WO2024096285A1 - Charging control-based power amplifier - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power enhancement device based on charging control, and more specifically, to a power enhancement device based on charging control that enhances output power using two different power sources.
- Electric vehicles do not use an internal combustion engine, but instead use a rechargeable battery to generate the energy needed to drive the vehicle.
- the battery must be charged in order to operate the vehicle.
- slow charging which is an alternating current charging method
- fast charging which is a direct current charging method
- loads such as electric vehicles can be charged using a mobile charging device equipped with a battery as well as a commercial power source.
- a mobile charging device that is free to move has the advantage of not requiring installation costs associated with power equipment compared to a fixed charging device that has a fixed location.
- the problem to be solved by the present invention is to increase the amount of power applied to the load using a portable battery module.
- the problem to be solved by the present invention is to increase the amount of power applied to the load using a battery module.
- Another problem that the present invention seeks to solve is to provide stable power supply to a load using a plurality of battery modules.
- a charging control-based power enhancement device includes a first switching unit having a plurality of switches connected to a first power supply unit, a plurality of battery modules connected to each switch of the first switching unit, and A second switching unit having a plurality of switches connected to the battery module, a current sensing unit connected to the plurality of switches of the second switching unit, a voltage applied from the current sensing unit and a second power supply different from the first power supply unit. It is connected to an adder that sums the power applied from the power supply unit and outputs the increased power to the load, and the current detection unit, the first switching unit, and the second switching unit, and receives a current detection signal applied from the current detection unit.
- Each switch of the second switching unit is a diode whose anode terminal is connected to the output terminal of the corresponding battery module, a first switching element whose one terminal is connected to the cathode terminal of the diode and the other terminal is connected to the current sensing unit. And it may include a second switching element whose one terminal is connected to the output terminal of the corresponding battery module and the other terminal is connected to the current sensing unit.
- the control unit determines the current output current of the currently discharged battery module using the current detection signal applied from the current detection unit, and if the output current difference between the determined current output current and the previous output current is greater than a set value, the currently discharged battery module A control signal for controlling a switching operation from one discharge battery module to the next discharge battery module may be output to the second switching unit.
- the control unit switches only one of the first switching element and the second switching element to a switching state in the current discharge switch connected to the current discharge battery module and the next discharge switch connected to the next discharge battery module. can be controlled to change.
- the next discharged battery module may be a battery module located immediately after the current discharged battery module among a plurality of battery modules.
- control unit may output a control signal to the first switching unit to turn on the switch of the first switching unit connected to the current discharging battery module.
- the current sensing unit may include a shunt resistor.
- the first power source may output direct current power
- the second power source may output alternating current power
- the power enhancement device based on charging control according to the above characteristics is connected to the second power supply unit and includes a converter that converts AC power output from the second power supply unit into DC power or converts the AC power into AC power and outputs it to the adder. More may be included.
- the first power source may be an energy device using solar energy or wind power.
- Each battery module may be a portable battery module that is separated from each other.
- the final output power can be increased by using additional power.
- Power can be increased to a desired size by increasing or decreasing the number of separately designed battery modules and changing the connection state to series or parallel state.
- the currently discharging battery module can be electrically replaced with a new battery module. Because of this, even though it is a mobile charger, the amount of power delivered to the load can be maintained constant, so charging efficiency, such as the charging time of the load, can be improved.
- the charging time for charging the battery module can be greatly reduced.
- 1 is a conceptual diagram to explain the concept of the charging control-based power enhancement device of the present invention.
- Figure 2 is a block diagram of a power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
- Figure 3 is a graph showing the change in current capacity value depending on the discharge state of the battery module of the power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
- Figure 4 is an operation flowchart of the control unit of the power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
- 5A to 5G are diagrams showing the operation state of the second switching unit for switching from the current discharge battery module to the next discharge battery module under the control of the control unit in the power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
- each step described may be performed regardless of the listed order, except when it must be performed in the listed order due to a special causal relationship.
- Power augmentation increases the amount of power entering the load by connecting a commercial power source and a separate power source separate from the commercial power source in parallel, which can reduce the charging speed of the load.
- power augmentation converts the power of the AC commercial power supply into direct current (DC), combines the power of the commercial power converted to DC with the power of a separate DC power source, and transmits it to the load, reducing the amount of power applied to the load. can be increased.
- DC direct current
- the power enhancement device based on charging control for such power enhancement is conceptually an AC-DC converting the output of a commercial power source 11, such as an in-house power source, and an AC commercial power source 11 into direct current.
- Converter AC-DC converter
- battery module e.g., separate power source
- DC direct current
- DC direct current
- DC direct current
- DC direct current
- DC direct current
- DC direct current
- DC direct current
- DC direct current
- DC direct current converter
- an inverter 15 may be provided to convert the combined output of the AC-DC converter 12 and the DC-DC converter 14 into AC and output it to the load 100.
- the inverter 15 may be omitted as needed depending on the characteristics of the load, and an adder that sums the output may be additionally provided.
- the final output output to the load by summing with the power of the battery module 13 can increase the power to 7 kW to 11 kW, and the commercial power supply (11 )
- the final output output to the load by summing it with the power of the battery module 13 can increase the power to 50kW to 120kW.
- the battery module 13 may be a modular battery designed as a separate module, or may be a portable battery module that can be moved and installed in a desired location.
- This battery module 13 can be charged not only through generally supplied electricity but also through an external power source 110 such as an eco-friendly energy device using solar energy or wind power.
- a plurality of battery modules 13 of the present invention can be used by connecting them in series or parallel, and the number of electrically connected battery modules 14 can also be increased or decreased depending on the level of the desired output voltage.
- the electric vehicle can be charged using the final output of the charging control-based power enhancement device, and at this time, the power applied to the electric vehicle using the charging control-based power enhancement device of the present invention.
- the power applied to the electric vehicle using the charging control-based power enhancement device of the present invention By increasing power, slow charging or fast charging can be performed.
- the power of the final output voltage may be 7kW to 11kW, and during fast charging, the power of the final output voltage may be 50kW to 120kW.
- the power applied to the electric vehicle during slow charging is alternating current
- the combined power of the commercial power source 11 and the power source (e.g., battery power) of the battery module 13 is used using a DC-AC inverter. can be converted to alternating current and then output to electric vehicles.
- the combined power of the commercial power source 11 and the battery power in direct current state can be boosted using a DC-DC converter and then output to the electric vehicle.
- the charging power of the electric vehicle can be increased by connecting the output of the battery module 13 to a power enhancement device based on charging control using the commercial power source 11, so the charging speed of the electric vehicle during slow charging can be greatly increased. It can be improved.
- the output of the electric vehicle charging system can be expanded by combining the battery module 13 of the present invention with the electric vehicle charging system.
- the efficiency of power management can be improved and it can be advantageous in terms of heat management.
- the battery module 13, whose installation position is free to move may have the advantage of not incurring or greatly reducing installation costs due to power equipment compared to a fixed charging control device that cannot be moved due to its fixed installation position.
- the stationary charging control device must have a specific installation location, so if you want to use the stationary charging control device to perform charging operations for loads such as electric vehicles, the stationary charging control device must be installed at the location where the stationary charging control device is installed. Since the load must be moved and positioned, space for the load (e.g. parking space) may be needed.
- the charging control-based power enhancement device of this example includes an external power source (DC10) (e.g., a first power supply unit), a first converter 10 whose input terminal is connected to the external power source (DC10), and a first converter.
- a first switching unit 20 having an output terminal connected to (10), a battery module unit 30 having a plurality of battery modules, each of which has an input terminal connected to the output terminal of the first switching unit 20, and a battery module unit.
- a second switching unit 40 each input terminal of which is connected to the output terminal of each battery module of (30), a current sensing unit 50, and a current sensing unit 50 connected to the output terminal of the second switching unit 40.
- the second converter 60 connected to the commercial power supply (AC10) (e.g., the second power supply unit), the third converter 70 connected to the commercial power supply (AC10), the output terminal of the second converter 60, and the third converter 70 connected to the commercial power supply (AC10).
- AC10 commercial power supply
- An adder 80 having an input terminal connected to the output terminal of the converter 70 and an output terminal connected to the load 100, and a first switching unit 20, a second switching unit 40, and a current sensing unit 50.
- a control unit 90 connected to the.
- the load 100 may be an electric vehicle 100, for example, and in this case, the power output from the adder 80 may be used to charge a battery mounted on the electric vehicle 100.
- the load 100 is not limited to this, and may be a device that can perform a charging or driving operation of a mounted battery using power output from the adder 80.
- the external power source (DC10) is a power source for charging each battery module, and may be a separate power source different from the commercial power source, such as a renewable energy source such as a solar power generator or wind discharger as well as a commercial power source.
- the external power source (DC10) When the external power source (DC10) is a separate power source different from the commercial power source, the external power source (DC10) may output power in a direct current (DC) state.
- DC direct current
- the first converter 10 may be a DC-DC converter that outputs DC power output from the external power source DC10 as DC power of a predetermined size.
- the DC power converted by the first converter 10 can be applied to the first switching unit 20 and used as power to charge the corresponding battery module of the battery module unit 30.
- the first switching unit 20 is used to apply direct current power supplied from the first converter 10 to one of the plurality of battery modules under the control of the control unit 90.
- the first switching unit 20 may have an input terminal connected to the first converter 10 and a plurality of output terminals connected to the input terminal of each battery module.
- An example of this first switching unit 20 may include a plurality of switches (SW21-SW2n) connected to each battery module, as shown in FIG. 1.
- the plurality of switches may all have the same structure, and as an example, may include a switching element whose operating state is changed to turn on or off under the control of the control unit 90.
- the switching elements may be switching elements such as relays or transistors whose operating states change depending on the control signal applied from the control unit 90.
- each switch SW21-SW2n
- the other side can be connected to the input side of each corresponding battery module, so that a plurality of switches are connected under the control of the control unit 90.
- One of the switches (SW21-SW2n) is electrically and physically connected to one of the plurality of battery modules, so that the voltage output from the first converter 10 can be supplied to the connected battery module.
- the battery module that receives the output voltage of the first converter 10 through the switches (SW21-SW2n) can be charged by the supplied voltage.
- the battery module unit 30 may include a plurality of battery modules and may include an installation detection unit (not shown) that detects whether each battery module is installed.
- the battery module unit 30 may be provided with at least one mounting part on which a battery module is mounted and a mounting detection part located in each mounting part to detect whether a battery module is mounted on the mounting part.
- the mounting detection unit may be a photo sensor including a light-emitting diode and a photo transistor, and may be connected to the control unit 90, thereby generating a mounting detection signal output from each mounting detection unit ( S1-Sn) may be input to the control unit 90.
- control unit 90 can determine whether a battery module is mounted on the corresponding mounting unit by using the mounting detection signal (S1-Sn) applied from each mounting detection unit.
- each mounting part may be assigned a unique identification number, and as a result, the control unit 90 determines the mounting position of the mounting detection part (i.e., the position of the mounting part) using the position of the input terminal where each mounting detection signal is input. It is possible to determine whether a battery module is located in each mounting part.
- the plurality of battery modules may be modular batteries each manufactured as a separate module.
- each battery module as a portable battery, can be provided with battery cells that output a direct current voltage of a predetermined size, and can individually perform charging and discharging operations.
- each battery module may have at least one input terminal to receive a voltage for charging the battery cell and at least one output terminal to output the voltage toward the load 100 located at the rear end.
- the battery module may be additionally equipped with a handle attached to the external case for convenience of movement. In this way, when the battery module is provided with a handle, the user can easily place and use the desired number of battery modules in the desired location.
- the battery cell of each battery module may be a lithium-ion battery cell, and in this case, the charging and discharging operations for one battery module cannot be performed simultaneously. Therefore, in this example, when one battery module is electrically connected to the load 100 by the operation of the second switching unit 40 and performs a discharging operation, the other battery module is connected to the load 100 by the operation of the second switching unit 40. Charging can be accomplished by connecting to an external power source (DC10) through the operation of .
- DC10 external power source
- one battery module e.g., currently discharging battery module
- another battery module e.g., currently charging battery module
- the charging operation of the battery module can be managed efficiently.
- the battery cell of the battery module is a lithium-ion battery cell, as shown in FIG. 3, when the remaining amount of internal charge in the battery module exceeds a threshold (eg, 18 Ah), the discharge rate may be rapidly reduced.
- a threshold eg, 18 Ah
- the second switching unit 40 is used to You can change the currently discharged battery module to another battery module.
- the charging speed of the electric vehicle 100 can be greatly improved.
- the second switching unit 40 may include a plurality of input terminals and one output terminal connected to the output terminal of each battery module.
- the second switching unit 40 is electrically and physically connected to one of the plurality of battery modules under the control of the control unit 90, and outputs the voltage output from the connected battery module toward the load 100. You can.
- This second switching unit 40 may be provided with a plurality of switches 41-4n having the same structure, and each switch 41-4n has one structure. It can be equipped with a diode (D41-D4n) and two switching elements (SW411-SW41n, SW421-SW42n).
- each switch (41-4n) has a diode (D41-D4n) whose anode terminal is connected to the output terminal of the corresponding battery module, and one terminal of which is connected to the cathode terminal of the diode (D41-D4n)
- a switching element e.g., first switching element (SW411-SW41n) whose other terminal is connected to the current detection unit 50, and one terminal of which is connected to the output terminal of the corresponding battery module, is connected to the current detection unit 50.
- a switching element e.g., a second switching element) (SW421-SW42n) to which the other terminal is connected may be provided.
- the second switching elements may be connected in parallel to the diodes (D41-D4n) and the first switching elements (SW411-SW41n), which are connected in series.
- the first and second switching elements may also be relays or transistors whose operating states change depending on the control signal applied from the control unit 90.
- the second switching unit 40 electrically and physically connects one of the plurality of switches 41-4n to one of the plurality of battery modules under the control of the control unit 90, so that the connected battery The power output from the module can be output toward the load 100 to charge the load 100.
- the current sensing unit 50 may include a shunt resistor.
- One terminal of the current sensing unit 50 may be connected to the output terminal of each switch 41-4n of the second switching unit 40, and the other terminal may be connected to the input terminal of the second converter 60.
- control unit 90 can measure the current flowing through the current detection unit 50 by detecting the potential difference between the voltages (Vst+, Vst-) detected at both terminals of the current detection unit 50, and thereby, the current
- the current charge amount of the discharged battery module that is, the current state of charge, can be determined.
- control unit 90 can control the operation of the second switching unit 40 according to the determined current charging state of the current discharging battery module to control the switching operation to a new discharging battery module, and also control the operation of the first switching unit 40.
- the charging operation of a discharged battery module that requires charging eg, a currently discharged battery module before switching
- the second converter 60 receives the voltage supplied from the currently discharged battery module currently connected to the second switching unit 40 through the current sensing unit 50, converts it into a direct current voltage of the corresponding size, and then converts it into a direct current voltage of the corresponding size and then converts it to a DC voltage of the corresponding magnitude. ) can be output.
- the second converter 60 may be a DC-DC converter.
- the commercial power source (AC10) may be a power supply supplied from a power plant to the home, and may output an alternating current voltage of approximately 100 to 220 V.
- the alternating current voltage supplied from the commercial power source (AC10) is converted to power by the third converter 70. It can be converted to direct current voltage and then output to the adder 80.
- the power of these power sources may be alternating current or direct current.
- the power applied to the load may be alternating current or direct current depending on the characteristics of the load, and accordingly, at least one of the first to third converters 10, 60, and 70 of this example may be omitted. Additionally, when the characteristics of the power applied to the load are alternating current, at least one of the first to third converters 10, 60, and 70 may convert the alternating current power into alternating current power.
- At least one converter may be added that converts direct current power to alternating current power depending on the state of the power applied to the load (i.e. alternating current or direct current state).
- the adder 80 has two (+) input terminals (e.g., a first (+) input terminal and a second (+) input terminal) connected to the output terminal of the second converter 60 and the output terminal of the third converter 70, respectively. It may have one output terminal connected to the overload 100.
- the adder 80 can add the two direct current voltages input to the first (+) input terminal and the second (+) input terminal, respectively, and output the sum to the electric vehicle 100, which is the load 100, through the output terminal.
- the electric vehicle 100 can perform a charging operation of the battery using the power output through the adder 80.
- a charging control-based power enhancement device may additionally include an inverter that converts a direct current signal into an alternating current signal between the adder and the electric vehicle 100.
- the charging control-based power enhancement device of the present example when the charging control-based power enhancement device of the present example is provided with an inverter, the power of the AC component converted by the inverter can be applied to the electric vehicle 100, which is the load 100, and thereby, the electric vehicle 100 may perform a charging operation of the corresponding battery through a slow charging mode.
- the charging control-based power enhancement device of this example can add power using a portable battery module that is convenient to move to the power using a commercial power source (AC10) and apply it to the load 100. Because of this, power can be conveniently and easily increased using a portable battery module that is easy to move and install.
- AC10 commercial power source
- the number of battery modules can be adjusted depending on the size of power to be increased through the battery module, so user convenience can be greatly improved.
- the control unit 90 is a control module that controls the charging control-based power enhancement device of this example, and may be a processor and may be provided with a storage unit such as a memory 91 therein. However, in another example, the memory 91 may be provided as a separate component from the control unit 90 and may be connected to the control unit 90.
- control unit 90 detects the voltages (Vst+, Vst-) of both terminals of the current detection unit 50, and outputs the voltage from the currently discharged battery module currently connected to the second switching unit 40. Current can be detected.
- control unit 90 can control the operation of the second switching unit 40 by determining the amount of charge remaining in the currently discharged battery module using the detected current, and also the switching operation of the first switching unit 20. It can also be controlled. At this time, the control unit 90 can determine the status of the battery module currently installed in the installation unit using the installation detection signals (S1-Sn) applied from each installation detection unit, and according to this installation situation, the second switching unit ( 40) operations can be controlled.
- control unit 90 Referring to FIG. 4, the operation of the control unit 90 according to this example will be described in detail.
- the control unit 90 reads the voltages (Vst+, Vst-) output from both terminals of the current detection unit 50 (S11) and then calculates the difference between the two voltages,
- the current output from the currently discharging battery module e.g., current output current
- S12 current output current
- control unit 90 may store the calculated current as the current output current in the memory 91 (S12).
- control unit 90 can read the previous output current stored in the memory 91, calculate the output current difference with the calculated current output current (e.g., previous output current - current output current), and compare it with the set value. There is (S13, S14).
- the set value may be determined by referring to the threshold for the remaining amount of internal charge of the battery module. If the output current difference is greater than or equal to the set value, the remaining internal charge of the currently discharging battery module may approach or reach a threshold value, and the discharge rate of the currently discharging battery module may be rapidly reduced.
- the control unit 90 maintains the operating state of the second switching unit 40 as is and connects the corresponding battery module currently performing the discharging operation to the currently discharging battery module. It can continue to be maintained as, and the current output current can be stored in the memory 91 as the previous output current (S15).
- the control unit 90 may determine that the remaining charge amount of the currently discharging battery module is less than or equal to the set amount. For this reason, the control unit 90 changes the currently discharging battery module that is supplying power to the electric vehicle 100 to another battery module so that power can be continuously supplied to the electric vehicle 100 from the changed other battery module. Through this switching operation of the currently discharged battery module, the charging speed of the electric vehicle 100 does not decrease due to the remaining charge of the battery module and allows the electric vehicle 100 to maintain a normal speed.
- the electric vehicle 100 when switching the current discharged battery module to the next discharged battery module (e.g., the next discharged battery module) in which the discharging operation will be performed, if the power supply to the electric vehicle 100 is cut off during the switching operation, the electric vehicle 100 )'s charging operation may also be interrupted.
- the next discharged battery module e.g., the next discharged battery module
- control unit 90 may determine the next discharging battery module in which the discharging operation is performed next among the plurality of battery modules (S16).
- the discharging order for a plurality of battery modules may already be stored in the memory 91.
- the memory 91 may store the battery module unit 30 according to the position of the mounting portion (e.g., battery module mounting order).
- the discharge order of the battery module may be determined.
- the battery module unit 30 may be provided with four mounting parts, and the positions of the input terminals to the control unit 90 may be determined according to the positions of the mounting parts from the top to the bottom. Accordingly, the control unit 90 can determine the location of the mounting portion where the battery module is currently located according to the state of the mounting detection signal input through each corresponding input terminal and the location of each corresponding input terminal.
- each mounting part may be assigned a unique identification number, and the mounting detection signal output from each mounting part includes not only whether the battery module is mounted but also the corresponding identification number and is output to the control unit 90. can do. Accordingly, the control unit 90 can determine the location of the mounting unit where the battery module is currently located using the identification number included in the input mounting detection signal.
- the discharge order of the battery modules stored in the memory 91 may be changed depending on the positional order of the battery modules. For example, the order may be changed sequentially starting from the battery module currently located at the top or front. You can.
- control unit 90 determines the position of the currently discharging battery module (e.g., the first battery module 31) and then determines the position of the battery module (e.g., immediately below) the currently discharging battery module.
- the second battery module 32 may be the next discharged battery module.
- the control unit 90 reconnects the battery module (e.g., the first battery module 31) located at the top or front. It can be determined by the following discharged battery module.
- control unit 90 can determine the next discharged battery module to be discharged next according to the position of the battery module.
- control unit 90 performs a switching operation from the current discharge battery module to the next discharge battery module using the control signal applied to the second switching unit 40. can be controlled (S17).
- the currently discharging battery module is the first battery module 31 and the next discharging battery module is assumed to be the second battery module 32.
- the first switch 41 e.g., the current discharge switch
- the second battery module 32 which is the next discharging battery module.
- the state change of only the second switch 42 e.g., the next discharge switch
- the first switching of the first switch 41 of the second switching unit 40 connected to the first battery module 31 The device SW411 may maintain an off state, and the second switching device SW412 may maintain an off state.
- both the first switching element (SW421) and the second switching element (SW422) of the second switch 42 connected to the second battery module 32, which is the next discharging battery module may remain in an off state.
- the power applied to the load 100 may be the power of the first battery module 31 transmitted through the second switching element (SW412) of the first switch 41 that is in the on state.
- the control unit 90 uses the first switching element connected to the diode D41 of the first switch 41, as shown in FIG. 5B, for a discharge switching operation to the second battery module 32.
- SW411 can be turned on and the second switching element (SW412) can still be kept in the on state.
- all switching elements of the second switch 42, the first switching element (SW421) and the second switching element (SW422), can still remain in the off state.
- the power applied to the load 100 may be the power of the first battery module 31 transmitted through the second switching element (SW412) of the first switch 41 that is still in the on state.
- the control unit 90 turns on the first switching element (SW411) connected to the diode (D41) of the first switch 41, and the second switching element (SW412) is in the on state. It can be switched to the off state. Even at this time, all switching elements of the second switch 42, the first switching element (SW421) and the second switching element (SW422), can still remain in the off state.
- the power applied toward the load 100 is still the power applied from the first battery module 31, but instead, the power of the first battery module 31 is applied toward the load 100 through the diode D41.
- the voltage drop may be the power generated by the diode D41 of the first switch 41.
- control unit 90 can change the first switching element (SW421) of the second switch 42 connected to the second battery module 32 from the off state to the on state. .
- the power applied to the load 100 may be the power of the second battery module 32, which is the next discharged battery module.
- the output voltage of the first battery module 31 is the second battery module ( 32) may be lower than the output voltage. Because of this, even if the first switching element (SW411) of the first switch 41 remains in the on state, the first switching element (SW421) of the second switch 42 connected to the second battery module 32 Power from the second battery module 32 may be transmitted to the load 100 through this.
- the diode D41 can function as a reverse current prevention diode, and from this point on, the power applied to the load 100 can be switched from the first battery module 31 to the second battery module 32. Because of this, the second battery module 32 may be a new, currently discharged battery module, and the first battery module 31 may be a new, previously discharged battery module.
- the first switching element (SW421) of the second switch 42 is turned on at the time of FIG. 5D, the voltage between the output voltage of the first battery module 31 and the output voltage of the second battery module 32 A difference occurs, and sparks may occur due to this voltage difference.
- the size of the spark generated due to the voltage difference between the output voltage of the first battery module 31 and the output voltage of the second battery module 32 does not cause damage to the battery module portion 30.
- the operation to suppress spark generation due to the simultaneous switching operation of the first switch 41 connected to the first battery module 31 and the second switch 42 connected to the second battery module 32 is performed up to the operation shown in FIG. 5D. It has been completed.
- the on state of the first switch 41 connected to the first battery module 31 is no longer necessary, so the control unit 90 maintains the first switch 41 in the on state.
- the first switching element (SW411) of can be switched to the off state. Due to this, all switching elements (SW411, SW412) of the first switch 41 connected to the first battery module 31, which is the previous discharged battery module, designate the first battery module 31 as the next discharged battery module to perform the next discharge. All can remain in the off state until a switching operation to the battery module is performed.
- the control unit 90 turns on the second switching element (SW422) of the second switch 42 connected to the second battery module 32 to turn on the second battery module 32.
- the power can be transmitted directly to the load 100 through the second switching element (SW422) without passing through the diode (D42). Because of this, the load 100 can receive power from the second battery module 32 in which no voltage drop occurs due to the diode D42.
- the control unit 90 turns off the first switching element (SW421) of the second switch 42, that is, the first switching element (SW421) connected to the diode D42,
- the power of the second battery module 32 is transmitted to the load 100 through the second switching element (SW422), which is normally maintained in the on state.
- the currently discharged battery module is completely switched from the first battery module 31 to the second battery module 32, and is directed toward the load 100 until the remaining charge of the second battery module 32 decreases to the set amount. Power can be supplied.
- control unit 90 operates the current discharge switch 41 connected to the current discharge battery module 31 and the next discharge switch connected to the next discharge battery module 32 ( In 42), the switching state of only one of the first switching elements (SW411, SW421) and the second switching elements (SW412, SW422) is changed so that the different switching elements are not turned on or off at the same time. Therefore, it is possible to prevent sparks from occurring when different switching elements are switched simultaneously.
- one battery module among the plurality of battery modules 31-3n is electrically connected to the load 100, and the operation of supplying power from one battery module to the load 100 is performed. It is explained. However, unlike this, by the operation of the second switching unit 40, two or more battery modules are electrically connected to the load 100 at the same time, and the power output from each of the plurality of battery modules is summed to supply power of the desired size to the load. It can be forwarded to (100).
- the transition control operation from the current discharged battery module to the next discharged battery module is completed, the current charge less than the set amount exists and the battery module requiring charging, that is, the previous battery module (e.g. , the charging operation for the first battery module 31 can be controlled.
- control unit 90 outputs a control signal to the first switching unit 20 to switch the first switch 21 connected to the first battery module 31 from the off state to the on state to convert the first converter (10) can be electrically connected to the corresponding battery module (S17).
- the power of the external power source DC10 is applied to the previously discharged battery module (eg, 41) that needs to be charged through the first converter 10, so that the previously discharged battery module 41 can be charged.
- the control unit 90 may control the charging operation of the previously discharged battery module 31 during the set time.
- the control unit 90 may control the charging operation of the previously discharged battery module 31 when the charging time of the previously discharged battery module 31 reaches the set time.
- the switch 21 can be switched from the on state to the off state to block power applied to the previously discharged battery module.
- the current state of charge such as the amount of current charge for each battery module, can be used to control the charging operation of the previously discharged battery module.
- the charging control-based power enhancement device may be additionally provided with a charging state detection unit (not shown) that detects the charging status (e.g., remaining charge) of each battery module, and the control unit 90 may be configured to detect the charging status of each battery module.
- the current charging state of each battery module can be determined using the charging state detection signal applied from the detection unit.
- control unit 90 determines the current charging state by reading the charging state detection signal input from the corresponding charging state detection unit connected to the previously discharged battery module currently in charge, and then determines the current charging state.
- the corresponding switch connected to the previously discharged battery module can be controlled from the on state to the off state.
- the control unit 90 can accurately control the charging state of the corresponding battery module to a desired state, so that the charged state of all battery modules can be adjusted while waiting for discharge. are all in the same state, so the reliability of operation can be greatly improved.
- the final power delivered to the load 100 may be the sum of not only the power delivered through the commercial power supply (AC10) but also the power output from at least one battery module.
- the size of the final power delivered to the load 100 may increase compared to when only the Senate power source is used, and this may cause effects such as a shortening of the charging speed for the battery of the load 100.
- each battery module is free to move and can be easily combined with other battery modules, the user can select the number of battery modules used according to the amount of power to be increased, thereby improving user convenience.
- a switching operation to other battery modules is performed according to the residual charge amount of each battery module, so that the power increase operation using the battery module is performed without interruption, and other batteries that require charging at the same time are performed.
- a charging operation for the module can be performed.
- the battery module is a lithium-ion battery including lithium-ion battery cells, charging and discharging operations for one battery module cannot be implemented simultaneously.
- charging efficiency can be improved, such as a reduction in charging speed, compared to when charging the load 100 using a single battery module, and problems caused by discharge of the battery module can also be greatly improved.
- the number of battery modules can be increased by the number desired by the user, an extra battery module is provided that maintains a fully charged state even if the charging rate is slower than the discharging rate for one battery module, so the load 100 This can enable uninterrupted power supply.
- the burden of the difference between the charging and discharging rates of the battery modules decreases.
- each technical feature is mainly explained, but unless the technical features are incompatible with each other, they can be applied in combination with each other.
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Abstract
The present invention relates to a charging control-based power amplifier. The charging control-based power amplifier comprises: a first switching unit having a plurality of switches connected to a first power supply unit; a plurality of battery modules connected to each switch; a second switching unit having a plurality of switches connected to each battery module; a current sensing unit connected to the plurality of switches of the second switching unit; an adder that adds a voltage applied from the current sensing unit and power applied from a second power supply unit and outputs the amplified power to a load; and a control unit that determines the current output current by using the current detection signal applied from a current detection unit, controls the operation of the second switching unit according to the determined state of the current output current to switch a currently discharging battery module currently supplying power to the load to another battery module from among the plurality of battery modules, and controls the charging operation of the currently discharging battery module by controlling the operation of the first switching unit.
Description
본 발명은 충전 제어 기반의 전력 증강 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 두 개의 전원을 이용하여 출력 전력을 증강하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power enhancement device based on charging control, and more specifically, to a power enhancement device based on charging control that enhances output power using two different power sources.
화석 연료의 고갈과 환경 오염의 문제로 인해, 전기를 이용한 전기 자동차에 대한 연구가 활발히 진행되어 상용화되고 있다.Due to the depletion of fossil fuels and the problem of environmental pollution, research on electric vehicles using electricity is actively being conducted and commercialized.
전기 자동차는 내연 기관을 이용하지 않고 충전식 배터리를 이용하여 자동차의 구동에 필요한 에너지를 발생시키는 것으로, 자동차 운행을 위해서는 배터리의 충전을 수행해야 한다.Electric vehicles do not use an internal combustion engine, but instead use a rechargeable battery to generate the energy needed to drive the vehicle. The battery must be charged in order to operate the vehicle.
전기 자동차의 배터리를 충전시키는 방식은 교류 충전 방식인 완속 충전 방식과 직류 충전 방식인 급속 충전 방식이 존재한다.There are two ways to charge the battery of an electric vehicle: slow charging, which is an alternating current charging method, and fast charging, which is a direct current charging method.
또한, 상용 전원뿐만 아니라 배터리를 구비한 이동형 충전 장치를 이용하여 전기 자동차와 같은 부하를 충전시킬 수 있다. Additionally, loads such as electric vehicles can be charged using a mobile charging device equipped with a battery as well as a commercial power source.
이동이 자유로운 이동형 충전 장치는 위치가 고정되어 있는 고정식 충전 장치에 비해, 전력설비에 따른 설치 비용이 들지 않는다는 이점을 갖는다.A mobile charging device that is free to move has the advantage of not requiring installation costs associated with power equipment compared to a fixed charging device that has a fixed location.
고정식 충전 장치의 경우는 고정식 충전기가 고정 설치되어야 하는 공간이 특정되어야 하기 때문에 주차공간에 따른 비용이 발생한다는 문제가 존재하지만, 이동식 충전 장치의 경우에는 설치 위치를 고정할 필요가 없으므로, 설치 공간에 대한 제약이 크지 않고 그에 따른 비용 발생의 문제 역시 크지 않다.In the case of fixed charging devices, there is a problem of incurring costs related to parking space because the space where the fixed charger must be installed must be specified. However, in the case of mobile charging devices, there is no need to fix the installation location, so the installation space is limited. There are no significant restrictions and the resulting cost issues are not significant.
본 발명이 해결하려는 과제는 이동형 배터리 모듈을 이용하여 부하로 인가되는 전력의 크기를 증강하기 위한 것이다.The problem to be solved by the present invention is to increase the amount of power applied to the load using a portable battery module.
본 발명이 해결하려는 과제는 배터리 모듈을 이용하여 부하로 인가되는 전력의 크기를 증강하기 위한 것이다.The problem to be solved by the present invention is to increase the amount of power applied to the load using a battery module.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 전력 복수 개의 배터리 모듈을 이용하여 부하 쪽으로 안정적인 전력 공급을 수행하기 위한 것이다.Another problem that the present invention seeks to solve is to provide stable power supply to a load using a plurality of battery modules.
본 발명의 한 특징에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치는 제1 전원부에 연결되어 있는 복수의 스위치를 구비한 제1 스위칭부, 상기 제1 스위칭부의 각 스위치에 연결되어 있는 복수의 배터리 모듈, 각 배터리 모듈에 연결되어 있는 복수의 스위치를 구비한 제2 스위칭부, 상기 제2 스위칭부의 복수의 스위치에 연결되어 있는 전류 감지부, 상기 전류 감지부에서 인가되는 전압과 상기 제1 전원부와 다른 제2 전원부에서 인가되는 전력을 합산하여 증가된 전력을 부하쪽으로 출력하는 덧셈기 및 상기 전류 감지부, 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 연결되어 있고, 상기 전류 감지부로부터 인가되는 전류 감지 신호를 이용하여 현재 출력 전류를 판정하고, 판정된 현재 출력 전류의 상태에 따라 상기 제2 스위칭부의 동작을 제어하여 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 현재 부하 쪽으로 전력을 공급하고 있는 현재 방전 배터리 모듈을 다른 배터리 모듈로 전환하고, 상기 제1 스위칭부의 동작을 제어하여 상기 현재 방전 배터리 모듈의 충전 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.A charging control-based power enhancement device according to one feature of the present invention includes a first switching unit having a plurality of switches connected to a first power supply unit, a plurality of battery modules connected to each switch of the first switching unit, and A second switching unit having a plurality of switches connected to the battery module, a current sensing unit connected to the plurality of switches of the second switching unit, a voltage applied from the current sensing unit and a second power supply different from the first power supply unit. It is connected to an adder that sums the power applied from the power supply unit and outputs the increased power to the load, and the current detection unit, the first switching unit, and the second switching unit, and receives a current detection signal applied from the current detection unit. determines the current output current, and controls the operation of the second switching unit according to the determined state of the current output current, so that the currently discharging battery module currently supplying power to the load among the plurality of battery modules is switched to another battery module. and a control unit that controls the charging operation of the currently discharged battery module by switching and controlling the operation of the first switching unit.
상기 제2 스위칭부의 각 스위치는 대응하는 배터리 모듈의 출력단에 애노드 단자가 연결되어 있는 다이오드, 상기 다이오드의 캐소드 단자에 일측 단자가 연결되어 있고 상기 전류 감지부에 타측 단자가 연결되어 있는 제1 스위칭 소자 및 대응하는 배터리 모듈의 출력단에 일측 단자가 연결되어 있고 상기 전류 감지부에 타측 단자가 연결되어 있는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다. Each switch of the second switching unit is a diode whose anode terminal is connected to the output terminal of the corresponding battery module, a first switching element whose one terminal is connected to the cathode terminal of the diode and the other terminal is connected to the current sensing unit. And it may include a second switching element whose one terminal is connected to the output terminal of the corresponding battery module and the other terminal is connected to the current sensing unit.
상기 제어부는 상기 전류 감지부로부터 인가되는 전류 감지 신호를 이용하여 현재 방전 배터리 모듈의 현재 출력전류를 판정하고, 판정된 현재 출력 전류와 이전 출력 전류의 출력 전류차가 설정값 이상이면 상기 현재 방전 배터리 모듈에서 다음 방전 배리 모듈로의 전환 동작을 제어하는 제어 신호를 상기 제2 스위칭부로 출력할 수 있다.The control unit determines the current output current of the currently discharged battery module using the current detection signal applied from the current detection unit, and if the output current difference between the determined current output current and the previous output current is greater than a set value, the currently discharged battery module A control signal for controlling a switching operation from one discharge battery module to the next discharge battery module may be output to the second switching unit.
상기 제어부는 상기 현재 방전 배터리 모듈에 연결되어 있는 현재 방전 스위치와 상기 다음 방전 배터리 모듈에 연결되어 있는 다음 방전 스위치에서, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 중 하나의 스위칭 소자만이 전환 상태가 변하도록 제어할 수 있다.The control unit switches only one of the first switching element and the second switching element to a switching state in the current discharge switch connected to the current discharge battery module and the next discharge switch connected to the next discharge battery module. can be controlled to change.
상기 다음 방전 배터리 모듈은 복수의 배터리 모듈 중에서 상기 현재 방전 배터리 모듈의 바로 다음에 위치하고 있는 배터리 모듈일 수 있다.The next discharged battery module may be a battery module located immediately after the current discharged battery module among a plurality of battery modules.
상기 제어부는 상기 다음 방전 배터리 모듈로의 전환 동작이 완료되면, 상기 제1 스위칭부로 제어신호를 출력하여 상기 현재 방전 배터리 모듈에 연결되어 있는 제1 스위칭부의 스위치를 온시킬 수 있다.When the switching operation to the next discharging battery module is completed, the control unit may output a control signal to the first switching unit to turn on the switch of the first switching unit connected to the current discharging battery module.
상기 전류 감지부는 션트 저항을 포함할 수 있다.The current sensing unit may include a shunt resistor.
상기 제1 전원부는 직류 전원을 출력하고, 상기 제2 전원부는 교류 전원을 출력할 수 있다.The first power source may output direct current power, and the second power source may output alternating current power.
상기 특징에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치는 상기 제2 전원부에 연결되어 상기 제2 전원부에서 출력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하거나 상기 교류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 덧셈기로 출력하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.The power enhancement device based on charging control according to the above characteristics is connected to the second power supply unit and includes a converter that converts AC power output from the second power supply unit into DC power or converts the AC power into AC power and outputs it to the adder. More may be included.
상기 제1 전원부는 태양광이나 풍력을 이용한 에너지 장치일 수 있다.The first power source may be an energy device using solar energy or wind power.
각 배터리 모듈은 서로 분리되어 있는 이동형 배터리 모듈일 수 있다.Each battery module may be a portable battery module that is separated from each other.
이러한 특징에 따르면, 추가적인 전원을 이용하여 최종적으로 출력되는 전력을 증강시킬 수 있다. 별개로 설계된 복수 개의 배터리 모듈의 개수를 증감시키고 또한 연결 상태를 직렬이나 병렬 상태로 변경하여 원하는 크기만큼의 전력 증강이 이루어질 수 있다. 또한, 방전중인 배터리의 잔류 전하량에 따라 현재 방전되고 있는 배터리 모듈을 새로운 배터리 모듈로 전기적으로 교체할 수 있다. 이로 인해, 이동형 충전기임에도 불구하고 부하로 전달되는 전력의 크기가 일정하게 유지될 수 있으므로, 부하의 충전 시간 등과 같은 충전 효율이 향상될 수 있다.According to these characteristics, the final output power can be increased by using additional power. Power can be increased to a desired size by increasing or decreasing the number of separately designed battery modules and changing the connection state to series or parallel state. Additionally, depending on the amount of residual charge in the discharging battery, the currently discharging battery module can be electrically replaced with a new battery module. Because of this, even though it is a mobile charger, the amount of power delivered to the load can be maintained constant, so charging efficiency, such as the charging time of the load, can be improved.
추가적으로, 배터리 모듈이 방전되고 있는 동안, 다른 배터리 모듈에 대한 충전 동작을 수행할 수 있으므로, 배터리 모듈의 충전을 위한 충전 시간이 크게 절감될 수 있다.Additionally, since a charging operation for another battery module can be performed while a battery module is being discharged, the charging time for charging the battery module can be greatly reduced.
도 1은 본 발명의 충전 제어 기반의 전력 증강 장치의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram to explain the concept of the charging control-based power enhancement device of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치의 블록도이다.Figure 2 is a block diagram of a power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치의 배터리 모듈에 대한 방전 상태에 따른 방전 상태에 따른 전류 용량값의 변화를 도시한 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the change in current capacity value depending on the discharge state of the battery module of the power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치의 제어부에 대한 동작 순서도이다.Figure 4 is an operation flowchart of the control unit of the power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치에서 제어부의 제어에 따른 현재 방전 배터리 모듈에서 다음 방전 배터리 모듈로의 전환을 위한 제2 스위칭부의 동작 상태도이다.5A to 5G are diagrams showing the operation state of the second switching unit for switching from the current discharge battery module to the next discharge battery module under the control of the control unit in the power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, 설명되는 각 단계들은 특별한 인과관계에 의해 나열된 순서에 따라 수행되어야 하는 경우를 제외하고, 나열된 순서와 상관없이 수행될 수 있다.In this application, each step described may be performed regardless of the listed order, except when it must be performed in the listed order due to a special causal relationship.
본 출원에서, "포함한다" 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.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
먼저, 도 1을 참고하여, 본 발명의 충전 제어 기반의 전력 증강 장치에 대한 동작 개념을 설명한다.First, with reference to FIG. 1, the operating concept of the power enhancement device based on charging control of the present invention will be described.
전력 증강은 상용 전원과 상용 전원과 별개인 별도 전원을 병렬로 결선하여 부하로 들어가는 전력량을 증가시키는 것으로서, 부하의 충전속도 등을 경감시킬 수 있다.Power augmentation increases the amount of power entering the load by connecting a commercial power source and a separate power source separate from the commercial power source in parallel, which can reduce the charging speed of the load.
일 예로, 전력 증강은 교류인 상용 전원의 전력을 직류(DC)로 변환하고, 직류로 변환된 상용 전원의 전력과 직류인 별도 전원의 전력을 결합하여 부하로 전달하여, 부하로 인가되는 전력량을 증가시킬 수 있다. For example, power augmentation converts the power of the AC commercial power supply into direct current (DC), combines the power of the commercial power converted to DC with the power of a separate DC power source, and transmits it to the load, reducing the amount of power applied to the load. can be increased.
이러한 전력 증강을 위한 충전 제어 기반의 전력 증강 장치는, 도 1에 도시한 것처럼, 개념적으로 댁내 전원과 같은 상용 전원(11), 교류인 상용 전원(11)의 출력을 직류로 변환하는 교류-직류 컨버터(AC-DC converter)(12), 배터리 모듈(예, 별도 전원)(13), 직류(DC)인 배터리 모듈(13)의 출력을 승압하는 직류(DC)-직류(DC) 컨버터(14), 교류-직류 컨버터(12)와 직류-직류 컨버터(14)의 합산된 출력을 교류로 변환하여 부하(100) 쪽으로 출력하는 인버터(inverter)(15)를 구비할 수 있다.As shown in FIG. 1, the power enhancement device based on charging control for such power enhancement is conceptually an AC-DC converting the output of a commercial power source 11, such as an in-house power source, and an AC commercial power source 11 into direct current. Converter (AC-DC converter) (12), battery module (e.g., separate power source) (13), direct current (DC)-direct current (DC) converter (14) that boosts the output of the battery module (13), which is direct current (DC) ), an inverter 15 may be provided to convert the combined output of the AC-DC converter 12 and the DC-DC converter 14 into AC and output it to the load 100.
이때, 인버터(15)는 부하의 특성에 따라 필요에 따라 생략될 수 있고, 출력을 합산하는 덧셈기 등이 추가로 구비될 수 있다. At this time, the inverter 15 may be omitted as needed depending on the characteristics of the load, and an adder that sums the output may be additionally provided.
일 예로, 상용 전원 (11)의 출력이 최대 3kW일 때, 배터리 모듈(13)의 전원과의 합산에 의해 부하로 출력되는 최종 출력은 7kW~11kW까지 전력을 증강시킬 수 있고, 상용 전원 (11)의 출력이 7kW~50kW일 때, 배터리 모듈(13)의 전원과의 합산에 의해 부하로 출력되는 최종 출력은 50kW~120kW까지 전력을 증강시킬 수 있다.For example, when the output of the commercial power supply 11 is up to 3 kW, the final output output to the load by summing with the power of the battery module 13 can increase the power to 7 kW to 11 kW, and the commercial power supply (11 ) When the output is 7kW to 50kW, the final output output to the load by summing it with the power of the battery module 13 can increase the power to 50kW to 120kW.
이때, 배터리 모듈(13)은 각각 별도의 모듈 형태로 설계된 모듈형 배터리일 수 있고, 또한, 원하는 위치로의 이동 및 설치가 가능한 이동형 배터리 모듈일 수 있다. 이러한 배터리 모듈(13)은 일반적으로 공급되는 전기뿐만 아니라 태양광이나 풍력 등을 이용한 친환경 에너지 장치와 같은 외부 전원(110)을 통해 충전될 수 있다. At this time, the battery module 13 may be a modular battery designed as a separate module, or may be a portable battery module that can be moved and installed in a desired location. This battery module 13 can be charged not only through generally supplied electricity but also through an external power source 110 such as an eco-friendly energy device using solar energy or wind power.
본 발명의 배터리 모듈(13)은 복수 개를 직렬 또는 병렬 연결하여 이용할 수 있고, 또한, 원하는 출력 전압의 크기에 따라 전기적으로 연결되는 배터리 모듈(14)의 개수 역시 증감시킬 수 있다. A plurality of battery modules 13 of the present invention can be used by connecting them in series or parallel, and the number of electrically connected battery modules 14 can also be increased or decreased depending on the level of the desired output voltage.
부하가 전기 자동차일 경우, 전기 자동차는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치의 최종 출력을 이용하여 충전을 수행할 수 있고, 이때, 본 발명의 충전 제어 기반의 전력 증강 장치를 이용하여 전기 자동차로 인가되는 전력을 증강시켜 완속 충전 또는 고속 충전을 수행될 수 있다.When the load is an electric vehicle, the electric vehicle can be charged using the final output of the charging control-based power enhancement device, and at this time, the power applied to the electric vehicle using the charging control-based power enhancement device of the present invention. By increasing power, slow charging or fast charging can be performed.
완속 충전 시 최종 출력 전압의 전력은 7kW~11kW일 수 있고, 고속 충전 시 최종 출력 전압의 전력은 50kW~120kW일 수 있다.During slow charging, the power of the final output voltage may be 7kW to 11kW, and during fast charging, the power of the final output voltage may be 50kW to 120kW.
또한, 완속 충전 시 전기 자동차로 인가되는 전력은 교류이므로, 직류-교류 인버터(DC-AC inverter)를 이용하여 상용 전원(11)과 배터리 모듈(13)의 전원(예, 배터리 전원)의 합산 전력을 교류 상태로 변환한 후 전기 자동차 쪽으로 출력할 수 있다.In addition, since the power applied to the electric vehicle during slow charging is alternating current, the combined power of the commercial power source 11 and the power source (e.g., battery power) of the battery module 13 is used using a DC-AC inverter. can be converted to alternating current and then output to electric vehicles.
또한, 직류 전력을 이용하는 고속 충전 시 필요할 경우, DC-DC 컨버터를 이용하여 직류 상태인 상용 전원(11)과 배터리 전원의 합산 전력을 승압한 후 전기 자동차 쪽으로 출력할 수 있다.In addition, if necessary during high-speed charging using direct current power, the combined power of the commercial power source 11 and the battery power in direct current state can be boosted using a DC-DC converter and then output to the electric vehicle.
이와 같이, 상용 전원(11)을 이용하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치에 배터리 모듈(13)의 출력을 연결하여, 전기 자동차의 충전 전력을 증강시킬 수 있으므로, 완속 충전 시 전기 자동차의 충전 속도는 크게 향상될 수 있다.In this way, the charging power of the electric vehicle can be increased by connecting the output of the battery module 13 to a power enhancement device based on charging control using the commercial power source 11, so the charging speed of the electric vehicle during slow charging can be greatly increased. It can be improved.
또한, 전기 자동차 충전 시스템에 본 발명의 배터리 모듈(13)을 결합하여, 전기 자동차 충전 시스템의 출력을 확장할 수 있다.Additionally, the output of the electric vehicle charging system can be expanded by combining the battery module 13 of the present invention with the electric vehicle charging system.
모듈 형태로 구성된 배터리 모듈(13)을 이용하여 대용량의 전력을 분산하여 관리함으로써, 전력 관리의 효율성이 향상되고 열관리 측면에서 유리할 수 있다.By distributing and managing a large amount of power using the battery module 13 configured in the form of a module, the efficiency of power management can be improved and it can be advantageous in terms of heat management.
더욱이, 설치 위치의 이동이 자유로운 배터리 모듈(13)은 설치 위치가 고정되어 있어 이동이 불가능한 고정식 충전 제어 장치에 비해 전력설비에 따른 설치비용이 발생하지 않거나 크게 절감되는 이점도 발생할 수 있다.Moreover, the battery module 13, whose installation position is free to move, may have the advantage of not incurring or greatly reducing installation costs due to power equipment compared to a fixed charging control device that cannot be moved due to its fixed installation position.
고정식 충전 제어 장치는, 이미 기술한 것처럼, 설치 위치가 특정되어 있어야 하므로, 고정식 충전 제어 장치를 이용하여 전기 자동차와 같은 부하의 충전 동작을 수행하고자 하는 경우, 고정식 충전 제어 장치가 설치되어 있는 곳으로 부하가 이동하여 위치하여야 하므로 부하를 위한 공간(예, 주차 공간)이 필요할 수 있다. As already described, the stationary charging control device must have a specific installation location, so if you want to use the stationary charging control device to perform charging operations for loads such as electric vehicles, the stationary charging control device must be installed at the location where the stationary charging control device is installed. Since the load must be moved and positioned, space for the load (e.g. parking space) may be needed.
따라서, 고정식 충전 제어 장치의 경우, 이러한 공간 확보에 대한 어려움이 발생하게 된다. 하지만, 배터리 모듈(13)을 이용하게 되면, 부하 대신 이동식 배터리 모듈(13)이 부하가 위치하고 있는 장소로 이동할 수 있고 또한 이동식 배터리 모듈(13)을 위한 공간의 크기가 크지 않으므로, 이동식 배터리 모듈(13)을 위한 별도의 공간 확보에 대한 부담감이 크게 않고 이로 인해, 그에 따른 비용 발생 또한 발생하지 않게 된다.Therefore, in the case of a fixed charging control device, difficulties arise in securing such space. However, when using the battery module 13, the mobile battery module 13 can be moved to the place where the load is located instead of the load, and the size of the space for the mobile battery module 13 is not large, so the mobile battery module ( 13) There is no significant burden of securing a separate space for this, and as a result, there are no corresponding costs incurred.
다음, 도 2 내지 도 5g를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치에 대해 설명한다.Next, with reference to FIGS. 2 to 5G, a power enhancement device based on charging control according to an embodiment of the present invention will be described.
도 2를 참고하면, 본 예의 충전 제어 기반의 전력 증강 장치는 외부 전원(DC10)(예, 제1 전원부), 외부 전원(DC10)에 입력단이 연결되어 있는 제1 컨버터(10), 제1 컨버터(10)에 출력단이 연결되어 있는 제1 스위칭부(20), 제1 스위칭부(20)의 출력단에 각각 입력단이 연결되어 있는 복수 개의 배터리 모듈을 구비하는 배터리 모듈부(30), 배터리 모듈부(30)의 각 배터리 모듈의 출력단에 각 입력단이 연결되어 있는 제2 스위칭부(40), 제2 스위칭부(40)의 출력단에 연결되어 있는 전류 감지부(50), 전류 감지부(50)에 연결되어 있는 제2 컨버터(60), 상용 전원(AC10)(예, 제2 전원부), 상용 전원(AC10)에 연결되어 있는 제3 컨버터(70), 제2 컨버터(60)의 출력단과 제3 컨버터(70)의 출력단에 입력단이 연결되어 있고 부하(100)에 출력단이 연결되어 있는 덧셈기(80), 그리고 제1 스위칭부(20), 제2 스위칭부(40) 및 전류 감지부(50)에 연결되어 있는 제어부(90)를 구비할 수 있다.Referring to FIG. 2, the charging control-based power enhancement device of this example includes an external power source (DC10) (e.g., a first power supply unit), a first converter 10 whose input terminal is connected to the external power source (DC10), and a first converter. A first switching unit 20 having an output terminal connected to (10), a battery module unit 30 having a plurality of battery modules, each of which has an input terminal connected to the output terminal of the first switching unit 20, and a battery module unit. A second switching unit 40, each input terminal of which is connected to the output terminal of each battery module of (30), a current sensing unit 50, and a current sensing unit 50 connected to the output terminal of the second switching unit 40. The second converter 60 connected to the commercial power supply (AC10) (e.g., the second power supply unit), the third converter 70 connected to the commercial power supply (AC10), the output terminal of the second converter 60, and the third converter 70 connected to the commercial power supply (AC10). 3 An adder 80 having an input terminal connected to the output terminal of the converter 70 and an output terminal connected to the load 100, and a first switching unit 20, a second switching unit 40, and a current sensing unit 50. ) may be provided with a control unit 90 connected to the.
본 예에서, 부하(100)는 한 예로서 전기 자동차(100)일 수 있고, 이런 경우, 덧셈기(80)에서 출력되는 전력은 전기 자동차(100)에 실장된 배터리를 충전시키기 위한 것일 수 있다.In this example, the load 100 may be an electric vehicle 100, for example, and in this case, the power output from the adder 80 may be used to charge a battery mounted on the electric vehicle 100.
하지만, 이에 한정되지 않고, 부하(100)는 덧셈기(80)에서 출력되는 전력을 이용하여 장착된 배터리의 충전 동작이나 구동 동작을 수행할 수 있는 장치일 수 있다.However, the load 100 is not limited to this, and may be a device that can perform a charging or driving operation of a mounted battery using power output from the adder 80.
외부 전원(DC10)은 각 배터리 모듈을 충전하기 위한 전원으로서, 상용 전원뿐만 아니라 태양광 발전기 풍력 방전기 등과 같은 신재생 에너지원과 같이 상용 전원과 다른 별개의 전원일 수 있다.The external power source (DC10) is a power source for charging each battery module, and may be a separate power source different from the commercial power source, such as a renewable energy source such as a solar power generator or wind discharger as well as a commercial power source.
외부 전원(DC10)이 상용 전원과 다른 별개의 전원일 경우, 외부 전원(DC10)은 직류(DC) 상태의 전력을 출력할 수 있다.When the external power source (DC10) is a separate power source different from the commercial power source, the external power source (DC10) may output power in a direct current (DC) state.
제1 컨버터(10)는 외부 전원(DC10)에서 출력되는 직류 상태의 전력을 정해진 크기의 직류 전력으로 출력하는 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)일 수 있다.The first converter 10 may be a DC-DC converter that outputs DC power output from the external power source DC10 as DC power of a predetermined size.
따라서 제1 컨버터(10)에 의해 변환된 크기의 직류 전력은 제1 스위칭부(20) 쪽으로 인가되어 배터리 모듈부(30)의 해당 배터리 모듈을 충전하는 전력으로 이용될 수 있다.Therefore, the DC power converted by the first converter 10 can be applied to the first switching unit 20 and used as power to charge the corresponding battery module of the battery module unit 30.
제1 스위칭부(20)는 제어부(90)의 제어에 따라 제1 컨버터(10)로부터 인가되는 직류 전원을 복수 개의 배터리 모듈 중 하나로 인가하기 위한 것이다. The first switching unit 20 is used to apply direct current power supplied from the first converter 10 to one of the plurality of battery modules under the control of the control unit 90.
이를 위해, 제1 스위칭부(20)는 제1 컨버터(10)에 연결된 입력단과 각 배터리 모듈의 입력단에 연결되어 있는 복수 개의 출력단을 구비할 수 있다.To this end, the first switching unit 20 may have an input terminal connected to the first converter 10 and a plurality of output terminals connected to the input terminal of each battery module.
이러한 제1 스위칭부(20)의 일 예는, 도 1에 도시한 것처럼, 각 배터리 모듈에 연결되어 있는 복수 개의 스위치(SW21-SW2n)를 구비할 수 있다.An example of this first switching unit 20 may include a plurality of switches (SW21-SW2n) connected to each battery module, as shown in FIG. 1.
복수 개의 스위치(SW21-SW2n)는 모두 동일한 구조를 가질 수 있고, 하나의 예로서, 제어부(90)의 제어에 따라 동작 상태가 바뀌어 온 또는 오프되는 스위칭 소자를 구비할 수 있다.The plurality of switches (SW21-SW2n) may all have the same structure, and as an example, may include a switching element whose operating state is changed to turn on or off under the control of the control unit 90.
스위칭 소자(SW21-SW2n)는 제어부(90)로부터 인가되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 바뀌는 릴레이(relay)나 트랜지스터(transistor)와 같은 스위칭 소자일 수 있다. The switching elements (SW21-SW2n) may be switching elements such as relays or transistors whose operating states change depending on the control signal applied from the control unit 90.
따라서, 각 스위치(SW21-SW2n)의 일측은 제1 컨버터(10)에 공통으로 연결되어 있고, 타측은 대응되는 각 배터리 모듈의 입력 측에 연결될 수 있어, 제어부(90)의 제어에 따라 복수 개의 스위치(SW21-SW2n) 중 하나의 스위치가 복수 개의 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈과 전기적 및 물리적으로 연결되어, 연결된 배터리 모듈로 제1 컨버터(10)에서 출력되는 전압을 공급할 수 있도록 한다.Accordingly, one side of each switch (SW21-SW2n) is commonly connected to the first converter 10, and the other side can be connected to the input side of each corresponding battery module, so that a plurality of switches are connected under the control of the control unit 90. One of the switches (SW21-SW2n) is electrically and physically connected to one of the plurality of battery modules, so that the voltage output from the first converter 10 can be supplied to the connected battery module.
이로 인해, 해당 스위치(SW21-SW2n)를 통해 제1 컨버터(10)의 출력 전압을 공급받는 해당 배터리 모듈은 공급되는 전압에 의해 충전 동작이 이루어질 수 있다.As a result, the battery module that receives the output voltage of the first converter 10 through the switches (SW21-SW2n) can be charged by the supplied voltage.
배터리 모듈부(30)는, 이미 기술한 것처럼, 복수 개의 배터리 모듈을 구비할 수 있고, 각 배터리 모듈의 장착 여부를 감지하는 장착 감지부(미도시)를 구비할 수 있다.As already described, the battery module unit 30 may include a plurality of battery modules and may include an installation detection unit (not shown) that detects whether each battery module is installed.
따라서, 배터리 모듈부(30)에는 배터리 모듈이 장착되는 적어도 하나의 장착부와 각 장착부에 위치하여 해당 장착부에 배터리 모듈이 장착되었는지를 감지하는 장착 감지부를 구비할 수 있다.Accordingly, the battery module unit 30 may be provided with at least one mounting part on which a battery module is mounted and a mounting detection part located in each mounting part to detect whether a battery module is mounted on the mounting part.
이때, 장착 감지부는 발광 다이오드와 포토 트랜지스터(photo transistor)를 구비하는 포토 센서(photo sensor)일 수 있고, 제어부(90)와 연결될 수 있고, 이로 인해, 각 장착 감지부로부터 출력되는 장착 감지 신호(S1-Sn)가 제어부(90)로 입력될 수 있다.At this time, the mounting detection unit may be a photo sensor including a light-emitting diode and a photo transistor, and may be connected to the control unit 90, thereby generating a mounting detection signal output from each mounting detection unit ( S1-Sn) may be input to the control unit 90.
따라서, 제어부(90)는 각 장착 감지부로부터 인가되는 장착 감지 신호(S1-Sn)를 이용하여 해당 장착부에 배터리 모듈이 장착되어 있는 지의 여부를 판단할 수 있다.Accordingly, the control unit 90 can determine whether a battery module is mounted on the corresponding mounting unit by using the mounting detection signal (S1-Sn) applied from each mounting detection unit.
이때, 각 장착부에는 고유의 식별번호가 부여될 수 있고, 이로 인해, 제어부(90)는 각 장착 감지 신호가 입력되는 입력단의 위치 등을 이용하여 장착 감지부의 장착 위치(즉, 장착부의 위치)를 판정해 각 장착부에 배터리 모듈이 위치하고 있는 지의 여부를 판정할 수 있다. At this time, each mounting part may be assigned a unique identification number, and as a result, the control unit 90 determines the mounting position of the mounting detection part (i.e., the position of the mounting part) using the position of the input terminal where each mounting detection signal is input. It is possible to determine whether a battery module is located in each mounting part.
복수 개의 배터리 모듈은 각각 별개의 모듈로 제작된 모듈형 배터리일 수 있다.The plurality of battery modules may be modular batteries each manufactured as a separate module.
따라서, 각 배터리 모듈은 하나의 이동형 배터리로서 정해진 크기의 직류 전압을 출력하는 배터리 셀을 구비할 수 있고, 개별적으로 충전 동작과 방전 동작을 수행할 수 있다.Accordingly, each battery module, as a portable battery, can be provided with battery cells that output a direct current voltage of a predetermined size, and can individually perform charging and discharging operations.
따라서, 각 배터리 모듈은 배터리 셀을 충전하기 위한 전압을 입력 받는 적어도 하나의 입력단과 후단에 위치한 부하(100) 쪽으로 전압을 출력하기 위한 적어도 하나의 출력단을 구비할 수 있다.Accordingly, each battery module may have at least one input terminal to receive a voltage for charging the battery cell and at least one output terminal to output the voltage toward the load 100 located at the rear end.
또한 배터리 모듈은 이동 등의 편의성을 위해 외부 케이스에 부착된 손잡이 등을 추가로 구비할 수 있다. 이와 같이, 배터리 모듈이 손잡이를 구비하는 경우, 사용자는 자신이 원하는 장소에 용이하게 원하는 개수만큼의 배터리 모듈을 위치시켜 이용할 수 있다. Additionally, the battery module may be additionally equipped with a handle attached to the external case for convenience of movement. In this way, when the battery module is provided with a handle, the user can easily place and use the desired number of battery modules in the desired location.
본 예에서, 각 배터리 모듈의 배터리 셀은 리튬이온 배터리 셀일 수 있고, 이런 경우, 하나의 배터리 모듈에 대한 충전 동작과 방전 동작은 동시에 수행할 수 없게 된다. 따라서, 본 예의 경우, 하나의 배터리 모듈이 제2 스위칭부(40)의 동작에 의해 부하(100)와 전기적으로 연결되어 방전 동작을 수행하고 있는 경우, 다른 배터리 모듈은 제1 스위칭부(20)의 동작에 의해 외부 전원(DC10)과 연결되어 충전이 이루어질 수 있다.In this example, the battery cell of each battery module may be a lithium-ion battery cell, and in this case, the charging and discharging operations for one battery module cannot be performed simultaneously. Therefore, in this example, when one battery module is electrically connected to the load 100 by the operation of the second switching unit 40 and performs a discharging operation, the other battery module is connected to the load 100 by the operation of the second switching unit 40. Charging can be accomplished by connecting to an external power source (DC10) through the operation of .
이처럼, 어느 한 배터리 모듈(예, 현재 방전 배터리 모듈)이 방전 동작을 수행할 때, 다른 한 배터리 모듈(예, 현재 충전 배터리 모듈)은 충전 동작이 이루어지므로, 복수 개의 배터리 모듈에 대한 충전 동작과 방전 동작이 효율적으로 이루어질 수 있어 배터리 모듈의 충전 동작의 관리가 효율적으로 이루어질 수 있다. In this way, when one battery module (e.g., currently discharging battery module) performs a discharging operation, another battery module (e.g., currently charging battery module) performs a charging operation, so that a charging operation for a plurality of battery modules and Since the discharging operation can be performed efficiently, the charging operation of the battery module can be managed efficiently.
또한, 배터리 모듈이 배터리 셀은 리튬이온 배터리 셀일 때, 도 3에 도시한 것처럼, 배터리 모듈의 내부 전하의 잔량이 임계치(예, 18Ah)를 넘어서면 방전 속도가 급격히 감소되는 특성을 가질 수 있다. Additionally, when the battery cell of the battery module is a lithium-ion battery cell, as shown in FIG. 3, when the remaining amount of internal charge in the battery module exceeds a threshold (eg, 18 Ah), the discharge rate may be rapidly reduced.
하지만, 본 예는 현재 방전 배터리 모듈 이외에 충전이 완료된 다른 배터리 모듈이 존재하므로, 현재 방전 배터리 모듈의 전하의 잔량(예, 잔류 전하량)이 설정량 이하인 경우, 제2 스위칭부(40)를 이용하여 다른 배터리 모듈로 현재 방전 배터리 모듈을 변경할 수 있다. However, in this example, since there are other battery modules that have completed charging in addition to the currently discharging battery module, if the remaining amount of charge (e.g., residual charge amount) of the currently discharging battery module is below the set amount, the second switching unit 40 is used to You can change the currently discharged battery module to another battery module.
이로 인해, 부하(100)인 전기 자동차(100)로 인가되는 전력의 크기는 크게 변동되지 않으므로, 전기 자동차(100)의 충전 속도는 배터리 모듈의 잔량에 무관하게 감소하지 않고 유지될 수 있다. 따라서, 하나의 배터리 모듈을 이용하여 전기 자동차(100)의 충전 동작이 이루어질 때에 비해 본 예에 따른 전기 자동차(100)의 충전 속도는 크게 향상될 수 있다.Because of this, the amount of power applied to the electric vehicle 100, which is the load 100, does not change significantly, so the charging speed of the electric vehicle 100 can be maintained without decreasing regardless of the remaining amount of the battery module. Therefore, compared to when the electric vehicle 100 is charged using a single battery module, the charging speed of the electric vehicle 100 according to this example can be greatly improved.
제2 스위칭부(40)는 각 배터리 모듈의 출력단에 연결되어 있는 복수 개의 입력단과 하나의 출력단을 구비할 수 있다.The second switching unit 40 may include a plurality of input terminals and one output terminal connected to the output terminal of each battery module.
따라서, 제2 스위칭부(40)는 제어부(90)의 제어에 따라 복수 개의 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈과 전기적 및 물리적으로 연결되어, 연결된 배터리 모듈에서 출력되는 전압을 부하(100) 쪽으로 출력할 수 있다.Accordingly, the second switching unit 40 is electrically and physically connected to one of the plurality of battery modules under the control of the control unit 90, and outputs the voltage output from the connected battery module toward the load 100. You can.
이러한 제2 스위칭부(40)는, 제1 스위칭부(20)와 유사하게, 같은 구조를 갖는 복수 개의 스위치(41-4n)를 구비할 수 있고, 각 스위치(41-4n)의 구조는 하나의 다이오드(D41-D4n)와 두 개의 스위칭 소자(SW411-SW41n, SW421-SW42n)를 구비할 수 있다.This second switching unit 40, similar to the first switching unit 20, may be provided with a plurality of switches 41-4n having the same structure, and each switch 41-4n has one structure. It can be equipped with a diode (D41-D4n) and two switching elements (SW411-SW41n, SW421-SW42n).
따라서, 하나의 예로서, 각 스위치(41-4n)는 해당 배터리 모듈의 출력단에 애노드 단자가 연결되어 있는 다이오드(D41-D4n), 다이오드(D41-D4n)의 캐소드 단자에 일측 단자가 연결되어 있고 전류 감지부(50)에 타측 단자가 연결되어 있는 스위칭 소자(예, 제1 스위칭 소자)(SW411-SW41n), 그리고 해당 배터리 모듈의 출력단에 일측 단자가 연결되어 있고, 전류 감지부(50)에 타측 단자가 연결되어 있는 스위칭 소자(예, 제2 스위칭 소자)(SW421-SW42n)를 구비할 수 있다.Therefore, as an example, each switch (41-4n) has a diode (D41-D4n) whose anode terminal is connected to the output terminal of the corresponding battery module, and one terminal of which is connected to the cathode terminal of the diode (D41-D4n) A switching element (e.g., first switching element) (SW411-SW41n) whose other terminal is connected to the current detection unit 50, and one terminal of which is connected to the output terminal of the corresponding battery module, is connected to the current detection unit 50. A switching element (e.g., a second switching element) (SW421-SW42n) to which the other terminal is connected may be provided.
제2 스위칭 소자(SW421-SW42n)는 직렬로 연결되어 있는 다이오드(D41-D4n) 및 제1 스위칭 소자(SW411-SW41n)에 병렬로 연결될 수 있다.The second switching elements (SW421-SW42n) may be connected in parallel to the diodes (D41-D4n) and the first switching elements (SW411-SW41n), which are connected in series.
본 예에서, 제1 및 제2 스위칭 소자((SW411-SW41n, SW421-SW42n) 역시 제어부(90)로부터 인가되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 바뀌는 릴레이나 트랜지스터이 수 있다. In this example, the first and second switching elements (SW411-SW41n, SW421-SW42n) may also be relays or transistors whose operating states change depending on the control signal applied from the control unit 90.
따라서, 제2 스위칭부(40)는 제어부(90)의 제어에 따라 복수 개의 스위치(41-4n) 중 하나의 스위치가 복수 개의 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈과 전기적 및 물리적으로 연결되어, 연결된 배터리 모듈에서 출력되는 전력은 부하(100) 쪽으로 출력되어 부하(100)를 충전시킬 수 있다.Accordingly, the second switching unit 40 electrically and physically connects one of the plurality of switches 41-4n to one of the plurality of battery modules under the control of the control unit 90, so that the connected battery The power output from the module can be output toward the load 100 to charge the load 100.
전류 감지부(50)는 션트(shunt) 저항을 구비할 수 있다.The current sensing unit 50 may include a shunt resistor.
전류 감지부(50)의 일측 단자는 제2 스위칭부(40)의 각 스위치(41-4n)의 출력단에 연결되어 있고, 타측 단자는 제2 컨버터(60)의 입력단에 연결될 수 있다.One terminal of the current sensing unit 50 may be connected to the output terminal of each switch 41-4n of the second switching unit 40, and the other terminal may be connected to the input terminal of the second converter 60.
따라서, 제어부(90)는 전류 감지부(50)의 양 단자에서 검출한 전압(Vst+, Vst-)의 전위차를 검출해 전류 감지부(50)를 흐르는 전류를 측정할 수 있고, 이로 인해, 현재 방전 배터리 모듈의 전류 전하량, 즉 현재 충전 상태를 판단할 수 있다.Therefore, the control unit 90 can measure the current flowing through the current detection unit 50 by detecting the potential difference between the voltages (Vst+, Vst-) detected at both terminals of the current detection unit 50, and thereby, the current The current charge amount of the discharged battery module, that is, the current state of charge, can be determined.
이에 따라, 제어부(90)는 판단된 현재 방전 배터리 모듈의 현재 충전 상태에 따라 제2 스위칭부(40)의 동작을 제어하여 새로운 방전 배터리 모듈로의 전환 동작을 제어할 수 있고, 또한 제1 스위칭부(20)의 동작을 제어하여 충전을 요하는 방전 배터리 모듈(예, 전환 전의 현재 방전 배터리 모듈)의 충전 동작을 제어할 수 있다.Accordingly, the control unit 90 can control the operation of the second switching unit 40 according to the determined current charging state of the current discharging battery module to control the switching operation to a new discharging battery module, and also control the operation of the first switching unit 40. By controlling the operation of the unit 20, the charging operation of a discharged battery module that requires charging (eg, a currently discharged battery module before switching) can be controlled.
제2 컨버터(60)는 제2 스위칭부(40)와 현재 연결되어 있는 현재 방전 배터리 모듈로부터 공급되는 전압을 전류 감지부(50)를 거쳐 인가받아 해당 크기의 직류 전압으로 변환한 후 덧셈기(80)로 출력할 수 있다.The second converter 60 receives the voltage supplied from the currently discharged battery module currently connected to the second switching unit 40 through the current sensing unit 50, converts it into a direct current voltage of the corresponding size, and then converts it into a direct current voltage of the corresponding size and then converts it to a DC voltage of the corresponding magnitude. ) can be output.
이때, 제2 컨버터(60)는 DC-DC 컨버터일 수 있다.At this time, the second converter 60 may be a DC-DC converter.
상용 전원(AC10)은 발전소에서 댁내로 공급되는 전원일 수 있고, 대략 100~220V의 교류 전압을 출력할 수 있으며, 이러한 상용 전원(AC10)에서 공급되는 교류 전압은 제3 컨버터(70)에 의해 직류 전압으로 변환된 후 덧셈기(80)로 출력될 수 있다.The commercial power source (AC10) may be a power supply supplied from a power plant to the home, and may output an alternating current voltage of approximately 100 to 220 V. The alternating current voltage supplied from the commercial power source (AC10) is converted to power by the third converter 70. It can be converted to direct current voltage and then output to the adder 80.
하지만, 대안적인 예에서, 상용 전원(AC10) 대신 외부 전원(DC10)과 같이, 상용 전원(AC10)을 이용하여 변환된 전원 또는 외부로부터 공급되는 상용 전원(AC10)과 다른 별개의 외부 전원일 수 있고, 이런 경우, 이들 전원의 전력을 교류이거나 직류일 수 있다. However, in an alternative example, it could be a converted power source using the utility power source (AC10) or a separate external power source other than the utility power source (AC10) supplied from the outside, such as an external power source (DC10) instead of the utility power source (AC10). In this case, the power of these power sources may be alternating current or direct current.
본 예에서, 부하의 특성에 따라 부하 쪽으로 인가되는 전력은 교류이거나 직류일 수 있고, 이에 따라 본 예의 제1 내지 제3 컨버터(10, 60, 70) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 또한, 부하 쪽으로 인가되는 전력의 특성이 교류일 경우, 제1 내지 제3 컨버터(10, 60, 70) 중 적어도 하나는 교류 전력을 교류 전력으로 변환할 수도 있다.In this example, the power applied to the load may be alternating current or direct current depending on the characteristics of the load, and accordingly, at least one of the first to third converters 10, 60, and 70 of this example may be omitted. Additionally, when the characteristics of the power applied to the load are alternating current, at least one of the first to third converters 10, 60, and 70 may convert the alternating current power into alternating current power.
대안적인 실시예에서, 부하 쪽으로 인가되는 전력의 상태(즉 교류 상태나 직류 상태)에 따라 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 적어도 하나의 컨버터가 추가될 수 있다.In an alternative embodiment, at least one converter may be added that converts direct current power to alternating current power depending on the state of the power applied to the load (i.e. alternating current or direct current state).
덧셈기(80)는 제2 컨버터(60)의 출력단과 제3 컨버터(70)의 출력단에 각각 연결되어 있는 두 개의 (+) 입력단[예, 제1 (+) 입력단 및 제2 (+) 입력단]과 부하(100)에 연결되어 있는 하나의 출력단을 구비할 수 있다. The adder 80 has two (+) input terminals (e.g., a first (+) input terminal and a second (+) input terminal) connected to the output terminal of the second converter 60 and the output terminal of the third converter 70, respectively. It may have one output terminal connected to the overload 100.
따라서, 덧셈기(80)는 제1 (+) 입력단 및 제2 (+) 입력단으로 각각 입력되는 두 개의 직류 전압을 합산하여 출력단을 통해 부하(100)인 전기 자동차(100) 쪽으로 출력할 수 있다.Accordingly, the adder 80 can add the two direct current voltages input to the first (+) input terminal and the second (+) input terminal, respectively, and output the sum to the electric vehicle 100, which is the load 100, through the output terminal.
따라서, 전기 자동차(100)는 덧셈기(80)를 통해 출력되는 전력을 이용하여 해당 배터리의 충전 동작을 수행할 수 있다. Accordingly, the electric vehicle 100 can perform a charging operation of the battery using the power output through the adder 80.
대안적인 예에 따른 충전 제어 기반의 전력 증강 장치는 덧셈기와 전기 자동차(100) 사이에 직류 신호를 교류 신호로 변환하는 인버터(inverter)를 추가로 구비할 수 있다.A charging control-based power enhancement device according to an alternative example may additionally include an inverter that converts a direct current signal into an alternating current signal between the adder and the electric vehicle 100.
이와 같이, 본 예의 충전 제어 기반의 전력 증강 장치가 인버터를 구비할 경우, 인버터에 의해 변환된 교류 성분의 전력이 부하(100)인 전기 자동차(100)로 인가될 수 있고, 이로 인해, 전기 자동차(100)는 완속 충전 모드를 통해 해당 배터리의 충전 동작을 수행할 수 있다.In this way, when the charging control-based power enhancement device of the present example is provided with an inverter, the power of the AC component converted by the inverter can be applied to the electric vehicle 100, which is the load 100, and thereby, the electric vehicle 100 may perform a charging operation of the corresponding battery through a slow charging mode.
이와 같이, 본 예의 충전 제어 기반의 전력 증강 장치는 상용 전원(AC10)을 이용한 전력에 이동이 편리한 이동형 배터리 모듈을 이용한 전력을 합산하여 부하(100) 쪽으로 인가할 수 있다. 이로 인해, 이동과 설치가 용이한 이동형 배터리 모듈을 이용하여 편리하고 용이하게 전력을 증강시킬 수 있다. In this way, the charging control-based power enhancement device of this example can add power using a portable battery module that is convenient to move to the power using a commercial power source (AC10) and apply it to the load 100. Because of this, power can be conveniently and easily increased using a portable battery module that is easy to move and install.
또한, 크기가 고정되어 있는 상용 전원(AC10)에 비해, 배터리 모듈을 통해 증강하고자 하는 전력의 크기에 따라 배터리 모듈의 개수를 가감할 수 있으므로, 사용자의 편리성이 크게 향상될 수 있다. In addition, compared to a commercial power source (AC10) whose size is fixed, the number of battery modules can be adjusted depending on the size of power to be increased through the battery module, so user convenience can be greatly improved.
제어부(90)는 본 예의 충전 제어 기반의 전력 증강 장치를 제어하는 제어 모듈로서, 프로세서(processor)일 수 있고, 내부에 메모리(91)와 같은 저장부를 구비할 수 있다. 하지만, 다른 예에서, 메모리(91)는 제어부(90)와 별개의 구성요소로 구비되어 제어부(90)에 연결되어 있을 수 있다. The control unit 90 is a control module that controls the charging control-based power enhancement device of this example, and may be a processor and may be provided with a storage unit such as a memory 91 therein. However, in another example, the memory 91 may be provided as a separate component from the control unit 90 and may be connected to the control unit 90.
이러한 제어부(90)는 이미 기술한 것처럼 전류 감지부(50)의 양 단자의 전압(Vst+, Vst-)을 검출하여, 현재 제2 스위칭부(40)에 연결되어 있는 현재 방전 배터리 모듈에서 출력되는 전류를 검출할 수 있다.As already described, the control unit 90 detects the voltages (Vst+, Vst-) of both terminals of the current detection unit 50, and outputs the voltage from the currently discharged battery module currently connected to the second switching unit 40. Current can be detected.
따라서, 제어부(90)는 검출된 전류를 이용하여 현재 방전 배터리 모듈에 남아있는 전하량을 판정하여 제2 스위칭부(40)의 동작을 제어할 수 있고, 또한 제1 스위칭부(20)의 전환 동작 역시 제어할 수 있다. 이때, 제어부(90)는 장착 감지부로부터 각각 인가되는 장착 감지 신호(S1-Sn)을 이용하여 현재 장착부에 장착되어 있는 배터리 모듈의 상황을 파악할 수 있고, 이러한 장착 상황에 따라 제2 스위칭부(40)의 동작을 제어할 수 있다.Accordingly, the control unit 90 can control the operation of the second switching unit 40 by determining the amount of charge remaining in the currently discharged battery module using the detected current, and also the switching operation of the first switching unit 20. It can also be controlled. At this time, the control unit 90 can determine the status of the battery module currently installed in the installation unit using the installation detection signals (S1-Sn) applied from each installation detection unit, and according to this installation situation, the second switching unit ( 40) operations can be controlled.
다음, 도 4를 참고하여, 본 예에 따른 제어부(90)의 동작을 자세히 설명한다.Next, with reference to FIG. 4, the operation of the control unit 90 according to this example will be described in detail.
도 4에 도시한 것처럼, 동작이 시작되면, 제어부(90)는 전류 감지부(50)의 양 단자에서 출력되는 전압(Vst+, Vst-)을 판독한 후(S11) 두 전압차를 산출하여, 현재 방전 배터리 모듈에서 출력되는 전류(예, 현재 출력 전류)를 산출할 수 있다(S12). As shown in FIG. 4, when the operation starts, the control unit 90 reads the voltages (Vst+, Vst-) output from both terminals of the current detection unit 50 (S11) and then calculates the difference between the two voltages, The current output from the currently discharging battery module (e.g., current output current) can be calculated (S12).
그런 다음, 제어부(90)는 산출된 전류를 현재 출력 전류로서 메모리(91)에 저장할 수 있다(S12).Then, the control unit 90 may store the calculated current as the current output current in the memory 91 (S12).
다음, 제어부(90)는 메모리(91)에 저장되어 있는 이전 출력 전류를 읽어와 산출된 현재 출력 전류과의 출력 전류차(예, 이전 출력 전류-현재 출력 전류)를 산출한 후 설정값과 비교할 수 있다(S13, S14).Next, the control unit 90 can read the previous output current stored in the memory 91, calculate the output current difference with the calculated current output current (e.g., previous output current - current output current), and compare it with the set value. There is (S13, S14).
이때, 설정값은 배터리 모듈의 내부 전하의 잔량에 대한 임계치를 참고하여 정해질 수 있다. 출력 전류차가 설정값 이상이면, 현재 방전 배터리 모듈의 내부 전하의 잔량이 임계치에 인접하거나 도달하여 현재 방전 배터리 모듈의 방전 속도는 급격히 감소될 수 있다.At this time, the set value may be determined by referring to the threshold for the remaining amount of internal charge of the battery module. If the output current difference is greater than or equal to the set value, the remaining internal charge of the currently discharging battery module may approach or reach a threshold value, and the discharge rate of the currently discharging battery module may be rapidly reduced.
따라서, 출력 전류차가 설정값 미만이면(S14), 제어부(90)는 제2 스위칭부(40)의 동작 상태를 현재 상태로 그대로 유지하여 현재 방전 동작을 수행하고 있는 해당 배터리 모듈을 현재 방전 배터리 모듈로서 계속 유지하고, 현재 출력 전류를 이전 출력 전류로서 메모리(91)에 저장할 수 있다(S15).Therefore, if the output current difference is less than the set value (S14), the control unit 90 maintains the operating state of the second switching unit 40 as is and connects the corresponding battery module currently performing the discharging operation to the currently discharging battery module. It can continue to be maintained as, and the current output current can be stored in the memory 91 as the previous output current (S15).
하지만, 출력 전류차가 설정값 이상이면(S14), 제어부(90)는 현재 방전 배터리 모듈의 잔류 전하량을 설정량 이하인 상태로 판정할 수 있다. 이로 인해, 제어부(90)는 전기 자동차(100) 쪽으로 전력을 공급하고 있는 현재 방전 배터리 모듈을 다른 배터리 모듈로 변경하여 변경된 다른 배터리 모듈로부터 전기 자동차(100) 쪽으로 전력을 끊김없이 공급할 수 있도록 한다. 이러한 현재 방전 배터리 모듈의 전환 동작에 의해, 배터리 모듈의 잔류 전하량으로 인해 전기 자동차(100)의 충전 속도는 떨어지지 않고 정상 속도를 계속 유지할 수 있도록 한다.However, if the output current difference is greater than or equal to the set value (S14), the control unit 90 may determine that the remaining charge amount of the currently discharging battery module is less than or equal to the set amount. For this reason, the control unit 90 changes the currently discharging battery module that is supplying power to the electric vehicle 100 to another battery module so that power can be continuously supplied to the electric vehicle 100 from the changed other battery module. Through this switching operation of the currently discharged battery module, the charging speed of the electric vehicle 100 does not decrease due to the remaining charge of the battery module and allows the electric vehicle 100 to maintain a normal speed.
또한, 현재 방전 배터리 모듈을 다음으로 방전 동작이 이루어질 방전 배터리 모듈(예, 다음 방전 배터리 모듈)로 전환할 때, 전환 동작 중에 전기 자동차(100)로 공급되는 전력 공급이 차단되면 해당 전기 자동차(100)의 충전 동작 역시 중단될 수 있다. In addition, when switching the current discharged battery module to the next discharged battery module (e.g., the next discharged battery module) in which the discharging operation will be performed, if the power supply to the electric vehicle 100 is cut off during the switching operation, the electric vehicle 100 )'s charging operation may also be interrupted.
따라서, 현재 방전 배터리 모듈에서 다음 방전 배터리 모듈로의 전환 동작이 이루어질 때, 제2 스위칭부(40)의 스위치 절환 동작으로 인한 전력 공급이 차단되는 것을 방지해야 한다.Therefore, when a switching operation is performed from the current discharging battery module to the next discharging battery module, it is necessary to prevent power supply from being cut off due to the switch switching operation of the second switching unit 40.
따라서, 제어부(90)는 출력 전류차가 설정값 이상이면(S14), 복수 개의 배터리 모듈 중에서 다음으로 방전 동작이 이루어지는 다음 방전 배터리 모듈을 판정할 수 있다(S16).Accordingly, if the output current difference is greater than or equal to the set value (S14), the control unit 90 may determine the next discharging battery module in which the discharging operation is performed next among the plurality of battery modules (S16).
복수 개의 배터리 모듈에 대한 방전 순서는 이미 메모리(91)에 저장되어 있을 수 있고, 일 예로, 메모리(91)에는 배터리 모듈부(30)의 장착부(예, 배터리 모듈의 장착 순서)의 위치에 따라 배터리 모듈의 방전 순서가 정해져 있을 수 있다.The discharging order for a plurality of battery modules may already be stored in the memory 91. For example, the memory 91 may store the battery module unit 30 according to the position of the mounting portion (e.g., battery module mounting order). The discharge order of the battery module may be determined.
예를 들어, 배터리 모듈부(30)는 4개의 장착부를 구비할 수 있고, 맨 위에서부터 맨 아래쪽으로 장착부의 위치에 따라 제어부(90)로 입력되는 입력단이 위치가 각각 정해져 있을 수 있다. 따라서, 제어부(90)는 각 해당 입력단을 통해 입력되는 장착 감지 신호의 상태와 각 해당 입력단의 위치에 따라 배터리 모듈이 현재 위치하고 있는 장착부의 위치를 판정할 수 있다. For example, the battery module unit 30 may be provided with four mounting parts, and the positions of the input terminals to the control unit 90 may be determined according to the positions of the mounting parts from the top to the bottom. Accordingly, the control unit 90 can determine the location of the mounting portion where the battery module is currently located according to the state of the mounting detection signal input through each corresponding input terminal and the location of each corresponding input terminal.
이와 달리, 대안적인 예에서, 각 장착부마다 고유의 식별 번호가 부여될 수 있고, 각 해당 장착부에서 출력되는 장착 감지 신호는 배터리 모듈의 장착 여부 뿐만 아니라 해당 식별 번호를 포함하여 제어부(90)로 출력할 수 있다. 따라서, 제어부(90)는 입력되는 장착 감지 신호에 포함된 식별 번호를 이용하여 배터리 모듈이 현재 위치하고 있는 장착부의 위치를 판정할 수 있다. In contrast, in an alternative example, each mounting part may be assigned a unique identification number, and the mounting detection signal output from each mounting part includes not only whether the battery module is mounted but also the corresponding identification number and is output to the control unit 90. can do. Accordingly, the control unit 90 can determine the location of the mounting unit where the battery module is currently located using the identification number included in the input mounting detection signal.
일 예로, 메모리(91)에 저장되어 있는 배터리 모듈의 방전 순서는 배터리 모듈의 위치 순서에 따라 변경될 수 있고, 일 예로, 현재 맨 위쪽이나 맨 앞쪽에 위치하고 있는 배터리 모듈에서부터 순차적으로 순서가 변경될 수 있다. As an example, the discharge order of the battery modules stored in the memory 91 may be changed depending on the positional order of the battery modules. For example, the order may be changed sequentially starting from the battery module currently located at the top or front. You can.
따라서, 제어부(90)는 현재 방전 배터리 모듈(예, 제1 배터리 모듈(31))의 위치를 판정한 후, 현재 방전 배터리 모듈의 바로 다음(예, 바로 아래쪽)에 위치하고 있는 배터리 모듈(예, 제2 배터리 모듈(32))이 다음 방전 배터리 모듈이 될 수 있다.Accordingly, the control unit 90 determines the position of the currently discharging battery module (e.g., the first battery module 31) and then determines the position of the battery module (e.g., immediately below) the currently discharging battery module. The second battery module 32 may be the next discharged battery module.
현재 방전 배터리 모듈(예, 제4 배터리 모듈)의 위치가 맨 아래쪽이나 맨 뒤쪽인 경우, 제어부(90)는 다시 맨 위쪽이나 맨 앞쪽에 위치한 배터리 모듈(예, 제1 배터리 모듈(31))을 다음 방전 배터리 모듈로 정할 수 있다. If the position of the currently discharging battery module (e.g., the fourth battery module) is at the bottom or at the rear, the control unit 90 reconnects the battery module (e.g., the first battery module 31) located at the top or front. It can be determined by the following discharged battery module.
이와 같이, 제어부(90)는 배터리 모듈의 위치에 따라 다음으로 방전될 다음 방전 배터리 모듈을 정할 수 있다.In this way, the control unit 90 can determine the next discharged battery module to be discharged next according to the position of the battery module.
이와 같이, 복수 개의 방전 배터리 모듈 중에서 다음 방전 배터리 모듈이 정해지면, 제어부(90)는 제2 스위칭부(40)로 인가되는 제어 신호를 이용하여 현재 방전 배터리 모듈에서 다음 방전 배터리 모듈로의 전환 동작을 제어할 수 있다(S17).In this way, when the next discharge battery module is determined among the plurality of discharge battery modules, the control unit 90 performs a switching operation from the current discharge battery module to the next discharge battery module using the control signal applied to the second switching unit 40. can be controlled (S17).
다음, 도 5a 내지 도 5g를 참고하여, 제어부(90)에 의한 방전 배터리 모듈의 전환 제어 동작(S17)을 상세히 설명한다.Next, with reference to FIGS. 5A to 5G, the switching control operation (S17) of the discharge battery module by the control unit 90 will be described in detail.
이하, 설명의 편의를 위해, 한 예로서, 현재 방전 배터리 모듈은 제1 배터리 모듈(31)로 그리고 다음 방전 배터리 모듈은 제2 배터리 모듈(32)로 가정한다. Hereinafter, for convenience of explanation, as an example, it is assumed that the currently discharging battery module is the first battery module 31 and the next discharging battery module is assumed to be the second battery module 32.
따라서, 도 5a 내지 도 5g에는 현재 방전 배터리 모듈인 제1 배터리 모듈(31)과 다음 방전 배터리 모듈인 제2 배터리 모듈(32)에 각각 연결되어 있는 제1 스위치(41)(예, 현재 방전 스위치)와 제2 스위치(42)(예, 다음 방전 스위치)만의 상태 변화를 순차적으로 도시할 수 있다. Accordingly, in FIGS. 5A to 5G, the first switch 41 (e.g., the current discharge switch) is respectively connected to the first battery module 31, which is the current discharging battery module, and the second battery module 32, which is the next discharging battery module. ) and the state change of only the second switch 42 (e.g., the next discharge switch) can be shown sequentially.
방전 배터리 모듈을 제1 배터리 모듈(31)에서 제2 배터리 모듈(32)로 전환할 때, 다른 배터리 모듈인 제3 배터리 모듈(33) 내지 제n 배터리 모듈(3n)은 제2 스위칭부(40)와 전기적으로 연결되지 않으므로 제3 배터리 모듈(33) 내지 제n 배터리 모듈(3n)에 각각 연결된 제3 내지 제n 스위치(33-3n)에 구비된 모든 스위칭 소자(SW431-SW4n1, SW432-SW43n)는 모두 오프 상태를 유지할 수 있다.When switching the discharged battery module from the first battery module 31 to the second battery module 32, the other battery modules, the third battery module 33 to the nth battery module 3n, are connected to the second switching unit 40. ), so all switching elements (SW431-SW4n1, SW432-SW43n) provided in the third to nth switches (33-3n) respectively connected to the third to nth battery modules (33) to the nth battery module (3n). ) can all remain off.
먼저, 도 5a에 도시한 것처럼, 제1 배터리 모듈(31)이 현재 방전 배터리 모듈이므로, 제1 배터리 모듈(31)과 연결된 제2 스위칭부(40)의 제1 스위치(41)의 제1 스위칭 소자(SW411)는 오프 상태를 유지하고, 제2 스위칭 소자(SW412)는 오프 상태를 유지할 수 있다. 이때, 다음 방전 배터리 모듈인 제2 배터리 모듈(32)과 연결된 제2 스위치(42)의 제1 스위칭 소자(SW421)와 제2 스위칭 소자(SW422)는 현재 모두 오프 상태를 유지할 수 있다.First, as shown in FIG. 5A, since the first battery module 31 is currently a discharged battery module, the first switching of the first switch 41 of the second switching unit 40 connected to the first battery module 31 The device SW411 may maintain an off state, and the second switching device SW412 may maintain an off state. At this time, both the first switching element (SW421) and the second switching element (SW422) of the second switch 42 connected to the second battery module 32, which is the next discharging battery module, may remain in an off state.
이로 인해, 부하(100) 쪽으로 인가되는 전력은 온 상태인 제1 스위치(41)의제2 스위칭 소자(SW412)를 통해 전달되는 제1 배터리 모듈(31)의 전력일 수 있다. For this reason, the power applied to the load 100 may be the power of the first battery module 31 transmitted through the second switching element (SW412) of the first switch 41 that is in the on state.
도 5a의 상태에서 제어부(90)는 제2 배터리 모듈(32)로의 방전 전환 동작을 위해, 도 5b에 도시한 것처럼, 제1 스위치(41)의 다이오드(D41)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(SW411)를 온 시키고 제2 스위칭 소자(SW412)를 여전히 온 상태로 유지할 수 있다. 이때, 제2 스위치(42)의 모든 스위칭 소자인 제1 스위칭 소자(SW421)와 제2 스위칭 소자(SW422)는 아직까지 오프 상태를 유지할 수 있다. In the state of FIG. 5A, the control unit 90 uses the first switching element connected to the diode D41 of the first switch 41, as shown in FIG. 5B, for a discharge switching operation to the second battery module 32. (SW411) can be turned on and the second switching element (SW412) can still be kept in the on state. At this time, all switching elements of the second switch 42, the first switching element (SW421) and the second switching element (SW422), can still remain in the off state.
이로 인해, 부하(100) 쪽으로 인가되는 전력은 여전히 온 상태인 제1 스위치(41)의 제2 스위칭 소자(SW412)를 통해 전달되는 제1 배터리 모듈(31)의 전력일 수 있다. For this reason, the power applied to the load 100 may be the power of the first battery module 31 transmitted through the second switching element (SW412) of the first switch 41 that is still in the on state.
다음, 도 5c에 도시한 것처럼, 제어부(90)는 제1 스위치(41)의 다이오드(D41)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(SW411)를 온 시키고 제2 스위칭 소자(SW412)는 온 상태에서 오프 상태로 전환할 수 있다. 이때에도, 제2 스위치(42)의 모든 스위칭 소자인 제1 스위칭 소자(SW421)와 제2 스위칭 소자(SW422)는 아직까지 오프 상태를 유지할 수 있다. Next, as shown in FIG. 5C, the control unit 90 turns on the first switching element (SW411) connected to the diode (D41) of the first switch 41, and the second switching element (SW412) is in the on state. It can be switched to the off state. Even at this time, all switching elements of the second switch 42, the first switching element (SW421) and the second switching element (SW422), can still remain in the off state.
이로 인해, 부하(100) 쪽으로 인가되는 전력은 여전히 제1 배터리 모듈(31)에서 인가되는 전력이지만, 대신 제1 배터리 모듈(31)의 전력은 다이오드(D41)를 거쳐 부하(100) 쪽으로 인가되므로, 제1 스위치(41)의 다이오드(D41)에 의해 전압 강하가 발생한 전력일 수 있다. Because of this, the power applied toward the load 100 is still the power applied from the first battery module 31, but instead, the power of the first battery module 31 is applied toward the load 100 through the diode D41. , The voltage drop may be the power generated by the diode D41 of the first switch 41.
다음, 도 5d에 도시한 것처럼, 제어부(90)는 제2 배터리 모듈(32)에 연결되어 있는 제2 스위치(42)의 제1 스위칭 소자(SW421)를 오프 상태에서 온 상태로 변환시킬 수 있다.Next, as shown in FIG. 5D, the control unit 90 can change the first switching element (SW421) of the second switch 42 connected to the second battery module 32 from the off state to the on state. .
이러한 제2 스위치(42)의 온 동작에 의해, 부하(100) 쪽으로 인가되는 전력은 다음 방전 배터리 모듈인 제2 배터리 모듈(32)의 전력일 수 있다. By turning on the second switch 42, the power applied to the load 100 may be the power of the second battery module 32, which is the next discharged battery module.
즉, 현재 방전 배터리 모듈의 제1 배터리 모듈(31)의 전류 전하량은 방전이 이루어지지 않은 제2 배터리 모듈(32)보다 현저히 적기 때문에 제1 배터리 모듈(31)의 출력 전압은 제2 배터리 모듈(32)의 출력 전압보다 낮을 수 있다. 이로 인해, 제1 스위치(41)의 제1 스위칭 소자(SW411)가 온 상태를 유지하더라도 제2 배터리 모듈(32)에 연결되어 있는 제2 스위치(42)의 제1 스위칭 소자((SW421)를 통해 제2 배터리 모듈(32)의 전력이 부하(100) 쪽으로 전달될 수 있다. That is, since the current charge amount of the first battery module 31 of the currently discharged battery module is significantly less than that of the second battery module 32 that is not discharged, the output voltage of the first battery module 31 is the second battery module ( 32) may be lower than the output voltage. Because of this, even if the first switching element (SW411) of the first switch 41 remains in the on state, the first switching element (SW421) of the second switch 42 connected to the second battery module 32 Power from the second battery module 32 may be transmitted to the load 100 through this.
이때, 제1 스위치(41)에 위치한 다이오드(D41)에 역전압이 인가되므로, 제1 스위치(41)의 다이오드(D41)와 턴온된 제1 스위칭 소자(SW411)를 통한 제1 배터리 모듈(31)의 전력은 더 이상 부하(100)로 인가되지 않고 차단될 수 있다.At this time, since the reverse voltage is applied to the diode D41 located in the first switch 41, the first battery module 31 through the diode D41 of the first switch 41 and the turned-on first switching element SW411 ) power is no longer applied to the load 100 and may be blocked.
따라서, 다이오드(D41)는 역전류 방지 다이오드로 기능할 수 있고, 이 시점에서부터 부하(100)로 인가되는 전력은 제1 배터리 모듈(31)에서 제2 배터리 모듈(32)로 전환될 수 있다. 이로 인해, 제2 배터리 모듈(32)이 새로운 현재 방전 배터리 모듈일 수 있고, 제1 배터리 모듈(31)은 새로운 이전 방전 배터리 모듈일 수 있다.Accordingly, the diode D41 can function as a reverse current prevention diode, and from this point on, the power applied to the load 100 can be switched from the first battery module 31 to the second battery module 32. Because of this, the second battery module 32 may be a new, currently discharged battery module, and the first battery module 31 may be a new, previously discharged battery module.
또한, 도 5d의 시점에 제2 스위치(42)의 제1 스위칭 소자(SW421)가 온되면서, 제1 배터리 모듈(31)의 출력 전압과 제2 배터리 모듈(32)의 출력 전압의 사이의 전압차가 발생하고, 이러한 전압차로 인해 스파크가 발생할 수 있다. 하지만, 제1 배터리 모듈(31)의 출력 전압과 제2 배터리 모듈(32)의 출력 전압의 사이의 전압차로 인해 발생하는 스파크의 크기는 배터리 모듈부(30)의 손상을 초래하지 않는다. In addition, as the first switching element (SW421) of the second switch 42 is turned on at the time of FIG. 5D, the voltage between the output voltage of the first battery module 31 and the output voltage of the second battery module 32 A difference occurs, and sparks may occur due to this voltage difference. However, the size of the spark generated due to the voltage difference between the output voltage of the first battery module 31 and the output voltage of the second battery module 32 does not cause damage to the battery module portion 30.
제1 배터리 모듈(31)에 연결된 제1 스위치(41)와 제2 배터리 모듈(32)에 연결된 제2 스위치(42)의 동시 스위칭 동작으로 인한 스파크 발생을 억제하기 위한 동작이 도 5d의 동작까지로 마무리된 상태이다. The operation to suppress spark generation due to the simultaneous switching operation of the first switch 41 connected to the first battery module 31 and the second switch 42 connected to the second battery module 32 is performed up to the operation shown in FIG. 5D. It has been completed.
따라서, 도 5e에 도시한 것처럼, 더 이상 제1 배터리 모듈(31)에 연결된 제1 스위치(41)의 온 상태는 불필요하므로, 제어부(90)는 온 상태를 유지하고 있는 제1 스위치(41)의 제1 스위칭 소자(SW411)를 오프 상태로 전환시킬 수 있다. 이로 인해, 이전 방전 배터리 모듈인 제1 배터리 모듈(31)에 연결된 제1 스위치(41)의 모든 스위칭 소자(SW411, SW412)는 제1 배터리 모듈(31)이 다음 방전 배터리 모듈로 지정되어 다음 방전 배터리 모듈로의 전환 동작이 이루어질 때까지 모두 오프 상태를 유지할 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 5E, the on state of the first switch 41 connected to the first battery module 31 is no longer necessary, so the control unit 90 maintains the first switch 41 in the on state. The first switching element (SW411) of can be switched to the off state. Due to this, all switching elements (SW411, SW412) of the first switch 41 connected to the first battery module 31, which is the previous discharged battery module, designate the first battery module 31 as the next discharged battery module to perform the next discharge. All can remain in the off state until a switching operation to the battery module is performed.
다음, 도 5f에 도시한 것처럼, 제어부(90)는 제2 배터리 모듈(32)에 연결된 제2 스위치(42)의 제2 스위칭 소자(SW422)를 온 상태로 전환하여 제2 배터리 모듈(32)의 전력이 다이오드(D42)를 거치지 않고 바로 제2 스위칭 소자(SW422)만을 통해 부하(100) 쪽으로 전달될 수 있도록 한다. 이로 인해, 부하(100)는 다이오드(D42)로 인한 전압 강하가 발생하지 않는 제2 배터리 모듈(32)의 전력은 인가 받을 수 있다. Next, as shown in FIG. 5F, the control unit 90 turns on the second switching element (SW422) of the second switch 42 connected to the second battery module 32 to turn on the second battery module 32. The power can be transmitted directly to the load 100 through the second switching element (SW422) without passing through the diode (D42). Because of this, the load 100 can receive power from the second battery module 32 in which no voltage drop occurs due to the diode D42.
그런 다음, 도 5g에 도시한 것처럼, 제어부(90)는 제2 스위치(42)의 제1 스위칭 소자(SW421), 즉 다이오드(D42)에 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(SW421)를 오프시켜, 정상적으로 온 상태를 유지하고 있는 제2 스위칭 소자(SW422)를 통해 제2 배터리 모듈(32)의 전력이 부하(100) 쪽으로 전달될 수 있도록 한다. Then, as shown in FIG. 5G, the control unit 90 turns off the first switching element (SW421) of the second switch 42, that is, the first switching element (SW421) connected to the diode D42, The power of the second battery module 32 is transmitted to the load 100 through the second switching element (SW422), which is normally maintained in the on state.
이로 인해, 현재 방전 배터리 모듈은 제1 배터리 모듈(31)에서 제2 배터리 모듈(32)로 완전히 전환되어, 제2 배터리 모듈(32)의 잔량 전하가 설정량까지 감소하기 전까지 부하(100) 쪽으로 전력을 공급할 수 있게 된다.Due to this, the currently discharged battery module is completely switched from the first battery module 31 to the second battery module 32, and is directed toward the load 100 until the remaining charge of the second battery module 32 decreases to the set amount. Power can be supplied.
이러한 현재 방전 배터리 모듈(예, 31)에 연결된 스위치(예, 41)와 다음 방전 배터리 모듈(예, 32)에 연결된 스위치(예, 42)의 스위칭 전환 동작이 순차적으로 이루어짐에 따라, 부하(100) 쪽으로 끊김없이 원활하게 전력 전달이 이루어질 수 있다.As the switching operation of the switch (e.g., 41) connected to the current discharging battery module (e.g., 31) and the switch (e.g., 42) connected to the next discharging battery module (e.g., 32) are performed sequentially, the load (100) ), power can be transmitted smoothly and without interruption.
도 5a 내지 도 5g를 참고하여 하여 설명한 것처럼, 제어부(90)는 현재 방전 배터리 모듈(31)에 연결되어 있는 현재 방전 스위치(41)와 다음 방전 배터리 모듈(32)에 연결되어 있는 다음 방전 스위치(42)에서, 제1 스위칭 소자(SW411, SW421)와 제2 스위칭 소자(SW412, SW422) 중 하나의 스위칭부만 전환 상태가 변하여 서로 다른 스위칭 소자가 동시에 턴온되거나 턴오프되지 않는다. 따라서, 서로 다른 스위칭 소자가 동시에 전환될 때 스파크의 발생을 방지할 수 있다.As explained with reference to FIGS. 5A to 5G, the control unit 90 operates the current discharge switch 41 connected to the current discharge battery module 31 and the next discharge switch connected to the next discharge battery module 32 ( In 42), the switching state of only one of the first switching elements (SW411, SW421) and the second switching elements (SW412, SW422) is changed so that the different switching elements are not turned on or off at the same time. Therefore, it is possible to prevent sparks from occurring when different switching elements are switched simultaneously.
본 예에서는 설명의 편의를 위하여, 복수 개의 배터리 모듈(31-3n) 중에서 하나의 배터리 모듈이 부하(100)와 전기적으로 연결되어, 하나의 배터리 모듈의 전력이 부하(100)로 공급되는 동작이 설명되어 있다. 하지만, 이와 달리, 제2 스위칭부(40)의 동작에 의해 두 개 이상의 배터리 모듈이 동시에 부하(100)와 전기적으로 연결되어 복수 개의 배터리 모듈에서 각각 출력되는 전력을 합산하여 원하는 크기의 전력이 부하(100) 쪽으로 전달할 수 있다.In this example, for convenience of explanation, one battery module among the plurality of battery modules 31-3n is electrically connected to the load 100, and the operation of supplying power from one battery module to the load 100 is performed. It is explained. However, unlike this, by the operation of the second switching unit 40, two or more battery modules are electrically connected to the load 100 at the same time, and the power output from each of the plurality of battery modules is summed to supply power of the desired size to the load. It can be forwarded to (100).
이런 경우에도, 도 5a 내지 도 5g를 참고하여 설명한 방식대로, 배터리 모듈의 전류 전하량에 따라 다른 배터리 모듈로의 전환 동작이 이루어져 원하는 크기의 전력이 끊김없이 부하(100) 쪽으로 전달될 수 있도록 한다.Even in this case, in the manner described with reference to FIGS. 5A to 5G, a switching operation to another battery module is performed according to the current charge amount of the battery module, so that the desired amount of power can be transmitted to the load 100 without interruption.
다시, 도 4를 참고하면, 이와 같이, 현재 방전 배터리 모듈에서 다음 방전 배터리 모듈로의 전환 제어 동작이 완료되면, 설정량 미만의 전류 전하량이 존재하여 충전이 필요한 배터리 모듈, 즉 이전 배터리 모듈(예, 제1 배터리 모듈(31))에 대한 충전 동작을 제어할 수 있다.Again, referring to FIG. 4, when the transition control operation from the current discharged battery module to the next discharged battery module is completed, the current charge less than the set amount exists and the battery module requiring charging, that is, the previous battery module (e.g. , the charging operation for the first battery module 31 can be controlled.
따라서, 제어부(90)는 제1 스위칭부(20)로 제어 신호를 출력하여, 제1 배터리 모듈(31)에 연결되어 있는 제1 스위치(21)를 오프 상태에서 온 상태로 전환하여 제1 컨버터(10)를 해당 배터리 모듈에 전기적으로 연결시킬 수 있다(S17).Therefore, the control unit 90 outputs a control signal to the first switching unit 20 to switch the first switch 21 connected to the first battery module 31 from the off state to the on state to convert the first converter (10) can be electrically connected to the corresponding battery module (S17).
이로 인해, 제1 컨버터(10)를 통해 충전이 필요한 이전 방전 배터리 모듈(예, 41)로 외부 전원(DC10)의 전력이 인가되므로, 이전 방전 배터리 모듈(41)의 충전 동작이 이루어질 수 있다. 이때, 제어부(90)는 설정 시간 동안 이전 방전 배터리 모듈(31)의 충전 동작을 제어할 수 있고, 이런 경우, 제어부(90)는 이전 방전 배터리 모듈(31)의 충전 시간이 설정 시간에 도달하면 해당 스위치(21)를 온 상태에서 오프 상태로 전환하여 이전 방전 배터리 모듈로 인가되는 전력을 차단시킬 수 있다.As a result, the power of the external power source DC10 is applied to the previously discharged battery module (eg, 41) that needs to be charged through the first converter 10, so that the previously discharged battery module 41 can be charged. At this time, the control unit 90 may control the charging operation of the previously discharged battery module 31 during the set time. In this case, the control unit 90 may control the charging operation of the previously discharged battery module 31 when the charging time of the previously discharged battery module 31 reaches the set time. The switch 21 can be switched from the on state to the off state to block power applied to the previously discharged battery module.
또는 대안적인 예로서, 각 배터리 모듈마다 전류 전하량과 같이 현재 충전 상태를 이용하여 이전 방전 배터리 모듈의 충전 동작을 제어할 수 있다. Or, as an alternative example, the current state of charge, such as the amount of current charge for each battery module, can be used to control the charging operation of the previously discharged battery module.
이런 경우, 충전 제어 기반의 전력 증강 장치는 각 배터리 모듈의 충전 상태(예, 잔량 전하량)를 감지하는 충전 상태 감지부(미도시)를 추가로 구비할 수 있고, 제어부(90)는 각 충전 상태 감지부로부터 인가되는 충전 상태 감지 신호를 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 충전 상태를 판정할 수 있다. In this case, the charging control-based power enhancement device may be additionally provided with a charging state detection unit (not shown) that detects the charging status (e.g., remaining charge) of each battery module, and the control unit 90 may be configured to detect the charging status of each battery module. The current charging state of each battery module can be determined using the charging state detection signal applied from the detection unit.
따라서, 이런 경우, 제어부(90)는 현재 충전 동작이 이루어지고 있는 이전 방전 배터리 모듈에 연결된 해당 충전 상태 감지부로부터 입력되는 충전 상태 감지 신호를 판독하여 현재 충전 상태를 판정한 후, 현재 충전 상태가 설정량에 도달하면 이전 방전 배터리 모듈에 연결된 해당 스위치를 온 상태에서 오프 상태로 제어할 수 있다. Therefore, in this case, the control unit 90 determines the current charging state by reading the charging state detection signal input from the corresponding charging state detection unit connected to the previously discharged battery module currently in charge, and then determines the current charging state. When the set amount is reached, the corresponding switch connected to the previously discharged battery module can be controlled from the on state to the off state.
이와 같이, 충전 상태 감지부를 이용하여 각 배터리 모듈의 충전 동작을 제어하는 경우, 제어부(90)는 정확하게 원하는 상태로 해당 배터리 모듈의 충전 상태를 제어할 수 있어, 방전을 대기중에 모든 배터리 모듈의 충전량은 모두 동일한 상태가 되어 동작의 신뢰성이 크게 향상될 수 있다.In this way, when the charging operation of each battery module is controlled using the charging state detection unit, the control unit 90 can accurately control the charging state of the corresponding battery module to a desired state, so that the charged state of all battery modules can be adjusted while waiting for discharge. are all in the same state, so the reliability of operation can be greatly improved.
이와 같이, 부하(100) 쪽으로 전달되는 최종 전력은 상용 전원(AC10)을 통해 전달되는 전력 뿐만 아니라 적어도 하나의 배터리 모듈에서 출력되는 전력이 합산된 크기일 수 있다. In this way, the final power delivered to the load 100 may be the sum of not only the power delivered through the commercial power supply (AC10) but also the power output from at least one battery module.
이로 인해, 상원 전원만을 이용할 때보다 부하(100)로 전달되는 최종 전력의 크기가 증가할 수 있고, 이로 인해 부하(100)의 배터리에 대한 충전 속도 등이 단축되는 등의 효과가 발생할 수 있다.As a result, the size of the final power delivered to the load 100 may increase compared to when only the Senate power source is used, and this may cause effects such as a shortening of the charging speed for the battery of the load 100.
또한, 각 배터리 모듈은 이동이 자유롭고 다른 배터리 모듈과의 결합이 용이하므로, 사용자는 증강하고자 하는 전력의 크기에 맞게 이용되는 배터리 모듈의 개수를 선택할 수 있으므로, 사용자의 편리성이 향상될 수 있다.In addition, since each battery module is free to move and can be easily combined with other battery modules, the user can select the number of battery modules used according to the amount of power to be increased, thereby improving user convenience.
또한, 전력 증강을 위해 복수 개의 배터리 모듈을 이용하여, 각 배터리 모듈의 잔류 전하량에 따라 다른 배터리 모듈로의 전환 동작이 이루어져 배터리 모듈을 이용한 전력 증강 동작을 끊김없이 수행하고, 동시에 충전이 필요한 다른 배터리 모듈에 대한 충전 동작이 수행할 수 있다. In addition, by using a plurality of battery modules to increase power, a switching operation to other battery modules is performed according to the residual charge amount of each battery module, so that the power increase operation using the battery module is performed without interruption, and other batteries that require charging at the same time are performed. A charging operation for the module can be performed.
따라서, 배터리 모듈이 리듐이온 배터리 셀을 구비한 리듐이온 배터리인 경우, 하나의 배터리 모듈에 대한 충전 동작과 방전 동작을 동시에 구현될 수 없다. Therefore, when the battery module is a lithium-ion battery including lithium-ion battery cells, charging and discharging operations for one battery module cannot be implemented simultaneously.
하지만, 본 예의 경우, 제1 스위칭부(20)와 제2 스위칭부(40)를 이용하여 서로 다른 배터리 모듈에 대한 충전 동작과 방전 동작이 동시에 수행되므로, 각 배터리 모듈의 충전 효율이 크게 향상될 수 있다. However, in this example, since charging and discharging operations for different battery modules are performed simultaneously using the first switching unit 20 and the second switching unit 40, the charging efficiency of each battery module will be greatly improved. You can.
또한, 하나의 배터리 모듈을 이용하여 부하(100)의 충전 동작을 수행할 때보다 충전 속도 등의 감소 등과 같이 충전 효율이 향상될 수 있고, 배터리 모듈의 방전에 따른 문제점 역시 크게 개선될 수 있다.In addition, charging efficiency can be improved, such as a reduction in charging speed, compared to when charging the load 100 using a single battery module, and problems caused by discharge of the battery module can also be greatly improved.
또한, 서로 다른 배터리 모듈에 대한 충전 동작과 방전 동작이 동시에 이루어질 수 있으므로, 부하(100)를 충전시키기 위한 방전 배터리 모듈을 변환하면서 부하(100)로 전력 공급을 계속 유지할 수 있다.Additionally, since charging and discharging operations for different battery modules can be performed simultaneously, power supply to the load 100 can be maintained while converting the discharging battery module to charge the load 100.
이에 더하여, 사용자가 원하는 개수만큼 배터리 모듈의 개수를 증가시킬 수 있으므로, 하나의 배터리 모듈에 대해 충전 속도가 방전 속도보다 늦더라도 완충 상태를 유지하는 여분의 배터리 모듈이 구비되어 있으므로, 부하(100)로 끊김 없는 전력 공급이 가능할 수 있다. 사용되는(즉, 확장되는) 배터리 모듈의 개수가 증가할수록 배터리 모듈의 충전 속도와 방전 속도의 차이에 대한 부담감은 더욱더 줄어들 있다. In addition, since the number of battery modules can be increased by the number desired by the user, an extra battery module is provided that maintains a fully charged state even if the charging rate is slower than the discharging rate for one battery module, so the load 100 This can enable uninterrupted power supply. As the number of battery modules used (i.e., expanded) increases, the burden of the difference between the charging and discharging rates of the battery modules decreases.
본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.The technical features disclosed in each embodiment of the present invention are not limited to the corresponding embodiment, and unless they are incompatible with each other, the technical features disclosed in each embodiment may be combined and applied to other embodiments.
따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다.Therefore, in each embodiment, each technical feature is mainly explained, but unless the technical features are incompatible with each other, they can be applied in combination with each other.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various modifications and variations will be possible from the perspective of those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the scope of the present invention should be determined not only by the claims of this specification but also by equivalents to these claims.
Claims (11)
- 충전 제어 기반의 전력 증강 장치로서,A power enhancement device based on charge control, comprising:제1 전원부에 연결되어 있는 복수의 스위치를 구비한 제1 스위칭부;a first switching unit including a plurality of switches connected to a first power supply unit;상기 제1 스위칭부의 각 스위치에 연결되어 있는 복수의 배터리 모듈;a plurality of battery modules connected to each switch of the first switching unit;각 배터리 모듈에 연결되어 있는 복수의 스위치를 구비한 제2 스위칭부;a second switching unit including a plurality of switches connected to each battery module;상기 제2 스위칭부의 복수의 스위치에 연결되어 있는 전류 감지부;a current sensing unit connected to a plurality of switches of the second switching unit;상기 전류 감지부에서 인가되는 전압과 상기 제1 전원부와 다른 제2 전원부에서 인가되는 전력을 합산하여 증가된 전력을 부하쪽으로 출력하는 덧셈기; 및an adder that adds the voltage applied from the current sensing unit and the power applied from the first power supply unit and a second power supply unit different from the first power supply unit and outputs the increased power to the load; and상기 전류 감지부, 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 연결되어 있고, 상기 전류 감지부로부터 인가되는 전류 감지 신호를 이용하여 현재 출력 전류를 판정하고, 판정된 현재 출력 전류의 상태에 따라 상기 제2 스위칭부의 동작을 제어하여 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 현재 부하 쪽으로 전력을 공급하고 있는 현재 방전 배터리 모듈을 다른 배터리 모듈로 전환하고, 상기 제1 스위칭부의 동작을 제어하여 상기 현재 방전 배터리 모듈의 충전 동작을 제어하는 제어부It is connected to the current detection unit, the first switching unit, and the second switching unit, and determines the current output current using the current detection signal applied from the current detection unit, and determines the current output current according to the determined state of the current output current. Controls the operation of the second switching unit to switch the currently discharged battery module currently supplying power to the load among the plurality of battery modules to another battery module, and controls the operation of the first switching unit to switch the current discharged battery module to another battery module. Control unit that controls charging operation를 포함하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.A charge control-based power enhancer comprising a.
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,상기 제2 스위칭부의 각 스위치는,Each switch of the second switching unit,대응하는 배터리 모듈의 출력단에 애노드 단자가 연결되어 있는 다이오드;A diode whose anode terminal is connected to the output terminal of the corresponding battery module;상기 다이오드의 캐소드 단자에 일측 단자가 연결되어 있고 상기 전류 감지부에 타측 단자가 연결되어 있는 제1 스위칭 소자; 및a first switching element having one terminal connected to the cathode terminal of the diode and the other terminal connected to the current sensing unit; and대응하는 배터리 모듈의 출력단에 일측 단자가 연결되어 있고 상기 전류 감지부에 타측 단자가 연결되어 있는 제2 스위칭 소자A second switching element having one terminal connected to the output terminal of the corresponding battery module and the other terminal connected to the current sensing unit.를 포함하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.A charge control-based power enhancer comprising a.
- 제2 항에 있어서,According to clause 2,상기 제어부는, The control unit,상기 전류 감지부로부터 인가되는 전류 감지 신호를 이용하여 현재 방전 배터리 모듈의 현재 출력전류를 판정하고, 판정된 현재 출력 전류와 이전 출력 전류의 출력 전류차가 설정값 이상이면 상기 현재 방전 배터리 모듈에서 다음 방전 배리 모듈로의 전환 동작을 제어하는 제어 신호를 상기 제2 스위칭부로 출력하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.The current output current of the currently discharged battery module is determined using the current detection signal applied from the current detection unit, and if the output current difference between the determined current output current and the previous output current is greater than a set value, the next discharge is performed from the currently discharged battery module. A charging control-based power enhancement device that outputs a control signal that controls a switching operation to the battery module to the second switching unit.
- 제3 항에 있어서,According to clause 3,상기 제어부는 상기 현재 방전 배터리 모듈에 연결되어 있는 현재 방전 스위치와 상기 다음 방전 배터리 모듈에 연결되어 있는 다음 방전 스위치에서, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 중 하나의 스위칭 소자만이 전환 상태가 변하도록 제어하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.The control unit switches only one of the first switching element and the second switching element to a switching state in the current discharge switch connected to the current discharge battery module and the next discharge switch connected to the next discharge battery module. A power enhancer based on charge control that controls to change.
- 제3 항에 있어서,According to clause 3,상기 다음 방전 배터리 모듈은 복수의 배터리 모듈 중에서 상기 현재 방전 배터리 모듈의 바로 다음에 위치하고 있는 배터리 모듈인 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.The next discharging battery module is a battery module located immediately after the current discharging battery module among a plurality of battery modules.
- 제3 항에 있어서,According to clause 3,상기 제어부는 상기 다음 방전 배터리 모듈로의 전환 동작이 완료되면, 상기 제1 스위칭부로 제어신호를 출력하여 상기 현재 방전 배터리 모듈에 연결되어 있는 제1 스위칭부의 스위치를 온시키는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.When the switching operation to the next discharging battery module is completed, the control unit outputs a control signal to the first switching unit to turn on the switch of the first switching unit connected to the current discharging battery module. .
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,상기 전류 감지부는 션트 저항을 포함하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.A charge control-based power enhancement device wherein the current sensing unit includes a shunt resistor.
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,상기 제1 전원부는 직류 전원을 출력하고, 상기 제2 전원부는 교류 전원을 출력하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.A power enhancement device based on charging control wherein the first power unit outputs direct current power, and the second power unit outputs alternating current power.
- 제8 항에 있어서,According to clause 8,상기 제2 전원부에 연결되어 상기 제2 전원부에서 출력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하거나 상기 교류 전원을 교류 전원으로 변환하여 상기 덧셈기로 출력하는 컨버터를 더 포함하는 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.A power enhancement device based on charging control further comprising a converter connected to the second power supply unit to convert AC power output from the second power supply unit into direct current power or convert the AC power into AC power and output the converted AC power to the adder.
- 제8 항에 있어서,According to clause 8,상기 제1 전원부는 태양광이나 풍력을 이용한 에너지 장치인 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.The first power source is a charging control-based power enhancement device that is an energy device using solar energy or wind power.
- 제1 항에 있어서,According to claim 1,각 배터리 모듈은 서로 분리되어 있는 이동형 배터리 모듈인 충전 제어 기반의 전력 증강 장치.A power enhancement device based on charge control, where each battery module is a portable battery module that is separated from each other.
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