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치에 있어서,
    배터리(60);
    상기 배터리에 직류(DC) 전력을 공급하는 배터리 충전기(100);
    상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  3. 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치에 있어서,
    제1,2 컨버터(101,102);
    상기 제1,2 컨버터(101,102)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20);
    상기 제1,2 컨버터(101,102)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41);
    상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40);
    상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-1 구간(13-1);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-1 구간(13-1) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-2 구간(13-2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  4. 청구항 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
    Figure pat00098
    ) 및 전압의 변동(
    Figure pat00099
    ) 비율을 저항
    Figure pat00100
    으로 규정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  5. 청구항 제4항에 있어서,
    상기 저항(R)이 급격하게 저항이 증가하는 경우는 배터리 내부 저항의 증가이거나, 배터리와 연결된 출력단 케이블 연결이 불량한 것으로 판단하여 상기 충전장치의 출력전력을 저감시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  6. 청구항 제4항에 있어서,
    상기 저항(R)이 급격하게 감소하는 경우는 배터리 내부 저항이 감소하거나, 충전기의 출력단 단자가 단락(Short) 것으로 판단하여 상기 충전장치의 출력전력을 저감시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  7. 청구항 제6항에 있어서,
    상기 저항(R)이 0.2 [Ω] 이하인 경우, 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 릴레이(40)를 차단(off) 시킴을 통하여 상기 배터리(100) 충전전력 발생을 중단시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  8. 청구항 제6항에 있어서,
    상기 저항(R)이 100 [Ω] 이상인 경우, 상기 배터리 충전기(100)의 출력단 릴레이(40)를 차단(off) 시킴을 통하여 상기 배터리(100) 충전전력 발생을 중단시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  9. 청구항 제3항에 있어서,
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2-2 구간(13-2) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-3 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  10. 청구항 제3항에 있어서,
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1)에서 제1 전류의 변동(
    Figure pat00101
    ) 및 제1 전압의 변동(
    Figure pat00102
    ) 비율을 제1 저항
    Figure pat00103
    으로 규정하고;
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2)에서 제2 전류의 변동(
    Figure pat00104
    ) 및 제2 전압의 변동(
    Figure pat00105
    ) 비율을 제2 저항
    Figure pat00106
    으로 규정하고;
    상기 배터리 충전기(100)의 출력단 저항(
    Figure pat00107
    )은 다음의 식(1)에 의해서 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
    Figure pat00108
    식(1)
  11. 청구항 제9항에 있어서,
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-1 구간(12-1)에서 제1 전류의 변동(
    Figure pat00109
    ) 및 제1 전압의 변동(
    Figure pat00110
    ) 비율을 제1 저항
    Figure pat00111
    으로 규정하고;
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-2 구간(12-2)에서 제2 전류의 변동(
    Figure pat00112
    ) 및 제2 전압의 변동(
    Figure pat00113
    ) 비율을 제2 저항
    Figure pat00114
    으로 규정하고;
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1-3 구간(12-3)에서 제3 전류의 변동(
    Figure pat00115
    ) 및 제2 전압의 변동(
    Figure pat00116
    ) 비율을 제3 저항
    Figure pat00117
    으로 규정하고;
    상기 배터리 충전기(100)의 출력단 저항(
    Figure pat00118
    )은 다음의 식(2)에 의해서 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
    Figure pat00119
    식(2)
  12. 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치에 있어서,
    제1 컨버터(101);
    상기 제1 컨버터(101)의 전단(前段)에 배치되며, 입력단 전원의 리플을 저감시키는 입력단 필터부(20);
    상기 제1 컨버터(101)의 후단(後段)에 배치되며, 출력단 전압 및 전류를 검출하는 출력단 전압 및 전류 검출부(41);
    상기 출력단 전압 및 전류 검출부(41)의 후단(後段)에 배치되며, 출력의 발생 여부를 결정하는 출력단 릴레이부(40);
    상기 출력단 릴레이부(40)와 연결된 출력단 케이블(58);
    상기 출력단 케이블(58)과 배터리(60)를 접촉시키는 배터리 접촉단자(56);
    상기 배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11) 이후에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12);
    상기 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 통하여 제1 구간에서 전류의 변동(
    Figure pat00120
    ) 및 전압의 변동(
    Figure pat00121
    ) 비율을 저항
    Figure pat00122
    으로 규정하며;
    상기 저항(
    Figure pat00123
    )의 값이 설정된 일정(一定)한 범위를 벗어나는 경우, 출력전력을 감소시키도록 제어하거나, 상기 출력단 릴레이부(40)를 차단시킴을 통하여 출력전력을 차단(off)시키는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치.
  13. 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법에 있어서,
    배터리 충전기(100)는 배터리 충전 시작 후 전류상승 구간(11)을 가지는 제1 단계;
    상기 제1 단계 다음에 배터리 충전 시작 후 전류의 급격한 감소 제1 구간(12)을 가지는 제2 단계;
    상기 제2 단계 다음에 제1 구간에서 전류의 변동(
    Figure pat00124
    ) 및 전압의 변동(
    Figure pat00125
    ) 비율을 저항
    Figure pat00126
    으로 계산하는 제3 단계;
    상기 제3 단계 다음에 상기 저항(
    Figure pat00127
    )의 값이 설정된 일정(一定)한 범위를 벗어나는 것을 판단하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법.
  14. 청구항 제13항에 있어서,
    상기 제4 단계 다음에 배터리 충전 시작 후 전류상승 제2 구간(13)을 가지는 제5 단계를 포함하는 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전방법.
KR1020210014355A 2021-02-01 2021-02-01 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법 KR20220111776A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210014355A KR20220111776A (ko) 2021-02-01 2021-02-01 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210014355A KR20220111776A (ko) 2021-02-01 2021-02-01 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220111776A true KR20220111776A (ko) 2022-08-10

Family

ID=82847012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210014355A KR20220111776A (ko) 2021-02-01 2021-02-01 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220111776A (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101422059B1 (ko) 2012-12-11 2014-07-29 전자부품연구원 배터리 운용 시스템 및 운용 방법
KR102113295B1 (ko) 2018-09-14 2020-05-20 세기전자산업(주) 전기자동차 배터리 충전용 ａｃ-ｄｃ 컨버터
KR102205208B1 (ko) 2019-05-29 2021-01-19 숙명여자대학교 산학협력단 전기자동차의 운전자를 위한 배터리의 충전 및 교체 정보 제공 방법 및 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101422059B1 (ko) 2012-12-11 2014-07-29 전자부품연구원 배터리 운용 시스템 및 운용 방법
KR102113295B1 (ko) 2018-09-14 2020-05-20 세기전자산업(주) 전기자동차 배터리 충전용 ａｃ-ｄｃ 컨버터
KR102205208B1 (ko) 2019-05-29 2021-01-19 숙명여자대학교 산학협력단 전기자동차의 운전자를 위한 배터리의 충전 및 교체 정보 제공 방법 및 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9444285B2 (en) Charge controller for vehicle
US9680303B2 (en) Power storage system and power source system
KR0173961B1 (ko) 모드변환형 배터리 충전장치
TWI463763B (zh) 充電控制裝置、方法及其電池管理系統
JP5593849B2 (ja) 組電池の監視装置
EP2481624B1 (en) Vehicle charging system and electrically powered vehicle provided with the same
JP5488877B2 (ja) 電動工具
JP6797689B2 (ja) Ｄｃ−ａｃインバータに対するプリチャージ及び電圧供給システム
EP2685589B1 (en) Battery pack, method of charging the same, and vehicle including the same
CN110843530B (zh) 大中功率电动车多模块智能驱动系统及其大中功率电动车
CN1179640A (zh) 电池充电装置
CN103765724B (zh) 充电式电设备
WO2013129231A1 (ja) 電源装置
CN1933279A (zh) 二次电池充电装置
JP2013201889A (ja) 乗り物及びその制御方法
CN110816302A (zh) 一种大中功率电动车多模块智能驱动系统的充电控制方法
US20130285476A1 (en) Power supply device, inverter device, power tool
JP4179204B2 (ja) 充電装置及び充電方法
JP2004166404A (ja) 太陽電池電源装置
KR102561515B1 (ko) 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법
KR20220111776A (ko) 배터리 충전 시작전류 제어 기반의 충전장치 및 충전방법
JP2013070547A (ja) 電力変換装置
KR100520568B1 (ko) 환경 자동차의 보조 배터리 과충전 방지 제어방법
JP2011229275A (ja) 電動車両の充電システム
JP4139290B2 (ja) 電気車輌用電源装置