KR20240041509A - 충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기 - Google Patents
충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기 Download PDFInfo
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Abstract
충전 또는 방전을 중단할 필요없이 전류 센싱이 자동으로 수행되도록 하는 충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기이 개시된다. 개시된 전류 센싱 회로는 배터리를 충방전하는 충방전기와 연결된 전류 센싱 회로로서, 충방전기와 연결된 배터리의 양단과 연결되어 배터리의 양단의 전압을 서로 다른 다수의 센싱 범위에 대응하는 증폭비들로 증폭하여 다수의 증폭 신호를 출력하는 증폭기 회로부,및 증폭기 회로부로부터의 다수의 증폭 신호를 수신하고 수신한 다수의 증폭 신호 중에서 어느 하나의 증폭 선택하고 선택된 어느 하나의 증폭 신호를 처리하여 측정값을 생성하고 생성된 측정값을 출력하는 신호 처리부를 포함한다.
Description
본 발명은 충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차전지의 충방전에 이용되는 프로브에 탑재가능한 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기에 관한 것이다.
이차전지의 충방전은 대부분 프로브(Probe)를 이용하여 이루어진다.
보통, 프로브에는 이차전지를 정전압 충전하거나 이차전지의 전압을 측정하기 위한 전압 프로브, 이차전지를 정전류 충전하거나 이차전지의 전류를 측정하기 위한 전류 프로브가 구비된다. 전류 프로브와 전압 프로브의 단자가 각각 이차전지의 전지셀에 구비된 전극 단자에 압지된 상태에서 이차전지에 대한 충방전이 이루어진다.
이차전지의 전류를 측정하여 그 상태를 추정하기 위해서는 무엇보다 정밀한 전류 측정이 필요하다.
종래에는, 전류 센싱(측정)의 정밀도를 높이기 위해, 사용자가 센싱(측정)하고자 하는 센싱 범위(또는 구간)에 따라 증폭기(예컨대, OP AMP)의 증폭비를 수동으로 변경하고 있다.
이와 같이 종래에는 센싱 범위를 변경하고자 하는 경우에는 사용자가 직접 충방전 장비의 충전 또는 방전을 중단시킨 후에 센싱 범위를 변경해 주어야 하는 번거러움이 있었다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 공개된 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 충전 또는 방전을 중단할 필요없이 전류 센싱이 자동으로 수행되도록 하는 충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로는, 배터리를 충방전하는 충방전기와 연결된 전류 센싱 회로로서, 상기 충방전기와 연결된 배터리의 양단과 연결되어, 상기 배터리의 양단의 전압을 서로 다른 다수의 센싱 범위에 대응하는 증폭비들로 증폭하여 다수의 증폭 신호를 출력하는 증폭기 회로부; 및 상기 증폭기 회로부로부터의 상기 다수의 증폭 신호를 수신하고, 수신한 다수의 증폭 신호 중에서 어느 하나의 증폭 선택하고, 선택된 어느 하나의 증폭 신호를 처리하여 측정값을 생성하고, 생성된 측정값을 출력하는 신호 처리부;를 포함한다.
상기 증폭기 회로부는, 상호 병렬로 연결된 다수의 증폭기를 포함할 수 있다.
상기 다수의 증폭기는 상기 서로 다른 다수의 센싱 범위에 대응하는 증폭비를 가질 수 있다.
상기 다수의 증폭기는, 상기 증폭비를 기준으로 순서대로 위에서 아래로 상호 병렬로 배열될 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 다수의 증폭기 각각으로부터 상기 증폭 신호를 수신하고, 상기 증폭 신호 중에서 해당하는 증폭기의 임계값보다 큰 크기를 갖는 증폭 신호는 이용하지 않고, 상기 임계값 보다 작은 증폭 신호를 처리하여 상기 측정값을 생성할 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 다수의 증폭기 중에서 가장 큰 증폭비를 갖는 증폭기의 증폭 신호부터 상기 임계값과 비교하고, 상기 가장 큰 증폭비를 갖는 증폭기의 증폭 신호가 상기 임계값보다 작으면 상기 가장 큰 증폭비를 갖는 증폭기의 증폭 신호를 측정값으로 환산할 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 다수의 증폭기 각각으로부터 출력된 상기 증폭 신호에 대응하는 디지털 신호를 저장하는 버퍼; 및 상기 버퍼에 액세스하여 상기 증폭 신호에 대응하는 각각의 디지털 신호를 리드하고, 리드된 각각의 디지털 신호를 해당하는 증폭기의 임계값과 비교하고, 상기 각각의 디지털 신호 중에서 상기 해당하는 증폭기의 임계값보다 작은 디지털 신호를 측정값으로 환산하여 출력하는 프로세서;를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 다수의 증폭기 각각으로부터 상기 증폭 신호를 각각 수신하고, 수신한 각각의 증폭 신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 각각 변환하고, 변환된 디지털 신호를 상기 버퍼로 출력하는 아날로그/디지털 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼는 상기 다수의 증폭기 각각과 대응하는 디지털 신호를 저장하기 위한 서로 분리된 저장 영역을 포함하고, 상기 프로세서는 상기 충방전기의 충방전 스케줄 정보와 관련된 충방전 스케줄 정보에 기초하여 생성된 무시 명령에 응답하여, 무시 명령에 대응하는 증폭기와 대응하는 저장 영역을 제외한 나머지 저장 영역에만 액세스할 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 서로 분리된 저장 영역에 대응하는 다수의 버퍼들을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 충방전기는, 배터리에 대한 충방전을 수행하는 충방전기로서, 충방전 스케줄에 따라 상기 배터리에 대한 충방전을 제어하는 충방전기 제어부; 충방전 프로브를 포함하고, 상기 충방전기 제어부의 제어에 따라 상기 충방전 프로브를 통해 상기 배터리를 충전 또는 방전시키는 충방전부; 및 상기 충방전 프로브에 탑재된 전류 센싱 회로;를 포함하고, 상기 전류 센싱 회로는, 상기 충방전 프로브를 통해 상기 배터리의 양단과 연결되어, 상기 배터리의 양단의 전압을 서로 다른 다수의 센싱 범위에 대응하는 증폭비들로 증폭하여 다수의 증폭 신호를 출력하는 증폭기 회로부; 및 상기 증폭기 회로부로부터의 상기 다수의 증폭 신호를 수신하고, 수신한 다수의 증폭 신호 중에서 어느 하나의 증폭 선택하고, 선택된 어느 하나의 증폭 신호를 처리하여 측정값을 생성하고, 생성된 측정값을 출력하는 신호 처리부;를 포함한다.
상기 증폭기 회로부는 상호 병렬로 연결된 다수의 증폭기를 포함할 수 있고, 상기 신호 처리부는 상기 다수의 증폭기 각각으로부터 상기 증폭 신호를 각각 수신하고, 수신한 각각의 증폭 신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 각각 변환하는 다수의 아날로그/디지털 컨버터; 상기 다수의 아날로그/디지털 컨버터의 각각의 출력을 저장하는 다수의 버퍼; 및 상기 다수의 버퍼로부터의 각각의 디지털 신호를 수신하고, 수신한 각각의 디지털 신호를 해당하는 증폭기의 임계값과 비교하고, 상기 각각의 디지털 신호 중에서 상기 해당하는 증폭기의 임계값보다 작은 디지털 신호를 측정값으로 환산하여 출력하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 충방전기 제어부는, 기저장된 충방전 스케줄 정보에 기초하여, 상기 다수의 증폭기 중에서 일부의 증폭기의 증폭 신호를 무시하기 위한 무시 명령을 상기 신호 처리부에게로 전송할 수 있다.
상기 충방전 스케줄 정보는, 각 충방전 구간에서의 상기 배터리의 전압/전류의 대표값에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 충방전기 제어부는, 상기 충방전 스케줄 정보를 참조하여 상기 배터리의 충방전 구간에서 상기 배터리의 전압의 대표값을 결정하고, 결정된 전압의 대표값과 상기 다수의 증폭기의 증폭비를 이용하여 전압의 대표값에 대응하는 각 충방전 구간에서의 각각의 증폭기의 증폭 신호의 대표값을 추정하고, 추정된 각각의 증폭기의 증폭 신호 중에서 그 대표값이 임계값을 초과하는 증폭 신호가 존재하면 해당 증폭 신호의 증폭기와 대응하는 버퍼로의 접근이 수행되지 않게 하는 무시 명령을 상기 프로세서에게로 전송할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 무시 명령에 기초하여 해당 버퍼에 액세스하지 않을 수 있다.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 측정하고자 하는 전류의 전체 범위에 대해 다수개의 센싱 범위로 세분화하고 각각의 센싱 범위에서 동작가능한 증폭기를 구비함으로써, 사용자가 수동에 의한 센싱 범위를 변경할 필요가 없게 되고, 충전 또는 방전을 중단할 필요가 없게 되어 전류 흐름의 끊김없이 자동으로 전류 센싱을 원활하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 입력되는 전류의 크기(값)에 대응되는 센싱 범위의 증폭기의 증폭 신호를 처리하여 출력값(예컨대, 전류값)을 생성하고, 생성된 출력값을 출력할 수 있다.
한편, 1개의 증폭기만을 사용하여 전류 측정을 하는 경우에는 충방전 사이클 동안 센싱 범위를 변경하고자 할 때마다 사용자가 직접 충전 또는 방전을 중단하고 나서, 증폭기의 증폭비를 수동으로 변경한 후에, 다시 충전 또는 방전을 개시해야 전류 센싱을 할 수 있었다. 이 경우에는 휴지기가 반드시 있게 되어 전류 흐름의 끊김이 발생하게 된다. 이에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면 각각의 센싱 범위별로 증폭기를 구비하므로 사용자가 직접 충전 또는 방전을 중단시킬 필요가 없고 증폭기의 증폭비 변경도 필요없게 되어 전류 흐름의 끊김없이 전류 센싱을 원활하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 충방전 프로브용 전류 센싱 회로의 내부 구성의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로를 포함하는 충방전기의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 충방전 프로브용 전류 센싱 회로의 내부 구성의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로를 포함하는 충방전기의 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로(40)의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 충방전 프로브용 전류 센싱 회로의 내부 구성의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로(40)는 충방전 프로브 단에 탑재될 수 있다.
충방전 프로브용 전류 센싱 회로(40)는 배터리(10)의 양단에 연결된 저항(R)과 연결(또는 접촉)될 수 있다.
예를 들어, 배터리(10)는 리튬(Li) 이온이 양극(+)과 음극(-) 사이를 이동하면서 전기를 발생시키는 원리로 작동하는 것이다. 이러한 배터리(10)는 충전을 통해 여러 차례 재사용이 가능하여 전기차(EV)를 비롯한 친환경 모빌리티, IT기기와 다양한 생활가전의 에너지원으로 쓰일 수 있다.
충방전 프로브용 전류 센싱 회로(40)는 저항(R)의 양단에 연결(또는 접촉)될 수 있다. 여기서, 저항(R)은 전류 감지 저항이라고 할 수 있다.
충방전 프로브용 전류 센싱 회로(40)는 증폭기 회로부(20) 및 신호 처리부(30)를 포함할 수 있다.
증폭기 회로부(20)는 저항(R)의 양단과 연결되어, 센싱 대상 전류를 입력받아 각기 다른 다수의 증폭비로 증폭하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 증폭기 회로부(20)는 각기 다른 증폭비를 가진 다수의 증폭소자를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2에서와 같이 증폭기 회로부(20)는 서로 다른 센싱 범위에 대응하는 증폭비를 갖는 다수의 증폭기(22, 24, 26)를 포함할 수 있다.
여기서, 센싱 범위는 전류 센싱 범위 또는 전압 센싱 범위일 수 있다.
그리고, 증폭기(22, 24, 26)는 상호 동일 또는 서로 다른 소정의 임계값을 가질 수 있으며, 상기의 증폭소자의 일 예가 될 수 있다. 예를 들어, 증폭기(22, 24, 26)는 OP AMP로 각각 구성될 수 있다. 상술한 임계값은 각각의 증폭기(22, 24, 26)에서 실질적으로 출력가능한 최대값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 각각의 증폭기(22, 24, 26)가 포화되기 직전 또는 포화되는 시점의 출력값이라고 할 수 있다.
각각의 증폭기(22, 24, 26)에서의 증폭비와 임계값간의 관계를 설명하면 다음과 같을 수 있다. 예를 들어, 증폭기(22)의 증폭비가 4이고 임계값이 50[V]이고 저항(R)을 통한 현재의 센싱 대상 전류에 상응하는 전압이 20[V]라고 가정하면, 증폭기(22)는 80[V]까지 증폭하여 출력할 수 있겠지만 자신의 임계값 이상에서는 포화(saturation)되므로 실제로는 50[V]를 최종출력할 것이다. 다른 예로써, 증폭기(22)의 증폭비가 1이고 임계값이 50[V]이고 저항(R)을 통한 현재의 센싱 대상 전류에 상응하는 전압이 20[V]라고 가정하면, 증폭기(22)는 20[V]까지 증폭하여 출력할 수 있는데, 이때의 증폭출력값은 자신의 임계값보다 작으므로 증폭기(22)는 20[V]를 최종출력할 것이다.
이와 같이 각각의 증폭기(22, 24, 26)에서의 최종출력은 증폭비 또는 임계값의 영향을 받게 된다.
다수의 증폭기(22, 24, 26)는 상호 병렬로 저항(R)의 양단에 연결될 수 있다.
예를 들어, 증폭기의 수는 측정하고자 하는 센싱 범위의 수와 동일할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 전류를 센싱하는 것이므로 상기의 센싱 범위는 전류 센싱 범위인 것으로 이해하는 것이 바람직하겠지만, 전류를 기반으로 전압을 센싱할 수 있으므로 상기의 센싱 범위는 전압 센싱 범위도 포함할 수 있을 것이다.
도 2에서 증폭기의 수를 3개로 하였는데, 이는 저항(R)에 흐를 수 있는 전류를 센싱할 수 있는 범위(즉, 센싱 범위)를 3개로 세분화하였기 때문이다. 센싱 범위는 배터리(10)에 대한 충방전 스케줄에 따라 바뀔 수 있다. 그에 따라, 센싱 범위는 4개 이상으로도 세분화시킬 수 있으므로, 증폭기의 수는 세분화되는 센싱 범위의 수와 동일하게 조정할 수 있다.
예를 들어, 0[A] ~ 100[A]의 전류가 저항(R)을 통해 흐를 수 있다고 가정하였을 경우, 이와 같은 전류의 전체 범위를 로우(Low)의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 25[A]), 미들(Middle)의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 50[A]), 및 하이(high)의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 100[A])로 세분화할 수 있다. 이 경우, 제 1 증폭기(22)는 로우의 센싱 범위에서 동작하는 증폭기로서, 제 1 센싱 범위에서 동작하는 증폭기라고 할 수 있다. 제 2 증폭기(24)는 미들의 센싱 범위에서 동작하는 증폭기로서, 제 2 센싱 범위에서 동작하는 증폭기라고 할 수 있다. 제 3 증폭기(26)는 하이의 센싱 범위에서 동작하는 증폭기로서, 제 3 센싱 범위에서 동작하는 증폭기라고 할 수 있다.
상기 다수의 증폭기(22, 24, 26)의 증폭비는 상이하다고 하였는데, 예를 들어 제 1 증폭기(22)의 증폭비는 "4"일 수 있고, 제 2 증폭기(24)의 증폭비는 "2"일 수 있고, 제 3 증폭기(26)의 증폭비는 "1"일 수 있다.
이와 같이 증폭기(22, 24, 26)의 증폭비를 상이하게 하는 이유는 각각의 증폭기가 해당하는 센싱 범위에서 적절한 증폭비로 동작하도록 하기 위함이다. 예를 들어, 로우(Low)의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 25[A])에서는 증폭기에게 입력되는 센싱 대상 전류의 범위가 작기 때문에 정밀한 전류 센싱을 위해 가급적 증폭비를 크게 하는 것이 바람직할 것이다. 반대로, 하이(high)의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 100[A])에서는 증폭기에게로 입력되는 센싱 대상 전류의 범위가 크기 때문에 가급적 증폭비를 작게 하여도 무방하다.
도 2에서, 상호 병렬로 접속된 다수의 증폭기(22, 24, 26)는 증폭비가 가장 큰 증폭기(22)(즉, 제일 낮은 센싱 범위에서 동작가능한 증폭기)가 제일 위에 배치되고, 증폭비가 가장 작은 증폭기(즉, 26)(즉, 제일 높은 센싱 범위에서 동작가능한 증폭기)가 제일 아래에 배치되는 것으로 하였다. 이와 같이 증폭비가 제일 큰 것부터 작은 것 순으로 순차적으로 내려가는 방식으로 증폭기들(22, 24, 26)을 배열시킬 수 있다. 물론, 필요에 따라서는 반대 방식으로 배열시킬 수도 있다.
상기 예시한 다수의 증폭기(22, 24, 26)는 입력받은 센싱 대상 전류(실제로는 센싱 대상 전류에 상응하는 전압)를 자신의 증폭비로 증폭하여 출력할 수 있지만 자신의 임계값을 초과할 수는 없다. 예를 들어, 다수의 증폭기(22, 24, 26) 중에서 어느 하나라도 자신의 증폭비를 반영하여 증폭된 증폭 신호가 임계값을 초과하면 실제로는 임계값에 상응하는 출력값을 출력할 수 있다. 만약, 다수의 증폭기(22, 24, 26)는 증폭된 증폭 신호가 임계값을 초과하지 않는다면 증폭된 증폭 신호를 그대로 출력할 수 있다.
신호 처리부(30)는 증폭기 회로부(20)로부터의 다수의 증폭 신호를 수신하고, 수신한 다수의 증폭 신호 중에서 어느 하나의 증폭 선택하고, 선택된 어느 하나의 증폭 신호를 처리하여 측정값(예컨대, 전류값)을 생성하고, 생성된 측정값을 출력할 수 있다.
이때, 신호 처리부(30)는 증폭기 회로부(20)로부터의 다수의 증폭 신호 중에서 포화된 출력은 이용하지 않고, 포화되지 않은 증폭기의 증폭 신호를 처리하여 측정값을 생성할 수 있다.
다시 말해서, 신호 처리부(30)는 다수의 증폭기(22, 24, 26) 각각으로부터 증폭 신호를 수신하고, 다수의 증폭 신호와 다수의 증폭기(22, 24, 26) 각각의 임계값을 비교하고, 비교 결과에 따라 다수의 증폭 신호 중에서 해당하는 증폭기의 임계값보다 작은 증폭 신호를 처리하여 측정값을 생성할 수 있다.
그리고, 신호 처리부(30)에서 생성한 측정값은 충방전기의 제어부에게로 전달될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2에서와 같이 신호 처리부(30)는 아날로그/디지털 컨버터(32), 버퍼(34), 및 프로세서(36)를 포함할 수 있다. 신호 처리부(30)는 MCU일 수 있다.
아날로그/디지털 컨버터(32)는 증폭기(22, 24, 26)의 출력단에 연결되고, 증폭기(22, 24, 26)의 증폭 신호(예컨대, 전압)를 수신하여 디지털 신호의 값으로 각각 변환할 수 있다.
예를 들어, 아날로그/디지털 컨버터(32)는 제 1 증폭기(22)의 출력단에 연결된 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1), 제 2 증폭기(24)의 출력단에 연결된 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2), 및 제 3 증폭기(26)의 출력단에 연결된 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)는 제 1 증폭기(22)의 증폭 신호(예컨대, 아날로그의 전압)을 수신하여 그에 상응하는 디지털 신호의 값으로 변환할 수 있다. 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)는 제 2 증폭기(24)의 증폭 신호(예컨대, 아날로그의 전압)을 수신하여 그에 상응하는 디지털 신호의 값으로 변환할 수 있다. 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)는 제 3 증폭기(26)의 증폭 신호(예컨대, 아날로그의 전압)을 수신하여 그에 상응하는 디지털 신호의 값으로 변환할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 복수의 아날로그/디지털 컨버터(ADC1, ADC2, ADC3)로 도시하였으나, 실시 예들에 따라, 복수의 아날로그/디지털 컨버터(ADC1, ADC2, ADC3)는 하나의 통합 아날로그/디지털 컨버터로 구현될 수도 있다. 버퍼(34)는 아날로그/디지털 컨버터(32)의 출력(예컨대, 디지털 신호의 값)을 저장할 수 있다.
예를 들어, 버퍼(34)는 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)의 출력단에 연결된 제 1 버퍼(BF1), 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)의 출력단에 연결된 제 2 버퍼(BF2), 및 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)의 출력단에 연결된 제 3 버퍼(BF3)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 버퍼(BF1)는 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)의 출력을 저장할 수 있다. 제 2 버퍼(BF2)는 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)의 출력을 저장할 수 있다. 제 3 버퍼(BF3)는 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)의 출력을 저장할 수 있다.
상술한 아날로그/디지털 컨버터(ADC1, ADC2, ADC3) 및 버퍼(BF1, BF2, BF3)의 수가 각각 3개씩인 것은 증폭기 회로부(20)내의 증폭기의 수가 3개이기 때문이다. 만약, 증폭기의 수가 4개이면 아날로그/디지털 컨버터 및 버퍼의 수도 각각 4개씩일 것이다. 그러나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 버퍼(34)는 서로 분리된 복수의 저장 영역을 갖는 하나의 하드웨어로 구성될 수 있다. 상기 서로 분리된 복수의 저장 영역들 각각이 상술한 버퍼(BF1, BF2, BF3) 각각의 기능을 수행하여 아날로그/디지털 컨버터(ADC1, ADC2, ADC3) 각각에 대응할 수 있다. 즉, 버퍼(34)는 서로 분리된 제 1 저장 영역, 제 2 저장 영역 및 제 3 저장 영역을 갖고, 제 1 저장 영역은 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)의 출력을 저장하고, 제 2 저장 영역은 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)의 출력을 저장하고, 제 3 저장 영역은 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)의 출력을 저장한다. 실시 예들에 따라, 아날로그/디지털 컨버터(ADC1, ADC2, ADC3)은 다수의 증폭기들(22, 24, 26)의 증폭 신호를 디지털 값으로 변환하고, 변환된 디지털 값과 해당하는 증폭기의 식별자를 이용하여 디지털 신호를 생성하여 출력할 수 있다. 이에 의해, 프로세서(36)는 디지털 신호를 수신하고 해당 디지털 신호에 포함된 식별자를 이용하여 디지털 신호에 포함된 디지털 값을 버퍼의 저장 영역들(혹은 버퍼들(BF1, BF2, BF3) 중에서 해당 증폭기에 대응하는 저장 영역에 저장할 수 있다.
상술한 버퍼(34)는 레지스터로 대체하여도 무방하다. 이러한 버퍼(34) 및 레지스터는 임시저장소자라고 할 수 있다.
프로세서(36)는 증폭기 회로부(20)에 포함된 다수의 증폭기(22, 24, 26)의 임계값을 미리 저장하고 있다. 필요에 따라, 프로세서(36)는 증폭기 회로부(20)에 포함된 다수의 증폭기(22, 24, 26) 각각의 증폭비를 추가로 저장하고 있을 수 있다.
또한, 프로세서(36)는 다수의 증폭기(22, 24, 26) 각각으로부터 입력받을 수 있는 값들에 대한 실제의 전류값이 매핑된 매핑 테이블을 저장하고 있을 수 있다. 여기서, 매핑 테이블은 룩업 테이블 형태일 수 있다.
예를 들어, 상기에서 제 1 증폭기(22)는 로우의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 25[A])의 전류에 상응하는 전압을 증폭출력할 수 있다고 예시하였다. 프로세서(36)는 이와 같이 제 1 증폭기(22)에서 증폭출력되는 출력에 대한 실제의 전류값(즉, 실제의 입력 전류값)이 일대일로 매핑된 제 1 매핑 테이블을 저장하고 있을 수 있다. 또한, 상기에서 제 2 증폭기(24)는 미들의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 50[A])의 전류에 상응하는 전압을 증폭출력할 수 있다고 예시하였다. 프로세서(36)는 이와 같이 제 2 증폭기(24)에서 증폭출력되는 출력에 대한 실제의 전류값(즉, 실제의 입력 전류값)이 일대일로 매핑된 제 2 매핑 테이블을 저장하고 있을 수 있다. 또한, 상기에서 제 3 증폭기(26)는 하이의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 100[A])의 전류에 상응하는 전압을 증폭출력할 수 있다고 예시하였다. 프로세서(36)는 이와 같이 제 3 증폭기(26)에서 증폭출력되는 출력에 대한 실제의 전류값(즉, 실제의 입력 전류값)이 일대일로 매핑된 제 3 매핑 테이블을 저장하고 있을 수 있다.
이와 같이 각각의 매핑 테이블은 해당 증폭기에서의 출력값 대비 실제의 전류값이 일대일로 매핑되어 있으므로, 프로세서(36)는 매우 간편하게 실제의 전류값을 환산해 낼 수 있게 된다.
이때, 제 1 내지 제 3 증폭기(22, 24, 26)는 동작가능한 센싱 범위 또는 증폭비 등이 각각 다르므로, 제 1 내지 제 3 매핑 테이블의 내용은 서로 상이할 수 있다.
프로세서(36)는 각각의 버퍼(BF1, BF2, BF3)에 저장된 값(예컨대, 디지털 값)을 읽어 낼 수 있다.
예를 들어, 프로세서(36)는 먼저 제 1 버퍼(BF1)의 값(즉, 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)의 출력)이 기설정된 임계값인지를 판단할 수 있다.
만약, 임계값이 아니라면(즉, 포화된 값이 아니라면) 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값을 매핑 테이블을 근거로 처리하여 측정값(예컨대, 전류값)을 생성하고, 생성된 측정값을 출력할 수 있다. 그리고, 프로세서(36)는 측정값을 충방전기의 제어부에게로 전달할 것이다. 이와 같이 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값보다 작은 값이어서 프로세서(36)가 제 1 버퍼(BF1)의 값으로 측정값을 구한 경우에는 현재 시점에서의 전류 측정을 종료할 수 있다. 그에 따라, 프로세서(36)는 하기와 같은 동작들을 더 이상 수행하지 않아도 된다.
한편, 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값이면 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값을 이용하지 않고고 제 2 버퍼(BF2)의 값(즉, 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)의 출력)이 기설정된 임계값인지를 판단할 수 있다.
만약, 제 2 버퍼(BF2)의 값이 임계값이 아니라면(즉, 포화된 값이 아니라면) 프로세서(36)는 제 2 버퍼(BF2)의 값을 매핑 테이블을 근거로 처리하여 측정값(예컨대, 전류값)을 생성하고, 생성된 측정값을 충방전기의 제어부에게로 인가할 수 있다. 이와 같이 제 2 버퍼(BF2)의 값이 기설정된 임계값보다 작은 값이어서 프로세서(36)가 제 2 버퍼(BF2)의 값으로 측정값을 구한 경우에는 현재 시점에서의 전류 측정을 종료할 수 있다. 그에 따라, 프로세서(36)는 하기와 같은 동작을 더 이상 수행하지 않아도 된다.
한편, 제 2 버퍼(BF2)의 값이 기설정된 임계값이면 프로세서(36)는 제 2 버퍼(BF2)의 값을 이용하지 않고 제 3 버퍼(BF3)의 값(즉, 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)의 출력)을 매핑 테이블을 근거로 처리하여 측정값(예컨대, 전류값)을 생성하고, 생성한 측정값을 충방전기의 제어부에게로 인가할 수 있다.
상기에서 0[A] ~ 100[A]의 전류가 저항(R)을 통해 흐를 수 있다고 가정하였고, 제 3버퍼(BF3)에 임시저장될 수 있는 값은 전체의 센싱 범위(예컨대, 0[A] ~ 100[A])에서 동작하는 제 3 증폭기(26)에서 증폭출력된 출력을 근거로 하는 값(예컨대, 디지털 값)이다. 그에 따라, 제 2 버퍼(BF2)의 값이 기설정된 임계값인 경우에는 제 3 버퍼(BF3)의 값이 기설정된 임계값인지를 판단하지 않아도 된다.
수치를 예시하여 프로세서(36)의 동작을 다시 설명하면 하기와 같을 수 있다.
예를 들어, 제 1 증폭기(22)의 증폭비는 "4"이고, 제 2 증폭기(24)의 증폭비는 "2"이고, 제 3 증폭기(26)의 증폭비는 "1"이고, 다수의 증폭기(22, 24, 26)의 임계값은 동일(예컨대,"40V")한 것으로 가정한다.
이와 같은 가정하에서, 저항(R) 양단의 전류값이 15[A]라고 하면, 제 1 증폭기(22)는 그에 상응하는 전압을 자신의 증폭비로 증폭(즉, 60(4*15)[V])하여 출력할 수 있지만 임계값에서 포화되므로, 제 1 증폭기(22)의 출력값은 "40V"일 것이다. 그리고, 제 2 증폭기(24)는 30(2*15)[V]까지 증폭출력할 수 있는데 이는 임계값보다 작기 때문에 제 2 증폭기(24)의 출력값은 "30V"일 것이다. 그리고, 제 3 증폭기(26)는 15(1*15)[V]까지 증폭출력할 수 있는데 이는 임계값보다 작기 때문에, 제 3 증폭기(26)의 출력값은 "15V"일 것이다.
제 1 내지 제 3 증폭기(22, 24, 26)의 출력값은 각각의 아날로그/디지털 컨버터(ADC1, ADC2, ADC3)에서 그에 상응하는 디지털 값으로 변환되어 버퍼(BF1, BF2, BF3)에 저장된다.
프로세서(36)는 버퍼(BF1, BF2, BF3)의 값(즉, "40V", "30V", "15V"에 상응하는 디지털 값)을 읽어 낸다.
그리고 나서, 프로세서(36)는 제일 먼저 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값인지를 판단한다. 즉, 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값보다 큰지 아니면 작은지를 판단한다.
제 1 버퍼(BF1)의 값(즉, "40V"에 상응하는 디지털 값)은 임계값과 동일하므로(즉, 증폭기(22)의 출력값이 포화된 경우이므로), 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값으로는 전류 센싱을 할 수 없는 것으로 판단하여 제 1 버퍼(bf1)의 값을 이용하지 않고, 제 2 버퍼(BF2)의 값이 기설정된 임계값인지를 판단한다.
제 2 버퍼(BF2)의 값(즉, "30V"에 상응하는 디지털 값)이 임계값보다 작으므로, 프로세서(36)는 제 2 버퍼(BF2)의 값을 근거로 전류 센싱을 할 수 있는 것으로 판단하여 제 2 버퍼(BF2)의 값(즉, "30")을 제 2 매핑 테이블을 근거로 출력값(예컨대, 전류값)으로 환산(또는 변환)한다.
그리고, 프로세서(36)는 환산된 출력값을 충방전기의 제어부에게로 전달할 것이다.
이와 같이 제 2 버퍼(BF2)의 값이 임계값보다 작아서 제 2 버퍼(BF2)의 값을 출력값으로 환산(또는 변환)하여 충방전기의 제어부에게로 전달한 경우에는 이것으로서 전류 센싱을 종료한 것이 되므로, 굳이 제 3 버퍼(BF3)의 값을 출력값으로 환산할 필요가 없다.
한편, 수치를 상기와는 다르게 예시하여 프로세서(36)의 동작을 다시 설명하면 하기와 같을 수 있다.
예를 들어, 제 1 증폭기(22)의 증폭비는 "4"이고, 제 2 증폭기(24)의 증폭비는 "2"이고, 제 3 증폭기(26)의 증폭비는 "1"이고, 다수의 증폭기(22, 24, 26)의 임계값은 동일(예컨대,"50V")한 것으로 가정한다.
이와 같은 가정하에서, 저항(R) 양단의 전류값이 30[A]이라고 하면, 제 1 증폭기(22)는 그에 상응하는 전압을 자신의 증폭비로 증폭(즉, 120(4*30)[A])하여 출력할 수 있지만 임계값에서 포화되므로, 제 1 증폭기(22)의 출력값은 "50V"일 것이다. 그리고, 제 2 증폭기(24)는 60(2*30)[V]까지 증폭출력할 수 있지만 임계값에서 포화되므로, 제 2 증폭기(24)의 출력값은 "50V"일 것이다. 그리고, 제 3 증폭기(26)는 30(1*30)[V]까지 증폭출력할 수 있는데 이는 임계값보다 작기 때문에, 제 3 증폭기(26)의 출력값은 "30V"일 것이다.
제 1 내지 제 3 증폭기(22, 24, 26)의 출력값은 각각의 아날로그/디지털 컨버터(ADC1, ADC2, ADC3)에서 그에 상응하는 디지털 값으로 변환되어 버퍼(BF1, BF2, BF3)에 저장된다.
프로세서(36)는 버퍼(BF1, BF2, BF3)의 값(즉, "50V", "50V", "30V"에 상응하는 디지털 값)을 읽어 낸다.
그리고 나서, 프로세서(36)는 제일 먼저 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값인지를 판단한다. 즉, 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값보다 큰지 아니면 작은지를 판단한다.
제 1 버퍼(BF1)의 값(즉, "50")은 임계값과 동일하므로(즉, 증폭기(22)의 출력값이 포화된 경우이므로), 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값(즉, "50")으로는 전류 센싱을 할 수 없는 것으로 판단하여 제 1 버퍼(bf1)의 값을 이용하지 않고 제 2 버퍼(BF2)의 값이 기설정된 임계값인지를 판단한다.
제 2 버퍼(BF2)의 값(즉, "50")도 임계값과 동일하므로(즉, 증폭기(24)의 출력값이 포화된 경우이므로), 프로세서(36)는 제 2 버퍼(BF2)의 값(즉, "50")으로도 전류 센싱을 할 수 없는 것으로 판단하여 제 2 버퍼(bf2)의 값을 이용하지 않고, 제 3 버퍼(BF3)의 값(즉, "30")을 제 3 매핑 테이블을 근거로 출력값(예컨대, 전류값)을 생성(환산)한다.
그리고, 프로세서(36)는 환산된 출력값을 충방전기의 제어부에게로 전달할 것이다.
한편으로, 프로세서(36)는 상술한 바와 같은 매핑 테이블을 근거로 출력값을 생성하지 않고, 버퍼(BF1, BF2, BF3)에 저장된 값(예컨대, 디지털 성분의 전압값)을 저항(R)의 저항값으로 나누어 전류값(즉, 출력값)을 생성할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 측정하고자 하는 전류의 전체 범위를 다수개의 센싱 범위로 세분화하고 각각의 센싱 범위에서 동작가능한 증폭기를 구비함에 따라, 입력되는 전류의 크기에 대응되는 센싱 범위의 증폭기의 증폭 신호를 처리하여 출력값(예컨대, 전류값)을 생성하고 생성된 출력값을 출력할 수 있다. 그에 따라, 별도의 증폭비 수동 조정을 하지 않고서도 전류 센싱이 가능하게 된다.
물론, 증폭기(예컨대, OP AMP)의 수가 적을수록 비용부담(예컨대, 제조단가)을 줄일 수 있으므로, 증폭기의 수가 1개인 것을 상정해 볼 수 있다. 그러나, 1개의 증폭기를 사용하였을 경우에는 충방전 사이클 동안 센싱 범위를 변경할 때마다 사용자가 직접 충전 또는 방전을 중단하고, 증폭기의 증폭비를 수동으로 변경한 후에, 다시 충전 또는 방전을 개시해야 전류 센싱을 할 수 있다. 이와 같은 경우에는 휴지기가 반드시 있게 되어 전류 흐름의 끊김이 발생하게 된다. 이에 반해, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면 사용자가 직접 충전 또는 방전을 중단시킬 필요가 없고, 증폭기의 증폭비 변경도 필요없고, 전류 흐름의 끊김없이 전류 센싱을 언제든지 할 수 있다. 비록, 본 발명의 실시예는 다수개의 증폭기를 사용하지만, 1개의 증폭기를 사용하는 것에 비해 번거러움을 해소하면서도 자동으로 즉각적인 전류 센싱을 할 수 있는 효과가 있다.
한편으로, 1개의 증폭기를 사용할 때 증폭기의 증폭비 변경을 제어기가 자동으로 행하는 것을 상정해 볼 수 있는데, 이 경우에도 제어기에서의 증폭비 변경이 있기 전에 충전 또는 방전의 중단이 반드시 선행되어야 하므로 휴지기가 발생하게 된다. 이 경우에도 전류 흐름의 끊김이 발생하는 문제가 있다.
그에 따라, 1개의 증폭기를 사용하는 것에 비해 다수개의 증폭기를 사용하는 것이 보다 효율적임을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
배터리(10)에 연결된 저항(R)의 양단의 전류(즉, 센싱 대상 전류)를 증폭기 회로부(20)에서 입력받는다. 실제로는 센싱 대상 전류에 상응하는 전압이 증폭기 회로부(20)에게로 입력될 것이다.
그에 따라, 증폭기 회로부(20)의 다수의 증폭기(22, 24, 26)는 입력받은 전압을 각각의 증폭비로 증폭하여 출력한다. 이때, 다수의 증폭기(22, 24, 26)는 저마다 임계값을 가지고 있으므로, 다수의 증폭기(22, 24, 26) 중에서 증폭 신호가 임계값을 초과하는 증폭기는 실제로는 임계값을 출력하게 되고, 증폭 신호가 임계값보다 작은 증폭기는 증폭 신호를 최종 출력하게 된다.
다수의 증폭기(22, 24, 26)에서의 증폭 신호는 신호 처리부(30)에게로 인가된다. 그에 따라, 신호 처리부(30)의 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)는 제 1 증폭기(22)의 출력을 수신하고, 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)는 제 2 증폭기(24)의 출력을 수신하고, 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)는 제 3 증폭기(26)의 출력을 수신한다(S10).
제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)는 제 1 증폭기(22)의 증폭 신호(예컨대, 아날로그 출력)를 그에 상응하는 디지털 신호의 값으로 변환한다. 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)는 제 2 증폭기(24)의 증폭 신호(예컨대, 아날로그 출력)를 그에 상응하는 디지털 신호의 값으로 변환한다. 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)는 제 3 증폭기(26)의 증폭 신호(예컨대, 아날로그 출력)를 그에 상응하는 디지털 신호의 값으로 변환한다.
제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)의 출력은 제 1 버퍼(BF1)에 저장되고, 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)의 출력은 제 2 버퍼(BF2)에 저장되고, 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)의 출력은 제 3 버퍼(BF3)에 저장된다.
프로세서(36)는 각각의 버퍼(BF1, BF2, BF3)에 저장된 값을 읽어 낸다.
그리고 나서, 프로세서(36)는 제일 먼저 제 1 버퍼(BF1)의 값(즉, 제 1 아날로그/디지털 컨버터(ADC1)의 출력)이 기설정된 임계값인지를 판단한다(S20). 즉, 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값보다 큰지 아니면 작은지를 판단한다.
만약, 임계값이 아니라면(즉, 제 1 버퍼(BF1)의 값이 포화된 값이 아니라면) 프로세서(36)는 제 1 버퍼(BF1)의 값을 제 1 매핑 테이블을 근거로 처리하여 측정값(예컨대, 전류값)을 생성(환산)한다(S30). 그리고, 프로세서(36)는 생성된 측정값을 충방전기의 제어부에게로 전달할 것이다.
이에 반해, 제 1 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값이면 프로세서(36)는 제 2 버퍼(BF2)의 값(즉, 제 2 아날로그/디지털 컨버터(ADC2)의 출력)이 기설정된 임계값인지를 판단한다(S40). 즉, 프로세서(36)는 제 2 버퍼(BF1)의 값이 기설정된 임계값보다 큰지 아니면 작은지를 판단한다.
만약, 제 2 버퍼(BF2)의 값이 임계값이 아니라면(즉, 제 2 버퍼(BF1)의 값이 포화된 값이 아니라면) 프로세서(36)는 제 2 버퍼(BF2)의 값을 제 2 매핑 테이블을 처리하여 측정값(예컨대, 전류값)을 생성(환산)한다(S50). 그리고, 프로세서(36)는 생성된 측정값을 충방전기의 제어부에게로 전달할 것이다.
그런데, 제 2 버퍼(BF2)의 값이 기설정된 임계값이면 프로세서(36)는 제 3 버퍼(BF3)의 값(즉, 제 3 아날로그/디지털 컨버터(ADC3)의 출력)을 제 3 매핑 테이블을 근거로 처리하여 측정값(예컨대, 전류값)을 생성(환산)한다(S60). 그리고, 프로세서(36)는 생성된 측정값을 충방전기의 제어부에게로 전달할 것이다.
한편으로, 필요에 따라서, 프로세서(36)는 매핑 테이블을 사용하지 않고, 버퍼(BF1, BF2, BF3)에 저장된 값(예컨대, 디지털 성분의 전압값)을 저항(R)의 저항값으로 나누어 전류값(즉, 출력값)을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충방전 프로브용 전류 센싱 회로를 포함하는 충방전기의 구성도이다.
도 4의 충방전기는, 충방전 프로브용 전류 센싱 회로(40), 충방전기 제어부(50), 및 충방전부(60)를 포함할 수 있다.
충방전 프로브용 전류 센싱 회로(40)는 배터리(10)의 양단에 연결된 저항(R)과 연결되는 것으로서, 앞서 도 2를 참고하여 설명한 바와 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다.
충방전기 제어부(50)는 충방전기의 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 특히, 충방전기 제어부(50)는 배터리(10)에 대한 충방전 스케줄에 따라 배터리(10)에 대한 충방전을 제어할 수 있다. 예컨대, 충방전기 제어부(50)는 미리 저장된 충방전 스케줄 정보에 기초하여 충방전 스케줄에 따라 배터리(10)가 충방전되도록 제어할 수 있다. 여기서, 충방전 스케줄은 적어도 하나의 충전 구간 또는 방전 구간(이하, 통칭하여 '충방전 구간'이라 함)을 포함할 수 있다. 예컨대, 충방전 스케줄은 정전류 충전 구간, 정전류 방전 구간, 정전압 충전 구간 및 정전압 방전 구간을 포함할 수 있다. 충방전 스케줄 정보는 각 충방전 구간에서의 배터리(10)(또는 배터리(10)로 인가될)의 전압/전류의 대표값(예컨대, 최대값, 최소값, 최빈값 등 해당 구간의 전압/전류를 대표할 수 있는 값)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 충방전 스케줄 정보는 특정 구간에서의 배터리(10)의 전압의 최대값에 대한 정보를 포함할 수 있다.
한편으로, 본 발명의 실시예에 따라, 충방전기 제어부(50)는 충방전 스케줄 정보에 기초하여, 다수의 증폭기(22, 24, 26) 중에서 일부의 증폭기의 증폭 신호를 무시(ignore)하기 위한 무시 명령을 신호 처리부(30)로 전송할 수 있다. 이때, 해당 무시 명령은 각 충방전 구간의 진입 이전에 신호 처리부(30)에게로 전송될 수 있다.
실시 예들에 따라, 충방전기 제어부(50)는 충방전 스케줄 정보를 참조하여 배터리(10)의 충방전 구간에서 배터리(10)의 전압의 대표값을 결정할 수 있다. 그리고, 충방전기 제어부(50)는 결정된 전압의 대표값과 증폭기들(22, 24, 26)의 증폭비를 이용하여 전압의 대표값에 대응하는 각 충방전 구간에서의 증폭기들(22, 24, 26)의 증폭 신호의 대표값을 추정할 수 있다. 그리고, 충방전기 제어부(50)는 추정된 증폭기들(22, 24, 26)의 증폭 신호 중에서 그 대표값이 임계값을 초과하는 증폭 신호가 존재하는 경우, 해당 증폭 신호의 증폭기와 대응하는 버퍼로의 접근이 수행되지 않게 하는 무시 명령을 신호 처리부(30)의 프로세서(36)에게로 전송할 수 있다. 그리하면, 프로세서(36)는 무시 명령에 기초하여 해당 버퍼에 액세스하지 않는데, 프로세서(36)는 충방전기 제어부(50)로부터의 무시 명령에 따라 해당 버퍼에 저장된 디지털 신호를 리드하지 않는다. 이로 인해, 프로세서(36)는 다수의 버퍼(BF1, BF2, BF3) 중에서 임계값을 초과할 것으로 예상되는 증폭기에 대응하는 버퍼의 데이터를 읽어들이지 않을 수 있고, 그 결과, 버퍼에 저장된 값과 임계값 사이의 상호 비교를 최소화할 수 있어 시간 및 리소스가 절약될 수 있다.
결국, 앞서 예시 설명한 프로세서(36)는 다수의 버퍼(BF1, BF2, BF3) 중에서 가장 큰 증폭비를 갖는 증폭기의 증폭 신호에 상응하는 값부터 순서대로 임계값과 비교하여 측정값 생성을 행하였으나, 충방전기 제어부(50)의 무시 명령을 이용한다면 프로세서(36)는 모든 증폭기의 증폭 신호에 상응하는 디지털 값과 임계값과의 비교를 행할 필요없이 버퍼링을 수행한 버퍼의 값만을 근거로 출력값(예컨대, 전류값)을 생성할 수 있다.
충방전부(60)는 충방전기 제어부(50)의 제어에 따라 배터리(10)를 충전 또는 방전시킬 수 있다.
충방전부(60)는 배터리(10)에 직접 연결되어 배터리(10) 양단의 전압 또는 전류를 측정할 수 있는 충방전 프로브를 포함한다.
배터리(10)에 대한 충전 또는 방전을 실시하는 중에, 전류 센싱 회로(40)에서는 저항(R) 양단의 전류의 크기를 신속 정확하게 측정(센싱)하여 충방전기 제어부(50)에게로 인가한다.
그에 따라, 충방전기 제어부(50)에서는 수신한 전류값을 근거로 충방전부(60)에서의 충전 상태 또는 방전 상태를 파악(추정)할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 배터리
20 : 증폭기 회로부
22 : 제 1 증폭기 24 : 제 2 증폭기
26 : 제 3 증폭기 30 : 신호 처리부
32 : 아날로그/디지털 컨버터 34 : 버퍼
36 : 프로세서 40 : 충방전 프로브용 전류 센싱 회로
50 : 충방전기 제어부 60 : 충방전부
22 : 제 1 증폭기 24 : 제 2 증폭기
26 : 제 3 증폭기 30 : 신호 처리부
32 : 아날로그/디지털 컨버터 34 : 버퍼
36 : 프로세서 40 : 충방전 프로브용 전류 센싱 회로
50 : 충방전기 제어부 60 : 충방전부
Claims (10)
- 배터리를 충방전하는 충방전기와 연결된 전류 센싱 회로로서,
상기 충방전기와 연결된 배터리의 양단과 연결되어, 상기 배터리의 양단의 전압을 서로 다른 다수의 센싱 범위에 대응하는 증폭비들로 증폭하여 다수의 증폭 신호를 출력하는 증폭기 회로부; 및
상기 증폭기 회로부로부터의 상기 다수의 증폭 신호를 수신하고, 수신한 다수의 증폭 신호 중에서 어느 하나의 증폭 선택하고, 선택된 어느 하나의 증폭 신호를 처리하여 측정값을 생성하고, 생성된 측정값을 출력하는 신호 처리부;를 포함하는,
전류 센싱 회로. - 제 1항에 있어서,
상기 증폭기 회로부는,
상호 병렬로 연결된 다수의 증폭기를 포함하는,
전류 센싱 회로. - 제 2항에 있어서,
상기 다수의 증폭기는 상기 서로 다른 다수의 센싱 범위에 대응하는 증폭비를 가지는,
전류 센싱 회로. - 제 3항에 있어서,
상기 다수의 증폭기는,
상기 증폭비를 기준으로 순서대로 위에서 아래로 상호 병렬로 배열된,
전류 센싱 회로. - 제 3항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 다수의 증폭기 각각으로부터 상기 증폭 신호를 수신하고, 상기 증폭 신호 중에서 해당하는 증폭기의 임계값보다 큰 크기를 갖는 증폭 신호는 이용하지 않고, 상기 임계값 보다 작은 증폭 신호를 처리하여 상기 측정값을 생성하는,
전류 센싱 회로. - 제 5항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 다수의 증폭기 각각으로부터 출력된 상기 증폭 신호에 대응하는 디지털 신호를 저장하는 버퍼; 및
상기 버퍼에 액세스하여 상기 증폭 신호에 대응하는 각각의 디지털 신호를 리드하고, 리드된 각각의 디지털 신호를 해당하는 증폭기의 임계값과 비교하고, 상기 각각의 디지털 신호 중에서 상기 해당하는 증폭기의 임계값보다 작은 디지털 신호를 측정값으로 환산하여 출력하는 프로세서;를 포함하는,
전류 센싱 회로. - 제 6항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 다수의 증폭기 각각으로부터 상기 증폭 신호를 각각 수신하고, 수신한 각각의 증폭 신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 각각 변환하고, 변환된 디지털 신호를 상기 버퍼로 출력하는 아날로그/디지털 컨버터를 더 포함하는,
전류 센싱 회로. - 제 6항에 있어서,
상기 버퍼는 상기 다수의 증폭기 각각과 대응하는 디지털 신호를 저장하기 위한 서로 분리된 저장 영역을 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 충방전기의 충방전 스케줄 정보와 관련된 충방전 스케줄 정보에 기초하여 생성된 무시 명령에 응답하여, 무시 명령에 대응하는 증폭기와 대응하는 저장 영역을 제외한 나머지 저장 영역에만 액세스하는,
전류 센싱 회로. - 제 8항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 서로 분리된 저장 영역에 대응하는 다수의 버퍼들을 포함하는,
전류 센싱 회로. - 배터리에 대한 충방전을 수행하는 충방전기로서,
충방전 스케줄에 따라 상기 배터리에 대한 충방전을 제어하는 충방전기 제어부;
충방전 프로브를 포함하고, 상기 충방전기 제어부의 제어에 따라 상기 충방전 프로브를 통해 상기 배터리를 충전 또는 방전시키는 충방전부; 및
상기 충방전 프로브에 탑재된 전류 센싱 회로;를 포함하고,
상기 전류 센싱 회로는,
상기 충방전 프로브를 통해 상기 배터리의 양단과 연결되어, 상기 배터리의 양단의 전압을 서로 다른 다수의 센싱 범위에 대응하는 증폭비들로 증폭하여 다수의 증폭 신호를 출력하는 증폭기 회로부; 및
상기 증폭기 회로부로부터의 상기 다수의 증폭 신호를 수신하고, 수신한 다수의 증폭 신호 중에서 어느 하나의 증폭 선택하고, 선택된 어느 하나의 증폭 신호를 처리하여 측정값을 생성하고, 생성된 측정값을 출력하는 신호 처리부;를 포함하는,
충방전기.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220120602A KR20240041509A (ko) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220120602A KR20240041509A (ko) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20240041509A true KR20240041509A (ko) | 2024-04-01 |
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ID=90667052
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220120602A KR20240041509A (ko) | 2022-09-23 | 2022-09-23 | 충방전 프로브용 전류 센싱 회로 및 이를 포함하는 충방전기 |
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| KR (1) | KR20240041509A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101951311B1 (ko) | 2017-03-15 | 2019-02-22 | 퀄맥스시험기술 주식회사 | 멀티 컨택 포인트를 갖는 배터리 충방전 검사용 프로브 |
| KR102299482B1 (ko) | 2021-02-22 | 2021-09-07 | (주)한빛레이저 | 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 방법 |
-
2022
- 2022-09-23 KR KR1020220120602A patent/KR20240041509A/ko unknown
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