KR20220112883A - Smart power supply - Google Patents

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KR20220112883A
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smart charger
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KR1020210015956A
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박동주
노경봉
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주식회사 티피엠에스
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Abstract

The present invention aims to provide a smart charger that reduces charging imbalance in battery cells and prevents accidents caused by overheating of the battery cells. The smart charger according to the present invention, which supplies output power through an output terminal to a battery pack driven by a battery management system, comprises: a communication unit that receives battery model information and battery cell information from the battery management system through controller area network (CAN) communications; a control unit that reads charging information corresponding to the battery model information and generates a control signal to generate a voltage and a current corresponding to the charging information; and a power conversion unit that converts a voltage and a current of input power based on the control signal to generate the output power corresponding to the charging information. The control unit primarily determines a first voltage value and a first current value corresponding to the battery model information to generate the control signal, and after the output power is supplied, secondarily determines a second current value corresponding to the battery cell information to generate the control signal.

Description

스마트 충전기{SMART POWER SUPPLY}Smart Charger {SMART POWER SUPPLY}

본 발명은 스마트 충전기에 관한 것이다.The present invention relates to a smart charger.

최근 화석연료 고갈에 따라 전기자동차와 전기이륜차의 보급이 확대되고 있다. 전기자동차는 연료를 연소하여 구동력을 얻는 엔진 대신에 전기배터리와 전기모터를 사용한다. 전기이륜차도 전기자동차와 마찬가지로 화석연료 대신 전기를 통해 구동력을 얻는다. 이와 같이 전기를 이용하는 교통수단 보급이 확대하면서 고효율 및 대용량 배터리의 필요성이 증가하고 있다.Recently, with the depletion of fossil fuels, the supply of electric vehicles and electric two-wheeled vehicles is expanding. An electric vehicle uses an electric battery and an electric motor instead of an engine that obtains driving power by burning fuel. Electric two-wheeled vehicles, like electric vehicles, get their driving power through electricity instead of fossil fuels. As the spread of transportation means using electricity is expanding, the need for high-efficiency and large-capacity batteries is increasing.

한편 가장 많이 보급되어 사용중인 리튬-이온 배터리는 폭발위험이 존재한다. 배터리 내부가 산소와 맞닿으면 발화를 일으킬 수 있고, 내부 전해질은 인체에 해를 입힐 정도로 위험성이 높다. 배터리 관리시스템(Battery Management System)은 이러한 사고를 방지하기 위해 배터리의 전압, 전류와 온도를 실시간으로 모니터링하여 과도한 충전 또는 방전을 미연에 방지하고, 배터리를 최적으로 관리하여 에너지 효율을 높이고 수명을 연장해주는 역할을 한다. 최근 전기자동차의 보급이 확대됨에 따라 전기자동차의 배터리팩에는 배터리 관리시스템이 장착되어 운영되고 있다.On the other hand, lithium-ion batteries, which are widely used and widely used, have a risk of explosion. If the inside of the battery comes into contact with oxygen, it can cause a fire, and the internal electrolyte is dangerous enough to harm the human body. In order to prevent such accidents, the Battery Management System monitors the voltage, current and temperature of the battery in real time to prevent excessive charging or discharging in advance, and optimally manages the battery to increase energy efficiency and extend the lifespan. plays a role Recently, as the spread of electric vehicles is expanding, battery packs of electric vehicles are equipped with a battery management system and are being operated.

본 발명이 이루고자하는 기술적인 과제는, 배터리셀의 충전 불균형을 줄이고, 배터리셀 과열에 따라 발생하는 사고를 방지하는 스마트 충전기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a smart charger that reduces the charge imbalance of battery cells and prevents accidents caused by overheating of the battery cells.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리시스템(Battery Management System)에 의해 구동되는 배터리팩에 출력단자를통해 출력전원을 공급하는 스마트 충전기는, 상기 배터리 관리시스템으로부터 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 배터리모델 정보와 배터리셀 정보를 수신하는 통신부와, 상기 배터리모델 정보에 대응하는 충전정보를 리드하고, 상기 충전정보에 대응하는 전압 및 전류를 생성하도록 제어신호를 생성하는 제어부와, 상기 제어신호를 기초로 입력전원의 전압 및 전류를 변환하여 상기 충전정보에 대응하는 상기 출력전원을 생성하는 전력변환부를 포함하고, 상기 제어부는 1차적으로 상기 배터리모델 정보에 대응하는 제1 전압값 및 제1 전류값을 결정하여 상기 제어신호를 생성하고, 상기 출력 전원을 공급한 이후 2차적으로 상기 배터리셀 정보에 대응하는 제2 전류값을 결정하여 상기 제어신호를 생성한다.A smart charger that supplies output power to a battery pack driven by a battery management system according to an embodiment of the present invention through an output terminal is a battery model through CAN (Controller Area Network) communication from the battery management system. A communication unit for receiving information and battery cell information, a control unit for reading charging information corresponding to the battery model information, and generating a control signal to generate a voltage and a current corresponding to the charging information, based on the control signal and a power converter configured to convert the voltage and current of the input power to generate the output power corresponding to the charging information, wherein the controller primarily converts a first voltage value and a first current value corresponding to the battery model information. The control signal is generated by determining it, and after supplying the output power, a second current value corresponding to the battery cell information is secondarily determined to generate the control signal.

실시 예에 따라, 상기 제2 전류값은 상기 제1 전류값보다 낮은 값을 가질 수 있다.In some embodiments, the second current value may have a lower value than the first current value.

실시 예에 따라, 상기 배터리셀 정보는 상기 배터리팩을 구성하는 배터리셀들 각각의 전압정보를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the battery cell information may include voltage information of each of the battery cells constituting the battery pack.

실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 출력전원을 공급한 이후, 상기 전압정보를 분석하여 상기 배터리셀들 중 가장 높은 전압을 갖는 제1 배터리셀과 가장 낮은 전압을 갖는 제2 배터리셀의 전압차이가 기준전압을 초과하는 경우, 기설정 기준에 따라 상기 제1 전류값보다 낮은 상기 제2 전류값을 결정할 수 있다.According to an embodiment, after supplying the output power, the controller analyzes the voltage information to determine whether the voltage difference between the first battery cell having the highest voltage and the second battery cell having the lowest voltage among the battery cells is determined by analyzing the voltage information. When the reference voltage is exceeded, the second current value lower than the first current value may be determined according to a preset reference.

실시 예에 따라, 상기 통신부는 상기 배터리관리시스템으로부터 실시간으로 배터리셀 정보를 수신할 수 있다.According to an embodiment, the communication unit may receive battery cell information from the battery management system in real time.

실시 예에 따라, 상기 스마트 충전기는, 배터리팩 모델 별로 정격전압 및 정격전류를 포함하는 상기 배터리모델 정보를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the smart charger may further include a storage unit for storing the battery model information including the rated voltage and the rated current for each battery pack model.

실시 예에 따라, 상기 통신부는 상기 배터리 관리시스템로부터 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 배터리셀들 각각의 온도가 포함된 배터리온도 정보를 수신하고, 상기 제어부는 상기 배터리온도 정보를 기초로 상기 배터리셀들 중 가장 높은 온도를 갖는 제3 배터리셀이 기준 온도를 초과하는 경우, 상기 제2 전류값보다 낮은 제3 전류값을 결정하여 상기 제어신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the communication unit receives the battery temperature information including the temperature of each of the battery cells from the battery management system through CAN (Controller Area Network) communication, and the controller receives the battery temperature information based on the battery temperature information. When the third battery cell having the highest temperature among the cells exceeds the reference temperature, a third current value lower than the second current value may be determined to generate the control signal.

실시 예에 따라, 상기 전력변환부는 상기 제1 전압값 및 제3 전류값을 갖는 출력전원을 생성할 수 있다.According to an embodiment, the power converter may generate an output power having the first voltage value and the third current value.

본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전기에 의하면, 배터리 관리시스템의 충전제어와 별개로 전원 공급단에서 제어함으로써, 배터리셀들의 충전편차를 줄여 충전 불균형 현상을 해소할 수 있다.According to the smart charger according to the embodiment of the present invention, by controlling the power supply stage separately from the charging control of the battery management system, it is possible to reduce the charging deviation of the battery cells and solve the charging imbalance phenomenon.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전기에 의하면, 충전 과정중 충전 불균형이 생기는 경우 1차적으로 전류값을 낮추어 출력전원을 공급하되, 배터리셀이 과열되는 경우 2차적으로 출력전원의 전류값을 낮추어 사고발생을 방지할 수 있다.In addition, according to the smart charger according to an embodiment of the present invention, when a charging imbalance occurs during the charging process, the output power is supplied by lowering the current value first, but when the battery cell is overheated, the current value of the output power is secondary lower to prevent accidents.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전기의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트의 충전기의 충전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 충전기의 충전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a schematic block diagram of a smart charging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic block diagram of a smart charger according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart for explaining a charging method of a smart charger according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart for explaining a charging method of a smart charger according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시 예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described below are merely for explaining in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the invention, and this limits the scope of protection of the present invention. doesn't mean And, in describing various embodiments of the present invention, the same reference numerals will be used for components having the same technical characteristics.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the inventive concept, a first element may be termed a second element and similarly a second element. A component may also be referred to as a first component.

본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described herein is present, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전기의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a smart charging system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram of a smart charger according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전 시스템은 스마트 충전기(110)와 배터리팩(200)을 포함한다.1 and 2 , a smart charging system according to an embodiment of the present invention includes a smart charger 110 and a battery pack 200 .

배터리팩(200)은 복수의 배터리셀들을 안정적이고 효율적으로 관리하기 위한 장치로서, 일정 수의 배터리셀들이 모여서 배터리 모듈이 생성되고, 일정 수의 배터리 모듈들이 모여서 배터리팩(200)이 된다. 여기서, 배터리셀은 전력을 저장할 수 있는 일련의 소자를 의미한다. The battery pack 200 is a device for stably and efficiently managing a plurality of battery cells, and a predetermined number of battery cells are gathered to generate a battery module, and a predetermined number of battery modules are gathered to become the battery pack 200 . Here, the battery cell means a series of devices capable of storing power.

예컨대, 배터리셀은 커패시터, 인덕터, 리튬이온전지(LiB), 나트륨황전지(NaS), 리독스흐름전지(RFB), 슈퍼커패시터, 플라이 휠 소자, 압축공기저장소자 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 배터리셀은 상술한 예시들로 한정되지 않으며, 에너지를 저장할 수 있는 모든 소자들을 의미할 수 있다.For example, the battery cell may be any one of a capacitor, an inductor, a lithium ion battery (LiB), a sodium sulfur battery (NaS), a redox flow battery (RFB), a supercapacitor, a flywheel device, and a compressed air storage device. However, the battery cell is not limited to the above-described examples, and may refer to all devices capable of storing energy.

배터리팩(200)은 전기를 이용하여 동작되는 각종 전자기기에 장착될 수 있다. 예컨대, 배터리팩(200)은 전기자동차에 전기를 공급하기 위해 전기자동차 내부에 제공될 수 있으며, 전기자동차는 EV(Electric Vehicle)뿐만 아니라, PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)를 포함한다. 스마트 충전기(110)는 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment)로서 외부로부터 공급된 입력전원을 변환하여 생성된 출력전원을 배터리팩(200)에 공급할 수 있다.The battery pack 200 may be mounted on various electronic devices operated using electricity. For example, the battery pack 200 may be provided inside an electric vehicle to supply electricity to the electric vehicle, and the electric vehicle includes an electric vehicle (EV) as well as a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). The smart charger 110 may supply output power generated by converting input power supplied from the outside as an electric vehicle charging equipment (Electric Vehicle Supply Equipment) to the battery pack 200 .

배터리팩(200)에는 배터리 관리시스템(Battery Management System, BMS)이 장착되어 배터리셀들을 관리하게 되는데, 배터리 관리시스템은 배터리셀들의 전압, 전류, 및 온도를 모니터링하여 배터리팩(200)을 최적의 상태로 유지하며, 화재, 폭발 등의 사고를 방지하기 위해 경보 및 사전안전예방조치를 수행할 수 있다. The battery pack 200 is equipped with a battery management system (BMS) to manage the battery cells, and the battery management system monitors the voltage, current, and temperature of the battery cells to optimize the battery pack 200 . In order to prevent accidents such as fire and explosion, it is possible to perform alarms and safety precautions in advance.

이뿐만 아니라, 배터리 관리시스템은 주행 가능거리 예측을 위한 배터리용량(SOC: State of Charge) 계산, 배터리 교체를 위한 노화수명 예측 (SOH : State of Health estimation), 배터리 시스템 진단기능(Diagnosis) 등을 수행할 수 있다.In addition, the battery management system calculates the battery capacity (SOC: State of Charge) for estimating the driving distance, predicts the aging life (SOH: State of Health estimation) for battery replacement, and provides a battery system diagnosis function (Diagnosis). can be done

스마트 충전기(110)는 외부로부터 공급된 입력전원을 배터리팩(200)을 충전시키기에 적합한 출력전원으로 변환할 수 있고, 변환된 출력전원을 배터리팩(200)에 공급할 수 있다.The smart charger 110 may convert input power supplied from the outside into output power suitable for charging the battery pack 200 , and may supply the converted output power to the battery pack 200 .

스마트 충전기(110)는 통신부(110), 전력변환부(120), 제어부(130), 저장부(140), 입력단자(150), 및 출력단자(160)를 포함한다.The smart charger 110 includes a communication unit 110 , a power conversion unit 120 , a control unit 130 , a storage unit 140 , an input terminal 150 , and an output terminal 160 .

통신부(110)는 배터리팩(200)과 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행하여, 배터리 관리시스템으로부터 배터리모델 정보, 배터리셀 정보, 및 배터리온도 정보를 포함하는 배터리 정보를 수신할 수 있다. 통신부(110)는 인터페이스로서 CHAdeMO, 단체프로토콜을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The communication unit 110 may perform controller area network (CAN) communication with the battery pack 200 to receive battery information including battery model information, battery cell information, and battery temperature information from the battery management system. The communication unit 110 may use CHAdeMO or a group protocol as an interface, but is not limited thereto.

전력변환부(120)는 제어신호에 따라 외부의 입력전원의 전압 및 전류를 변환하여 출력전원을 생성할 수 있는데, 전력변환부(120)는 AC/DC 컨버터로서 역률을 개선하는 PFC(Power Factor Correction) 회로, 정류회로, 및 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 제어부(130)로부터 제공되는 제어신호에는 출력전원의 전압값 및 전류값을 포함하고 있어, 전력변환부(120)는 제어신호에 기초하여 상기 전압값 및 전류값을 갖는 출력전원을 생성할 수 있다.The power conversion unit 120 may generate output power by converting the voltage and current of the external input power according to the control signal. The power conversion unit 120 is an AC/DC converter that improves the power factor (PFC). correction) circuit, a rectifier circuit, and a DC/DC converter. The control signal provided from the control unit 130 includes a voltage value and a current value of the output power, and the power conversion unit 120 may generate an output power having the voltage value and the current value based on the control signal. .

제어부(130)는 배터리 관리시스템으로부터 수신된 배터리 정보를 기초로 제어신호를 생성하여, 전력변환부(120)에서 생성되는 출력전원의 전압 및 전류를 제어할 수 있다. 배터리 관리시스템으로부터 수신되는 배터리 정보에는 배터리모델 정보, 배터리셀 정보, 및 배터리온도 정보가 포함되어 있고, 제어부(130)는 배터리모델 정보를 분석하여 배터리모델을 판단하고, 배터리모델에 대응하는 충전정보를 저장부(140)로부터 리드할 수 있다. The control unit 130 may generate a control signal based on the battery information received from the battery management system to control the voltage and current of the output power generated by the power conversion unit 120 . The battery information received from the battery management system includes battery model information, battery cell information, and battery temperature information, and the controller 130 analyzes the battery model information to determine the battery model, and charge information corresponding to the battery model. may be read from the storage unit 140 .

제어부(130)는 충전정보에 대응하는 출력전압에 생성되도록 제어신호를 생성할 수 있는데, 여기서, 충전정보는 배터리모델의 정격전압 및 정격전류에 대한 정보를 포함한다.The control unit 130 may generate a control signal to be generated at an output voltage corresponding to the charging information, where the charging information includes information on the rated voltage and rated current of the battery model.

또한, 제어부(130)는 배터리셀 정보를 분석하여 배터리의 충전 상태를 판단할 수 있다. 배터리셀 정보에는 배터리셀들 각각의 전압정보가 포함되어 있으며, 제어부(130)는 배터리셀들의 전압을 판단하여 배터리셀의 충전 상태를 판단할 수 있다. Also, the controller 130 may analyze the battery cell information to determine the state of charge of the battery. The battery cell information includes voltage information of each of the battery cells, and the controller 130 may determine the voltage of the battery cells to determine the state of charge of the battery cells.

예컨대, 13V의 임계 전압을 갖는 배터리의 전압이 11.9V 이하로 측정되면, 제어부(130)는 배터리셀이 방전된 것으로 판단하고, 12.10V 내지 12.19 V 인 경우 총 저장용량의 30퍼센트가 충전되어 있는 것으로 판단하고, 12.40V 내지 12.49V 인 경우 총 저장 용량의 60퍼센트가 충전되어 있는 것으로 판단하고, 12.70V 내지 12.79V 인 경우 총 저장용량의 90퍼센트가 충전되어 있는 것으로 판단할 수 있다.For example, when the voltage of the battery having a threshold voltage of 13V is measured to be 11.9V or less, the controller 130 determines that the battery cell is discharged, and when it is 12.10V to 12.19V, 30% of the total storage capacity is charged. It may be determined that, in the case of 12.40V to 12.49V, it may be determined that 60% of the total storage capacity is charged, and in the case of 12.70V to 12.79V, it may be determined that 90% of the total storage capacity is charged.

배터리팩(200) 내부의 배터리셀들을 충전하는 과정 동안, 배터리셀들이 서로 균일한 속도로 충전되지 않는 충전 불균형 현상이 발생될 수 있다. 즉, 동일한 시간동안 충전을 진행함에도 배터리셀들 각각의 충전상태는 서로 상이할 수 있다. 예컨대, 배터리셀들 중 일부 배터리셀은 총 저장용량의 80퍼센트가 충전된 반면, 나머지 배터리셀은 50퍼센트만 충전될 수 있다.During the process of charging the battery cells inside the battery pack 200 , a charging imbalance in which the battery cells are not charged at a uniform rate may occur. That is, even when charging is performed for the same time, the charging state of each of the battery cells may be different from each other. For example, some of the battery cells may be charged to 80% of the total storage capacity, while the remaining battery cells may be charged only to 50%.

만약, 배터리셀들 중 일부 배터리셀들만 충전이 완료되고 나머지 배터리셀들은 충전이 완료되지 않은 경우, 배터리 관리시스템은 완전 충전된 배터리셀들의 과열, 폭발 등의 사고를 방지하기 위해 출력전원 공급을 차단하게 된다. 이러한 경우 충전이 완료되지 않은 배터리셀들은 완전한 성능을 발휘할 수 없게 된다.If only some of the battery cells are fully charged and the remaining battery cells are not fully charged, the battery management system cuts off the output power supply to prevent accidents such as overheating or explosion of fully charged battery cells. will do In this case, the battery cells that are not fully charged cannot exhibit their full performance.

본 발명의 실시 예에 따른 제어부(130)는 상기 문제를 해결하기 위해 배터리팩(200)에 배터리모델에 대응하는 출력전원을 공급한 이후, 배터리셀들의 충전 불균형이 발생되는 경우 제어부(130)는 출력전원의 전류값을 기설정 기준에 따라 낮추어 충전속도를 느리게 제어할 수 있다.In order to solve the above problem, the control unit 130 according to an embodiment of the present invention supplies the output power corresponding to the battery model to the battery pack 200, and then when an imbalance in charging of the battery cells occurs, the control unit 130 The charging speed can be controlled slowly by lowering the current value of the output power according to a preset standard.

실시 예에 따라, 배터리셀들 중 가장 높은 전압을 갖는 제1 배터리셀과 가장 낮은 전압을 갖는 제2 배터리셀의 전압차이가 기준전압을 초과하는 경우, 제어부(130)는 출력전원의 전류값을 낮출 수 있다. 제2 배터리셀의 충전속도가 제1 배터리셀의 충전속도보다 낮기 때문에, 제어부(130)는 배터리 충전속도를 낮춤으로써 배터리셀들 전체를 균일하게 충전하고, 일부 배터리셀만 완전히 충전되는 현상을 방지할 수 있다.According to an embodiment, when the voltage difference between the first battery cell having the highest voltage and the second battery cell having the lowest voltage among the battery cells exceeds the reference voltage, the controller 130 controls the current value of the output power. can be lowered Since the charging rate of the second battery cell is lower than the charging rate of the first battery cell, the controller 130 uniformly charges all of the battery cells by lowering the charging rate of the battery, and prevents the phenomenon that only some battery cells are fully charged. can do.

실시 예에 따라, 기준전압은 배터리모델에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 12V 배터리팩과 24V 배터리팩은 서로 다른 기준전압을 가질 수 있다.According to an embodiment, the reference voltage may vary according to a battery model. For example, the 12V battery pack and the 24V battery pack may have different reference voltages.

입력단자(150)는 외부로부터 입력전원을 입력받을 수 있고, 출력단자(160)는 배터리팩(200)에 입력전원이 변환된 출력전원을 공급할 수 있다. 예컨대, 스마트 충전기(110)는 입력단자(150)를 통해 220V/60Hz의 교류전원을 입력받아, 변환된 15V의 직류전원을 출력단자(160)를 통해 배터리팩(200)에 공급할 수 있다.The input terminal 150 may receive input power from the outside, and the output terminal 160 may supply the output power converted from the input power to the battery pack 200 . For example, the smart charger 110 may receive 220V/60Hz AC power through the input terminal 150 and supply the converted 15V DC power to the battery pack 200 through the output terminal 160 .

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전기(110)는 배터리 관리시스템의 충전제어와 별개로 전원 공급단에서 제어함으로써, 배터리셀들의 충전편차를 줄여 충전 불균형 현상을 해소할 수 있다.In this way, the smart charger 110 according to an embodiment of the present invention can reduce the charging deviation of the battery cells by controlling the power supply stage separately from the charging control of the battery management system, thereby solving the charging imbalance phenomenon.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트의 충전기의 충전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart for explaining a charging method of a smart charger according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전기(110)는 배터리팩(200)과 CAN 통신을 연결할 수 있다(S100).Referring to FIG. 3 , the smart charger 110 according to an embodiment of the present invention may connect the battery pack 200 and CAN communication ( S100 ).

스마트 충전기(110)는 CAN 통신을 통해 배터리 관리시스템에 의해 생성된 배터리모델 정보, 배터리셀 정보, 및 배터리온도 정보를 포함하는 배터리 정보를 수신할 수 있다(S120).The smart charger 110 may receive battery information including battery model information, battery cell information, and battery temperature information generated by the battery management system through CAN communication (S120).

스마트 충전기(110)는 배터리 정보에 포함된 배터리모델 정보를 분석하여 배터리모델을 판단할 수 있다(S120). 스마트 충전기(110)는 판단된 배터리모델에 대응하는 충전정보를 저장부(140)로부터 리드하고, 입력전원을 변환하여 충전정보에 포함된 정격전압과 정격전원을 갖는 출력전원을 생성할 수 있다.The smart charger 110 may determine the battery model by analyzing the battery model information included in the battery information (S120). The smart charger 110 reads charging information corresponding to the determined battery model from the storage unit 140, and converts the input power to generate output power having a rated voltage and rated power included in the charging information.

스마트 충전기(110)는 출력단자(160)를 통해 배터리팩(200)에 출력전원을 공급할 수 있다(S130).The smart charger 110 may supply output power to the battery pack 200 through the output terminal 160 (S130).

스마트 충전기(110)는 실시간으로 배터리 정보를 수신할 수 있고, 배터리 정보에 포함된 배터리셀 정보를 분석하여 배터리셀들 각각의 전압을 판단할 수 있다(S140). 스마트 충전기(110)는 판단된 배터리셀 전압을 기초로 배터리셀의 충전 상태를 판단할 수 있다.The smart charger 110 may receive battery information in real time, and may determine the voltage of each of the battery cells by analyzing battery cell information included in the battery information (S140). The smart charger 110 may determine the charging state of the battery cell based on the determined battery cell voltage.

스마트 충전기(110)는 배터리셀들 사이에 충전 불균형이 발생된 경우 출력전원의 전류값을 조절할 수 있다(S150). 즉, 스마트 충전기(110)는 충전정보에 대응하여 공급되는 제1 전압값 및 제1 전류값의 출력전원을 제1 전압값 및 제2 전류값을 갖는 출력전원으로 조절할 수 있다. 여기서, 제2 전류값은 제1 전류값보다 낮은 값을 갖는다.The smart charger 110 may adjust the current value of the output power when a charge imbalance occurs between the battery cells (S150). That is, the smart charger 110 may adjust the output power of the first voltage value and the first current value supplied in response to the charging information to the output power having the first voltage value and the second current value. Here, the second current value has a lower value than the first current value.

이와 같이, 스마트 충전기(110)는 1차적으로 충전정보에 대응하는 출력전원을 공급하고, 충전 과정중 충전 불균형이 생기는 경우 2차적으로 전류값을 낮추어 출력전원을 공급할 수 있다.In this way, the smart charger 110 may primarily supply output power corresponding to the charging information, and if there is a charging imbalance during the charging process, secondarily lower the current value to supply the output power.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 충전기의 충전방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart for explaining a charging method of a smart charger according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 스마트 충전기의 충전방법은 도 3에 도시된 스마트 충전기의 충전방법의 일부 단계를 참조하여 설명되므로 중복되는 설명은 생략한다.The charging method of the smart charger shown in FIG. 4 is described with reference to some steps of the charging method of the smart charger shown in FIG. 3 , and thus redundant description will be omitted.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 충전기(110)는 배터리팩(200)과 CAN 통신을 연결할 수 있다(S200).Referring to FIG. 4 , the smart charger 110 according to an embodiment of the present invention may connect the battery pack 200 and CAN communication (S200).

스마트 충전기(110)는 CAN 통신을 통해 배터리 관리시스템에 의해 생성된 배터리모델 정보, 배터리셀 정보, 및 배터리온도 정보를 포함하는 배터리 정보를 수신할 수 있다(S210).The smart charger 110 may receive battery information including battery model information, battery cell information, and battery temperature information generated by the battery management system through CAN communication (S210).

스마트 충전기(110)는 배터리 정보에 포함된 배터리모델 정보를 분석하여 배터리모델을 판단할 수 있다(S220). The smart charger 110 may determine the battery model by analyzing the battery model information included in the battery information (S220).

스마트 충전기(110)는 출력단자(160)를 통해 배터리팩(200)에 출력전원을 공급할 수 있다(S230).The smart charger 110 may supply output power to the battery pack 200 through the output terminal 160 (S230).

스마트 충전기(110)는 실시간으로 배터리 정보를 수신할 수 있고, 배터리 정보에 포함된 배터리셀 정보를 분석하여 배터리셀들 각각의 전압을 판단할 수 있다(S240). The smart charger 110 may receive battery information in real time, and may determine the voltage of each of the battery cells by analyzing battery cell information included in the battery information (S240).

스마트 충전기(110)는 배터리셀들 사이에 충전 불균형이 발생된 경우 출력전원의 전류값을 1차적으로 조절할 수 있다(S250). 즉, 스마트 충전기(110)는 충전정보에 대응하여 공급되는 제1 전압값 및 제1 전류값의 출력전원을 제1 전압값 및 제2 전류값을 갖는 출력전원으로 조절할 수 있다. 여기서, 제2 전류값은 제1 전류값보다 낮은 값을 갖는다.The smart charger 110 may primarily adjust the current value of the output power when a charge imbalance occurs between the battery cells ( S250 ). That is, the smart charger 110 may adjust the output power of the first voltage value and the first current value supplied in response to the charging information to the output power having the first voltage value and the second current value. Here, the second current value has a lower value than the first current value.

스마트 충전기(110)는 실시간으로 수신된 배터리 정보의 배터리온도 정보를 분석하여 배터리셀들 각각의 온도를 판단할 수 있다.(S260). The smart charger 110 may determine the temperature of each of the battery cells by analyzing the battery temperature information of the received battery information in real time (S260).

스마트 충전기(110)는 배터리온도 정보를 기초로 배터리셀들 중 가장 높은 온도를 갖는 배터리셀이 기준 온도를 초과하는 경우, 출력전원의 전류값을 2차적으로 조절할 수 있다(S270). 즉, 스마트 충전기(110)는 배터리셀의 과열에 의한 폭발사고를 막기 위해 출력전원의 전류값을 낮추어, 제1 전압값 및 제3 전류값을 갖는 출력전원을 배터리팩(200)에 공급할 수 있다. 여기서, 여기서, 제3 전류값은 제2 전류값보다 낮은 값을 갖는다.The smart charger 110 may secondarily adjust the current value of the output power when the battery cell having the highest temperature among the battery cells exceeds the reference temperature based on the battery temperature information (S270). That is, the smart charger 110 lowers the current value of the output power to prevent an explosion accident due to overheating of the battery cell, and supplies the output power having the first voltage value and the third current value to the battery pack 200 . . Here, the third current value has a lower value than the second current value.

이와 같이, 스마트 충전기(110)는 충전 과정중 충전 불균형이 생기는 경우 1차적으로 전류값을 낮추어 출력전원을 공급하되, 배터리셀이 과열되는 경우 2차적으로 출력전원의 전류값을 낮추어 사고발생을 방지할 수 있다.As such, the smart charger 110 supplies output power by firstly lowering the current value when there is a charging imbalance during the charging process, but when the battery cell is overheated, secondarily lowering the current value of the output power to prevent an accident can do.

이상에서 본 발명의 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the embodiments of the present invention have been described above, it is understood that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the scope of the claims of the present invention.

100: 스마트 충전기
110: 통신부
120: 전력변환부
130: 제어부
140: 저장부
150: 입력단자
160: 출력단자
200: 배터리팩100: smart charger
110: communication department
120: power conversion unit
130: control unit
140: storage
150: input terminal
160: output terminal
200: battery pack

Claims (8)

배터리 관리시스템(Battery Management System)에 의해 구동되는 배터리팩에 출력단자를통해 출력전원을 공급하는 스마트 충전기에 있어서,
상기 배터리 관리시스템으로부터 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 배터리모델 정보와 배터리셀 정보를 수신하는 통신부;
상기 배터리모델 정보에 대응하는 충전정보를 리드하고, 상기 충전정보에 대응하는 전압 및 전류를 생성하도록 제어신호를 생성하는 제어부; 및
상기 제어신호를 기초로 입력전원의 전압 및 전류를 변환하여 상기 충전정보에 대응하는 상기 출력전원을 생성하는 전력변환부를 포함하고,
상기 제어부는 1차적으로 상기 배터리모델 정보에 대응하는 제1 전압값 및 제1 전류값을 결정하여 상기 제어신호를 생성하고, 상기 출력 전원을 공급한 이후 2차적으로 상기 배터리셀 정보에 대응하는 제2 전류값을 결정하여 상기 제어신호를 생성하는 스마트 충전기.In a smart charger that supplies output power through an output terminal to a battery pack driven by a battery management system,
a communication unit configured to receive battery model information and battery cell information from the battery management system through CAN (Controller Area Network) communication;
a control unit that reads charging information corresponding to the battery model information and generates a control signal to generate voltage and current corresponding to the charging information; and
and a power converter for converting the voltage and current of the input power based on the control signal to generate the output power corresponding to the charging information,
The control unit generates the control signal by primarily determining a first voltage value and a first current value corresponding to the battery model information, and secondarily, after supplying the output power, a second corresponding to the battery cell information 2 Smart charger for generating the control signal by determining the current value. 제1항에 있어서,
상기 제2 전류값은 상기 제1 전류값보다 낮은 값을 갖는 스마트 충전기.According to claim 1,
The second current value is a smart charger having a lower value than the first current value. 제1항에 있어서,
상기 배터리셀 정보는 상기 배터리팩을 구성하는 배터리셀들 각각의 전압정보를 포함하는 스마트 충전기. According to claim 1,
The battery cell information is a smart charger including voltage information of each of the battery cells constituting the battery pack. 제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 출력전원을 공급한 이후, 상기 전압정보를 분석하여 상기 배터리셀들 중 가장 높은 전압을 갖는 제1 배터리셀과 가장 낮은 전압을 갖는 제2 배터리셀의 전압차이가 기준전압을 초과하는 경우, 기설정 기준에 따라 상기 제1 전류값보다 낮은 상기 제2 전류값을 결정하는 스마트 충전기.4. The method of claim 3,
After supplying the output power, the controller analyzes the voltage information so that a voltage difference between a first battery cell having the highest voltage and a second battery cell having the lowest voltage among the battery cells exceeds a reference voltage. case, the smart charger for determining the second current value lower than the first current value according to a preset criterion. 제1항에 있어서,
상기 통신부는 상기 배터리관리시스템으로부터 실시간으로 배터리셀 정보를 수신하는 스마트 충전기. According to claim 1,
The communication unit is a smart charger for receiving battery cell information in real time from the battery management system. 제1항에 있어서,
배터리팩 모델 별로 정격전압 및 정격전류를 포함하는 상기 배터리모델 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 스마트 충전기.According to claim 1,
Smart charger further comprising a storage unit for storing the battery model information including the rated voltage and rated current for each battery pack model. 제1항에 있어서,
상기 통신부는 상기 배터리 관리시스템로부터 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 배터리셀들 각각의 온도가 포함된 배터리온도 정보를 수신하고,
상기 제어부는 상기 배터리온도 정보를 기초로 상기 배터리셀들 중 가장 높은 온도를 갖는 제3 배터리셀이 기준 온도를 초과하는 경우, 상기 제2 전류값보다 낮은 제3 전류값을 결정하여 상기 제어신호를 생성하는 스마트 충전기.According to claim 1,
The communication unit receives the battery temperature information including the temperature of each of the battery cells through CAN (Controller Area Network) communication from the battery management system,
When the third battery cell having the highest temperature among the battery cells exceeds a reference temperature based on the battery temperature information, the control unit determines a third current value lower than the second current value to generate the control signal. A smart charger that generates. 제7항에 있어서,
상기 전력변환부는 상기 제1 전압값 및 제3 전류값을 갖는 출력전원을 생성하는 스마트 충전기.8. The method of claim 7,
The power converter is a smart charger for generating output power having the first voltage value and the third current value.
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