KR102262789B1 - Series charging and discharging device without current ON and OFF - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 장치에 있어서, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 개별전지의 용량차이를 해소하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to a device for charging and discharging a plurality of secondary batteries in series to one bidirectional main charge/discharge power supply, by adding an auxiliary charging power supply to the individual batteries in parallel to solve the capacity difference of the individual batteries, and An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging device without interruption of current configured to continuously charge/discharge according to a predetermined recipe without intermittent (on/off) of the charging/discharging current of the discharging power supply device.
2차전지(리튬전지 등 충전과 방전을 반복해서 사용하는 전지의 총칭함)는 제조와 사용과정에서 소정의 레시피(충전 및 방전의 전기적 조건 등)에 따라 충전과 방전을 하게 된다. Secondary batteries (a generic term for batteries that repeatedly use charging and discharging, such as lithium batteries) are charged and discharged according to a predetermined recipe (electrical conditions for charging and discharging, etc.) during manufacturing and use.
충방전 동작 특성의 결과에 따라 전지의 양불판정 및 선별(sorting)이 되므로 2차전지 제조공정에서 대단히 중요한 공정이다. It is a very important process in the secondary battery manufacturing process because it determines whether the battery is good or bad and sorts it according to the result of the charging/discharging operation characteristics.
충방전 장치는 전기차용 대용량 2차전지의 생산량이 폭발적으로 증가함에 따라 막대한 설비비용의 증가뿐 만 아니라 운용과정에서 소비되는 전력과 그에 동반하는 냉난방 등은 2차전지의 경제성에 영향을 주는 중요한 사항이며, 동시에 충방전 공정에서 2차전지의 안전성 향상을 위한 계측 및 검사기능도 요구되고 있다.As the production of large-capacity secondary batteries for electric vehicles increases explosively, not only the huge increase in facility costs, but also the electricity consumed in the operation process and accompanying heating and cooling are important matters that affect the economic feasibility of secondary batteries. At the same time, measurement and inspection functions for improving the safety of secondary batteries in the charging and discharging process are also required.
2차전지는 충방전 전력량에 따라 전압과 전류가 가변되는 특성이 있다. 통상의 충전레시피는 먼저 소정의 전류로 정전류충전을 하면 전지의 전압이 서서히 상승하며 소정의 설정전압(혹은 최대전압)에 도달한 후, 소정의 설정전압을 유지하면서 충전전류를 서서히 감소시켜 소정의 설정전류(혹은 컷오프 전류)에 도달하면 충전공정이 마무리 된다. The secondary battery has a characteristic that the voltage and current vary according to the amount of charge and discharge power. In a normal charging recipe, when a constant current is first charged with a predetermined current, the voltage of the battery rises gradually and reaches a predetermined set voltage (or maximum voltage), and then the charging current is gradually decreased while maintaining the predetermined set voltage to obtain a predetermined voltage. When the set current (or cut-off current) is reached, the charging process is completed.
통상의 방전레시피는 소정의 정전류로 방전을 하면 전지의 전압이 서서히 하강하며 소정의 설정전압(혹은 컷오프 전압)에 도달하면 방전공정이 마무리 된다.In a typical discharge recipe, when a predetermined constant current is discharged, the voltage of the battery gradually drops, and when a predetermined set voltage (or cut-off voltage) is reached, the discharge process is completed.
2차전지의 전지용량이 큰 전지는 같은 전류로 충방전을 하여도 전압변동이 적은 것이며, 복수개의 전지를 직렬로 연결하여 충방전 할 때 상기 용량차이를 보정해주는 장치가 없으면 충방전레시피에 맞는 충방전이 불가능한 문제점이 있다.A battery with a large battery capacity of the secondary battery has little voltage fluctuation even when charging and discharging with the same current, and when charging and discharging a plurality of batteries in series, if there is no device that corrects the capacity difference, it is suitable for charging and discharging recipes. There is a problem that charging and discharging is impossible.
복수개의 2차전지를 직렬로 연결하거나 분리하기 위하여 회로에 릴레이스위치를 사용할 수밖에 없는데, 충전이나 방전공정이 먼저 마무리된 전지를 회로에서 분리하고자 하면 릴레이 스위치가 작동하는 순간에 순간적이나마 주충방전 전원장치의 전류가 단속(on/off)되고 전류 및 전압의 측정에 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있다.In order to connect or separate a plurality of secondary batteries in series, there is no choice but to use a relay switch in the circuit, but if you want to separate the battery that has completed the charging or discharging process first from the circuit, the moment the relay switch operates, the main charge/discharge power supply is temporarily switched off. There is a problem in that the current is interrupted (on/off) and an error may occur in the measurement of current and voltage.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상이 없도록 충방전을 수행하도록 구성하여 충방전 장치의 수를 1개로 단순화할 수 있어 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치를 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging and discharging so that there is no intermittent (on/off) phenomenon of the charging/discharging current of the battery with one bidirectional main charging/discharging power supply. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging device without interruption of current that can reduce the number of devices to one, thereby reducing equipment and operating costs.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상이 없도록 충방전을 수행하도록 구성하여 주충방장치의 동작 전압이 전지1개의 전압보다 전지갯수배 만큼 높아지므로 전력변환 효율이 향상되어 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging and discharging so that there is no intermittent (on/off) phenomenon of the charging/discharging current of the battery with one bidirectional main charging/discharging power supply device. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging device without interruption of current that can reduce facility cost and operating cost by improving power conversion efficiency because the operating voltage of the device is higher than the voltage of one cell by several times the number of batteries.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상이 없도록 충방전을 수행하도록 구성하되, 직렬로 연결된 복수개의 개별전지 각각에 병렬로 보조충전 전원장치를 부가하여 개별전지 간의 용량차이를 보정하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging and discharging so that there is no intermittent (on/off) phenomenon of the charging/discharging current of the battery with one bidirectional main charging/discharging power supply device, An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging device without interruption of current configured to correct a capacity difference between individual batteries by adding an auxiliary charging power supply device in parallel to each of a plurality of individual batteries connected in series.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제로, 개별 전지간의 용량차이를 보정하는 목적의 보조충전 전원장치는 주충방전기의 입력단인 직류그리드 전원 혹은 별도의 외부전원을 입력으로 하고 개별전지의 전압을 출력으로 하는 절연형 단방향 직류변환기(DC-DC converter)이다. As another problem to be solved by the present invention, the auxiliary charging power supply for the purpose of correcting the capacity difference between individual batteries uses a DC grid power or a separate external power source, which is the input terminal of the main charger/discharger, as an input, and outputs the voltage of the individual batteries as an output. It is an insulated unidirectional DC converter (DC-DC converter).
또한 보조충전 전원장치는 직렬로 연결된 전지들의 충전공정에서는 용량이 큰 전지의 충전전류를 보충해주며, 방전공정에서는 용량이 적은 전지의 방전전류를 보충해주는 기능을 한다.In addition, the auxiliary charging power supply supplements the charging current of a battery with a large capacity in the charging process of batteries connected in series, and supplements the discharge current of a battery with a small capacity in the discharging process.
이러한 보조충전 전원장치는 고주파 스위칭 전원장치로 구성하고 마이크로프로세서 등으로 정밀 제어하여 전력손실의 최소화하면서 본 발명에 따라 제공되는 충방전 레시피 및/또는 충방전 프로파일에 따라 제어되도록 제어프로그램대로 작동하도록 구성되어 있다.This auxiliary charging power supply is composed of a high-frequency switching power supply and is precisely controlled by a microprocessor, etc. to minimize power loss and to operate according to a control program to be controlled according to the charging/discharging recipe and/or charging/discharging profile provided according to the present invention. has been
본 발명 과제의 해결 수단은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 장치에 있어서, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 개별전지의 용량차이를 보정하여 해소하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 충방전 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 구현하는데 있다.In a device for charging and discharging a plurality of secondary batteries in series by connecting a plurality of secondary batteries in series, the auxiliary charging power supply is added in parallel to the individual batteries to correct the capacity difference of the individual batteries. In order to solve this problem, the charging/discharging current of the main charging/discharging power supply device is not interrupted (on/off), and is configured to continuously charge/discharge according to a predetermined charging/discharging recipe to implement a series type charging/discharging device without interruption of current. .
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 보조충전 전원장치의 입력은 주충방전 전원장치의 입력단인 직류그리드 전원으로 구성하거나 혹은 별도의 직류 및 교류 전력 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되며, 마이크로컨트롤러를 포함하는 별도의 제어기를 구성하여 보조충전 전원장치로 개별전지의 전압과 전류를 가감하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the input of the auxiliary charging power supply is composed of a DC grid power source, which is the input terminal of the main charging/discharging power unit, or is composed of one of separate DC and AC power, and the output is the voltage of the individual battery. It consists of an insulated unidirectional switch-mode DC converter that includes a microcontroller, and provides a series-type charging/discharging device without interruption of current configured to increase or decrease the voltage and current of individual batteries as an auxiliary charging power supply by configuring a separate controller including a microcontroller. is doing
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 '가장 용량이 적은 전지'의 전압이 제일 먼저 소정의 설정전압(혹은 최대전압, 리튬전지의 예시로 4,200mV 등)에 도달하게 되는데, 주충방전 전원장치는 상기 '가장 용량이 적은 전지'에 맞추어 정전압충전(충전 전류를 소정의 레시피에 따라)을 하고, 이보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별 전지들이 전류의 단속(on/off)없이 소정의 충전레시피 대로 충전이 완료되도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, when the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe during series charging, the voltage of the 'battery with the least capacity' is first set to a predetermined set voltage ( Or the maximum voltage, 4,200mV as an example of a lithium battery) is reached, and the main charging/discharging power supply performs constant voltage charging (according to a predetermined recipe for charging current) according to the 'battery with the smallest capacity', and has a capacity higher than this. These large other batteries supplement the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe, so that all individual batteries can be charged according to the predetermined charging recipe without interruption of the current. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging device without.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 개별 전지간의 용량차이를 보정하는 목적의 보조충전 전원장치는 주충방전기의 입력단인 직류그리드 전원 혹은 별도의 외부 전원을 입력으로 하고 개별전지의 전압을 출력으로 하는 절연형 단방향 직류변환기(DC-DC converter)이며, 본 발명에 따른 직렬로 연결된 전지들의 충전공정에서는 용량이 큰 전지의 충전전류를 보충해주며, 방전공정에서는 용량이 적은 전지의 방전전류를 보충해주는 기능을 하도록 구성된 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the auxiliary charging power supply for the purpose of correcting the capacity difference between individual batteries uses a DC grid power source or a separate external power source, which is the input terminal of the main charger/discharger, as an input, and outputs the voltage of the individual batteries as an output. It is an insulated unidirectional direct current converter (DC-DC converter) that supplements the charging current of a battery with a large capacity in the charging process of batteries connected in series according to the present invention, and supplements the discharging current of a battery with a small capacity in the discharging process. An object of the present invention is to provide a series-type charging/discharging device without interruption configured to function as a
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단으로, 본 발명에 따른 보조충전 전원장치는 고주파 스위칭 전원장치로 구성하고 마이크로프로세서 등으로 정밀 제어하도록 구성하여 전력손실을 최소화하면서 본 발명에 따라 제공되는 충방전 레시피 및/또는 충방전 프로파일에 따라 제어프로그램대로 제어 작동하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 제공하는데 있다.As a means of solving another problem of the present invention, the auxiliary charging power supply according to the present invention is composed of a high-frequency switching power supply and is configured to be precisely controlled by a microprocessor, etc., while minimizing power loss and charging and discharging recipe provided according to the present invention and/or to provide a series-type charging/discharging device without interruption of current configured to control and operate according to a control program according to a charging/discharging profile.
본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 주충방전 전원장치로 충방전을 하면 설비의 간소화에 따른 설비 비용을 줄일 수 있는 상승된 효과 및 주충방장치의 동작 전압이 전지1개의 전압보다 전지갯수배 만큼 높아지므로 전력변환효율이 높아져 운용비용을 줄일 수 있는 상승된 효과가 있다. According to the present invention, when a plurality of secondary batteries are connected in series to charge and discharge with one main charging/discharging power supply device, the increased effect of reducing the facility cost due to the simplification of the facility and the operating voltage of the main charging/discharging device is higher than the voltage of one battery. As it increases as many times as the number of batteries, the power conversion efficiency is increased, which has an increased effect of reducing operating costs.
본 발명의 또 다른 효과는 통상의 직렬형 충방전 장치에서 요구되는 개선사항으로 릴레이 스위치의 단속에 따른 주충방전 전류의 단속(on/off)현상과 그로 인한 전압 및 전류의 계측오류에 대한 우려를 해소할 수 있는 유리한 효과가 있다.Another effect of the present invention is an improvement required in a typical series-type charging/discharging device, and concerns about the intermittent (on/off) phenomenon of the main charging/discharging current according to the intermittent of the relay switch and the measurement error of voltage and current resulting therefrom. There is a beneficial effect that can be resolved.
본 발명의 또 다른 효과는 복수개의 2차전지가 직렬로 연결된 충방전 공정에서 모든 전지의 충방전 사이클이 완료되기 전에 릴레이 스위치 등에 의한 전지사이의 전류 분리가 없어, 주충방전 전류의 단속이 없을 뿐만 아니라 주충방전 전원장치의 출력 전압변화가 적으므로 주충방전 전원장치의 동작효율이 높은 조건에서만 작동할 수 있어 전력효율 개선 및 운용비용이 절감되는 상승된 효과가 있다.Another effect of the present invention is that in the charging/discharging process in which a plurality of secondary batteries are connected in series, there is no current separation between the batteries by a relay switch or the like before the charging/discharging cycles of all batteries are completed, so there is no interruption of the main charge/discharge current. Since the output voltage change of the main charge/discharge power supply is small, the main charge/discharge power supply can operate only under conditions of high operating efficiency, thereby improving power efficiency and reducing operating costs.
본 발명의 또 다른 효과는 본 발명에 따라 제공되는 충방전 레시피 및/또는 충방전 프로파일에 따라 제어되도록 설계 제작된 제어프로그램을 탑재하고 이를 실행하는 마이크로프로세서 등으로 정밀 제어하도록 구성하여 전력손실을 최소화하면서 충방전이 자동으로 제어되는 상승된 효과가 있다. Another effect of the present invention is to minimize power loss by mounting a control program designed and manufactured to be controlled according to the charging/discharging recipe and/or charging/discharging profile provided according to the present invention and configured to precisely control it with a microprocessor or the like that executes it. While charging and discharging are automatically controlled, there is an enhanced effect.
도 1은 본 발명에 따른 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 도시한 것이다.
도 2는 통상적인 2차 전지의 충방전 특성도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 충전 특성도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 방전 특성도를 도시한 것이다. 1 shows a series-type charging/discharging device without current interruption according to the present invention.
2 is a view showing the charging and discharging characteristics of a typical secondary battery.
3 is a diagram illustrating charging characteristics of a secondary battery having a capacity difference according to the present invention.
4 is a diagram illustrating discharge characteristics of a secondary battery having a capacity difference according to the present invention.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다. Let's look at the specific content for carrying out the present invention.
본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전을 수행하도록 구성된 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치이다.The present invention is a series charging/discharging device without current interruption configured to connect a plurality of secondary batteries in series to perform charging/discharging with one bidirectional main charging/discharging power supply.
상기 양방향 주충방전 전원장치에 충방전을 위하여 직렬로 연결된 복수개의 개별전지는 각각 용량의 차이가 있을 수 있으며, 이러한 개별전지의 용량 차이를 보정하기 위하여 각각의 개별전지에 병렬로 보조충전 전원장치를 부가 설치하여 보충(보정)을 하도록 구성되어 있다. A plurality of individual batteries connected in series for charging and discharging to the bidirectional main charge/discharge power supply device may have a difference in capacity, respectively, and an auxiliary charging power supply device is installed in parallel to each individual battery to correct the capacity difference of the individual batteries. It is configured to supplement (correction) by installing it.
본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다. Let's look at specific embodiments of the present invention.
<실시 예><Example>
본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. A detailed embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 도시한 것이다. 1 shows a series-type charging/discharging device without current interruption according to the present invention.
도 2는 통상적인 2차 전지의 충방전 특성도를 도시한 것이다. 2 is a view showing the charging and discharging characteristics of a typical secondary battery.
도 3은 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 충전 특성도를 도시한 것이다. 3 is a diagram illustrating charging characteristics of a secondary battery having a capacity difference according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 용량차이가 있는 2차 전지의 방전 특성도를 도시한 것이다. 4 is a diagram illustrating discharge characteristics of a secondary battery having a capacity difference according to the present invention.
본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 전지의 충방전 전류의 단속(예; Relay on/off)현상의 발생 없이 충방전을 수행하도록 구성하여 주충방장치의 동작 전압이 전지1개의 전압보다 전지 갯수배 만큼 높아지므로 전력변환 효율이 높아지므로 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있는 전류 단속이 없는 직렬형충방전의 장치이다.The present invention is configured to perform charging and discharging without occurrence of intermittent (eg, relay on/off) phenomenon of charging/discharging current of batteries with one bidirectional main charging/discharging power supply device by connecting a plurality of secondary batteries in series. Since the operating voltage is higher than the voltage of one battery by the number of batteries, the power conversion efficiency is increased, so it is a series-type charging/discharging device without current intermittent that can reduce facility and operating costs.
통상적인 2차전지는 도 2에서와 같이 충전 시에는 정전류 및 정전압충전의 2가지 모드로 하고, 방전 시에는 정전류방전 만을 수행한다. A typical secondary battery uses two modes of constant current and constant voltage charging during charging, as shown in FIG. 2, and performs only constant current discharging during discharging.
도 2에서, 충전하기 전 전지에 소정의 정전류(도2의 53)로 충전하면, 전지의 초기전압(도2의 51)이 서서히 상승하여 소정의 최고전압(도2의 52)(하나의 예; 4,200mV)에 도달한다.In Fig. 2, when the battery is charged with a predetermined constant current (53 in Fig. 2) before charging, the initial voltage (51 in Fig. 2) of the battery gradually rises to a predetermined maximum voltage (52 in Fig. 2) (one example) ; 4,200 mV).
이때부터 전지의 전압은 최대전압(도2의 52)을 유지하면서 충전전류를 서서히 줄여 소정의 컷오프 전류(54)에 도달하면 충전 사이클이 완료된다.From this point on, the charging cycle is completed when the battery voltage reaches a predetermined cut-off current 54 by gradually decreasing the charging current while maintaining the maximum voltage (52 in FIG. 2).
도 2에서, 방전 공정은 소정의 정전류(도2의 55)로 방전을 시작하게 되며, 전지의 전압이 서서히 하강하여 소정의 컷오프 전압(도2의 56)(하나의 예; 2,800mV)에 도달하면 방전사이클이 완료된다.In FIG. 2, the discharging process starts discharging with a predetermined constant current (55 in FIG. 2), and the voltage of the battery gradually drops to reach a predetermined cut-off voltage (56 in FIG. 2) (one example; 2,800 mV). This completes the discharge cycle.
다음은 본 발명에 따른 전류 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 도 1에 기초하여 구체적으로 살펴본다.Next, a series-type charging/discharging device without current interruption according to the present invention will be described in detail based on FIG. 1 .
본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전을 수행하되, 보조충전 전원장치를 개별전지 각각에 병렬로 부가 설치하여 개별전지의 용량차이를 보정(또는 보상)하도록 구성되어 있다. According to the present invention, a plurality of secondary batteries are connected in series to perform charging and discharging with one bidirectional main charge/discharge power supply device, and an auxiliary charging power supply device is additionally installed in parallel to each individual battery to correct (or compensate for) the capacity difference of the individual batteries. ) is configured to
본 발명은 복수개의 2차전지들을 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하도록 구성되며, 이러한 구성은 (1) 충방전 장치의 수량이 1개로 단순화되어 설치공간 및 설비비용을 줄이는 효과가 있으며, (2) 주충방장치의 동작 전압이 전지1개의 전압보다 직렬로 연결된 복수개의 전지갯수배 만큼 높아지므로 전력변환 효율이 높아지므로 운용비용의 절감할 수 있는 상승된 효과가 있다. The present invention is configured to connect a plurality of secondary batteries in series to charge and discharge a single bidirectional main charge/discharge power supply device. This configuration reduces the installation space and equipment cost by (1) simplifies the number of charge/discharge devices to one. (2) Since the operating voltage of the main charging/discharging device is higher than the voltage of one battery by several times the number of batteries connected in series, the power conversion efficiency is increased, so there is an increased effect that can reduce the operating cost.
또한, 본 발명은 (3) 개별전지 간의 용량차이를 보상해주고, (4) 전지의 충방전 전류의 단속(on/off)현상이 없도록 하는 하기의 장치가 필요하다.In addition, the present invention requires the following device that (3) compensates for the difference in capacity between individual cells and (4) prevents the intermittent (on/off) phenomenon of the charging/discharging current of the battery.
본 발명에 따른 개별 전지간의 용량차이를 보정하는 목적의 보조충전 전원장치는 주충방전기의 입력단인 직류그리드 전원 혹은 별도의 외부전력을 입력으로 하고 개별전지의 전압을 출력으로 하는 절연형 단방향 직류변환기(DC-DC converter)이다.The auxiliary charging power supply for the purpose of correcting the capacity difference between individual batteries according to the present invention is an insulated unidirectional DC converter ( DC-DC converter).
본 발명에 따른 보조충전 전원장치는 직렬로 연결된 전지들의 충전공정에서는 용량이 큰 전지의 충전전류를 보충해주며, 방전공정에서는 용량이 적은 전지의 방전전류를 보충해주는 기능을 하도록 구성되어 있다.The auxiliary charging power supply device according to the present invention is configured to supplement the charging current of a battery having a large capacity in the charging process of batteries connected in series, and to supplement the discharge current of a battery having a low capacity in the discharging process.
또한, 본 발명에 따른 보조충전 전원장치는 고주파 스위칭 전원장치로 구성하고 전력손실의 최소화하도록 설계 제작된 제어프로그램을 메모리에 탑재하고 마이크로프로세서 등으로 실행하여 정밀 제어하도록 구성되어 있다.In addition, the auxiliary charging power supply according to the present invention is composed of a high-frequency switching power supply, and a control program designed and manufactured to minimize power loss is mounted in a memory, and is configured to be precisely controlled by executing it with a microprocessor or the like.
도 1을 바탕으로, 본 발명에 따른 전류의 단속이 없는 직렬형충방전의 장치에 대하여 살펴본다. Based on FIG. 1, a series-type charging/discharging device without interruption of current according to the present invention will be described.
본 발명은 직렬형 충방전 장치에 공급되는 고전압 직류전원, 즉 연결된 총 전지의 전압의 합보다 높은 직류그리드①는 소정의 전압 범위(하나의 예; 최저300VDC ~ 최고 350VDC 등)내에서 직류를 공급하도록 구성되며, 연결된 모든 전지가 동시에 최고전압에 도달하면 국가 교류전력망으로 전력을 변환시켜 상기 소정의 전압범위를 유지하도록 제어된다.In the present invention, the high-voltage DC power supplied to the series-type charging/discharging device, that is, the
양방향 주충반전 전원장치②는 하기 직렬로 연결된 복수개의 2차전지들에 충방전 레시피(도2 참조)에 따라 전류원(current source)으로 충방전기능을 수행하도록 구성된다.The bidirectional main charging/reversing power supply ② is configured to perform a charging/discharging function as a current source according to a charging/discharging recipe (see FIG. 2 ) for a plurality of secondary batteries connected in series.
개별전지⑥들은 전체회로에 연결되기 위하여 양방향 연결릴레이③와 바이패스 릴레이④로 연결되거나 혹은 분리되는데, 통상적인 방법(기존의 방법)에서는 이때 주전류의 단속(on/off)이 릴레이 소자 등에 의하여 발생한다. Individual batteries⑥ are connected or separated by bidirectional connection relay ③ and bypass relay ④ in order to be connected to the entire circuit. In the conventional method (existing method), the interruption (on/off) of the main current at this time is performed by a relay element, etc. Occurs.
릴레이 소자가 작동하는 순간에 순간적이나마 주충방전 전원장치의 전류가 단속(on/off)되고 전류 및 전압의 측정에 오류가 발생될 수 있다.At the moment when the relay element operates, the current of the main charge/discharge power supply may be momentarily interrupted (on/off) and errors may occur in the measurement of current and voltage.
전지를 연결하는 양극그립⑤과 음극그립⑧으로 전지전압⑨을 검출하며, 직렬로 연결된 전류센서⑦에서 실제 전지⑥에 흘러가는 전류신호⑩를 검출하여 마이크로프로세서 등으로 제어되는 전지제어기⑪의 입력신호로 제공된다. The battery voltage ⑨ is detected with the positive grip ⑤ and the
전지제어기⑪는 상위 컨트롤러와 양방향통신(16)을 통해서 정보를 주고 받으면서 마이크로프로세서로 메모리에 탑재된 본 발명에 따른 충방전 제어프로그램을 실행하여 서로 연동 제어하도록 구성되어 있다. The battery controller ⑪ is configured to control each other by executing the charge/discharge control program according to the present invention mounted in the memory with a microprocessor while exchanging information with the upper controller through the bidirectional communication 16 .
본 발명에 따른 보조충전 전원장치⑬는 별도의 외부전력⑮에 의하여 전력이 공급되는데 직류그리드①의 전력을 사용할 수도 있고, 별도의 교류전원을 사용할 수도 있다. The auxiliary charging power supply device ⑬ according to the present invention is powered by a separate external power ⑮, and the power of the
보조충전 전원장치⑬는 전지제어기의 제어에 따라 소정의 전류⑫를 개별전지⑥에 보충하여 충방전 레시피에 맞는 충방전이 이루어지게 한다.The auxiliary charging power supply ⑬ supplements the individual battery ⑥ with a predetermined current ⑫ under the control of the battery controller, so that charging and discharging according to the charging/discharging recipe is performed.
본 발명의 전지연결장치는 필요한 개수만큼 충방전 전지가 직렬로 연결되어 전지 한개가 연결되는 것(병렬 연결)에 비하여 직렬 연결에 의하여 전지갯수배 만큼 고전압이 되므로 전력변환효율이 높고, 그 결과 운용비용을 낮출 수 있는 상승된 효과가 있고, 하나의 양방향 주충방전 전원장치②에 의한 충방전으로 단순화되므로 설비비용을 줄일 수 있는 유리한 효과가 있다.The battery connection device of the present invention has high power conversion efficiency because the required number of charge/discharge batteries are connected in series and the voltage becomes as high as several times the number of batteries by series connection compared to that one battery is connected (parallel connection), and as a result, operation There is an increased effect of lowering the cost, and since charging and discharging by one bidirectional main charging/discharging power supply device ② is simplified, there is an advantageous effect of reducing the equipment cost.
다음은 도 3에 기초하여 용량차이가 있는 2차전지들의 충전 특성도에 대하여 살펴본다.Next, based on FIG. 3 , a charging characteristic diagram of secondary batteries having a difference in capacity will be described.
도 2의 충전 사이클 부분에서 용량차이가 있는 전지들을 직렬로 연결하고 하나의 주충방전 전원장치(도1의 ②)로 충전하되 '가장 용량이 적은 전지'에 맞춘 전류패턴(도3의 75)으로 충전을 한다. In the charging cycle part of FIG. 2, batteries with different capacities are connected in series and charged with one main charge/discharge power supply (② in FIG. 1), but with a current pattern (75 in FIG. 3) tailored to the 'battery with the least capacity' do charging
이때 용량이 상대적으로 큰 전지는 아직 최고전압(도3의 52)에 도달하지 못하였으므로 보조충전 전원장치(도1의 ⑬)에서 부족분 만큼의 전류(도3의 65)를 공급하여 보충충전을 한다. At this time, since the battery with a relatively large capacity has not yet reached the maximum voltage (52 in Fig. 3), the auxiliary charging power supply (⑬ in Fig. 1) supplies the insufficient current (65 in Fig. 3) for supplementary charging. .
주충전 전원장치는 '가장 용량이 적은 전지'가 충전이 완료되면 충전기능을 정지시키고, 상대적으로 용량이 큰 전지들은 해당전지의 전지제어기(도1의 ⑪)가 보조충전 전원장치로 충전사이클을 완성시킬 수 있다. The main charging power supply stops the charging function when the 'battery with the least capacity' is fully charged, and for batteries with relatively large capacity, the battery controller (⑪ in Fig. 1) of the corresponding battery performs the charging cycle as an auxiliary charging power supply. can be completed
이러한 과정을 거쳐서 본 발명에 따른 직렬형충방전의 장치에 직렬로 연결된 모든전지는 충전전류의 단속됨이 없이 충전사이클을 완료할 수 있다.Through this process, all the batteries connected in series to the series charging/discharging device according to the present invention can complete the charging cycle without interruption of the charging current.
다음은 도 4에 기초하여 용량차이가 있는 2차전지들의 방전 특성도에 대하여 살펴본다. Next, a discharge characteristic diagram of secondary batteries having a difference in capacity will be described based on FIG. 4 .
도 2의 충전 사이클 부분에서 용량차이가 있는 전지들을 직렬로 연결하고 하나의 주충방전 전원장치(도1의 ②)로 방전하되 '가장 용량이 큰 전지'에 맞춘 전류패턴(도4의 76)으로 방전을 한다. In the charging cycle part of FIG. 2, batteries with different capacities are connected in series and discharged with one main charge/discharge power supply (② in FIG. 1), but with a current pattern (76 in FIG. 4) tailored to the 'battery with the largest capacity' discharge
이때 용량이 상대적으로 작은 전지는 먼저 컷오프전압(도4의 56)에 도달하는데 이때부터 해당전지의 보조충전 전원장치(도1의 ⑬)에서 주방전전류 만큼의 전류(도4의 59)를 만들어 주방전회로로 보낸다. At this time, a battery with a relatively small capacity first reaches the cut-off voltage (56 in FIG. 4). From this time, the auxiliary charging power supply (⑬ in FIG. 1) of the battery generates a current (59 in FIG. 4) equal to the main discharge current. sent to the kitchen circuit.
즉, 해당전지의 전류는 '0'이 되므로 방전이 완료된 것과 같다. That is, since the current of the corresponding battery becomes '0', it is the same as discharging is completed.
'가장 용량이 큰 전지'가 컷오프전압(도4의 56)에 도달하면 모든 전지가 전류의 단속 없이 방전사이클이 완료된다.When the 'battery with the largest capacity' reaches the cut-off voltage (56 in FIG. 4), the discharge cycle is completed without interruption of current for all batteries.
본 발명 명세서 상의 '미리 설정된 전류 프로파일', '충전레시피' 및 '방전레시피' 등은 도 2, 도 3 및 도 4에 도시되고 각각의 도면 설명에 기재되어 바와 같으며, 이러한 제어는 전지제어기(도1의 ⑪)와 상위 컨트롤러가 메모리에 탑재된 본 발명에 따라 설계 제작된 충방전 제어프로그램을 실행하여 서로 연동 제어함에 의하여 이루어진다. 'Preset current profile', 'charging recipe' and 'discharging recipe', etc. in the present specification are shown in FIGS. 2, 3 and 4 and are as described in the description of each drawing, and such control is performed by the battery controller ( 1) and the upper controller execute the charge/discharge control program designed and manufactured according to the present invention mounted in the memory to interlock and control each other.
다음은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 구성들을 살펴본다. Hereinafter, configurations according to various embodiments of the present invention will be described.
본 발명의 하나의 실시 예는 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 장치에 있어서, 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하되, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 개별전지의 용량차이를 보정하도록 구성하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 레시피(충전 및 방전의 전기적 조건 등)에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성되어 있다.One embodiment of the present invention is a device for charging and discharging with a bidirectional main charge/discharge power supply device, wherein a plurality of secondary batteries are connected in series to charge/discharge with one bidirectional main charge/discharge power supply device, and the auxiliary charging power supply device is applied to an individual battery. It is added in parallel to correct the capacity difference of individual batteries, and continuously according to a predetermined recipe (electrical conditions of charging and discharging, etc.) without intermittent (on/off) of the charging/discharging current of the main charging/discharging power supply. It is designed for charging and discharging.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 보조충전 전원장치의 입력은 주충방전 전원장치의 입력단인 직류그리드 전원으로 구성하거나 혹은 별도의 직류 및 교류 전력 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되며, 제어프로그램이 탑재된 마이크로컨트롤러를 포함하는 별도의 전지제어기로 구성된 보조충전 전원장치로 개별전지의 전압과 전류를 가감하도록 구성되어 있다. In another embodiment of the present invention, the input of the auxiliary charging power supply is composed of a DC grid power source, which is the input terminal of the main charging/discharging power supply unit, or is composed of one of separate DC and AC power, and the output is the voltage of the individual battery. It is composed of an insulated unidirectional switch-mode DC converter and is an auxiliary charging power supply consisting of a separate battery controller including a microcontroller loaded with a control program, and is configured to increase or decrease the voltage and current of individual batteries.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 '가장 용량이 적은 전지'의 전압이 제일먼저 소정의 설정전압(혹은 최대전압, 리튬전지의 예시로 4,200mV 등)에 도달하게 되는데, 주충방전 전원장치는 상기 '가장 용량이 적은 전지'에 맞추어 정전압충전(충전 전류를 소정의 레시피에 따라)을 하고, 이보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별 전지가 전류의 단속(on/off)없이 소정의 충전레시피 대로 충전이 완료되도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, during series charging, if the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe, the voltage of the 'battery with the least capacity' is first set to a predetermined set voltage (or The maximum voltage, 4,200mV as an example of a lithium battery) is reached, and the main charge/discharge power supply performs constant voltage charging (according to a predetermined recipe) according to the 'battery with the smallest capacity', and the capacity is higher than this. Other large batteries are configured so that all individual batteries are charged according to a predetermined charging recipe without interruption of current (on/off) by supplementing the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬방전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 방전레시피에 따라 '가장 용량이 큰 전지'를 기준으로 방전 사이클 동안 소정의 정전류로 방전을 할 경우에 '가장 용량이 적은 전지'의 전압이 제일먼저 소정의 설정전압(혹은 컷오프전압, 리튬전지의 예시로 2,800mV 등)에 도달하게 되는데, 상기 '가장 용량이 적은 전지'의 충전보조 전원장치에서 주충방전 전원장치의 전류(상기 방전레시피의 전류) 만큼 전류를 공급(해당전지는 전류가 '0')하고, 각각의 전지는 용량의 크기 순서대로 상기의 동작을 반복할 경우에, 모든 전지가 전류의 단속(on/off)없이 소정의 방전레시피 대로 방전이 완료되도록 구성되어 있다. In another embodiment of the present invention, in the case of series discharge, when the main charge/discharge power supply discharges at a predetermined constant current during the discharge cycle based on the 'battery with the largest capacity' according to a predetermined discharge recipe, the 'maximum capacity' The voltage of the 'smallest battery' first reaches a predetermined set voltage (or cut-off voltage, 2,800mV as an example of a lithium battery). When current is supplied (the current of the battery is '0') as much as the current of (the current of the discharging recipe) and the above operations are repeated in the order of the capacity of each battery, all batteries On/off), it is configured so that the discharge is completed according to a predetermined discharge recipe.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서만 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 제어하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, the main charging/discharging power supply is charged only in a predetermined constant current charging period during charging, and in the constant voltage charging period, the auxiliary charging power supply of individual cells controls the charging current according to a predetermined charging recipe. is configured to do so.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 개별전지의 충전보조 전원장치보다 전력변환효율이 상대적으로 더 우수한 주충방전 전원장치를 우선 사용하면서도 제어기능을 단순화하기 위하여, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서는 소정의 정전류로 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 미리 설정된 전류 프로파일 대로 충전을 하며, 충전 레시피에서 설정한 전류 보다 부족한 전류는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 보충제어하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, in order to simplify the control function while preferentially using the main charge/discharge power supply having relatively better power conversion efficiency than the charge auxiliary power supply for individual batteries, the main charge/discharge power supply is set at a predetermined time during charging. In the constant current charging section, charging is performed with a predetermined constant current, and in the constant voltage charging section, charging is performed according to a preset current profile, and the current less than the current set in the charging recipe is charged according to the predetermined charging recipe in the auxiliary charging power supply of the individual battery. It is configured to supplement the charging current.
앞서 기술한 기술적 구성을 바탕으로 본 발명의 보호범위를 살펴본다. Based on the above-described technical configuration, the protection scope of the present invention will be looked at.
본 발명은 양방향 주충방전 전원장치를 사용한 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치에 있어서, 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하되, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속됨이 없이 소정의 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성되어 있다.The present invention relates to a series-type charging/discharging device without interruption of current using a bidirectional main charge/discharge power supply device, wherein a plurality of secondary batteries are connected in series to charge and discharge a single bidirectional main charge/discharge power supply device, wherein the main charge/discharge power supply device is charged and discharged. It is configured to continuously charge and discharge according to a predetermined recipe without interruption of the discharge current.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 복수개가 직렬로 연결된 2차전지의 용량 차이를 보정하기 위하여 직렬로 연결된 개별전지에 병렬로 보조충전 전원장치가 설치되어 있다.In another embodiment of the present invention, an auxiliary charging power supply device is installed in parallel to individual batteries connected in series in order to correct a capacity difference between a plurality of secondary batteries connected in series.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 보조충전 전원장치의 입력은 주충방전 전원장치의 입력단을 직류그리드 전원으로 구성하거나 혹은 별도의 직류 및 교류 전력 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, the input of the auxiliary charging power supply is composed of the input terminal of the main charging and discharging power supply as a DC grid power or as one of separate DC and AC power, and the output is the voltage of the individual battery. It is composed of an insulated unidirectional switch mode DC converter.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 보조충전 전원장치는 제어프로그램을 탑재하고 마이크로컨트롤러에서 실행하여 각각의 개별전지의 충방전이 제어되도록 구성된 각각의 개별전지의 전지제어기를 이용하여 개별전지의 전압과 전류를 가감하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, the auxiliary charging power supply uses a battery controller of each individual battery configured to control the charging and discharging of each individual battery by carrying a control program and executing it on a microcontroller. It is configured to increase or decrease overcurrent.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 직렬로 연결된 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되며, 충방전 전원장치는 상기 가장 용량이 적은 전지에 맞추어 정전압충전을 수행하도록 구성되어 있다. Another embodiment of the present invention is that during series charging, when the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe, the voltage of the battery with the smallest capacity among the batteries connected in series is first set to a predetermined set voltage. is reached, and the charging/discharging power supply device is configured to perform constant voltage charging according to the battery with the smallest capacity.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 가장 용량이 적은 전지 보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별 전지가 전류의 단속없이 충전이 완료된다.In another embodiment of the present invention, other batteries having a larger capacity than the battery with the smallest capacity supplement the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe so that all individual batteries can be charged without interruption of current. is done
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬방전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 방전레시피에 따라 직렬로 연결된 복수개의 전지 중에서 용량이 가장 큰 전지를 기준으로 방전 사이클 동안 소정의 정전류로 방전이 되도록 구성되며, 직렬로 연결된 복수개의 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되는데, 상기 용량이 적은 전지의 충전보조 전원장치에서 주충방전 전원장치의 전류만큼 전류를 공급하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, during series discharge, the main charge/discharge power supply is discharged at a predetermined constant current during the discharge cycle based on the battery with the largest capacity among a plurality of batteries connected in series according to a predetermined discharge recipe. The voltage of the battery with the smallest capacity among the plurality of batteries connected in series reaches a predetermined set voltage first, and the charging auxiliary power supply of the battery with the small capacity supplies the current as much as the current of the main charging/discharging power supply. Consists of.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 직렬로 연결된 복수개의 전지는 용량의 크기에 순서대로 상기의 작용을 반복하면서 모든 전지가 전류의 단속없이 소정의 방전레시피 대로 방전이 완료된다.In another embodiment of the present invention, a plurality of batteries connected in series repeat the above operations in order according to the size of the capacity, and all the batteries are discharged according to a predetermined discharge recipe without interruption of current.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서만 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 제어한다.In another embodiment of the present invention, the main charging/discharging power supply is charged only in a predetermined constant current charging period during charging, and in the constant voltage charging period, the auxiliary charging power supply of individual cells controls the charging current according to a predetermined charging recipe. do.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 개별전지의 충전보조 전원장치 보다 전력변환효율이 상대적으로 우수한 주충방전 전원장치를 사용하면서도 제어기능을 단순화하기 위하여, 주충방전 전원장치는 충전 시에 소정의 정전류충전 구간에서 소정의 정전류로 충전을 하도록 구성되어 있다.In another embodiment of the present invention, in order to simplify the control function while using the main charge/discharge power supply having relatively better power conversion efficiency than the charge auxiliary power supply for individual cells, the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current. It is configured to be charged with a predetermined constant current in the charging section.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예는 정전압충전 구간에서는 미리 설정된 전류 프로파일을 따라 충전이 되며, 충전 레시피에서 설정된 전류 보다 부족한 전류는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 보충제어하는 것이다.Another embodiment of the present invention is that in the constant voltage charging section, charging is performed according to a preset current profile, and a current that is less than the current set in the charging recipe is charged according to a predetermined charging recipe in the auxiliary charging power supply of the individual battery. It's a supplement.
본 발명의 보호범위는 필요에 따라 앞서 기술한 내용에 기초하여 앞서 기술한 보호범위 외에 다양하게 정할 수 있다. The protection scope of the present invention may be variously determined in addition to the above-described protection scope based on the above-described contents as necessary.
본 발명은 복수개의 2차전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하는 장치에 있어서, 보조충전 전원장치를 개별전지에 병렬로 부가하여 보정에 의해 개별전지의 용량차이를 해소하고, 상기 주충방전 전원장치의 충방전 전류가 단속(on/off)됨이 없이 소정의 레시피에 따라 연속적으로 충방전하도록 구성된 전류의 단속이 없는 직렬형 충방전 장치를 제공하여 설비비용과 운용비용을 절감할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.The present invention relates to a device for charging and discharging a plurality of secondary batteries in series to one bidirectional main charge/discharge power supply, by adding an auxiliary charging power supply to the individual batteries in parallel to solve the capacity difference of the individual batteries by correction, , by providing a series-type charging/discharging device without interruption of current configured to continuously charge/discharge according to a predetermined recipe without intermittent (on/off) of the charging/discharging current of the main charging/discharging power supply device to reduce facility cost and operating cost Because it can save money, the industrial applicability is very high.
①; 직류 그리드 ②; 양방향 주충반전 전원장치
③; 양방향 연결릴레이 ④; 바이패스 릴레이
⑤; 양극그립 ⑥; 개별전지
⑦; 전류센서 ⑧; 음극그립
⑨; 전지전압 ⑩; 전류신호
⑪; 전지제어기 ⑫; 소정의 전류
⑬; 보조충전 전원장치 ⑮; 외부전력
(16); 양방향통신
51; 전지의 초기전압 52; 최고 전압
53; 충전하기 전 전지에 소정의 정전류 54; 소정의 컷오프전류
55; 정전류 56; 컷오프 전압
65; 부족분 만큼의 전류
75; 전지에 맞춘 전류패턴 76; 전지에 맞춘 전류패턴①; DC grid ②; Bidirectional main charging and reversing power supply
③; Bidirectional connection relay ④; bypass relay
⑤; positive grip ⑥; individual battery
⑦;
⑨; battery voltage ⑩; current signal
⑪; Battery controller ⑫; a given current
⑬; Auxiliary charging power supply ⑮; external power
(16); two-way communication
51; initial voltage of the
53; a predetermined constant current 54 in the battery before charging; predetermined cut-off current
55; constant current 56; cutoff voltage
65; enough current
75;
Claims (12)
복수개의 2차 전지를 직렬로 연결하여 하나의 양방향 주충방전 전원장치로 충방전하되,
상기 주충방전 전원장치에서 충방전 전류가 단속됨이 없이 충방전 레시피에 따라 연속적으로 충방전하고,
복수개가 직렬로 연결된 각각의 2차 전지의 용량 차이를 보정하기 위하여, 직렬로 연결된 개별전지 각각에 병렬로 보조충전 전원장치를 설치하고,
상기 보조충전 전원장치의 입력은 주충방전 전원장치의 입력단을 직류그리드 전원 혹은 별도의 직류 및 교류 전원 중 하나로 구성하고, 출력은 개별전지의 전압으로 하는 절연형 단방향 스위치모드 직류변환기로 구성되어 복수개가 직렬로 연결된 2차 전지의 용량 차이를 전류의 단속이 없이 보정함을 특징으로 직렬형충방전 장치.In the series type charge/discharge device using a bidirectional main charge/discharge power supply,
A plurality of secondary batteries are connected in series to charge and discharge as one bidirectional main charge/discharge power supply,
Charging and discharging continuously according to the charging/discharging recipe without interruption of the charging/discharging current in the main charging/discharging power supply device,
In order to correct the capacity difference of each secondary battery connected in series, a secondary charging power supply is installed in parallel to each individual battery connected in series,
The input of the auxiliary charging power supply consists of an input terminal of the main charging and discharging power supply as one of DC grid power or separate DC and AC power, and the output is composed of an insulated unidirectional switch mode DC converter that uses the voltage of individual batteries. A series-type charging/discharging device that compensates for the capacity difference of the secondary batteries connected in series without interruption of current.
보조충전 전원장치는 제어프로그램을 탑재하고 마이크로컨트롤러에서 실행하여 각각의 개별전지의 충방전을 제어하도록 구성된 각각의 전지제어기를 이용하여 개별전지의 전압과 전류를 가감하는 것을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.According to claim 1,
The auxiliary charging power supply is equipped with a control program and executed by a microcontroller to control the charging and discharging of each individual battery using each battery controller configured to increase or decrease the voltage and current of individual batteries. No series charging/discharging device.
직렬충전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 충전레시피에 따라 소정의 정전류로 충전을 하면 직렬로 연결된 2차 전지 중에서 가장 용량이 적은 2차 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되며,
충방전 전원장치는 상기 가장 용량이 적은 2차 전지에 맞추어 정전압충전을 수행하도록 구성됨을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.5. The method of claim 4,
When charging in series, when the main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current according to a predetermined charging recipe, the voltage of the secondary battery with the smallest capacity among the secondary batteries connected in series reaches the predetermined set voltage first.
The charging/discharging power supply device is a series type charging/discharging device without interruption of current, characterized in that it is configured to perform constant voltage charging according to the secondary battery with the smallest capacity.
가장 용량이 적은 2차 전지 보다 용량이 큰 다른 전지들은 상기 보조충전 전원장치로 부족한 충전전류를 소정의 충전레시피에 맞게 보충해서 모든 개별전지가 전류의 단속없이 충전이 완료되는 것을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.5. The method of claim 4,
Other batteries having a larger capacity than the secondary battery with the smallest capacity compensate for the insufficient charging current with the auxiliary charging power supply according to a predetermined charging recipe, so that all individual batteries are charged without interruption of current. A series-type charging/discharging device without interruption.
직렬방전 시에는 주충방전 전원장치가 소정의 방전레시피에 따라 직렬로 연결된 복수개의 2차 전지 중에서 가장 용량이 큰 2차 전지를 기준으로 방전 사이클 동안 소정의 정전류로 방전이 되도록 구성됨을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.According to claim 1,
In the case of series discharge, the main charge/discharge power supply is configured to discharge at a predetermined constant current during the discharge cycle based on the secondary battery with the largest capacity among a plurality of secondary batteries connected in series according to a predetermined discharge recipe. A series-type charging/discharging device without interruption of
직렬로 연결된 복수개의 2차 전지 중에서 가장 용량이 적은 전지의 전압이 먼저 소정의 설정전압에 도달하게 되는데, 상기 용량이 적은 2차 전지의 충전보조 전원장치에서 주충방전 전원장치의 전류만큼 전류를 공급하도록 구성함을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.8. The method of claim 7,
The voltage of the battery with the smallest capacity among the plurality of secondary batteries connected in series reaches a predetermined set voltage first, and the charging auxiliary power supply of the secondary battery with the small capacity supplies the current as much as the current of the main charging/discharging power supply. A series-type charging/discharging device without interruption of current, characterized in that it is configured to do so.
직렬로 연결된 복수개의 2차 전지는 용량의 크기에 순서대로 상기의 작용을 반복하면서 모든 2차 전지가 전류의 단속없이 소정의 방전레시피 대로 방전이 완료되는 것을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.8. The method of claim 7,
A plurality of secondary batteries connected in series repeat the above action in order according to the size of the capacity, and all secondary batteries are discharged according to a predetermined discharge recipe without interruption of current. discharge device.
주충방전 전원장치는 충전 시에 가장 용량이 적은 2차 전지 기준으로 소정의 정전류충전 구간에서만 충전을 하고, 정전압충전 구간에서는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.According to claim 1,
During charging, the main charge/discharge power supply charges only a predetermined constant current charging section based on the secondary battery with the lowest capacity, and in the constant voltage charging section, the auxiliary charging power supply of individual cells controls the charging current according to a predetermined charging recipe. A series charging/discharging device without interruption of current, characterized in that.
개별전지의 충전보조 전원장치 보다 전력변환효율이 상대적으로 우수한 주충방전 전원장치를 사용하면서도 제어기능을 단순화하기 위하여,
주충방전 전원장치는 충전 시에 가장 용량이 적은 2차 전지 기준으로 소정의 정전류충전 구간에서 소정의 정전류로 충전하되,
정전압충전 구간에서는 설정된 전류 프로파일을 따라 충전되며,
충전 레시피에서 설정된 전류 보다 부족한 전류는 개별전지의 보조충전 전원장치에서 소정의 충전 레시피에 따라 충전 전류를 보충 제어하는 것을 특징으로 하는 전류의 단속이 없는 직렬형충방전 장치.According to claim 1,
In order to simplify the control function while using the main charging/discharging power supply, which has relatively better power conversion efficiency than the charging auxiliary power supply of individual cells,
The main charge/discharge power supply is charged with a predetermined constant current in a predetermined constant current charging section based on the secondary battery with the lowest capacity during charging,
In the constant voltage charging section, it is charged according to the set current profile,
A series-type charging/discharging device without interruption of current, characterized in that the charging current is supplementally controlled according to a predetermined charging recipe in the auxiliary charging power supply of an individual battery when the current is insufficient than the current set in the charging recipe.
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